KR20200105284A - Flying object and path decision system for the same - Google Patents

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KR20200105284A
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Abstract

According to the present invention, a path decision system for a flying object includes an extension control unit extending a virtual segment of a line from a reference point at the rear of a measured obstacle to the front at a certain ratio and providing an end point of the virtual segment as position information of the extension obstacle. The certain ratio is a ratio for a distance from the reference point to at least one point to the extension obstacle of the virtual segment, wherein the certain ratio exceeds 1. According to the present invention, the flying object can better avoid the obstacle.

Description

비행체 및 비행체를 위한 경로결정시스템{Flying object and path decision system for the same}Flying object and path decision system for the same}

본 발명은 비행체 및 비행체를 위한 경로결정시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle and a path determination system for the vehicle.

비행체는 드론이라고도 불리는 기기로서, 사람이 탑재하지 않은 상태에서 비행을 수행할 수 있다. 비행체는 근래 들어 촬영수단, 감시수단, 및 영상수단으로서 산업에 다목적으로 적용되고 있다. The aircraft is a device, also called a drone, and can fly without a human being. In recent years, the aircraft has been applied to the industry as a means of photographing, monitoring, and video for multiple purposes.

상기 비행체의 진로는 미리 프로그램되어 있거나, 객체를 따라서 비행하는 것으로 설정되어 있을 수 있다. The path of the vehicle may be programmed in advance or may be set to fly along an object.

상기 비행체가 비행 중에서는, 예상하지 않은 다양한 장애물에 막힐 수 있고, 장애물은 지면에 근접하여 비행하면 할수록 더 많이 발생한다. 장애물이 감지되었을 때에는 회피하는 것과 함께, 동일한 목적을 계속 수행할 수 있는 최적의 경로를 새로이 결정하여야 한다. During flight, the vehicle may be blocked by various unexpected obstacles, and the more obstacles occur as the flight approaches the ground. In addition to avoiding obstacles when an obstacle is detected, it is necessary to newly determine the optimal path to continue performing the same purpose.

상기 비행체를 위한 경로결정시스템으로서 널리 알려진 기술로서, 'Khatib, "Real-time Obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots," Int. J. Rob. Res.,vol. 5, no. 1, pp. 90-98, 1986'가 알려져 있다. As a technology widely known as a path determination system for the vehicle,'Khatib, "Real-time Obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots," Int. J. Rob. Res., vol. 5, no. 1, pp. 90-98, 1986' are known.

상기 종래기술은 AFP(Artificial Potential Field)기술로서, 장애물과 비행체와의 거리를 벌점화하여 회피하도록 한다. The prior art is an AFP (Artificial Potential Field) technology to avoid by penalizing the distance between the obstacle and the vehicle.

상기 종래기술에 따르더라도, 비행체와 장애물의 충돌이 다수 발생하고, 먼 거리를 이동하여 비행하는 등의 요인으로 인하여 비행거리에서 손실이 많이 발생하는 문제는 여전하다. Even according to the prior art, there is still a problem in that a large number of collisions between a vehicle and an obstacle occur, and a lot of loss occurs in the flight distance due to factors such as moving a long distance and flying.

Khatib, "Real-time Obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots," Int. J. Rob. Res.,vol. 5, no. 1, pp. 90-98, 1986Khatib, "Real-time Obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots," Int. J. Rob. Res., vol. 5, no. 1, pp. 90-98, 1986

본 발명은 상기되는 배경하에서 제안되는 것으로서, 감지된 장애물을 정확하게 회피해서 비행할 수 있는 비행체 및 비행체를 위한 경로결정시스템을 제안한다. The present invention is proposed under the above-described background, and proposes a vehicle and a path determination system for a vehicle capable of accurately avoiding detected obstacles and flying.

본 발명은 감지된 장애물을 최단거리로 회피하여 효율적인 비행이 가능하도록 하는 비행체 및 비행체를 위한 경로결정시스템을 제안한다. The present invention proposes a path determination system for a vehicle and a vehicle that enables efficient flight by avoiding a detected obstacle in the shortest distance.

본 발명에 따른 비행체의 경로결정시스템에는, 측정된 장애물의 후방에 있는 참조점에서 전방으로 직선의 가상선분을 일정비율로 연장하고, 상기 가상선분의 끝점을 확장 장애물의 위치정보로 제공하는 확장 제어부가 포함되고, 상기 일정비율은, 상기 가상선분의, 상기 참조점으로부터 상기 장애물의 적어도 하나의 지점까지의 거리에 대하여, 상기 참조점으로부터 상기 확장장애물까지의 적어도 하나의 지점까지의 거리에 대한 일정비율이다. 이에 따르면, 장애물의 형상정보를 그대로 비행체의 비행정보로 활용하여 더 정확한 비행경로를 구해낼 수 있다. In the route determination system of the vehicle according to the present invention, an extended control unit that extends a straight virtual line segment from a reference point at the rear of the measured obstacle to the front at a certain ratio and provides the end point of the virtual line segment as position information of the extended obstacle Is included, and the constant ratio is a constant with respect to the distance from the reference point to at least one point of the obstacle, of the virtual line segment, from the reference point to at least one point from the extended obstacle It is a ratio. According to this, it is possible to obtain a more accurate flight path by using the shape information of the obstacle as it is as flight information of the vehicle.

상기 일정비율은 1을 초과한다. 이에 따르면, 비행체와 장애물의 충돌회피능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 확장 장애물은 상기 장애물의 형상과 유사한 형상이기 때문에, 더 정확한 정보를 반영하는 비행체의 비행경로를 구할 수 있다. 뿐만 아니라, 더 정확한 비행체의 경로탐색이 가능하다. The predetermined ratio exceeds 1. Accordingly, it is possible to improve the collision avoidance ability between the vehicle and the obstacle. In addition, since the expanded obstacle has a shape similar to the shape of the obstacle, a flight path of the aircraft reflecting more accurate information can be obtained. In addition, it is possible to more accurately navigate the vehicle.

다른 경우로 상기 일정비율이 1보다 작게 설정하는 경우에는 장애물에 부딪힐 가능성이 커질 수 있다. 상기 일정비율이 2보다 작게 마련됨으로써, 확장 장애물이 비행체를 범위를 넘어서는 에러를 방지할 수 있다. 상기 일정비율은 다양한 사용상태에 따라서 조절될 수 있을 것이다. In another case, if the predetermined ratio is set to be less than 1, the possibility of hitting an obstacle may increase. By providing the predetermined ratio less than 2, it is possible to prevent an error in which the expansion obstacle exceeds the range of the vehicle. The predetermined ratio may be adjusted according to various conditions of use.

상기 확장장애물을 더 정확하게 측정하기 위하여, 적어도 두 개의 지점 사이의 정보를 보간하는 보간부가 포함됨으로써, 장애물을 더 정확하게 모사하여 장애물을 회피할 수 있다. In order to more accurately measure the extended obstacle, an interpolation unit for interpolating information between at least two points is included, so that the obstacle can be more accurately simulated to avoid the obstacle.

상기 장애물은 서로 식별되고, 상기 확장 장애물은 상기 장애물 별로 별도로 제공됨으로써, 둘 이상의 장애물 사이의 간격부를 통과하여 비행체가 비행할 수도 있고, 더 정확한 비행경로결정이 가능하다. The obstacles are identified from each other, and the extended obstacles are provided separately for each of the obstacles, so that the vehicle may fly through a space between two or more obstacles, and a more accurate flight path can be determined.

상기 참조점은 단일하게 제공된다. 이에 따르면, 비행체의 관점을 중심으로 확장 장애물이 위치할 수 있다. 다시 말하면, 비행체가 있는 곳의 위치에 대응하여 상기 확장 장애물을 제공할 수 있다. 이에 따르면 결국, 회피비행에 대한 신뢰성을 높일 수 있다. The reference point is provided singly. According to this, the expansion obstacle may be located around the perspective of the vehicle. In other words, it is possible to provide the expansion obstacle corresponding to the location of the flying vehicle. According to this, in the end, it is possible to increase the reliability of evasive flight.

비행체, 상기 장애물의 양 끝단, 및 상기 참조점은 평행사변형을 이룰 수 있다. 이에 따르면, 비행체가 장애물을 바라보는 가운데에 확장 장애물이 놓여서, 더 신뢰성이 높은 비행경로정보를 제공할 수 있다. The vehicle, both ends of the obstacle, and the reference point may form a parallelogram. According to this, the expansion obstacle is placed in the middle of the vehicle looking at the obstacle, thereby providing more reliable flight path information.

비행체가, 현재 경로에서 가장 가까운 상기 확장 장애물의 코너를 통과하도록 경로를 결정하는 경로결정부가 더 포함될 수 있다. 이에 따르면, 비행체가 안정적으로 장애물을 회피할 수 있다. A path determination unit for determining a path so that the vehicle passes the corner of the expansion obstacle closest to the current path may be further included. According to this, the vehicle can stably avoid the obstacle.

상기 일정비율은 조정이 가능하도록 함으로써, 비행조건에 따라서 비행체가 다양한 모드로 비행할 수 있다. By allowing the constant ratio to be adjustable, the vehicle can fly in various modes according to flight conditions.

상기 되는 각 발명의 경로결정시스템이 비행체에 적용될 수 있고, 그 비행기에는, 이산적으로 상기 장애물의 거리를 측정하는 측정부가 포함될 수 있다. 이에 따르면, 다른 방식에 비하여 더 정확한 거리정보를 탐색할 수 있다. 정확한 거리정보의 획득에 의해서, 비행체는 더 정확하게 비행할 수 있다. The route determination system of each of the above-described inventions may be applied to an aircraft, and the airplane may include a measuring unit that discretely measures the distance of the obstacle. Accordingly, it is possible to search for more accurate distance information compared to other methods. By obtaining accurate distance information, the vehicle can fly more accurately.

상기 측정부는 라이다로 제공될 수 있다. 이에 따르면, 레이저를 이용하는 측정시스템으로서, 거리측정이 정확해진다. The measuring unit may be provided as a lidar. According to this, as a measurement system using a laser, distance measurement becomes accurate.

본 발명에 따르면, 비행 경로 상에 발생하는 장애물을 더 효과적으로 회피할 수 있어서, 비행체의 손상을 방지하고 안정된 비행이 가능한 장점이 있다. According to the present invention, it is possible to more effectively avoid obstacles occurring on the flight path, thereby preventing damage to the aircraft and enabling stable flight.

본 발명에 따르면 장애물이 있는 경우에, 정확하고 최단거리로 회피함으로써, 추적중인 물체를 놓치지 않고 추적할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, when there is an obstacle, the object being tracked can be tracked without missing by accurately and shortest distance avoidance.

도 1은 실시예에 따른 비행체의 시스템구성도.
도 2는 확장 장애물의 생성에 이용되는 참조점을 추출하는 과정을 설명하는 도면.
도 3은 확장 장애물의 위치와 형상을 결정하는 과정을 설명하는 도면.
도 4는 결과적으로, 얻어지는 장애물과 확장 장애물을 연속된 형태로 보이는 도면.
도 5는 상기 측정부가 측정한 정보에 대응하여 얻어진 상기 확장 장애물의 정보를 나타내는 도면.
도 6은 보간지점을 보이는 도면.
도 7은 연속된 형태로서의 실제 확장 장애물과 보간을 통해서 얻은 이산적인 확장 장애물을 비교하는 도면.
도 8은 객체 식별부의 동작을 설명하는 참조도.
도 9는 경로결정부의 작용을 설명하는 참조도.
도 10은 비행체의 경로에 지그재그로 다수의 장애물이 놓이는 경우를 보이는 도면.
도 11은 경로 상에 좁은 경로를 가지는 장애물이 있는 경우를 보이는 도면.
도 12는 오목한 면이 진행경로에 있는 장애물이 있는 경우를 보이는 도면.
도 13은 장애물에 의한 가려짐을 회피하는 비행체의 물체추적 수행결과를 나타내는 도면. 1 is a system configuration diagram of an aircraft according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining a process of extracting a reference point used to generate an extended obstacle.
3 is a view for explaining a process of determining the position and shape of an extended obstacle.
4 is a view showing the resulting obstacle and the expansion obstacle in a continuous form.
5 is a diagram showing information on the extended obstacle obtained in response to information measured by the measuring unit.
6 is a view showing an interpolation point.
7 is a diagram for comparing an actual expansion obstacle in a continuous form with a discrete expansion obstacle obtained through interpolation.
8 is a reference diagram for explaining the operation of an object identification unit.
9 is a reference diagram for explaining the operation of a path determination unit.
10 is a view showing a case where a number of obstacles are placed in a zigzag path of the vehicle.
11 is a view showing a case where there is an obstacle having a narrow path on the path.
12 is a view showing a case where there is an obstacle in the path of the concave surface.
13 is a view showing the result of object tracking performed by an aircraft that avoids being obscured by an obstacle.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented below, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add, change, delete, and add components to other embodiments included within the scope of the same idea. It will be possible to propose easily by this, but it will be said that this is also included within the scope of the idea of the present invention.

도 1은 실시예에 따른 비행체의 시스템구성도이다. 1 is a system configuration diagram of a vehicle according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 비행체에는, 신호를 송수신하여 장애물의 유무를 식별할 수 있는 측정부(101), 상기 측정부(101)로부터 측정된 정보를 파악하여 비행체의 비행경로를 결정하는 비행체의 경로결정시스템(100), 및 비행체가 상기 비행체의 경로결정시스템에 의해서 결정된 진로로 비행할 수 있도록 구동하는 구동부(200)가 포함될 수 있다. Referring to FIG. 1, in the vehicle according to the embodiment, a measurement unit 101 capable of transmitting and receiving signals to identify the presence or absence of an obstacle, and determining the flight path of the aircraft by grasping the information measured from the measurement unit 101 It may include a path determination system 100 of the aircraft, and a driving unit 200 for driving the aircraft to fly in a path determined by the path determination system of the aircraft.

상기 측정부(101)의 대표적인 예로는 정확한 거리 측정이 가능한 라이다(Lidar)를 사용할 수 있다. 상기 라이다는 레이저를 송신하고 수신함으로써, 대상물의 거리를 측정하고, 측정된 거리를 수집하고 종합적으로 판단하여 장애물의 대략적인 형상을 판단할 수 있다. 상기 라이다는 이차원 스캔 또는 삼차원 스캔을 통하여 장애물의 이차원 형상 및 삼차원 형상을 파악할 수 있다. 상기 라이다 외에 다양한 장애물 측정수단이 적용될 수도 있다. As a representative example of the measurement unit 101, a Lidar capable of accurate distance measurement may be used. The rider can determine the approximate shape of the obstacle by transmitting and receiving the laser, measuring the distance of the object, collecting and comprehensively determining the measured distance. The rider may grasp a two-dimensional shape and a three-dimensional shape of an obstacle through a two-dimensional scan or a three-dimensional scan. In addition to the lidar, various obstacle measuring means may be applied.

한편, 이하의 설명에서는 측정부(101)가 이차원 정보를 획득하고 획득된 이차원에 근거하여 설명을 하지만, 삼차원의 경우에는 이차원 정보를 함께 고려함으로써, 쉽게 이해될 수 있다. 따라서, 별도의 삼차원 정보를 이용하는 경로결정시스템에 대해서는 설명을 행하지 않는다. Meanwhile, in the following description, the measurement unit 101 acquires two-dimensional information and describes the two-dimensional information based on the obtained two-dimensional information, but in the case of three-dimensional information, it can be easily understood by considering the two-dimensional information together. Therefore, a description is not made of a route determination system using separate three-dimensional information.

상기 구동부(200)는 복수의 프로펠러로 예시되는 다양한 수단으로 사용하여 제공될 수도 있다. 복수의 프로펠러의 구동을 제어하고, 방향조절자를 제어함으로써 상기 비행체의 비행방향을 제어할 수 있는 것은 쉽게 예상가능한 일이다. The driving unit 200 may be provided using various means exemplified by a plurality of propellers. It is easy to predict that the flight direction of the vehicle can be controlled by controlling the driving of a plurality of propellers and controlling the direction controller.

상기 비행체의 경로결정시스템(100)은 약언하여 경로결정시스템이라고 할 수도 있다. The path determination system 100 of the vehicle may be abbreviated as a path determination system.

상기 경로결정시스템(100)은, 상기 측정부(101)에서 측정되는 정보에 근거하여, 장애물인 객체를 식별하는 객체식별부(110), 상기 객체식별부(110)에서 식별된 각 장애물을 장애물의 실물의 형상 및 구조와 마찬가지로 확장하는 장애물 확장부(120), 상기 장애물 확장부(120)에 의해서 확장되어 표시된 장애물을 참조하여 비행체의 경로를 결정하는 경로결정부(130)가 포함된다. The path determination system 100 includes an object identification unit 110 that identifies an object that is an obstacle, and each obstacle identified by the object identification unit 110 is an obstacle based on information measured by the measurement unit 101. Like the actual shape and structure of the obstacle expansion unit 120, which is expanded by the obstacle expansion unit 120 and includes a path determination unit 130 for determining the path of the vehicle with reference to the displayed obstacle.

상기 장애물 확장부(120)에는, 장애물의 확장을 제어하는 확장제어부(121), 및 상기 측정부(101)가 점으로 측정된 정보에 의해서 장애물이 확장되었을 경우, 비어있는 확장 장애물의 형상정보를 산출하여 더 정확한 확장 장애물 정보를 제공하는 보간부(122)가 포함될 수 있다. In the obstacle expansion unit 120, the expansion control unit 121 for controlling the expansion of the obstacle, and the measurement unit 101, when the obstacle is expanded by the information measured as a point, the shape information of the empty expanded obstacle. The interpolation unit 122 may be included to calculate and provide more accurate extended obstacle information.

이하에서는, 상기 경로결정시스템(100)의 작용을 더 구체적으로 설명한다. 상기 경로결정시스템의 작용은 다른 그림을 참조하여 설명한다. Hereinafter, the operation of the route determination system 100 will be described in more detail. The operation of the route determination system will be described with reference to other figures.

먼저, 상기 확장제어부(121)의 작용을 설명한다. First, the operation of the expansion control unit 121 will be described.

도 2는 확장 장애물의 생성에 이용되는 참조점을 추출하는 과정을 설명하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a process of extracting a reference point used to generate an extended obstacle.

도 2를 참조하면, 비행체(1)는 상기 측정부(101)를 이용하여 장애물(2)의 실제모습을 측정한다. 상기 장애물(2)의 형상에 근거하여 장애물의 양 끝점(P1, Pn)을 잊는 제 1 가상선분을 제공하고, 상기 제 1 가상선분의 가운데 중점(S)을 제공한다. Referring to FIG. 2, the vehicle 1 measures the actual shape of the obstacle 2 using the measuring unit 101. Based on the shape of the obstacle 2 , a first virtual line segment for forgetting both end points P 1 and Pn of the obstacle is provided, and a center midpoint S of the first virtual line segment is provided.

상기 비행체(1)와 상기 중점(S)을 잊는 제 2 가상선분을 제공하고, 상기 제 2 가상선분의 벡터를 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 연장하여 제 3 가상선분을 제공한다. A second virtual line segment for forgetting the air vehicle 1 and the midpoint S is provided, and a third virtual line segment is provided by extending the vector of the second virtual line segment by the same distance in the same direction.

상기 제 3 가상선분의 끝점이 참조점(R)이 될 수 있다. The end point of the third virtual line segment may be a reference point R.

상기 장애물의 양 끝점, 참조점, 및 비행체(1)는 평행사변형의 관계를 이룰 수 있다. Both end points, reference points, and the vehicle 1 of the obstacle may form a parallelogram relationship.

도 3은 확장 장애물의 위치와 형상을 결정하는 과정을 설명하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a process of determining the location and shape of an extended obstacle.

도 3을 참조하면, 상기 참조점(R)에서 상기 장애물(2)까지의 제 4 가상선분을 제공하고, 상기 제 4 가상선분의 벡터를 동일한 방향으로, 제 4 가상선분의 길이에 대한 일정한 연장비율로 연장하여 제 5 가상선분을 제공한다. 상기 제 4 가상성분, 및 상기 제 5 가상선분은 상기 장애물(2)의 모든 지점에 대하여 수행될 수 있다. 3, a fourth virtual line segment from the reference point R to the obstacle 2 is provided, and the vector of the fourth virtual line segment is in the same direction, and a constant extension of the length of the fourth virtual line segment Proportionally extended to provide a fifth virtual line segment. The fourth virtual component and the fifth virtual line segment may be performed on all points of the obstacle 2.

상기 확장 장애물(3)의 각 점은 Q1부터 Qn으로 도시되어 있다. Each point of the expansion obstacle 3 is shown as Q1 to Qn.

예를 들어, 상기 제 4 가상선분의 길이가 1이고, 상기 연장비율이 0.5인 경우에 상기 제 5 가상선분의 길이는 1.5가 될 수 있다. 상기 연장비율은 비행상태에 따라서 미리 결정될 수 있다. For example, when the length of the fourth virtual line segment is 1 and the extension ratio is 0.5, the length of the fifth virtual line segment may be 1.5. The extension ratio may be determined in advance according to the flight condition.

상기 확장 장애물(3)은, 상기 비행체가 비행하는 중에 장애물(2)을 회피하기 위하여 사용하는 가상적인 장애물이다. 비행체는 상기 확장 장애물을 장애물로 인식하여 장애물을 회피할 수 있다. 상기 장애물이 아닌 상기 확장 장애물을 회피하게 됨으로써, 바람, 오인식, 및 돌발변수 등에 이한 장애물과의 충돌까지 정확하게 회피할 수 있다. The expanded obstacle 3 is a virtual obstacle used to avoid the obstacle 2 while the vehicle is in flight. The vehicle can avoid the obstacle by recognizing the expansion obstacle as an obstacle. By avoiding the expanded obstacle other than the obstacle, it is possible to accurately avoid collisions with obstacles such as wind, misrecognition, and unexpected variables.

다양한 비행의 조건에 따라서, 안정적인 비행이 중요한 경우에는 상기 연장비율을 크게 설정하여, 확장 장애물(3)을 더 크고 가깝게 제공할 수 있다. 다른 조건으로서, 신속하고 경제적인 비행이 더 중요한 경우에는 상기 연장비율을 작게 설정하여, 확장 장애물(3)을 더 작고 멀리 제공할 수 있다. Depending on the various flight conditions, when stable flight is important, the extension ratio is set to be large, so that the expansion obstacle 3 can be provided larger and closer. As another condition, when fast and economical flight is more important, the extension ratio can be set to be small, so that the extension obstacle 3 can be provided smaller and further away.

상기 보간부(122)의 작용을 설명한다. The operation of the interpolation unit 122 will be described.

라이다 등을 이용하여 상기 측정부(101)에서 측정된 장애물을 구성하는 일차원 점들을 이용하여, 상기 확장 제어부(121)는 측정된 장애물보다 더 넓은 각도 범위를 차지하게 되므로, 더 많은 수의 일차원 점들로 구성되는 확장 장애물을 발생시켜야 한다. 그럼에도 불구하고, 측정된 장애물을 구성하는 일차원 점들과 같은 수로 구성된 확장 장애물을 발생시킨다. Using the one-dimensional points constituting the obstacle measured by the measurement unit 101 using a lidar, etc., the expansion control unit 121 occupies a wider angular range than the measured obstacle, so a larger number of one-dimensional points It must create an expanding obstacle consisting of points. Nevertheless, it generates an extended obstacle composed of the same number of one-dimensional points constituting the measured obstacle.

따라서, 더 넓은 범위를 차지하지만 일차원 점들의 수가 증가되지 않아 확장 장애물을 구성하는 두 인접한 일차원 점들 사이에 빈 공간이 생기게 된다. 이 빈공간은 실제로는 그렇지 않더라도, 비행체가 이동할 수 있는 경로로 판단될 수 있다. 그래서 상기 보간부(122)는 확장 장애물의 정보가 없는 지점의 거리정보를 보간작용을 통하여 산출 할 수 있다. Accordingly, although occupying a wider range, the number of one-dimensional points is not increased, so that an empty space is created between two adjacent one-dimensional points constituting an extended obstacle. This empty space can be judged as a path through which the vehicle can travel, even if it is not actually. Therefore, the interpolation unit 122 may calculate distance information of a point where there is no information on an extended obstacle through an interpolation operation.

도 4는 결과적으로 얻어지는 장애물과 확장 장애물을 연속된 형태로 보이는 도면이고, 도 5는 상기 측정부가 측정한 정보에 대응하여 얻어진 상기 확장 장애물의 정보이다. 4 is a diagram showing the resulting obstacle and the expanded obstacle in a continuous form, and FIG. 5 is the information of the expanded obstacle obtained in response to the information measured by the measuring unit.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 장애물에 대하여, 측정이 가능한 위치는 세 개(P1, P2, 및 P3)이고, 이에 대하여 상기 확장 제어부(121)에 의해서 확장 장애물로 판단이 가능한 확장 장애물 지점은 세 개(Q1, Q2, 및 Q3)이다. 4 and 5, with respect to the obstacle, there are three positions (P1, P2, and P3) that can be measured, and for this, an extended obstacle point that can be determined as an extended obstacle by the expansion control unit 121 Are three (Q1, Q2, and Q3).

상기 확장 장애물을 연속되는 물체이므로, 상기 확장 장애물 지점의 사이 지점은 상기 보간부(122)에 의해서 보간되어 제공될 수 있다. 예를 들어 수학식 1에 의해서 제공될 수 있다. Since the extended obstacle is a continuous object, a point between the extended obstacle points may be interpolated and provided by the interpolation unit 122. For example, it may be provided by Equation 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서, α는 비행체(1)의 좌표에서 보간지점까지의 각도이고, x, y는 각 지점을 나타낸다. 상기 수학식 1에 따르면, 인접되는 두 지점의 좌표정보를 활용하여 상기 보간지점의 좌표를 얻어낼 수 있다. In Equation 1, α is the angle from the coordinates of the vehicle 1 to the interpolation point, and x and y indicate each point. According to Equation 1, the coordinates of the interpolation point can be obtained by using coordinate information of two adjacent points.

상기 수학식 1에 의해서 제공되는 보간지점들이 도 6에 개시되어 있다. Interpolation points provided by Equation 1 are disclosed in FIG. 6.

도 7은 연속된 형태로서의 실제 확장 장애물과 보간을 통해서 얻은 이산적인 확장 장애물이 비교되어 있다. 도 7을 참조하면, 상기 이산적인 확장 장애물을 이용하는 경우에도 실제와 유사한 확장 장애물 정보를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 7 shows a comparison between an actual expansion obstacle in a continuous form and a discrete expansion obstacle obtained through interpolation. Referring to FIG. 7, it can be seen that even when the discrete expansion obstacle is used, expanded obstacle information similar to the actual may be obtained.

상기 보간부(122)의 작용은, 상기 연장 비율이 작게 설정될 경우에는 그 작용이 수행되지 않을 수 있고, 작은 계산량이 수행 될 수도 있다.The operation of the interpolation unit 122 may not be performed when the extension ratio is set to be small, and a small amount of calculation may be performed.

상기 장애물 확장부(120)의 작용은 서로 이격되는 모든 장애물에 대하여 수행될 수 있다. 상기 장애물을 예시하는 객체는 서로 구분되어 확장되어 확장 장애물을 제공할 수 있다. 이를 위하여 상기 객체 식별부(110)는 각 장애물을 식별하는 작용을 수행한다. The action of the obstacle expansion unit 120 may be performed on all obstacles spaced apart from each other. Objects exemplifying the obstacle may be separated from each other and expanded to provide an extended obstacle. To this end, the object identification unit 110 identifies each obstacle.

도 8은 상기 객체 식별부의 동작을 설명하는 참조도이다. 8 is a reference diagram for explaining the operation of the object identification unit.

도 8을 참조하면, 두 개의 장애물(21)(22)이 있고, 그 사이는 장애물이 아니라고 인식되어야 한다. 이를 위하여, 0은 장애물이 없어서 통과할 수 있는 승인을 의미하고, 1은 장애물이 있어서 통과할 수 없는 장애를 의미한다. Referring to FIG. 8, it should be recognized that there are two obstacles 21 and 22, and there are no obstacles between them. To this end, 0 means approval to pass because there is no obstacle, and 1 means an obstacle that cannot pass because there is an obstacle.

상기 측정부(101)의 일차원 스캔에 따라서, 반시계방향으로 스캔을 시작한다. 00의 플래그는 장애물이 없는 상태를 의미하고, 10의 플래그는 장애물이 시작되는 상태를 의미하고, 11의 플래그는 장애물이 있는 상태를 의미하고, 01의 플래그는 장애물이 끝나는 상태를 의미한다. 상기 10의 플래그는 이전 측정지점의 상태가 00의 플래그이었으나, 현재 장애물이 있는 것으로 측정되었을 때에 제공될 수 있는 플래그이다. 상기 01의 플래그는 이전 측정지점의 상태는 11의 플래그이었으나, 현재 장애물이 없는 것으로 측정되었을 때에 제공될 수 있는 플래그이다. According to the one-dimensional scan of the measuring unit 101, scanning is started in a counterclockwise direction. A flag of 00 means a state without an obstacle, a flag of 10 means a state where an obstacle starts, a flag of 11 means a state with an obstacle, and a flag of 01 means a state where the obstacle ends. The flag of 10 is a flag that can be provided when the state of the previous measurement point was a flag of 00, but it is currently measured as having an obstacle. The flag of 01 is a flag that can be provided when the state of the previous measurement point was the flag of 11, but it is currently measured that there is no obstacle.

위의 플래그에 따르면, 10의 플래그로 시작하고, 11의 플래그가 채워지고, 01 플래그로 끝나는 한 그룹으로 구분되는 장애물을 식별할 수 있다. According to the above flag, obstacles that start with the flag of 10, are filled with the flag of 11, and end with the flag of 01 can be identified.

상기 플래그의 한 그룹으로 표현되는 장애물을 구분하고, 구분되는 장애물에 대하여 별도로 상기 장애물 확장부(120)를 통하여 확장 장애물을 구성할 수 있다. An obstacle represented by a group of the flags may be classified, and an expanded obstacle may be separately configured through the obstacle expansion unit 120 for the divided obstacle.

이상의 결과에 따르면, 상기 측정부(101)에서 측정가능한 모든 장애물에 대하여 확장 장애물(3)과 관련되는 정보를 얻어낼 수 있다. 이후에는 현재 비행체의 진로와 상기 확장 장애물의 정보를 활용하여 경로를 결정한다. According to the above results, information related to the extended obstacle 3 can be obtained for all obstacles that can be measured by the measurement unit 101. After that, the path is determined using the current path of the vehicle and the information of the expanded obstacle.

이하에서는 상기 경로결정부(130)의 작용을 설명한다. Hereinafter, the operation of the path determination unit 130 will be described.

도 9는 상기 경로결정부의 작용을 설명하는 참조도이다. 9 is a reference diagram for explaining the operation of the path determination unit.

도 9를 참조하면, 비행체(1), 장애물(2), 및 확장 장애물(3)이 도시된다. 상기 비행체는 목표물(4)을 향하여 진행하고 있다. 이때 상기 비행체는, 현재 경로에서 가장 가까이 있는 상기 확장 장애물의 코너를 통과할 수 있다. 다시 말하면, 상기 경로결정부(130)는 상기 현재 경로에 상기 확장 장애물이 놓일 때, 상기 현재 경로에서 가장 가까운 상기 확장 장애물의 끝단을 통과하도록 할 수 있다. Referring to FIG. 9, the vehicle 1, the obstacle 2, and the expansion obstacle 3 are shown. The vehicle is proceeding toward the target (4). At this time, the vehicle may pass through the corner of the expansion obstacle closest to the current path. In other words, when the expansion obstacle is placed on the current path, the path determination unit 130 may pass the end of the expansion obstacle closest to the current path.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 수학식 2를 참조하면, 상기 가장 가까운 상기 확장 장애물의 끝단을 지나도록 하기 위하여, Vdtanθ를 y축방향으로 추가한 것을 확인할 수 있다. 여기서 θ는 현재 비행체(1)의 경로와 상기 가장 가까운 상기 확장 장애물의 끝단과의 사이 각으로 정의할 수 있다. Referring to Equation 2, it can be seen that V d tanθ is added in the y-axis direction to pass the end of the nearest expansion obstacle. Here, θ may be defined as an angle between the path of the current vehicle 1 and the end of the nearest expansion obstacle.

상기 경로결정부(130)는 상기 측정부(101)의 클럭에 따라서 계속해서 수정하는 것에 의해서 비행체의 경로를 결정할 수 있다. The path determination unit 130 may determine the path of the aircraft by continuously modifying the clock according to the clock of the measurement unit 101.

상기 경로결정부(130)에 의해서 결정되는 경로를 지나갈 수 있도록, 상기 구동부(200)는 구동상태와 속도를 변경해서 진행할 수 있다. In order to pass the path determined by the path determination unit 130, the driving unit 200 may proceed by changing a driving state and speed.

상기 비행체를 위한 경로결정시스템에 의해서 동작되는 비행체를 비교한 예를 소개한다. 비교는 종래 APF기술을 적용하는 예와 실시예를 다양한 장애물에 대하여 비교한 예를 보인다. An example of comparing the vehicle operated by the route determination system for the vehicle is introduced. The comparison shows an example in which the conventional APF technology is applied and an example in which the embodiment is compared with respect to various obstacles.

도 10은 비행체의 경로에 지그재그로 상대적으로 멀리 위치한 다수의 장애물이 놓이는 경우를 보이는 도면이다. 10 is a view showing a case where a plurality of obstacles located relatively far away in zigzag are placed on the path of the vehicle.

도 10을 참조하면, 종래 APF기술이 적용되는 경우에는 장애물이 반복될수록 경로의 왜곡이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이에 반하여 실시예의 경우에는, 현재의 경로를 확장 장애물이 막고 있지 않기 때문에 APF기술이 적용된 경우와 달리 경로가 변하기 않고 직선경로를 유지하며 비행하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 10, it can be seen that when the conventional APF technology is applied, the distortion of the path increases as the obstacle is repeated. On the other hand, in the case of the embodiment, it was confirmed that the current path was not blocked by an extension obstacle, and thus the path was not changed and the flight was maintained while maintaining a straight path unlike the case where the APF technology was applied.

도 11은 경로 상에 좁은 경로를 가지는 장애물이 있는 경우를 보이는 도면이다. 11 is a diagram illustrating a case in which an obstacle having a narrow path exists on a path.

도 11을 참조하면, 종래 APF기술이 적용되는 경우에는 좁은 경로를 무리해서 통과하지만, 실시예의 경우에는, 두 확장 장애물이 겹쳐지는 현상으로 인해 마치 하나의 큰 장애물이 있는 것으로 인식되기 때문에 좁은 경로를 무리해서 통과하는 대신, 장애물을 회피해서 통과하는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 11, when the conventional APF technology is applied, a narrow path is unreasonably passed, but in the case of the embodiment, it is recognized that there is one large obstacle due to the phenomenon that two expansion obstacles overlap. Rather than forcefully passing through, you can see that you pass by avoiding obstacles.

다만, 상기 확장 장애물을 구할 때 적용되는 상기 연장비율을 조절하는 것에 의해서 본 실시예의 경우에도 상기 장애물을 통과해서 지나가도록 할 수도 있다. 이 경우에는 풍속이 낮고, 실내와 같이 안정된 대기분위기에서 수행될 수 있을 것이다. However, it is also possible to pass through the obstacle even in the case of the present embodiment by adjusting the extension ratio applied when obtaining the expansion obstacle. In this case, the wind speed is low, and it may be performed in a stable atmospheric atmosphere such as indoors.

도 12는 오목한 면이 진행경로에 있는 장애물이 있는 경우를 보이는 도면이다. 12 is a diagram showing a case where there is an obstacle in the path of the concave surface.

도 12를 참조하면, 종래 APF기술이 적용되는 경우에는 경로의 수정이 이루어지지 못하고, 오목한 홈에서 경로를 잃어버리고 장애물이 부딪히는 결과를 초래할 수 있다. 이에 반하여, 실시예의 경우에는, 장애물을 인식함과 동시에 확장 장애물을 생성하여 전체적인 진행경로가 결정되므로, 비행체가 국소 최소점에 빠지지 않고, 장애물을 회피해서 통과하는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 12, when the conventional APF technology is applied, a path cannot be corrected, and a path may be lost in a concave groove and an obstacle may collide. On the contrary, in the case of the embodiment, since the entire progress path is determined by recognizing the obstacle and creating an extended obstacle at the same time, it can be seen that the vehicle does not fall into a local minimum and passes through avoiding the obstacle.

비행체가 이용되는 가장 바람직한 일 예로서, 이동물체를 자동으로 추적하는 경우가 있다. 이 실시예는 아동을 자동추적하거나, 범법자를 자동추적하거나, 도주차량을 추적하거나, 물품을 추적하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다. As one of the most preferable examples in which an aircraft is used, there is a case of automatically tracking a moving object. This embodiment can be preferably applied to the case of automatically tracking a child, automatically tracking an offender, tracking a fleeing vehicle, or tracking an article.

실시예의 비행체 경로결정시스템을 사람을 그 대상으로 하여 추적을 실시한 예를 설명한다. An example in which the vehicle path determination system of the embodiment is tracked by targeting a person will be described.

도 13은 장애물에 의한 가려짐을 회피하는 비행체의 물체추적의 수행결과를 나타낸다.13 shows the result of performing object tracking of a vehicle that avoids being obscured by an obstacle.

도 13을 참조하면, 임의의 장애물(12)에 의해 이동물체가 가려지는 것을 회피하면서 비행체가 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 도면번호 11은 비행체의 궤적을 나타낸다. Referring to FIG. 13, it could be confirmed that the aircraft moves while avoiding being obscured by an arbitrary obstacle 12. Reference numeral 11 denotes the trajectory of the vehicle.

비행체의 궤적(11)은 장애물에 의해 이동물체가 가려지는 순간 신속하게 회피하고 이동물체를 바라보면서 정확하게 이동해 나가는 것을 보이고 있다. It is shown that the trajectory 11 of the vehicle is quickly avoided as soon as the moving object is obscured by an obstacle, and moves accurately while looking at the moving object.

본 발명에 따르면, 비행체가 더 안전하고 더 효율적으로 비행하여, 많은 산업에 적용될 수 있다. 나아가서, 이동체의 추적 등의 경우에 장애물과의 충돌이 없이 자율비행을 수행할 수 있기 때문에, 다양한 자율비행의 산업분야에 적용될 수 있다. According to the present invention, the vehicle can fly more safely and more efficiently, and can be applied to many industries. Furthermore, since autonomous flight can be performed without collision with an obstacle in the case of tracking of a moving object, it can be applied to various industrial fields of autonomous flight.

1: 비행체
2: 장애물
3: 확장 장애물
100: 비행체 경로결정시스템1: aircraft
2: obstacle
3: expansion obstacle
100: vehicle routing system

Claims (11)

측정된 장애물의 후방에 있는 참조점에서 전방으로 직선의 가상선분을 일정비율로 연장하고, 상기 가상선분의 끝점을 확장 장애물의 위치정보로 제공하는 확장 제어부가 포함되고,
상기 일정비율은, 상기 가상선분의, 상기 참조점으로부터 상기 장애물의 적어도 하나의 지점까지의 거리에 대하여, 상기 참조점으로부터 상기 확장장애물까지의 적어도 하나의 지점까지의 거리에 대한 일정비율이고,
상기 일정비율은 1를 초과하는 비행체의 경로결정시스템. An extended control unit that extends a straight virtual line segment from a reference point at the rear of the measured obstacle to the front at a predetermined ratio, and provides an end point of the virtual line segment as position information of the extended obstacle,
The constant ratio is a constant ratio of the distance from the reference point to at least one point of the obstacle with respect to the distance from the reference point to at least one point of the obstacle of the virtual line segment,
The predetermined ratio is the path determination system of the vehicle exceeding 1. 제 1 항에 있어서,
상기 확장장애물을 더 정확하게 측정하기 위하여, 적어도 두 개의 지점 사이의 정보를 보간하는 보간부가 포함되는 비행체의 경로결정시스템. The method of claim 1,
In order to more accurately measure the extended obstacle, a path determination system for an aircraft comprising an interpolation unit for interpolating information between at least two points. 제 1 항에 있어서,
상기 장애물은 서로 식별되고, 상기 확장 장애물은 상기 장애물 별로 별도로 제공되는 비행체의 경로결정시스템. The method of claim 1,
The obstacles are identified from each other, and the extended obstacle is a path determination system of a vehicle provided separately for each of the obstacles. 제 1 항에 있어서,
상기 참조점은 단일한 비행체의 경로결정시스템. The method of claim 1,
The reference point is a route determination system for a single vehicle. 제 4 항에 있어서,
비행체, 상기 장애물의 양 끝단, 및 상기 참조점은 평행사변형을 이루는 비행체의 경로결정시스템. The method of claim 4,
The vehicle, both ends of the obstacle, and the reference point is a path determination system of the vehicle forming a parallelogram. 제 1 항에 있어서,
비행체가, 현재 경로에서 가장 가까운 상기 확장 장애물의 코너를 통과하도록 경로를 결정하는 경로결정부가 더 포함되는 비행체의 경로결정시스템. The method of claim 1,
A path determination system for an aircraft further comprising a path determination unit for determining a path so that the aircraft passes through the corner of the expansion obstacle closest to the current path. 제 1 항에 있어서,
상기 일정비율은 조정이 가능한 비행체의 경로결정시스템. The method of claim 1,
The fixed ratio is adjustable flight path determination system. 제 1 항에 있어서,
상기 일정비율은 2 미만인 경로결정시스템.The method of claim 1,
The predetermined ratio is less than 2 route determination system. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 비행체의 경로결정시스템이 적용되는 비행체. A vehicle to which the path determination system of any one of claims 1 to 8 is applied. 제 9 항에 있어서,
이산적으로 상기 장애물의 거리를 측정하는 측정부가 포함되는 비행체. The method of claim 9,
A vehicle including a measuring unit that discretely measures the distance of the obstacle. 제 10 항에 있어서,
상기 측정부는 라이다인 비행체.



The method of claim 10,
The measurement unit is a Lidarin aircraft.



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