KR102053837B1 - Unmanned Aerial Vehicle and Controlling Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시설물 촬영을 위한 무인 비행장치 및 그의 제어방법을 개시한다. 본 발명의 일실시예에 따른 시설물 촬영을 위한 복수의 센서들이 포함된 무인 비행장치의 비행 제어방법은, 상기 시설물과 무인 비행장치에 관한 센싱 데이터를 수집하는 단계, 상기 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 상대 거리값을 추정하고 충돌 위험 확률값을 연산하는 단계, 및 상기 무인 비행장치에 대한 조종신호 입력, 상기 조종신호 입력과 관련하여 상기 상대 거리 추정값 및 연산된 충돌 위험 확률값에 기초하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention discloses an unmanned aerial vehicle and a control method thereof for photographing a facility. According to an embodiment of the present invention, a method for controlling a flight of an unmanned aerial vehicle including a plurality of sensors for photographing a facility includes: collecting sensing data about the facility and the unmanned aerial vehicle, and the facility from the collected sensing data. Estimating a relative distance between the unmanned aerial vehicle and calculating a collision risk probability value, and inputting a steering signal input to the unmanned aerial vehicle, the relative distance estimate value and the calculated collision risk probability value in relation to the steering signal input. And controlling the flight of the unmanned aerial vehicle.
Description
본 발명은 무인 비행장치의 비행 제어에 관한 것으로, 시설물을 촬영함에 있어서 상기 무인 비행장치를 상기 시설물과의 관계에서 상대거리를 추정하고 시설물과의 거리 유지 또는/및 충돌 위험을 방지하기 위한 무인 비행장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flight control of an unmanned aerial vehicle, and when photographing a facility, an unmanned flight for estimating a relative distance in relation to the facility and maintaining a distance from the facility and / or preventing a collision risk. An apparatus and a control method thereof are provided.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
교량 상/하부구조물, 풍력 발전기 날개(Blade) 등과 같은 거대 시설물은 설치, 해체 및 유지보수를 수행하는 데, 많은 시간과 비용이 소모된다. 따라서 이미 설치된 시설물들에 결함이 발생하는 경우, 시설물의 교체는 이루어질 수 없으며, 손상 또는 결함이 발생한 부위를 보수하여 사용해왔다.Large installations, such as bridge top / bottom structures and wind generator blades, are expensive and time consuming to install, dismantle and maintain. Therefore, if a defect occurs in the facilities that are already installed, the replacement of the facility can not be made, and the damage or defect has been repaired and used.
풍력 발전기와 같은 거대 시설물은 설치하고 해체하는 데, 많은 시간과 비용이 소모된다. 따라서 이미 설치된 시설물들에 결함이 발생하는 경우, 시설물의 교체는 이루어질 수 없으며, 결함이 발생한 부위를 보수하여 사용해왔다.Large facilities such as wind generators are time-consuming and expensive to install and dismantle. Therefore, if a defect occurs in the facilities that have already been installed, the replacement of the facility can not be made, and the defective site has been used to repair.
종래에는 시설물에 결함이 발생한 경우, 이를 검사하기 위해 시설물 관리자가 직접 육안으로 파악해야만 했다. 그러나 거대 시설물들의 크기는 통상적으로 수 m 내지 수십 m에 이르기 때문에, 시설물 관리자의 육안으로는 정밀하게 파악하는 것이 불가능하였다. 예를 들어, 시설물이 풍력 발전기 날개에 해당하는 경우, 시설물 관리자가 육안으로 그것에 발생한 다양한 종류의 손상 또는 결함을 발견하는 것은 사실상 불가능에 가깝다. 시설물 관리자가 수 미터(m) 내지 수십 미터(m)에 달하는 풍력 발전기의 날개로 직접 올라가 확인하거나 지상에서 망원 카메라를 이용하여 확인할 수 있으나, 이는 상당히 부정확하고 위험한 방법이며 결함의 발생을 초기에 발견하여 용이하게 유지 보수하는 것은 상당히 어려운 실정이었다.In the past, when a defect occurred in a facility, the facility manager had to visually identify it directly. However, the size of large facilities typically ranges from a few meters to several tens of meters, making it impossible to grasp precisely with the facility manager's naked eye. For example, if a facility corresponds to a wind generator wing, it is virtually impossible for a facility manager to visually detect the various types of damage or defects that have occurred in it. Facility managers can climb directly on the wings of wind turbines ranging from a few meters to tens of meters or check them with telephoto cameras on the ground, but this is a fairly inaccurate and dangerous method and early detection of defects. Easy maintenance was a very difficult situation.
이러한 문제를 해소하고자, 최근 드론과 같은 무인 비행장치를 이용하여 시설물의 결함을 검사하는 방법이 도입되고 있다. 촬영장치가 무인 비행장치 내에 구비되어 시설물을 촬영함으로써, 시설물 관리자는 촬영된 시설물의 이미지를 분석하여 결함을 검사할 수 있었다. In order to solve this problem, a method of inspecting a defect of a facility using an unmanned aerial vehicle such as a drone has recently been introduced. By photographing the facility by the photographing device provided in the unmanned aerial vehicle, the facility manager was able to analyze the image of the photographed facility to check for defects.
그러나 이러한 방법은 전술한 풍력 발전기 날개와 같은 시설물에는 적합하지 못하다. 풍력 발전기는 바람이 많이 부는 장소에 위치하기 때문에, 풍력 발전기와 같은 시설물의 결함을 무인 비행장치로 검사하기 위해서는 정밀한 조작과 끊임없는 제어가 요구되는 불편이 존재하였다.However, this method is not suitable for installations such as the wind turbine blades described above. Since the wind generator is located in a place where there is a lot of wind, it was inconvenient to require precise operation and constant control in order to inspect a defect of a facility such as a wind generator with an unmanned flying device.
본 발명의 일 실시예는, 복수의 센서를 이용하여 정밀하게 시설물과의 충돌 위험 확률을 분석함으로써, 무인 비행장치의 시설물과의 거리유지 또는/및 충돌 위험을 방지하면서 시설물 촬영 등이 가능하도록 비행 제어하는 무인 비행장치 및 그의 제어방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.One embodiment of the present invention, by accurately analyzing the collision risk probability of the facility using a plurality of sensors, so as to enable the facility shooting while maintaining the distance to the facility of the unmanned aerial vehicle and / or the risk of collision An object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle and a control method thereof.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 시설물 촬영을 위한 복수의 센서들이 포함된 무인 비행장치의 비행 제어방법은, 상기 시설물과 무인 비행장치에 관한 센싱 데이터를 수집하는 단계, 상기 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 상대 거리값을 추정하고 충돌 위험 확률값을 연산하는 단계, 및 상기 무인 비행장치에 대한 조종신호 입력, 상기 조종신호 입력과 관련하여 상기 상대 거리 추정값 및 연산된 충돌 위험 확률값에 기초하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to solve the above problems, a flight control method of an unmanned flying device including a plurality of sensors for shooting facilities according to an embodiment of the present invention, collecting the sensing data about the facility and the unmanned flying device, Estimating a relative distance value between the facility and the unmanned aerial vehicle from the collected sensing data, calculating a collision risk probability value, and inputting a steering signal for the unmanned aerial vehicle and inputting the steering signal; And controlling the flight of the unmanned aerial vehicle based on the calculated collision risk probability value.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어 단계는, 상기 입력되는 조종신호에 따른 상기 무인 비행장치의 이동 여부에 관한 제1 팩터, 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간이상 지속 여부에 관한 제2 팩터 및 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위와 관련하여 임계치 이하 여부에 관한 제3 팩터를 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the flight control step, the first factor of whether the unmanned aerial vehicle moves according to the input control signal, and whether the relative distance estimate value input lasts more than a predetermined time And determining a third factor as to whether a second factor and the relative distance estimate are below a threshold with respect to the sensor measurement range.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어 단계는, 상기 제1 팩터 판단 결과 상기 무인 비행장치의 고정 명령이고, 상기 제2 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제3 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위 이내이면, 일반 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the flight control step is a fixed command of the unmanned flight device as a result of the first factor determination, and the relative distance estimate value input lasts for a predetermined time as a result of the second factor determination, When the relative factor estimate is within the sensor measurement range as a result of the third factor determination, the control command data corresponding to the normal mode may be calculated as the relative distance control value.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어 단계는, 상기 제1 내지 제3 팩터 중 적어도 하나의 팩터 판단 결과가 만족하지 않으면, 상기 제1 팩터와 제2 팩터를 재판단하고, 상대 거리 제어값이 일반 모드에 해당하는 기준 범위 내인지 여부에 관한 제4 팩터를 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the flight control step, if the result of determining the at least one factor of the first to third factors is not satisfied, judging the first factor and the second factor, relative distance control And determining a fourth factor as to whether the value is within a reference range corresponding to the normal mode.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어 단계는, 상기 제1 팩터 재판단 결과 상기 무인 비행장치의 전방 이동 명령이고, 상기 제2 팩터 재판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제4 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 제어값이 일반 모드 기준 범위 이내이면, 근접 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the flight control step is a forward movement command of the unmanned flying device as a result of the first factor judgment step, and the relative distance estimate value input is greater than a predetermined time as a result of the second factor judgment step. And when the relative distance control value is within the normal mode reference range as a result of the fourth factor determination, control command data corresponding to the proximity mode is calculated as the relative distance control value.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어 단계는, 상기 제1 팩터, 제2 팩터 및 제4 팩터 중 적어도 하나의 팩터 판단 결과가 만족하지 않으면, 상기 연산된 충돌 위험 확률값을 참조하여 상기 시설물과의 전방 충돌 방지 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값을 산출하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the flight control step, if the result of determining at least one factor of the first factor, the second factor and the fourth factor is not satisfied, the facility by referring to the calculated collision risk probability value And calculating a relative distance control value from the control command data corresponding to the forward collision avoidance mode with the controller.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어 단계는, 상기 산출된 상대 거리 제어값에 기초하여 상기 입력되는 조종신호에 대응하는 최종 제어 명령 데이터를 산출하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the flight control step, to control the flight of the unmanned flying device by calculating the final control command data corresponding to the input control signal based on the calculated relative distance control value. It features.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 상대 거리 추정값, 충돌 위험 확률값, 비행 상태 변수 및 상기 입력된 조종신호에 관한 데이터를 기록하여 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include recording and storing data regarding the relative distance estimate value, the collision risk probability value, the flight state variable, and the input steering signal.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기록하여 저장된 데이터를 참조하여 상기 무인 비행장치의 상대 명령 속도 데이터를 산출하고, 상기 산출된 결과값을 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the method further includes calculating relative command speed data of the unmanned aerial vehicle with reference to the recorded and stored data, and storing the calculated result value.
본 발명의 일실시예에 따른 시설물을 촬영하기 위한 무인 비행장치는, 상기 시설물과 무인 비행장치에 관한 센싱 데이터를 수집하는 센싱 정보 처리부; 상기 센싱 정보 처리부에서 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 상대 거리값을 추정하는 추정부; 상기 센싱 정보 처리부에서 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 충돌 위험 확률값을 연산하는 연산부; 및 상기 무인 비행장치에 대한 조종신호 입력, 상기 조종신호 입력과 관련하여 상기 상대 거리 추정값 및 연산된 충돌 위험 확률값에 기초하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하는 비행 제어부를 포함한다.An unmanned flying apparatus for photographing a facility according to an embodiment of the present invention includes: a sensing information processor configured to collect sensing data regarding the facility and the unmanned flight device; An estimator for estimating a relative distance value between the facility and the unmanned aerial vehicle from the sensing data collected by the sensing information processor; A calculator configured to calculate a collision risk probability value between the facility and the unmanned aerial vehicle from the sensing data collected by the sensing information processor; And a flight control unit configured to control the flight of the unmanned aerial vehicle based on a steering signal input to the unmanned aerial vehicle, the relative distance estimate value and the calculated collision risk probability value associated with the steering signal input.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 무인 비행장치에 대한 조종자의 조종을 보조함으로써, 무인 비행장치의 시설물과의 거리 유지 또는/및 충돌 위험을 방지하면서도 상기 시설물을 촬영할 수 있도록 하는 장점이 있다.As described above, according to an aspect of the present invention, by assisting the operator's control of the unmanned aerial vehicle, it is possible to shoot the facility while maintaining the distance to the facility of the unmanned aerial vehicle and / or the risk of collision There is an advantage.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행장치의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행장치 내 센싱정보 처리부의 구성 블록도이다.
도 4는 무인 비행장치의 정적 비행과 동적 비행을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행장치가 시설물과의 충돌을 방지하면서도 시설물과 일정거리를 유지하도록 비행 제어하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6(a)는 상기 도 5에서 센싱 정보 처리 과정에 대한 상세 흐름도를 도시한 도면이고, 도 6(b)는 도 5에서 비행 제어 과정에 대한 상세 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무인 비행장치가 시설물과의 충돌을 방지하면서도 시설물과 일정거리를 유지하도록 비행 제어하는 방법을 도시한 순서도이다.1 is a block diagram of an unmanned flight system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a configuration of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a sensing information processing unit in an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the static flight and dynamic flight of the unmanned aerial vehicle.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of controlling a flight so that an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention maintains a certain distance from the facilities while preventing collision with the facilities.
FIG. 6A is a detailed flowchart of the sensing information processing process of FIG. 5, and FIG. 6B is a detailed flowchart of the flight control process of FIG. 5.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of controlling a flight so that an unmanned aerial vehicle according to another embodiment of the present invention prevents collision with facilities and maintains a certain distance with the facilities.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that another component may be present in the middle. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. It is to be understood that the term "comprises" or "having" in the present application does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
본 명세서에서는 무인 비행장치를 이용하여 대상체를 촬영함으로써 획득되는 이미지 데이터로부터 상기 대상체의 결함 등을 판단하기 위하여 특히, 상기 무인 비행장치의 상기 대상체로부터 거리 유지 및 충돌 방지에 관하여 설명한다. 이하에서 상기 대상체는 시설물로서 풍력 발전기를 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, in order to determine a defect of the object from the image data obtained by photographing the object using the unmanned aerial vehicle, in particular, the distance maintenance and the collision prevention from the object of the unmanned aerial vehicle will be described. Hereinafter, the object may include, for example, a wind generator as a facility, but is not necessarily limited thereto.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an unmanned flight system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무인 비행시스템(100)은 조종장치(110) 및 무인 비행장치(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
조종장치(110)는 수신되는 조종입력을 무인 비행장치로 전송하는 장치이다. 조종장치(110)는 무인 비행장치(120) 비행 제어를 위한 스틱 또는 패드 등의 입력부(미도시)를 구비하여, 상기 입력부(미도시)를 통하여 조종입력신호를 수신한다. The
무인 비행장치(120)는 조종입력에 따른 상기 조종장치(110)의 제어신호에 따라 비행하며, 시설물(130)을 촬영하는 장치이다. 무인 비행장치(120)는 상기 시설물(130) 주위를 비행하며 시설물을 촬영함으로써, 촬영된 이미지를 이용해 상기 시설물의 결함을 검사할 수 있도록 한다. 다만, 무인 비행장치(120)는 상기 시설물(130)에 대한 촬영 등 과정에서 복수의 센서들을 포함하여 시설물(130)과의 충돌 위험확률 및 상대거리를 파악하고, 파악된 결과를 이용해 시설물(130)과의 거리를 유지하거나 충돌을 방지하도록 제어한다. Unmanned
편의상 본 명세서에서 무인 비행장치(120)는 주로 조종장치(110)를 통한 조종입력과 관련하여 거리 유지 또는 충돌 방지에 관하여 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 무인 비행장치(120)는 상기 조종장치(110)의 비행 제어 신호가 없더라도 후술하는 본 발명의 기술사상을 이용하여 스스로 비행하면서 동일한 결과물을 도출할 수 있다.For the sake of convenience, the unmanned
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행장치(120)의 구성 블록도이다.2 is a block diagram of the unmanned
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행장치(120)는 센싱정보 처리부(210), 통신부(220), 비행 제어부(230), 날개부(240) 및 영상 촬영부(250)를 포함한다.2, the
센싱정보 처리부(210)는 복수의 센서들을 포함하여, 각 센서로부터 획득한 센싱값에 기초하여 시설물(130)과 무인 비행장치(120) 사이의 상대거리를 추정하고 상기 무인 비행장치(120)의 상기 시설물(130)에 대한 충돌 위험확률을 연산한다. 여기서, 상기 상대거리란 무인 비행장치(120)의 위치(보다 구체적으로는 무인 비행장치(120) 내 장착된 센서의 위치)와 시설물과의 거리를 의미한다. 센싱정보 처리부(210)는 상기 추정한 상대 거리값(상대거리 추정값)과 충돌 위험 확률값을 산출하여 비행 제어부(230)로 전달함으로써, 비행 제어부(230)가 수신한 정보들을 이용하여 무인 비행장치(120)의 비행을 제어할 수 있도록 한다.The sensing
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행장치(120) 내 센싱정보 처리부(210)의 구성 블록도이다.3 is a block diagram of the sensing
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱정보 처리부(210)는 제1 내지 제n 센서부(310a 내지 310n), 제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n), 충돌 위험확률 연산부(330) 및 상대거리 추정부(340)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
제1 내지 제n 센서부(310a 내지 310n)는 무인 비행장치(120) 내 구비되어, 무인 비행장치(120)와 시설물(130) 간의 상대거리를 센싱한다. 각 센서부(310a 내지 310n)는 서로 상이한 종류의 센서로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제n 센서부(310a 내지 310n) 중 어느 하나는 라이다 센서로 구현될 수 있고, 다른 하나는 스테레오 카메라와 같은 영상 센서로 구현될 수 있고, 또 다른 하나는 초음파 센서로 구현될 수 있다. 이러한 센서는 상대거리 추정을 위한 모든 장비를 포함할 수 있으며 예로서, 전술한 라이다, 스테레오 카메라 및 초음파 센서 외에 GPS, 자이로 센서, 가속도 센서와 같은 INS 등도 포함될 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제n 센서부(310a 내지 310n)는 서로 다른 종류의 센서를 포함함으로써, 특정 종류의 센서로부터 필연적으로 획득되는 오차가 누적되는 것을 방지하여 오차를 분산시킬 수 있어, 센싱값의 정확도를 높일 수 있다. 다만, 이를 위하여, 이종 센서들을 통해 획득되는 센싱 데이터의 이용을 위한 변환 내지 규준화가 필요하고 이를 위하여 융합 필터가 이용될 수 있다.The first to n th sensor units 310a to 310n are provided in the
또한, 상기 센서부(310a 내지 310n)는, 무인 비행장치(120)와 시설물(130) 간의 상대거리에 영향을 미칠 수 있는 정보를 측정하는 센서도 포함될 수 있다. 예를 들어, 무인 비행장치(120)에 영향을 미치는 바람의 풍향 또는 풍속을 측정하는 센서나 무인 비행장치(120)의 속도를 측정하는 센서 등이 센서부(310a 내지 310n)에 포함될 수도 있다. In addition, the sensor unit 310a to 310n may include a sensor for measuring information that may affect the relative distance between the unmanned
제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n)는 센서부(310a 내지 310n)가 측정한 센싱값을 충돌 위험확률 연산부(330)와 상대거리 추정부(340)에서의 이용을 위하여 변환한다. 이는 이종 센서 채용에 따라 상이한 센싱값의 단위나 크기 등에 따른 충돌 위험확률 연산량 증가를 방지하거나 상대거리 추정을 위한 규준화된 데이터 이용을 위함이다. 후자의 경우, 이러한 의미로 상기 변환부는 융합 필터로서 기능할 수 있다.The first to
제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n)는 변환된 수치를 충돌 위험확률 연산부(330)로 전달하며, 각 센서부(310a 내지 310n)로부터 수신한 센싱값을 상대거리 추정부(340)로 전달한다. The first to n-
충돌 위험확률 연산부(330)는 변환된 수치들을 수신하여, 이를 이용해 충돌 위험확률을 연산한다. 충돌 위험확률 연산부(330)는 변환된 각 확률값을 조합하여 최종 충돌 위험확률을 연산하며, 연산된 충돌 위험확률을 비행 제어부(230)로 전달한다.The collision risk probability calculator 330 receives the converted values and calculates a collision risk probability using the same. The collision risk probability calculator 330 calculates the final collision risk probability by combining the converted probability values, and transmits the calculated collision risk probability to the
상대거리 추정부(340)는 각 센서부(310a 내지 310n)로부터 센싱된 상대거리를 수신하여, 수신한 상대거리 값 중 가장 적절한 상대거리 값을 추정한다. 상대거리 추정부(340)는 추정한 상대거리 값을 비행 제어부(230)로 전달한다.The
다시 도 2를 참조하면, 통신부(220)는 조종장치(110)로부터 조종입력을 수신하여 비행 제어부(230)로 전달하거나 무인 비행장치(120)의 데이터를 상기 조종장치(110)로 전달한다.Referring back to FIG. 2, the
비행 제어부(230)는 조종입력, 충돌 위험 확률값 및 추정된 상대거리 값을 수신하여, 수신한 정보를 이용하여 비행모드를 결정하고, 결정된 비행모드로 비행하도록 날개부(240)를 제어한다. 상기 비행모드는 예컨대, 후술하는 일반 모드, 근접 모드 등이 포함될 수 있다.The
비행 제어부(230)는 시설물 관리자의 의지에 따라 무인 비행장치(120)를 비행하도록 제어하거나 일정한 거리를 유지하도록 제어하여 시설물 관리자의 비행을 보조하며, 충돌 위험이 현저히 높은 경우에만 무인 비행장치(120)의 제어에 관여할 수 있다. 이에 따라, 무인 비행장치(120)의 시설물(130)과의 충돌 위험을 최소화할 수 있다.The
날개부(240)는 회전력을 발생시키는 로터(Rotor) 및 회전력을 추진력으로 변환하는 프로펠러를 포함하여, 무인 비행장치(120)가 비행할 수 있도록 한다.The wing unit 240 may include a rotor that generates rotational force and a propeller that converts the rotational force into propulsion, allowing the unmanned
영상 촬영부(250)는 시설물의 영상을 촬영한다. 구현 예에 따라, 상기 영상 촬영부(250)는 무인 비행장치(120)에 구비된 센서부를 구성하는 카메라 센서 또는 이미지 센서로 대체 또는 그와 조합되어 이용될 수도 있다.The image capturing unit 250 captures an image of the facility. According to an embodiment, the image capturing unit 250 may be used in place of or in combination with a camera sensor or an image sensor constituting a sensor unit provided in the unmanned
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무인 비행장치(120)는 결함 여부를 검사하고자 하는 시설물의 움직임 여부에 따라 도 4(a)와 같이 정적 비행 또는 도 4(b)와 같이 동적 비행을 하면서 상기 시설물(130)에 대한 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 무인 비행장치(120)는 촬영의 대상이 되는 시설물의 일부가 정적 즉, 움직임이 없으면, 해당 위치에서 정지 상태를 유지하면서 촬영을 하여 이미지 데이터를 획득한다. 다만, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 무인 비행장치(120)는 촬영의 대상이 되는 시설물의 일부가 동적 즉, 움직임이 있으면, 상기 대상의 움직임에 따라 비행하면서 상기 대상을 촬영하여 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 4(b)와 같이, 대상 즉, 시설물의 일부가 시계방향으로 회전하고 있다면 상기 무인 비행장치(120) 역시 상기 대상과 같이, 시계방향으로 회전하면서 계속하여 대상을 촬영한다. 이 경우, 상기 대상의 속도 데이터를 산출하여 그에 대응하여 무인 비행장치(120)의 속도도 제어되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 무인 비행장치(120)는 상기 시설물 또는 그 일부(대상)과 상대 거리와 충돌 위험확률은 정적 비행뿐만 아니라 동적 비행시에도 유지할 수도 있고 특히, 동적 비행의 경우 정적 비행과 다르게 제어할 수 있다. 이는 동적 비행의 경우에는 상대적으로 정적 비행과 달리 풍향, 풍속 등 팩터 등에 따른 영향이 다를 수 있기 때문이다. 예를 들어, 도 4(b)에서, 대상이 회전(동적)이면, 먼저 무인 비행장치(120)에서 대상을 소정 시간동안 촬영하여 상기 대상의 각속도 데이터를 산출하고, 이렇게 산출된 데이터에 기초하여 대상의 움직임에 맞추어 회전하면서 대상에 대한 이미지 데이터를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 4, the unmanned
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행장치가 시설물과의 충돌을 방지하며 비행을 유지할 수 있도록 하는 방법을 도시한 순서도이다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for allowing an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention to prevent collision with a facility and maintain flight.
센서부를 통하여, 무인 비행장치(120)는 시설물(130)과의 관계에서 센싱 데이터를 수집한다(S510).Through the sensor unit, the unmanned
센싱정보 처리부(210)는, 상기 수집된 센싱 데이터로부터 시설물(130)과 무인 비행장치(120) 사이의 상대 거리값을 추정하고 충돌 위험 확률값을 연산한다(S520).The
비행 제어부(230)는, 상기 무인 비행장치(120)에 대한 조종신호 입력, 상기 조종신호 입력과 관련하여 상기 상대 거리 추정값 및 연산된 충돌 위험 확률값에 기초하여 상기 무인 비행장치(120)의 비행을 제어한다(S530).The
상기 과정을 통하여 비행 제어되는 무인 비행장치(120)는 시설물(130) 또는 상기 시설물의 대상인 그 일부를 촬영하여 이미지 데이터를 획득한다.The unmanned
이하 상기 도 5의 과정을 더욱 상세하게 설명하면, 다음과 같다.Hereinafter, the process of FIG. 5 will be described in more detail.
도 6(a)는 상기 도 5에서 센싱 정보 처리 과정에 대한 상세 흐름을 설명하기 위해 도시한 도면, 도 6(b)는 도 5에서 비행 제어 과정에 대한 상세 흐름도를 도시한 도면이다.FIG. 6 (a) is a view illustrating a detailed flow of the sensing information processing process in FIG. 5, and FIG. 6 (b) is a detailed flowchart of the flight control process in FIG.
도 6(a)는, 도 5의 S510 단계와 S520 단계에 해당한다.FIG. 6A corresponds to steps S510 and S520 of FIG. 5.
도 5와 6을 참조하면, 복수의 센서들에서 무인 비행장치(120)와 시설물(130)과의 관계에서 센싱 데이터를 수집하여(S510), 이를 기초로 상기 시설물(130)과의 거리에 대한 상기 무인 비행장치(120)의 상대 거리값을 추정한다. 이때, 전술한 바와 같이, 상기 복수의 센서들이 이종 센서로 구현된 경우에는 센서값들에 대하여 융합필터를 이용하여 규준화(변환)하여 상기 상대거리 추정값을 산출한다. 한편, 상기 충돌위험 확률 역시, 상기 수집된 센싱 데이터에 기초하여 산출될 수 있다. 이때, 상기 충돌위험 확률값은 상기 수집된 센싱 데이터를 대신하여 추정된 상대 거리값에 기초하거나 상기 수집된 센싱 데이터와 조합되어 산출될 수도 있다.5 and 6, the sensing data is collected in a relationship between the unmanned
도 6(b)는 예컨대, 도 4(a)의 정적 비행 제어와 도 4(b)의 동적 비행 제어에 대한 내용도 포함할 수 있다.6 (b) may also include, for example, the static flight control of FIG. 4 (a) and the dynamic flight control of FIG. 4 (b).
도 6(b)를 참조하면, 상기 상대거리 추정값과 산출된 충돌위험 확률값은 비행 제어를 위하여 데이터베이스에 기록되어 이용된다(S610). 이때, 상기 데이터베이스는 상기 상대거리 추정값과 충돌위험 확률값 외에 무인 비행장치(120)과 관련된 비행상태 변수, 조종장치(110)로부터 수신되는 조종입력 데이터 등도 함께 기록될 수 있다.Referring to FIG. 6 (b), the relative distance estimate value and the calculated collision risk probability value are recorded and used in a database for flight control (S610). In this case, in addition to the relative distance estimation value and the collision risk probability value, the database may also record flight state variables related to the unmanned
상기 S610 단계 이후, 비행 제어부(230)는, 상기 입력되는 조종 신호에 따른 상기 무인 비행장치(120)의 이동 여부에 관한 제1 팩터, 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간이상 지속 여부에 관한 제2 팩터 및 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위와 관련하여 임계치 이하 여부에 관한 제3 팩터를 판단한다(S620). 여기서, 상기 제1 팩터는, 상기 조종장치(110)로부터 수신되는 조종 신호로부터 피치축(pitch-axis) 스틱(stick)이 중립에 해당하는 데이터 여부에 관한 것으로, 이를 통해 상기 무인 비행장치(120)의 이동 여부를 판단할 수 있다. 즉, 상기 피치축 스틱이 중립이면, 상기 무인 비행장치(120)의 고정을 의미한다. 상기 제2 팩터는 계속하여 처리되는 센싱 정보로부터 추정된 상대거리값 미리 정의된 시간 이상 지속적으로 입력되는지 여부에 관한 것이다. 상기 제3 팩터는 상기 미리 정의된 시간 이상 지속적으로 입력되는 상대거리 추정값이 센서측정 범위 내 여부에 관한 것이다.After the step S610, the
상기에서, 상기 제1 팩터 판단 결과 상기 무인 비행장치의 고정 명령이고, 상기 제2 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제3 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위 이내이면, 비행 제어부(230)는 상기 무인 비행장치의 비행 제어를 위한 상대 거리 제어값으로 일반 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 산출한다(S630). 상기 일반 모드는 예컨대, 도 4(a)의 정적 비행 제어의 일 예일 수 있으며, 거리 유지 제어일 수도 있다.The first factor determination result is a fixed command of the unmanned aerial vehicle, the second factor determination result indicates that the input of the relative distance estimate value lasts more than a predetermined time, and the third factor determination result indicates that the relative distance estimate value is If it is within the sensor measurement range, the
다만, 상기 S620 단계 판단 결과, 상기 제1 내지 제3 팩터 중 어느 하나의 팩터라도 전술한 바와 다르면 즉, 판단 결과가 만족하지 않으면, 비행 제어부(230)는 상기 제1 팩터와 제2 팩터를 재판단하고, 기 상대 거리 제어값이 일반 모드에 해당하는 기준 범위 내인지 여부에 관한 제4 팩터를 판단한다(S640). 이때, 상기 S620 단계 판단 시 상기 제1 내지 제3 팩터는 순차로 판단할 수 있으며, 순차 판단되는 팩터 중 특정 팩터에서 조건이 맞지 않으면 나머지 판단하지 않은 팩터는 판단하지 않고 다음 단계로 넘어갈 수 있다.However, if it is determined in step S620 that any one of the first to third factors is different from that described above, that is, the determination result is not satisfactory, the
상기에서, 제1 팩터 재판단 결과 상기 무인 비행장치의 시설물 방향으로의 전방 이동 명령(즉, 무인 비행장치와 시설물의 상대거리값이 작아지는)(피치축 스틱이 상단 방향)이고, 상기 제2 팩터 재판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제4 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 제어값이 일반 모드 기준 범위 이내이면, 비행 제어부(230)는 상기 무인 비행장치(120)의 상대 거리 제어값으로 근접 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 산출한다(S650). 이러한 근접 모드는 일실시예로서, 도 4(b)의 동적 비행의 일 예일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 비록 피치축 스틱이 상단 방향인 경우를 예로 하여 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4(b)에서 설명한 회전과 관련된 내용 역시 포함될 수 있다.In the above, the first factor judging result is a command to move forward in the direction of the facility of the unmanned aerial vehicle (i.e., the relative distance value of the unmanned aerial vehicle and the facility becomes smaller) (the pitch axis stick is upward), As a result of the factor judging, when the relative distance estimation value input is continued for a predetermined time or more, and the fourth factor determination result indicates that the relative distance control value is within the general mode reference range, the
또한, 상기 단계들에서 비록 피치축 스틱이 고정이거나 상단 방향 움직임만을 예시하여 설명하나, 이외 무인 비행장치(120)의 움직임 가능 방향과 관련하여 다양한 예시들이 포함될 수도 있다.In addition, in the above steps, although the pitch axis stick is fixed or described with only upward movement, various examples may be included in relation to the movable direction of the unmanned
다만, 상기 S640 단계 판단 결과, 상기 제1 팩터, 제2 팩터 및 제4 팩터 중 적어도 하나의 팩터 조건을 판단 결과가 모두 만족하지 않으면, 비행 제어부(230)는 상기 기 연산되어 기록된 충돌 위험 확률값을 참조하여 시설물(130)과의 전방 충돌 방지 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 무인 비행장치(120)의 비행 제어를 위한 상대 거리 제어값으로 산출한다(S660).However, when the determination result of step S640 does not satisfy all of the determination results of at least one factor condition among the first factor, the second factor, and the fourth factor, the
이렇게 S630, S650 또는/및 S660 단계에 상대 거리값은, 비행 제어부(230)를 통하여 상기 무인 비행장치(120)의 최종 비행 제어 명령 데이터 산출 및 제어 성능 정보 산출에 이용된다(S670). 한편, 이때, 비행 제어부(230)는 상기 S670 단계의 산출 과정에서 조종장치(110)의 조종입력의 기체축 속도 제어 명령 변환 데이터를 더 참조할 수 있다. 상기 S670 단계를 통해 산출된 최종 제어 명령 데이터는, 최종적으로 시설물(130)을 대한 무인 비행장치(120)의 비행 제어에 이용된다.In this way, the relative distance values in steps S630, S650, and / or S660 are used to calculate final flight control command data and control performance information of the unmanned
한편, 이러한 최종 제어 명령 산출 데이터 역시 데이터베이스에 기록되고, 비행 제어부(230)는 이렇게 기록된 데이터에 기초하여 최종 기체축 상대 명령 속도를 산출하고(S680), 이를 저장한다(S690). 상기 저장은 코어에 저장되어 등록된다(Publish).Meanwhile, the final control command calculation data is also recorded in the database, and the
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무인 비행장치가 시설물과의 충돌을 방지하면서도 시설물과 일정거리를 유지하도록 비행 제어하는 방법을 도시한 순서도이다. FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of controlling a flight so that an unmanned aerial vehicle according to another embodiment of the present invention prevents collision with facilities and maintains a certain distance with the facilities.
먼저, 도 3을 참조하면, 제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n)는 센싱값을 수치로 변환함에 있어, 센싱값(상대거리)과 접근 임계거리와의 편차를 이용하여 변환한다. 접근 임계거리라 함은 충돌 위험확률이 굉장히 높아 더 이상의 접근을 금지하는 상대거리를 의미한다. 제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n)는 각 센서부(310a 내지 310n)로부터 수신한 각 센싱값과 접근 임계거리와의 편차를 계산하여, 편차에 따라 기 설정된 범위 내에서 수치로 변환한다. 예를 들어, 기 설정된 범위 내의 수치는 -1 내지 1 사이의 수치일 수 있으며, 제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n)는 상대거리가 접근 임계거리를 기준으로 점점 커질수록 상대거리를 -1에 근접하는 수치로 변환하며, 상대거리가 접근 임계거리를 기준으로 점점 작아질수록 상대거리를 1에 근접하는 수치로 변환한다. 제1 내지 제n 변환부(320a 내지 320n)는 자신과 연결된 각 센서부(310a 내지 310n)의 센싱값 출력 형태에 따라 그에 적절한 형태로 접근 임계거리(수치는 동일)를 저장하여, 센서로부터 수신한 센싱값(상대거리)을 기 설정된 범위 내의 수치로 변환한다.First, referring to FIG. 3, in converting a sensing value into a numerical value, the first to n-
충돌 위험확률 연산부(330)는 각 변환부(320a 내지 320n)에서 변환된 수치들을 확률값으로 변환하며, 변환된 각 확률값을 조합하여 최종 충돌 위험확률을 연산한다. 다양한 종류의 센싱값(상대거리)은 각 변환부(320a 내지 320n)에 의해 확률값과 대응되는 기 설정된 범위 내의 수치들로 변환되기 때문에, 충돌 위험확률 연산부(330)는 용이하게 충돌 위험확률을 연산할 수 있다. 충돌 위험확률 연산부(330)는 각 변환부(320a 내지 320n)에서 변환된 수치들을 확률값으로 변환한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, -1 내지 1의 범위 내에서 변환된 수치는 0 내지 1의 확률 범위 내에서 확률 값으로 변환된다. 확률 값은 1차 함수와 같이 편차가 증가할수록 지속적으로 증가할 수도 있으나, 상대거리 값이 임계거리와 큰 차이를 갖는 경우(변환된 수치가 -1에 근접해 있거나 확률값이 0에 근접해 있는 경우)에는 증가하는 폭이 작다가, 임계거리와 점점 유사해짐에 따라 증가폭이 점점 커질 수 있다. 충돌 위험확률 연산부(330)는 이와 같이 연산을 하며, 무인 비행장치(120)와 시설물(130)과의 충돌 위험을 현저히 줄일 수 있다.The collision risk probability calculating unit 330 converts the values converted by each of the converting
시설물이 발전소 등과 같이 커다란 면적을 갖는 구조라면, 각 센서부(310a 내지 310n)는 온전하게 무인 비행장치(120)와 시설물(130) 간의 상대거리를 센싱할 수 있다. 그러나 시설물이 현수교, 풍력발전기 날개의 앞전(Leading Edge) 혹은 뒷전(Trailing Edge) 등과 같이 얇거나 좁은 면적을 갖는 포함하는 구조라면, 센서가 센싱하는 방향이나 각도에 따라 온전한 센싱값을 센싱하는 센서부도 있겠으나, 불완전한 센싱값을 센싱하는 센서부도 존재할 수 있다. 즉, 모든 센싱값이 정확한 것은 아니기 때문에, 굳이 부정확한 센싱값을 참조로 보정하는 것은 부적절한 측면이 존재한다. 또한, 상대거리 추정부(340)는 칼만 필터(Kalman Filter)와 같이, 지속적으로 수신되는 값으로 보정을 하며, 정확한 상대거리를 추정한다. 그러나 각 센서부(310a 내지 310n)는 일정한 간격마다 주기적으로 센싱값을 센싱하는 것이 아니라, 각 센서부(310a 내지 310n) 별로 비동기성을 가져 임의의 시간마다 센싱값을 센싱할 수 있다. 전술한 문제로 인해, 상대거리 추정부(340)는 각 센서부(310a 내지 310n)로부터 센싱된 모든 센싱값이 수신될 때까지 기다렸다가, 모든 센싱값을 이용하여 상대거리를 추정하는 것이 아니라, 상대거리를 추정하려는 순간 수신된 센싱값만을 이용하여 상대거리 값을 추정한다. 상대거리 추정부(340)는 시설물의 종류, 주변환경 등을 고려하여, 수신한 상대거리 값 중 가장 적절한 상대거리 값을 선택한다. 상대거리 추정부(340)는 선택된 상대거리 값을 무인 비행장치(120)와 시설물(130) 간의 상대거리로 추정한다.If the facility has a large area such as a power plant, each of the sensor units 310a to 310n may sense the relative distance between the unmanned
비행 제어부(230)는 조종입력, 충돌 위험확률 및 추정된 상대거리 값을 수신한다(S710).The
비행 제어부(230)는 추정된 상대거리 값이 작아지는지 여부를 판단한다(S720).The
추정된 상대거리 값이 작아지는 경우, 비행 제어부(230)는 충돌 위험확률이 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다(S730).When the estimated relative distance value decreases, the
추정된 상대거리 값이 작아지며, 충돌 위험확률이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 비행 제어부(230)는 충돌 방지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다(S740).When the estimated relative distance value decreases and the collision risk probability exceeds a preset threshold, the
추정된 상대거리 값이 작아지며, 충돌 위험확률이 기 설정된 임계치를 초과하지 않는 경우, 비행 제어부(230)는 조종 입력대로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다(S750).When the estimated relative distance value decreases and the collision risk probability does not exceed a preset threshold, the
추정된 상대거리 값이 작아지지 않는 경우, 비행 제어부(230)는 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하인지 여부를 판단한다(S760).If the estimated relative distance value does not become small, the
추정된 상대거리 값이 작아지지 않으며, 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하인 경우, 비행 제어부(230)는 근접 상대거리 유지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다(S770).If the estimated relative distance value does not become small and the estimated relative distance value is less than or equal to the preset reference value, the
추정된 상대거리 값이 작아지지 않으며, 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하가 아닌 경우, 비행 제어부(230)는 일반 상대거리 유지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다(S780).If the estimated relative distance value does not become small and the estimated relative distance value is not less than or equal to the preset reference value, the
도 2를 참조하면, 비행 제어부(230)는 추정된 상대거리 값이 작아지는지 여부를 판단한다. 추정된 상대거리 값이 작아지는 경우라면, 시설물 관리자의 조종입력에 따라 가까워지는 경우가 있을 수 있으며, 돌풍 등의 외력에 의해 시설물 관리자의 의지와 무관하게 가까워지는 경우가 있을 수 있다. 그렇지 않은 경우라면, 시설물 관리자가 해당 위치에서 시설물을 관찰하기 위해 가까워지지 않는 상태로 시설물을 관찰하는 경우가 있을 수 있으며, 시설물 관리자의 의지로 또는 시설물 관리자의 의지와 무관하게 시설물(130)과 멀어지는 경우가 있을 수 있다. 두 경우는 구분되어 제어되어야 하기 때문에, 비행 제어부(230)는 추정된 상대거리 값이 작아지는지 여부를 판단한다.Referring to FIG. 2, the
추정된 상대거리 값이 작아지는 경우, 비행 제어부(230)는 충돌 위험확률이 기 설정된 임계치를 초과하는 지를 판단한다. 기 설정된 임계치란 접근 임계거리에서의 충돌 위험확률을 의미한다. 추정된 상대거리 값이 작아지는 경우라면 무인 비행장치(120)가 시설물(130)과 가까워지는 경우이기 때문에, 무인 비행장치(120)가 시설물(130)과 가까워지는 것이 시설물 관리자의 의지인지 여부와 무관하게 비행 제어부(230)는 충돌 위험확률을 확인하여 기 설정된 임계치와 비교한다. 충돌 위험확률이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 무인 비행장치(120)가 시설물(130)에 지나치게 가까워져 충돌 위험확률이 상당히 높은 수준이기 때문에, 비행 제어부(230)는 충돌 방지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다. 충돌 방지 모드란 충돌 위험확률을 줄이고자, 조종자의 조종입력과 무관하게 시설물과의 상대거리 값이 커지는 방향으로 비행하도록 제어하는 모드를 의미한다. 비행 제어부(230)는 충돌 방지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출하는 경우라면, 시설물 관리자의 조종 입력이 있다고 하더라도(설사, 조종입력이 충돌 방지모드와 반대방향으로 비행하도록 하는 입력이라 하더라도), 비행 제어부(230)는 충돌 방지모드로 동작하도록 제어한다. 반대로, 충돌 위험확률이 기 설정된 임계치를 초과하지 않는 경우라면, 시설물 관리자의 조종입력이 있거나 외력에 의해 움직이더라도 시설물 관리자가 위험한 상황은 아니라 판단한 경우이기 때문에, 비행 제어부(230)는 조종 입력대로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다.When the estimated relative distance value decreases, the
추정된 상대거리 값이 작아지는 경우가 아니라면(상대거리 값이 유지되거나, 커지는 경우), 비행 제어부(230)는 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하인지 여부를 판단한다. 기 설정된 기준치란 임계 거리보다는 먼 거리에서의 충돌 위험 확률을 의미하는 것으로, 임계거리에서 보다 충돌 위험 확률이 적은 수치를 의미한다. 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하가 아닌 경우, 비행 제어부(230)는 일반 상대거리 유지모드로 동작하도록 하는 제어명령이나 조종 입력대로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다. 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하가 아닌 경우라면 시설물 관리자가 상대적으로 먼 거리를 유지하며 시설물을 관찰하고자 하는 경우이거나, 시설물 관리자의 의지와 유관··무관하게 시설물과 멀어지는 경우이다. 따라서 비행 제어부(230)는 거리를 유지하는 동작 모드 중에서 가장 먼 거리를 유지하며 동작하는 일반 상대거리 유지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출하거나, 조종 입력대로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다. 반대로, 추정된 상대거리 값이 기 설정된 기준치 이하인 경우라면 시설물 관리자는 일반 상대거리 유지모드에서의 거리보다는 상대적으로 가까운 거리를 유지하며 시설물을 관찰하고자 하는 경우이다. 따라서 비행 제어부(230)는 유지하되 임계거리보다는 멀지만 일반 상대거리 유지모드 보다는 가까운 거리를 유지하며 동작하는 근접 상대거리 유지모드로 동작하도록 하는 제어명령을 산출한다. 예를 들어, 임계거리가 시설물로부터 4m라 가정하면, 근접 상대거리 유지모드는 5m의 거리를 유지하며 동작하는 모드이고, 일반 상대거리 유지모드는 7m의 거리를 유지하며 동작하는 모드일 수 있다, 이러한 경우에도, 비행 제어부(230)는 지속적으로 충돌 위험확률을 고려하나 충돌 위험확률이 없기 때문에, 별도의 제어없이 조종입력에 따라 동작하거나, 시설물 관리자의 의지대로 일정한 거리를 유지하도록 한다.If the estimated relative distance value is not small (when the relative distance value is maintained or increased), the
비행 제어부(230)는 제어명령대로 비행하도록 날개부(240)를 제어한다(S790).The
이상 본 명세서에서 무인 비행장치(120)를 통하여 대상 즉, 시설물 또는 그 일부에 대하여 촬영하고, 상기 촬영을 통한 이미지 데이터는 상기 무인 비행장치(120), 조종장치(110)와 별도의 서버(미도시) 중 적어도 하나로 전송되어 활용될 수 있다. 상기에서 시설물의 일부라 함은 예를 들어, 상기 시설물이 풍력 발전기라면 그 블레이드일 수 있다. 또한, 상기 무인 비행장치(120)는 드론을 예로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, the subject, that is, the facility or a part thereof is photographed through the unmanned
도 5 내지 7에서는 비록 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5 내지 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5 내지 7은 반드시 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.5 to 7, although each process is described as being executed sequentially, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, one of ordinary skill in the art to which an embodiment of the present invention belongs may execute the process described in FIGS. 5 to 7 without changing the essential characteristics of the embodiment of the present invention, or at least one of each process. 5 to 7 are not necessarily limited to the time-series order because it may be applied to various modifications and variations by executing the process in parallel.
한편, 도 5 내지 7에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the processes illustrated in FIGS. 5 to 7 may be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. That is, the computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet Storage medium). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
100: 무인 비행시스템
110: 조종장치
120: 무인 비행장치
130: 시설물
210: 센싱정보 처리부
220: 통신부
230: 비행 제어부
240: 날개부
250: 영상 촬영부
310a 내지 310n: 센서부
320a 내지 320n: 변환부
330: 충돌 위험확률 연산부
340: 상대거리 추정부100: unmanned flight system
110: control unit
120: unmanned aerial vehicle
130: Facility
210: sensing information processing unit
220: communication unit
230: flight control unit
240: wing
250: video recording unit
310a to 310n: sensor unit
320a to 320n: converter
330: collision risk probability calculator
340: relative distance estimation unit
Claims (10)
상기 시설물과 무인 비행장치에 관한 센싱 데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 상대 거리값을 추정하고 충돌 위험 확률값을 연산하는 단계;
상기 무인 비행장치에 대한 조종신호 입력, 상기 조종신호 입력과 관련하여 상기 상대 거리 추정값 및 연산된 충돌 위험 확률값에 기초하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하는 단계;
상기 입력되는 조종신호에 따른 상기 무인 비행장치의 이동 여부에 관한 제1 팩터, 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간이상 지속 여부에 관한 제2 팩터 및 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위와 관련하여 임계치 이하 여부에 관한 제3 팩터를 판단하는 단계; 및
상기 상대 거리 추정값, 충돌 위험 확률값, 비행 상태 변수 및 상기 입력된 조종신호에 관한 데이터를 기록하여 저장하는 단계;를 포함하며,
상기 비행 제어 단계는,
상기 제1 팩터 판단 결과 상기 무인 비행장치의 고정 명령이고, 상기 제2 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제3 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위 이내이면, 일반 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치의 비행 제어방법.In the flight control method of the unmanned aerial vehicle including a plurality of sensors for shooting facilities,
Collecting sensing data about the facility and the unmanned aerial vehicle;
Estimating a relative distance value between the facility and the unmanned aerial vehicle from the collected sensing data and calculating a collision risk probability value;
Controlling a flight of the unmanned aerial vehicle based on a steering signal input for the unmanned aerial vehicle, the relative distance estimate value and the calculated collision risk probability value associated with the steering signal input;
A first factor related to whether the unmanned aerial vehicle moves according to the input steering signal, a second factor related to whether the input of the relative distance estimate value lasts more than a predetermined time, and the relative distance estimate value are related to the sensor measurement range. Determining a third factor relating to whether or not the threshold is less than or equal to; And
And recording and storing data about the relative distance estimate value, the collision risk probability value, the flight state variable, and the input steering signal.
The flight control step,
The first factor determination result is a fixed command of the unmanned aerial vehicle, and the second factor determination result indicates that the input of the relative distance estimate value lasts more than a predetermined time, and the third factor determination result indicates that the relative distance estimate value is the sensor measurement range. And within the control mode, the control command data corresponding to the normal mode is calculated as a relative distance control value.
상기 비행 제어 단계는,
상기 제1 내지 제3 팩터 중 적어도 하나의 팩터 판단 결과가 만족하지 않으면, 상기 제1 팩터와 제2 팩터를 재판단하고, 상대 거리 제어값이 일반 모드에 해당하는 기준 범위 내인지 여부에 관한 제4 팩터를 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치의 비행 제어 방법.The method of claim 1,
The flight control step,
If at least one factor determination result of the first to third factors is not satisfied, the first factor and the second factor are determined, and the relative distance control value is within a reference range corresponding to a normal mode. The flight control method of the unmanned aerial vehicle, characterized in that further comprising the step of determining the factor.
상기 비행 제어 단계는,
상기 제1 팩터 재판단 결과 상기 무인 비행장치의 전방 이동 명령이고, 상기 제2 팩터 재판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제4 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 제어값이 일반 모드 기준 범위 이내이면, 근접 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치의 비행 제어 방법.The method of claim 4, wherein
The flight control step,
The first factor judging result is a forward movement command of the unmanned aerial vehicle, the second factor judging result results in the input of the relative distance estimate value lasting more than a predetermined time, and the fourth factor determination result indicates that the relative distance control value is If within the standard mode reference range, the control command data corresponding to the proximity mode is calculated as a relative distance control value flight control method for an unmanned aerial vehicle.
상기 비행 제어 단계는,
상기 제1 팩터, 제2 팩터 및 제4 팩터 중 적어도 하나의 팩터 판단 결과가 만족하지 않으면, 상기 연산된 충돌 위험 확률값을 참조하여 상기 시설물과의 전방 충돌 방지 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치의 비행 제어 방법.The method of claim 4, wherein
The flight control step,
If at least one factor determination result among the first factor, the second factor, and the fourth factor is not satisfied, the control command data corresponding to the front collision avoidance mode with the facility is referred to with reference to the calculated collision risk probability value. Flight control method for an unmanned aerial vehicle, characterized in that for calculating a control value.
상기 비행 제어 단계는,
상기 산출된 상대 거리 제어값에 기초하여 상기 입력되는 조종신호에 대응하는 최종 제어 명령 데이터를 산출하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치의 비행 제어 방법.The method according to any one of claims 1, 5 and 6,
The flight control step,
And controlling the flight of the unmanned aerial vehicle by calculating final control command data corresponding to the input steering signal based on the calculated relative distance control value.
상기 기록하여 저장된 데이터를 참조하여 상기 무인 비행장치의 상대 명령 속도 데이터를 산출하고, 상기 산출된 결과값을 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인 비행장치의 비행 제어 방법.The method of claim 1,
Calculating relative command speed data of the unmanned aerial vehicle with reference to the recorded and stored data, and storing the calculated result value.
상기 시설물과 무인 비행장치에 관한 센싱 데이터를 수집하는 센싱 정보 처리부;
상기 센싱 정보 처리부에서 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 상대 거리값을 추정하는 추정부;
상기 센싱 정보 처리부에서 수집된 센싱 데이터로부터 상기 시설물과 무인 비행장치 사이의 충돌 위험 확률값을 연산하는 연산부; 및
상기 무인 비행장치에 대한 조종신호 입력, 상기 조종신호 입력과 관련하여 상기 상대 거리 추정값 및 연산된 충돌 위험 확률값에 기초하여 상기 무인 비행장치의 비행을 제어하되, 상기 입력되는 조종신호에 따른 상기 무인 비행장치의 이동 여부에 관한 제1 팩터, 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간이상 지속 여부에 관한 제2 팩터 및 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위와 관련하여 임계치 이하 여부에 관한 제3 팩터를 판단하고, 상기 상대 거리 추정값, 충돌 위험 확률값, 비행 상태 변수 및 상기 입력된 조종신호에 관한 데이터를 기록하여 저장하며, 상기 제1 팩터 판단 결과 상기 무인 비행장치의 고정 명령이고, 상기 제2 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값 입력이 미리 정의된 시간 이상 지속되고, 상기 제3 팩터 판단 결과 상기 상대 거리 추정값이 상기 센서 측정 범위 이내이면, 일반 모드에 해당하는 제어 명령 데이터를 상대 거리 제어값으로 산출하는 비행 제어부를 포함하는 무인 비행장치.
In an unmanned aerial vehicle for photographing a facility,
A sensing information processor configured to collect sensing data about the facility and the unmanned aerial vehicle;
An estimator for estimating a relative distance value between the facility and the unmanned aerial vehicle from the sensing data collected by the sensing information processor;
A calculator configured to calculate a collision risk probability value between the facility and the unmanned aerial vehicle from the sensing data collected by the sensing information processor; And
Control the flight of the unmanned aerial vehicle based on the control signal input to the unmanned aerial vehicle, the relative distance estimate value and the calculated collision risk probability value in relation to the control signal input, the unmanned flight according to the input control signal A first factor on whether the device is moved, a second factor on whether the relative distance estimate input lasts for more than a predefined time, and a third factor on whether the relative distance estimate is below a threshold in relation to the sensor measurement range. And determining and storing data regarding the relative distance estimate value, the collision risk probability value, the flight state variable, and the input steering signal, and as a result of the first factor determination, is a fixed command of the unmanned aerial vehicle, and the second factor determination. As a result, the input of the relative distance estimate value lasts more than a predetermined time and the third factor determination result. And a flight controller configured to calculate control command data corresponding to a normal mode as a relative distance control value when the relative distance estimate value is within the sensor measurement range.
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