KR20220001080U - Vehicle operation measurement device using the location and altitude values of the vehicle - Google Patents

Vehicle operation measurement device using the location and altitude values of the vehicle Download PDF

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Abstract

최근 드론의 산업용 활용사례가 다양해지면서 이와 관련된 국가 검증이나 개인적인 훈련, 교습등에 필요한 비행 상태(위치, 고도..) 감지장치의 수요가 증대되고 있는데 본 고안은 기존의 인간의 시각정보를 이용하는 비 과학적이고 불합리한 방식을 개선하기 위하여 위치, 고도 센서를 적용한 무선 전송장치와 이 신호를 수신하여 유효 범위의 위치, 고도인지를 LED나 부저를 이용하여 알려 주는 무선 수신장치에 관한 기술이다.Recently, as the industrial use cases of drones have been diversified, the demand for flight status (position, altitude...) sensing devices required for national verification, personal training, and teaching related to this is increasing. It is a technology related to a wireless transmitter to which a position and altitude sensor is applied and a wireless receiver to receive this signal and notify the location and altitude of the effective range using LEDs or buzzers to improve the unreasonable and unreasonable methods.

Description

비행체의 공간 상의 위치와 고도 값을 이용한 비행체 운행 측정 장치{Vehicle operation measurement device using the location and altitude values of the vehicle}Vehicle operation measurement device using the location and altitude values of the vehicle

드론, 무인 항공기, 비행 경로 측정, 위치와 고도, 무선 송수신Drones, unmanned aerial vehicles, flight path measurement, position and altitude, radio transmission and reception

최근 드론의 산업용 활용사례가 다양해지면서 이와 관련된 국가 검증이나 개인적인 훈련, 교습등에 필요한 비행 상태(위치, 고도..) 감지장치의 수요가 증대되고 있는데 기존 방식은 드론 조종자가 원격 조종기를 통해 정해진 고도와 경로를 따라 드론을 운행하면 이를 검사하는 실기 평가자의 시각적 정보에만 의존하여 드론의 위치, 고도등의 비행체 운행 상태를 파악하여 이를 기준으로 합격, 불합격을 평가하거나 정상, 비정상 운행의 기준으로 삼고 있다. 따라서 평가자의 주관적 요소가 많이 적용되어 정확하고 객관적인 판단이 어렵고 개인적 훈련 용도에도 본인이 직접 시각적 정보에 의존하다 보니 제대로 된 훈련을 하기가 힘들다.Recently, as the industrial use cases of drones have been diversified, the demand for flight status (position, altitude, etc.) detection devices required for national verification, personal training, and teaching related to this is increasing. When the drone is operated along the route, it depends only on the visual information of the actual tester who inspects it, grasps the flight status such as the location and altitude of the drone, and evaluates pass or fail based on this. Therefore, it is difficult to make an accurate and objective judgment because a lot of the evaluator's subjective factors are applied, and it is difficult to properly train because the person directly relies on visual information for personal training purposes.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 의한 것으로 드론과 같은 비행체에 위치 및 고도를 감지하는 센서장치와 무선 전송장치를 결합 구성한 전송부를 부착하고 땅 위에 상기의 드론 측 부착, 전송부의 전송 신호를 수신하여 바행체의 기준 고도 및 경로를 제대로 통과하는지 검지하여 정상 운행 여부를 파악할 수 있고 이를 이용한 합격, 불합격 등을 알려주기 위한 수신부 장치(무선 수신, 부저, LED..)를 구성하여 해결한다.The present invention is to solve these conventional problems, and attaching a transmitter configured by combining a sensor device for detecting position and altitude and a wireless transmitter to an aircraft such as a drone, attaching the drone side on the ground, and receiving the transmission signal from the transmitter By doing this, it is possible to determine whether the vehicle is operating normally by detecting whether it passes through the reference altitude and path of the body, and solves it by configuring the receiver device (wireless reception, buzzer, LED..) to notify pass/fail using this.

이와 같이 비행체의 위치와 고도 값을 이용한 비행체 운행 측정 장치는 위치 좌표와 고도 값을 감지하는 센서와 이 두 값이 유효범위인지 아닌지를 파악하고 유효 범위이면 무선 전송 모듈을 이용한 무선전송을 위한 마이크로컨트롤러(MCU)를 주요 구성으로하는 전송부와 전송부의 무선 신호를 감지하기 위한 무선 수신 장치와 이를 사용자에 알림(빛, 소리..)기능을 위한 LED, 버저 등을 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(MCU)를 주요 구성으로 하여 해결한다.In this way, the vehicle operation measuring device using the position and altitude values of the vehicle is a sensor that detects the position coordinates and the altitude value, and the microcontroller for wireless transmission using the wireless transmission module if the two values are in the effective range or not. (MCU) as the main component, the transmitter and the wireless receiver to detect the wireless signal of the transmitter, and the microcontroller (MCU) to control the LED, buzzer, etc. to notify the user (light, sound...) is the main component to solve it.

드론과 같은 비행체에 위치 및 고도 정보를 감지하는 다수의 센서장치와 무선 전송장치를 결합 구성한 전송부를 부착하고 땅 위에 상기의 드론 측 부착, 전송부의 전송 신호를 수신하여 정상, 비정상 비행상태를 검지하거나 이를 이용한 합격, 불합격을 판단하는 기준정보로 활용함으로서 객관적이고 정확한 비행체 운행정보 분석이 가능하며 국가 실습 시험이나 훈련 학원, 교습소 등에서의 비행훈련 장치로의 적용이 가능하며 개인적인 구매를 통해 개별적 연습이나 훈련 활동이 가능하다. 특히 센서 신호 감지/전송 장치는 비행체 즉 드론 측에 탈 부착이 가능케 함으로서 어떠한 형태의 드론에도 적용이 가능하며 드론측의 회로와의 연결이 별도로 필요하지 않고 단지 기구적인 탈 부착만 함으로서 사용상의 상당한 편리성을 도모 할 수 있다.Attach a transmitter that combines multiple sensor devices and wireless transmitters to detect position and altitude information on a flying object such as a drone, attach the drone on the ground, and receive the transmission signal to detect normal and abnormal flight conditions, or By using this as standard information to judge pass or fail, objective and accurate flight information analysis is possible, and it can be applied as a flight training device in national practice tests, training institutes, and training centers, and individual practice or training through individual purchase activity is possible In particular, the sensor signal detection/transmission device can be attached to and detached from the drone side, so it can be applied to any type of drone. sex can be promoted

도 1은 본 고안에 따른 적외선(IR) 신호 송/수신부
도 2는 본 고안의 블록 다이어그램
도 3은 본 고안의 적외선(IR) 신호 입사각 개념도
도 4는 본 고안의 동작 플로우 챠1 is an infrared (IR) signal transmitting/receiving unit according to the present invention;
2 is a block diagram of the present invention;
3 is a conceptual diagram of an infrared (IR) signal incidence angle of the present invention;
4 is an operation flow chart of the present invention;

도 1은 본 고안에 따른 적외선(IR) 신호 송/수신부를 나타내는 것으로 적외선(Infra Red) 신호는 TV나 가전 제품 등의 무선제어용으로 거의 대부분 적용하고 있는 표준 통신 기술로 적외선(IR) 신호를 전송하는 전송부(10)은 적외선(IR) 신호를 만들어 적외선(IR) LED(11)을 구동하여 원격지의 적외선(IR) 신호 수신기측에 제어 신호(11a)를 전송한다. 즉 리모컨의 역활을 하는 것이다. 적외선(IR) 신호 수신기는 적외선(IR) 신호 수신 모듈(4)에서 수신된 적외선(IR) 신호를 검파하여 리모컨 제어신호(4a)로 변환하여 제어용 마이크로프로세서(Control MCU:20)에 보내 해당 제어 작용을 하게 된다. 송신기에서 무선으로 전송되는 제어 신호(11a)는 통상 38kHz로 변조되어 전송되며 적외선(IR) 신호 수신 모듈(4)에서 검파되어 리모컨 제어신호(4a)로 변환된다. 제어용 마이크로프로세서(Control MCU:20)에서는 이 이 신호를 받아 해당 제어 명령(LED 블링커, 부저 울림..)을 수행하게 된다. 일반적으로 적외선(IR) 신호를 전송하는 전송부(10)는 리모컨 수신부와 같이 마이크로프로세서(MCU)를 주로 사용한다. 1 shows an infrared (IR) signal transmitter/receiver according to the present invention, and the infrared (IR) signal is a standard communication technology that is mostly applied for wireless control of TVs and home appliances, and transmits infrared (IR) signals. The transmitter 10 makes an infrared (IR) signal and drives the infrared (IR) LED 11 to transmit the control signal 11a to the infrared (IR) signal receiver at a remote location. In other words, it acts as a remote control. The infrared (IR) signal receiver detects the infrared (IR) signal received from the infrared (IR) signal receiving module (4), converts it into a remote control control signal (4a), and sends it to the control microprocessor (Control MCU: 20) for corresponding control it will work The control signal 11a wirelessly transmitted from the transmitter is usually modulated at 38 kHz and transmitted, and is detected by the infrared (IR) signal receiving module 4 and converted into a remote control control signal 4a. The control microprocessor (Control MCU: 20) receives this signal and executes the corresponding control command (LED blinker, buzzer sound..). In general, the transmitter 10 for transmitting an infrared (IR) signal mainly uses a microprocessor (MCU) like a remote control receiver.

도 2는 본 고안의 블록 다이어그램으로 위치와 고도 등의 실 시간 비행체 운행정보를 감지하여 수신부에 무선(IR) 전송하기 위한 센서 신호 감지/전송 장치(100)와 전송된 무선(IR) 전송신호를 받아 검파하여 제어용 마이크로프로세서(Control MCU:20)에서 해당 제어 명령(LED 블링커, 부저 울림..)을 수행하는 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)을 주요 구성으로 한다. 센서 신호 감지/전송 장치(100)의 세부 동작을 보면 위치, 고도 등의 비행체 운송정보를 감지하는 위치/고도 센서장치(13)에서 센싱한 정보를 마이크로프로세서(MCU:12)에 보내어 해당 유효 조건인지 판단하여 유효조건이면 마이크로프로세서(MCU:12)가 적외선(IR) 전송신호를 만들어 적외선 LED(11)를 구동하여 리모컨 적외선(IR) 신호를 전송한다. 이 때 유효조건이란 비행체의 실 시간 위치 및 고도 정보가 사전에 설정한 범위 즉 유효범위인지 아닌지를 파악하는 것으로 예를 들면 위치정보는 비행체가 수신부를 기준하여 반경 1M이내에 있는지 그리고 고도정보는 비행체의 고도가 현재 수신부 바닥을 기준으로 3M ~ 5M 범위인지 등 사용자가 용도에 맞게 임의로 정의하여 사용 할 수 있다. 이러한 유효조건의 범위나 판단등은 마이크로프로세서(MCU:12)에서 이루어진다. 도 2는 본 고안의 전송부(100)의 구성의 위치/고도 센서장치(13)에서 위치 센서는 제외하고 고도센서만으로 적용이 가능한데 위치 정보는 수신 장치를 기준하여 예를 들어 반경 1M 라고 가정하면 적외선(IR) 통신의 특성 즉 유효 입사각에 따라 신호(IR) 감지 혹은 감지 불가가 결정되는 특성을 이용할 수 있다. 즉 리모컨을 수신부와 맞추어 정 위치에 사용하지 않고 옆으로 비켜나면 그 각도가 클수록 적외선(IR) 통신이 되지 않는 특성을 활용, 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)와 비행체에 부착된 센서 신호 감지/전송 장치(100)와 위치에 따른 입사 각도에 따라 통신이 되거나 안되거나 함으로 이 특성을 이용해 비행체의 위치정보를 파악 할 수 있다. Figure 2 is a block diagram of the present invention, the sensor signal detection / transmission device 100 for detecting real-time flight information such as location and altitude and wirelessly (IR) transmission to the receiver and the transmitted wireless (IR) transmission signal The main component is an infrared (IR) receiving/notifying device 200 that receives and detects and executes a corresponding control command (LED blinker, buzzer sound ..) from a control microprocessor (Control MCU: 20). If you look at the detailed operation of the sensor signal detection/transmission device 100, the information sensed by the location/altitude sensor device 13 that detects the vehicle transport information such as location and altitude is sent to the microprocessor (MCU: 12) and the valid condition If it is a valid condition, the microprocessor (MCU: 12) makes an infrared (IR) transmission signal and drives the infrared LED 11 to transmit the remote control infrared (IR) signal. At this time, the effective condition is to determine whether the real-time location and altitude information of the vehicle is within the preset range, that is, the effective range. The user can arbitrarily define and use it according to the purpose, such as whether the altitude is in the range of 3M to 5M based on the floor of the current receiver. The range or judgment of these valid conditions is made in the microprocessor (MCU: 12). Figure 2 is applicable only to the altitude sensor except for the position sensor in the position/altitude sensor device 13 of the configuration of the transmitter 100 of the present invention. Infrared (IR) communication characteristics, that is, a characteristic in which signal (IR) detection or non-detection is determined according to an effective incident angle may be used. That is, if the remote control is not used in the correct position by matching it with the receiver, and the angle is larger, infrared (IR) communication is not performed, the infrared (IR) receiving/notifying device 200 and sensor signal attached to the aircraft As the detection/transmission device 100 and the communication may or may not communicate depending on the angle of incidence according to the location, the location information of the aircraft can be grasped using this characteristic.

도 3은 본 고안의 적외선(IR) 신호 입사각 개념도를 나타내는 것으로 적외선(IR) 송신부가 1, 2, 3 즉 45도 입사각 범위 내에서 모두 수신 가능하며 도 3a 처럼 수신부(4a)에 센서(Photo Diode)에 가이드(5a)를 두면 적외선(IR) 신호 입사각이 줄어들며 수신부(4b)처럼 센서(Photo Diode)에 가이드(5b)를 두면 유효 입사각이 줄어들게 된다. 즉 가이드의 길이에 따라 적외선(IR) 신호 입사각을 조정 할 수 있어 비행체의 운행 수신장치 기능을 하는 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)를 기준한 위치정보(반경 1M이내인지 아닌지)를 파악 할 수 있으며 또한 위치정보의 기준(반경 1M이내)도 변경 가능하다. 고도 센서는 기압을 읽어 산출하는 방식, GPS를 이용하는 방식, 레이저나 초음파를 이용한 반사파를 이용하는 방식 등 다양하며 이 중에 적당한 것을 선택, 사용하면 된다. 여기서 고도란 해발 고도를 의미하는 것이 아니라 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)의 설치 바닥을 기준한 고도를 의미하며 드론 실습에서는 3M ~ 5M 범위를 유효 고도로 하고 있다. 도 2에서 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)의 동작을 살펴보면 센서 신호 감지/전송 장치(100)로 부터 전송된 무선 적외선(IR) 신호(11a)는 38kHz로 변조된 상태로 전송하며 이 신호가 유효 입사각 범위 내이면 적외선(IR) 수신이 정상적으로 되어 적외선(IR) 수신 모듈(4)에서 검파되어 리모컨 제어신호(4a)로 변환되어 제어용 마이크로프로세서(MCU:20)에 입력된다. 이 리모컨 제어신호를 해석하여 해당 알림 기능 즉 LED 블링커는 LEDs(21)를 구동하여 작동시키며 부저 소리는 부저(22)를 구동하여 작동시킨다. 일반적으로 적외선(IR) 통신은 여러가지 제어 명령을 보낼 수 있음으로 알림 기능 소자(LED, 부저..)의 개별적 제어가 가능하며 기타의 기능 즉 저(Low) 배터리, 알림 기능외에 더 다양한 기능들도 추가 가능하다. 3 is a conceptual diagram showing an infrared (IR) signal incidence angle of the present invention, and the infrared (IR) transmitter can receive all of 1, 2, 3, that is, within the 45-degree incident angle range, and as shown in FIG. ), the infrared (IR) signal incidence angle is reduced, and if the guide 5b is placed on the sensor (Photo Diode) like the receiver 4b, the effective incident angle is reduced. In other words, it is possible to adjust the angle of incidence of infrared (IR) signals according to the length of the guide, so position information (within a radius of 1M or not) based on the infrared (IR) receiving/notifying device 200, which functions as a flight receiving device, is identified. Also, the standard of location information (within a radius of 1M) can be changed. There are various types of altitude sensors, such as a method that reads and calculates atmospheric pressure, a method that uses GPS, and a method that uses a reflected wave using a laser or ultrasonic wave. Here, the altitude does not mean the altitude above sea level, but refers to the altitude based on the installation floor of the infrared (IR) receiving/notifying device 200. In drone practice, the effective altitude is in the range of 3M to 5M. Looking at the operation of the infrared (IR) receiving/notifying device 200 in FIG. 2, the wireless infrared (IR) signal 11a transmitted from the sensor signal detecting/transmitting device 100 is transmitted in a state modulated to 38 kHz, and this If the signal is within the effective incident angle range, infrared (IR) reception is normal, it is detected by the infrared (IR) reception module 4, is converted into a remote control control signal 4a, and is input to the control microprocessor (MCU: 20). By interpreting this remote control control signal, the corresponding notification function, that is, the LED blinker, operates by driving the LEDs (21), and the buzzer sounds by driving the buzzer (22). In general, infrared (IR) communication can send various control commands, so it is possible to individually control the notification function elements (LED, buzzer...) can be added

도 4는 본 고안의 동작 플로우 챠트를 나타내며 본 고안이 무선(IR) 전송부와 무선(IR) 수신부가 한 조로 작동하는 구조임으로 동작 플로우 챠트도 전송부(100) 영역과 수신부(200) 영역으로 구성된다. 세부적인 동작 구조를 보면 우선 비행체에 부착된 센서 신호 감지/전송 장치(100)는 비행체가 비행(40)하는 내내 고도를 측정(41)하여 유효 고도(3M ~ 5M)인지 아닌지를 파악(42)하며 유효 고도이면 적외선(IR)신호를 전송(43)하며 유효 고도가 아니면 계속 루우프를 돌며 유효 고도인지 아닌지를 파악(42)한다. 이렇게 전송장치(100)에서 보내진 적외선(IR)신호가 유효 입사각 범위내(예 45도 이내)에서 비행체가 송출하면 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)가 적외선(IR) 수신(44)하여 적외선(IR)를 감지(45)하여 기 정의된 제어 명령(LED 블링커 혹은 부저 On)을 수행하여 사용자에게 비행체의 위치와 고도 정보가 유효 범위내이라는 것을 알려준다. 센서 신호 감지/전송 장치(100)에 위치센서를 별도로 사용한다면 적외선(IR)통신이 아닌 일반 무선 통신을 적용하면 된다. 하지만 전송부(100)나 수신부(200)의 구성이 복잡하고 배터리 소모가 크며 가격 상승의 단점이 있다. 센서 신호 감지/전송 장치(100)는 비행체, 드론에 탈 부착이 가능하게 해야 함으로 별도의 전원(배터리:14)을 사용하며 적외선(IR) 수신/알림 장치(200)도 주로 야외에서 많이 사용함으로 별도의 전원(배터리:23)을 사용 가능하게 구성한다.4 shows an operation flow chart of the present invention, and the present invention has a structure in which a wireless (IR) transmitter and a wireless (IR) receiver operate as a pair. is composed Looking at the detailed operation structure, first, the sensor signal detection/transmission device 100 attached to the vehicle measures the altitude during the flight (40) of the vehicle (41) to determine whether it is an effective altitude (3M to 5M) (42) If it is at an effective altitude, an infrared (IR) signal is transmitted (43), and if it is not at an effective altitude, the loop continues to determine whether it is an effective altitude or not (42). In this way, when the infrared (IR) signal sent from the transmitting device 100 is transmitted by the aircraft within the effective incident angle range (eg, within 45 degrees), the infrared (IR) receiving/notifying device 200 receives the infrared (IR) (44) Infrared (IR) is detected (45) and a predefined control command (LED blinker or buzzer On) is executed to notify the user that the location and altitude information of the aircraft is within the effective range. If a position sensor is used separately for the sensor signal detection/transmission device 100, general wireless communication, not infrared (IR) communication, may be applied. However, there are disadvantages in that the configuration of the transmitter 100 or the receiver 200 is complicated, battery consumption is large, and price increases. The sensor signal detection/transmission device 100 must be able to be attached to and detached from an aircraft or drone, so a separate power source (battery: 14) is used, and the infrared (IR) reception/notification device 200 is mainly used outdoors. A separate power source (battery: 23) is configured to be usable.

1~3 : 적외선(IR) 송신 LED 4 : 적외선(IR) 수신모듈
10 : 적외선(IR) 송신기 20 : 적외선(IR) 수신기
100 : 센서 신호 감지/전송 장치 200 : 적외선(IR) 수신/알림 장치1~3: Infrared (IR) transmitting LED 4: Infrared (IR) receiving module
10: infrared (IR) transmitter 20: infrared (IR) receiver
100: sensor signal detecting/transmitting device 200: infrared (IR) receiving/notifying device

Claims (1)

비행체의 공간상의 좌표와 높이 값을 기준한 비행 훈련 및 시험장치에 있어 2차원 이상의 공간에서의 위치 혹은 고도 센서와 무선 전송 장치의 결합 구성의 전송장치와 전송장치로 부터의 전송신호를 수신하여 정상 비행여부를 판단하는 무선 수신 및 알림 장치를 주요 구성으로 하는 비행체의 공간 상의 위치와 고도 값을 이용한 비행체 운행 측정 장치.In the flight training and testing device based on the spatial coordinates and height values of the vehicle, it is normal by receiving the transmission signal from the transmission device and the transmission device of the combination configuration of the position or altitude sensor and the wireless transmission device in two or more dimensions in space. Aircraft operation measurement device using the location and altitude values of the aircraft, which has a wireless reception and notification device that determines whether it is flying or not.
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