KR20190000439A

KR20190000439A - 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법

Info

Publication number: KR20190000439A
Application number: KR1020170079428A
Authority: KR
Inventors: 최형철
Original assignee: 주식회사 아이디프라임
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2019-01-03

Abstract

본 발명은 무인비행체가 비행할 권역을 설정한 다음 GPS 정보를 토대로 해당 권역을 자동비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고, 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복적으로 수행하는 과정에서, 상기 무인비행체가 이륙 또는 착륙을 수행할 때 위성수신 환경이 불량한 경우 카메라로부터 수집되는 고도별 영상을 토대로 무인비행체의 측위데이터를 자체적으로 보정하여 수평정확도를 지속적으로 유지함으로써, 상기 무인비행체가 지상의 목표지점까지 정확하게 착륙하거나 목표지점으로부터 정확하게 이륙할 수 있도록 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법에 관한 것이다.

Description

조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법{UNMANNED AIR VEHICLE FOR BIRDS CONTROL AND OPERATING METHOD BY USING THE SAME}

본 발명은 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인비행체가 비행할 권역을 설정한 다음 GPS 정보를 토대로 해당 권역을 자동비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고, 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복적으로 수행하는 과정에서, 상기 무인비행체가 이륙 또는 착륙을 수행할 때 위성수신 환경이 불량한 경우 카메라로부터 수집되는 고도별 영상을 토대로 무인비행체의 측위데이터를 자체적으로 보정하여 수평정확도를 지속적으로 유지함으로써, 상기 무인비행체가 지상의 목표지점까지 정확하게 착륙하거나 목표지점으로부터 정확하게 이륙할 수 있도록 하는 무인비행체 및 그 운용방법에 관한 것이다.

최근 산업기술의 발전과 정보통신 기술의 급속한 발전으로 드론(drone)과 같은 무인비행체의 기술적인 발전이 가속화되고 확대됨에 따라 그 활용분야가 광범위해 지고 있다.

예를 들어, 무인비행체에 물건을 탑재할 수 있는 장비를 장착하여 교통이 복구되지 않은 재난지역에 의료품이나 긴급구호물품을 제공하거나, 택배서비스와 같이 사용자가 주문한 물건을 신속하게 배송하는 운송서비스가 번창하고 있다. 또한 무인비행체에 카메라를 장착하여 스포츠 경기와 같은 중계방송, 해수욕장이나 건설현장에서의 안전사고에 대한 모니터링, 농경지에 대한 농약살포 또는 사람이 접근하기 어려운 장소에서 사람을 대신해 위험한 작업을 수행하는 것과 같이 다양한 분야에서 상기 무인비행체를 활용하고 있다.

운송서비스를 제공하는 무인비행체를 예를 들어 설명하면, 운송할 물품을 탑재한 무인비행체가 운송지로 이동하기 위해서는 출발지에서 이륙한 후, 복수의 항법위성인 GNSS(Global Navigation Satellite System)위성으로부터 수신되는 위성항법신호를 활용하여 자율비행을 통해 운송목적지까지 이동하여, 상기 운송목적지에 착륙하여 물품을 배송하게 된다. 이러한 무인비행체는 인구 밀접지역에서 주로 사용되기 때문에 고도가 높은 상공을 비행할 때보다 이착륙시에 더욱 정밀하게 제어될 필요가 있다.

그러나 무인비행체가 상공에서 지상의 목표지점으로 착륙할 때 건물이나 기타 시설물로 인해 특정 GNSS위성으로부터 전송되는 위성항법신호가 차단되거나 약하게 수신될 수 있다. 이로 인해 상기 무인비행체의 위치에 대한 정확한 측위가 수행되지 못해, 상기 목표지점으로부터 상기 무인비행체가 이탈할 수 있으며, 상기 무인비행체가 건물 등에 부딪혀 파손되거나 사람들과 충돌하여 인명피해가 발생될 위험성이 있다.

대표적인 위성항법신호를 이용하여 무인비행체의 측위를 수행하는 방법으로 GNSS(이하 GPS 포함)신호를 이용한 RTK(Real Time Kinematic)방식이 있다. 상기 RTK방식은 반송파 신호를 사용하는 방식으로 CDGPS(Carrier phase Differential GPS)라고 하며, 지상국에 고정된 GPS수신기를 통해 지상국 위치 좌표와 GPS위성에 의한 좌표 차이값(즉, 위치 보정 데이터)을 취득해 무인비행체에 탑재된 GPS수신기에 전달한다. 이때 상기 무인비행체는 GPS위성으로부터 수신한 GPS좌표에 상기 수신한 좌표 차이값을 합성해 현재 지점의 좌표를 실시간으로 결정한다. 또한 상기 RTK방식은 그 오차범위가 5cm이하로 정밀하게 측위데이터를 생성하는 장점이 있다.

그러나 상기 RTK방식은 상기 무인비행체가 위성신호 수신불량 지역으로 진입하는 경우에는 상기 무인비행체에서 정확하게 위치를 측위할 수 없는 문제점이 있었다.

한편 각종 농작물의 수확시기에는 야생조류로 인한 피해가 크게 발생되기 때문에, 야생조류를 퇴치하기 위하여 농작물에 그물을 씌우는 방식, 허수아비를 곳곳에 세우는 방식, 일정한 소음을 발생시키는 방식, 총포를 사용하는 방식 등의 다양한 방식을 사용하고 있다.

그러나 이와 같은 기존의 야생조류를 퇴치하기 위한 각종 방식은 대부분 인력이 직접 장비를 운용하여야 하기 때문에 비용이 과다하게 소요되었고, 소음방식을 사용하는 경우 과도한 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 농작물 재배 지역에서 무인비행체를 통해 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고, 일정시간 비행 후 충전 스테이션에 복귀하여 충전을 수행하는 동작을 반복하여 수행함에 있어서, 카메라로부터 수집되는 영상과 지상의 목표지점까지에 대한 수직거리정보를 토대로 건물이나 기타 시설물 등에 의해 위성항법 신호에 대한 수신이 불량한 경우에도 상기 무인비행체에서 자체적으로 정밀한 위치보정을 수행할 수 있도록 함으로써, 안전하게 상기 무인비행체를 이착륙할 수 있도록 하는 방안을 제시하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

먼저 한국등록특허 제1527210호(2015.06.09.)는 드론 이착륙 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 드론이 이착륙하기 위한 별도의 베이스들을 제공하고, 드론이 소정의 거리 내로 복수의 베이스중 하나에 접근하는 경우 상기 드론과 상기 베이스에 구비된 근거리 통신 모듈을 통해 착륙유도신호를 상호 송수신함으로써, 상기 드론을 상기 베이스에 착륙할 수 있도록 하는 드론 이착륙 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

또한 한국공개특허 제2015-0019771호(2015.02.25.)는 무인 항공기의 착륙 방법 및 시스템에 관한 것으로, 착륙점 주변에 설치된 복수 개의 비전센서를 통해 무인 항공기에 설치된 표적을 인식하여 상기 무인 항공기의 상대위치를 계산하여, 상기 계산한 상대 위치와 상기 착륙점의 절대위치를 이용하여 무인 항공기를 착륙점에 착륙시킬 수 있도록 하는 무인 항공기 착륙 방법 및 시스템에 관한 것이다.

상기 선행기술들은 무인비행체를 지상에 착륙시키도록 하는 점에서 본 발명의 기술적 구성과 일부 유사점이 있으나, 본 발명에서 제시하고 있는 무인비행체를 통해 기 설정되어 있는 비행 권역을 자동비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단한 후 충전 스테이션에 복귀하여 충전을 수행하는 동작을 반복하여 수행하는 과정에서, 위성항법 신호에 대한 수신이 불량한 경우에도 상기 무인비행체에서 자체적으로 정밀한 위치보정을 수행할 수 있도록 함으로써, 안전하게 상기 무인비행체를 이착륙할 수 있도록 하는 기술적 특징에 대해서는 아무런 기재가 없으며, 이를 암시하거나 유추할 수 있는 그 어떠한 내용도 언급되어 있지 않으므로 기술적 차이점이 분명하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 자동비행을 통해 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고, 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복적으로 수행하는 무인비행체가 이륙 또는 착륙을 수행할 때 위성신호 수신환경이 양호한 지역과 위성신호 수신환경이 불량한 지역에서의 측위방법을 달리하여 수행하도록 함으로써, 지상의 목표지점에 대한 수평정확도를 지속적으로 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 안전하게 지상의 목표지점에 착륙할 수 있도록 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 무인비행체에 구비되는 위성항법수신기에서 출력하는 측위데이터를 기반으로 충전 스테이션이 위치한 특정 구간이 위성신호 수신환경이 불량한 지역임을 판단하고, 이를 통해 상기 무인비행체에서 자체적으로 측위데이터를 정밀하게 보정할 수 있도록 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 자동비행을 통해 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하는 무인비행체가 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복하여 수행할 때, 이륙 또는 착륙 시 위성신호 수신환경이 불량한 구간으로 진입한 경우, 카메라로부터 수집되는 고도별 영상을 분석하여, 분석한 결과를 토대로 상기 측위데이터를 보정하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고, 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복적으로 수행하는 상기 무인비행체의 위치를 보정함에 있어서, 상기 무인비행체와 지표면 사이의 수직거리를 적용하여 상기 기준영상과 현재영상의 배율차이를 계산하고, 상기 기준영상과 현재영상의 가로 및 세로 픽셀 차이를 분석하여 픽셀 차이값을 실제 거리로 계산하여, 상기 계산한 거리만큼 상기 무인비행체의 위치를 보정함으로써, 목표지점에 정확하게 수직으로 착륙할 수 있도록 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체는, GNSS 위성으로부터 위성항법신호를 수신하여 측위데이터를 생성하는 위성항법수신기, 상기 위성항법수신기에서 생성한 측위데이터를 보정하여 보정된 측위데이터를 생성하여 출력하는 측위데이터 보정모듈 및 상기 측위데이터를 토대로 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 조류퇴치나 접근차단을 수행하는 조류퇴치부를 포함하며, 상기 보정된 측위데이터를 토대로 충전 스테이션에 이착륙하되, 상기 보정된 측위데이터는 고도별 영상을 분석하여 상기 측위데이터를 보정하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 조류퇴치부는, 기 설정되어 있는 조류퇴치 대상 목표지점 및 충전 스테이션을 포함한 권역의 좌표정보를 저장 관리하는 권역 설정부, 상기 측위데이터를 토대로 무인비행체의 좌표 및 고도를 확인하는 현재 위치 확인부, 상기 무인비행체의 좌표와 기 저장된 상기 충전 스테이션의 좌표를 토대로 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리정보를 확인하는 거리정보 확인부 및 상기 확인한 거리정보와 현재 남은 배터리의 충전용량에 따라 충전여부를 판단하고, 충전이 필요하다고 판단되면 상기 충전 스테이션 복귀를 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 배터리 점검부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 조류퇴치부는, 기 설정된 비행 권역을 비행할 때, 해당 권역에서 정해진 좌표 순서대로 비행하거나, 또는 해당 권역 내에서 자유비행을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 측위데이터 보정모듈은, 상기 측위데이터로부터 상기 GNSS 위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되었는지 여부를 판단하는 위성수신시야각판단부, 카메라로 촬영한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지상과의 수직거리로부터 무인비행체가 목표지점에서 벗어난 거리를 계산하는 보정정보 계산부 및 상기 목표지점에서 벗어난 거리만큼 상기 측위데이터를 보정하여 출력하는 측위데이터 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무인비행체는, 미리 설정된 적어도 하나 이상의 목표지점, 충전 스테이션 또는 이들의 조합을 포함하는 좌표정보를 토대로 운행을 제어하며, 상기 보정된 측위데이터에 따라 상기 무인비행체의 위치를 제어하는 운행제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무인비행체는, 비행중인 지역의 날씨를 센싱하고, 상기 센싱한 날씨정보를 기 설정되어 있는 비행가능한 날씨정보에 대한 임계값과 비교하여 비행에 적합하지 않은 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하거나, 또는 충전 스테이션을 관리하는 관리센터에서 기상청 등으로부터 날씨정보를 제공받아 상기 무인비행체의 비행 여부를 제어함으로써, 비행에 적합하지 않은 날씨라고 판단되는 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법은, 무인비행체의 위성항법수신기에서 GNSS 위성으로부터 위성항법신호를 수신하여 측위데이터를 생성하는 측위데이터 생성 단계, 상기 위성항법수신기에서 생성한 측위데이터를 보정하여 보정된 측위데이터를 생성하여 출력하는 측위데이터 보정 단계 및 상기 측위데이터를 토대로 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 조류퇴치나 접근차단을 수행하는 조류퇴치 단계를 포함하며, 상기 보정된 측위데이터를 토대로 충전 스테이션에 이착륙하되, 상기 보정된 측위데이터는 고도별 영상을 분석하여 상기 측위데이터를 보정하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 조류퇴치 단계는, 무인비행체에서 기 설정되어 있는 조류퇴치 대상 목표지점 및 충전 스테이션을 포함한 권역의 좌표정보를 저장 관리하는 권역 설정 단계, 상기 측위데이터를 토대로 무인비행체의 좌표 및 고도를 확인하는 현재 위치 확인 단계, 상기 무인비행체의 좌표와 기 저장된 상기 충전 스테이션의 좌표를 토대로 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리정보를 확인하는 거리정보 확인 단계 및 상기 확인한 거리정보와 현재 남은 배터리의 충전용량에 따라 충전여부를 판단하고, 충전이 필요하다고 판단되면 상기 충전 스테이션 복귀를 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 배터리 점검 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 조류퇴치 단계는, 기 설정된 비행 권역을 비행할 때, 해당 권역에서 정해진 좌표 순서대로 비행하거나, 또는 해당 권역 내에서 자유비행을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 측위데이터 보정 단계는, 상기 측위데이터로부터 상기 GNSS 위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되었는지 여부를 판단하는 위성수신시야각판단 단계, 카메라로 촬영한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지상과의 수직거리로부터 무인비행체가 목표지점에서 벗어난 거리를 계산하는 보정정보 계산 단계 및 상기 목표지점에서 벗어난 거리만큼 상기 측위데이터를 보정하여 출력하는 측위데이터 보정처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무인비행체 운용방법은, 상기 무인비행체에서 미리 설정된 적어도 하나 이상의 목표지점, 충전 스테이션 또는 이들의 조합을 포함하는 좌표정보를 토대로 운행을 제어하며, 상기 보정된 측위데이터에 따라 상기 무인비행체의 위치를 제어하는 운행 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무인비행체 운용방법은, 상기 무인비행체에서 비행중인 지역의 날씨를 센싱하고, 상기 센싱한 날씨정보를 기 설정되어 있는 비행가능한 날씨정보에 대한 임계값과 비교하여 비행에 적합하지 않은 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하거나, 또는 충전 스테이션을 관리하는 관리센터에서 기상청 등으로부터 날씨정보를 제공받아 상기 무인비행체의 비행 여부를 제어함으로써, 비행에 적합하지 않은 날씨라고 판단되는 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명의 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법에 따르면, GPS 정보를 토대로 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고, 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복적으로 수행할 때, GNSS위성으로부터 위성항법신호의 수신이 불량한 지역에서도 카메라로부터 수집되는 고도별 영상을 통해 상기 무인비행체의 측위데이터를 자체적으로 보정하여 수평정확도를 지속적으로 유지할 수 있기 때문에 위성항법신호의 수신환경이 불량한 지역에서도 안전하고 정확하게 상기 무인비행체의 수직 이착륙을 유도할 수 있으며, 이를 통해 안전하고 정확하게 무인비행체를 운용하여 조류퇴치를 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 조류퇴치를 위한 무인비행체의 운용과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명이 적용된 무인비행체의 이착륙용 수평위치 정확도 유지과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 측위데이터 보정모듈의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 조류퇴치부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체의 운용발명의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 조류퇴치를 위한 무인비행체 및 그 운용방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명이 적용된 조류퇴치를 위한 무인비행체의 운용과정을 설명하기 위한 개념도이며, 도 2는 본 발명이 적용된 무인비행체의 이착륙용 수평위치 정확도 유지과정을 설명하기 위한 개념도이다.

여기에서, 고도와 수직거리를 혼용하여 쓰고 있으나 상기 고도와 수직거리는 무인비행체와 지표면 사이의 수직거리를 의미한다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 무인비행체는 운송서비스를 위한 물건의 배송, 재난지역에 긴급구호물품의 전달 또는 특정 현장의 모니터링 등과 같이 특정임무를 위해 출발지에서 이륙하여 목적지까지 비행하게 된다.

또한 상기 무인비행체(100)는 사람과 밀접한 공간에서 주로 사용되기 때문에 비스듬히 이착륙을 수행하는 경우에는 주변의 건물이나 기타 시설에 부딪혀 파손되거나 사람과 충돌하여 인명피해가 발생할 수 있으므로, 상기 무인비행체(100)의 이착륙은 지면과 수직방향으로 수행된다.

또한 상기 무인비행체(100)는 근거리에서 지상의 사용자가 원격 조종기를 통해 직접 제어 할 수 있으나, 상기 원격 조종기의 전파가 도달하지 않는 원격지로 이동하는 경우에는 사용자가 원격 조종기를 통해 직접 제어하는 것이 불가능하게 되며, 이때 상기 무인비행체(100)는 자율비행을 통해 상기 원격지까지 운행을 수행하게 된다.

상기 무인비행체(100)가 원격지로 이동하기 위해 출발지에서 이륙을 하게 되면 상기 무인비행체(100)는 복수의 GNSS위성으로부터 수신되는 위성항법 정보를 활용하여 해당 무인비행체(100)의 위치, 고도치 또는 속도 등을 계산한 측위데이터를 생성하고, 상기 생성한 측위데이터를 기반으로 기 설정된 좌표에 해당하는 목적지로 이동하게 된다.

또한 목적지에 도착하면, 상기 무인비행체(100)는 부여된 임무를 수행하기 위해(예: 물건의 배송), 또는 임무를 수행하는 도중 상기 무인비행체(100)에 전력을 공급하기 위한 배터리가 거의 다 소모된 경우에 지상의 목표지점과 수평정확도를 유지하면서, 상기 지상의 목표지점에 안전하고 정확하게 착륙하여야 한다.

본 발명에 적용되는 무인비행체(100)는 조류퇴치 기능을 수행하기 위한 것으로서, 미리 설정되어 있는 비행 권역에서 정해진 좌표로 이동하거나 또는 일정 비행 권역에서 랜덤으로 비행함으로써, 농경지에 출몰하는 야생조류를 쫓아내거나, 또는 야생조류가 농경지 내로 진입하는 것을 방지하여 각종 농작물을 보호하는 기능을 수행한다. 즉 상기 무인비행체(100)는 기 설정되어 있는 고도 및 위도에 관련된 위치정보를 토대로 조류퇴치 대상이 되는 농경지를 일정하게 비행하거나, 또는 랜덤하게 비행함으로써, 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하는 것이다.

이때 상기 무인비행체(100)는 비행에 따른 모터 소음 등을 통해 야생조류를 쫓아내거나 접근을 차단하는 방식 이외에, 현재 비행중인 위치나 고도로부터 일정 범위 이내에 조류 등이 감지되면 무인비행체(100)에 구비된 스피커 등을 통해 기 설정되어 있는 경보음, 사이렌, 총포소리 또는 이들의 조합을 포함한 각종 오디오신호를 출력하는 방식을 적용할 수 있다.

또한 상기 무인비행체(100)는 사람의 직접적인 개입없이 사전에 결정한 조류퇴치 대상의 농경지 설정권역에 관련된 운행좌표를 참조하여, 농경지 설정권역과 배터리 충전을 수행하는 지상의 충전 스테이션 사이를 자동비행을 통해 왕복하면서 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단한다.

이에 따라 각종 농산물을 재배하는 개인 및 사업자들이 기존처럼 야생조류를 퇴치하기 위하여 농작물에 그물을 씌우는 방식, 허수아비를 곳곳에 세우는 방식, 일정한 소음을 발생시키는 방식, 총포를 사용하는 방식 등의 다양한 방식 등을 사용하지 않고도, 무인비행체 운용방식으로 야생조류를 퇴치하거나 접근을 방지할 수 있게 된다.

한편 특정 농경지 설정권역과 지상의 충전 스테이션 사이를 반복적으로 비행하면서 조류퇴치를 수행하는 상기 무인비행체(100)는 배터리 충전을 위하여 충전 스테이션으로 이동한 후 지상의 충전위치에 착륙하고자 할 때, 건물이나 기타 시설물로 인해 특정 GNSS위성으로부터 전송되는 위성항법신호가 차단되거나 약하게 수신될 수 있다.

즉 상기 무인비행체(100)가 충전 스테이션에 착륙(또는 이륙)할 때 위성수신 환경이 불량한 경우가 발생하면, 상기 무인비행체(100)의 위치에 대한 정확한 측위가 수행되지 못하기 때문에 목표지점으로부터 상기 무인비행체(100)가 이탈하여 정상적인 운행제어를 수행할 수 없는 상황이 발생할 수 있음은 물론, 상기 목표지점에 정확하게 착륙하지 못할 수 있으며, 상기 무인비행체(100)가 건물 등에 부딪혀 파손되거나 사람들과 충돌하여 인명피해가 발생될 위험성이 있는 것이다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 무인비행체(100)는 지상의 목표지점(즉 충전 스테이션)으로 착륙하는 경우에 복수의 GNSS위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되는 구간(즉 위성항법신호의 수신이 양호한 구간으로 도 2에 도시한 것과 같이 A구간을 의미함)과 위성수신 시야각이 확보되지 않는 구간(즉 위성항법신호의 수신이 불량한 구간으로 도 2에 도시한 것과 같이 B구간을 의미함)에서 상기 무인비행체(100)의 위치에 대한 측위를 각각 다른 방법으로 수행한다. 이를 통해 상기 지상의 목표지점에 대한 상기 무인비행체(100)의 수평정확도를 지속적으로 유지할 수 있도록 함으로써, 정확하게 상기 지상의 목표지점으로 착륙할 수 있도록 한다.

이를 위해 상기 무인비행체(100)는 상기 위성항법신호의 수신이 양호한 구간에서는 기존과 동일하게 위성항법신호를 이용하여 측위를 수행하며, 상기 위성항법신호의 수신이 불량한 구간에서는 상기 무인비행체(100)에 탑재된 카메라(200)로부터 수집되는 영상을 기반으로 측위를 수행한다.

또한 상기 무인비행체(100)는 상기 위성수신 시야각의 확보 여부에 대한 판단을 위해 GGA(Global Positioning System Fix Data)의 PFI(Position Fix Indicator)값을 이용하며, 상기 PFI값이 특정값을 가지지 않는 경우, 상기 위성수신 시야각이 확보되지 않는 구간으로 판단한다.

한편 상기 GGA는 상기 복수의 GNSS위성으로부터 수신되는 위성항법신호를 기반으로 획득되는 측위데이터인 NMEA(National Marine Electronics Association)데이터 중의 하나로써, 시간, 위도, 경도, 고도, 측위에 사용된 위성수 및 PFI 등을 포함한다.

일반적으로 상기 PFI값은 0에서 8의 값을 가지며, 상기 각각의 값은 복수의 GNSS위성으로부터 위성항법신호를 수신하여, 상기 무인비행체(100)의 측위를 수행하기 위한 방법을 나타낸다. 예를 들어, 0의 경우에는 invalid한 데이터를 의미하며, 이는 측위데이터로써 쓰지 못하는 데이터를 의미하며, 1의 경우에는 GNSS위성의 위성항법신호만으로 측위를 수행하여 상기 무인비행체(100)의 위치를 계산한 것을 의미한다. 또한 상기 PFI의 값이 2인 경우에는 DGPS(Differential Global Positioning System)로 상기 측위를 수행한 것을 의미한다.

특히 PFI의 값이 4인 경우에는 RTK 방법으로 측위를 수행한 것으로 의미하며, 본 발명에서는 상기 무인비행체(100)의 이착륙을 보다 정밀하게 제어하기 위해 RTK방법으로 측위를 수행한 것 의외에는 모두 위성수신환경이 불량한 것으로 판단한다.

한편 상기 PFI의 값이 나타내는 각각의 측위방법은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

또한 상기 무인비행체(100)는 기 설정한 좌표에 따라 목표지점의 상공에 도착하여 착륙을 수행하는 경우에는, 카메라(200)를 통해 지상의 목표지점에 대한 영상을 고도별(한편 고도는 무인비행체와 지면까지의 수직거리를 의미함)로 촬영하여 수집하며, 상기 무인비행체(100)는 복수의 GNSS위성으로부터 수신되는 위성항법신호를 이용하여 측위를 수행하면서 수직으로 하강한다.

또한 상기 무인비행체(100)는 특정고도에 따른 영상의 배율, 상기 배율에 따른 픽셀간의 간격 및 상기 픽셀간의 간격에 대한 실제거리를 미리 계산하여 저장하고 있다. 이에 따라 고도에 따른 픽셀간의 간격과 이에 대한 실제 거리를 알 수 있다.

또한 상기 무인비행체(100)는 지상의 목표지점으로 하강하는 경우, 상기 PFI의 값을 이용하여 위성수신 시야각 확보 여부를 판단한다. 이때 위성수신 시야각이 확보되지 않는 구간이라고 판단되면 상기 위성수신 시야각이 확보되지 않는 구간으로 진입하기 직전에 촬영한 영상(즉 도 2의 A구간에 촬영한 영상 중 가장 최근 영상)을 기준영상으로 설정한다.

또한 상기 무인비행체(100)는 상기 저장한 특정고도에 따른 영상정보의 배율과 픽셀간의 간격 및 상기 픽셀간의 간격에 대한 실제거리를 기반으로, 상기 기준영상과 현재고도에서 촬영한 현재영상의 배율 차이를 계산하고, 상기 기준영상과 현재영상의 가로 및 세로 픽셀 차이를 분석한다.

또한 상기 무인비행체(100)는 상기 분석한 픽셀 차이값을 실제거리로 계산하여, 상기 복수의 GNSS로부터 수신되는 위성항법신호를 기반으로 출력되는 측위데이터에 상기 계산한 거리만큼 보정하여, 보정된 측위데이터를 출력한다.

한편 상기 분석한 픽셀 차이값에 대한 실제거리는 현재영상이 촬영된 지점에서 지상과의 수직거리로부터 무인비행체(100)가 목표지점에서 벗어난 거리를 나타낸다.

또한 상기 무인비행체(100)는 상기 보정된 측위데이터를 기반으로 상기 지상의 목표지점에 대한 좌표에 따라 상기 무인비행체(100)를 제어하여 상기 무인비행체(100)의 위치를 보정함으로써, 상기 무인비행체(100)가 상기 지상의 목표지점과의 수평정확도를 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 정확하게 상기 목표지점으로 수직 하강할 수 있도록 한다.

또한 상기 무인비행체(100)는 일정한 고도 이하로 하강한 경우에는 상기 무인비행체(100)의 이동속도를 감속하여, 상기 무인비행체(100)가 지면에 충돌하지 않고 안전하게 착륙할 수 있도록 한다.

이에 따라 본 발명의 조류퇴치를 위한 무인비행체(100)는 충전 스테이션과 농경지 설정권역 사이를 반복하여 운행하되, 농경지 설정권역에서 정해진 좌표이동이나 랜덤이동을 토대로 비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단할 수 있다.

또한 상기 무인비행체(100)는 날씨(예를 들어, 눈, 비, 바람 등)를 센싱하고, 상기 센싱한 날씨정보를 기 설정되어 있는 비행가능한 날씨정보에 대한 임계값과 비교하여 현재 센싱된 날씨가 비행하기에 적합하지 않은 것으로 판단되면, 현재 수행중인 비행을 중단하고 스테이션으로 복귀할 수 있다. 여기서 스테이션은 충전 스테이션이 될 수 있으며, 별도의 상기 무인비행체에 대한 격납고와 같은 저장소일 수 있다. 또한 상기와 같이 상기 무인비행체(100)에서 직접 날씨정보를 센싱하는 방식 이외에, 충전 스테이션을 관리하는 관리센터에서 기상청 등으로부터 날씨정보를 제공받아 상기 무인비행체(100)의 비행 여부를 제어하도록 구성할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 측위데이터 보정모듈의 구성을 상세하게 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3의 조류퇴치부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 무인비행체(100)는, 위성항법수신기(110), 운행제어부(120), 센싱정보 수집부(130), 측위데이터 보정모듈(140), 메모리(150), 조류퇴치부(160), 배터리(170) 등으로 구성된다.

위성항법수신기(110)는 복수의 GNSS 위성으로부터 위성항법신호를 수신하여 측위데이터를 생성한다. 즉 상기 위성항법수신기(110)는 위성으로부터 수신한 위성항법신호를 활용하여 시간, 위치, 방위 또는 이들의 조합을 포함하는 측위데이터를 출력하는 것이다.

운행제어부(120)는 무인비행체(100)의 운행을 총괄적으로 제어하는 기능을 수행하는 부분으로서, 메모리(150)에 미리 저장되어 있는 적어도 하나 이상의 조류퇴치 대상의 농경지 설정권역에 대한 좌표정보, 충전 스테이션의 좌표정보 등을 토대로 운행을 제어한다.

또한 상기 운행제어부(120)는 상기 무인비행체(100)가 충전을 위하여 기 설정한 목표지점(즉 충전 스테이션)의 상공에 도착한 경우, 상기 무인비행체(100)를 제어하여 지상의 목표지점과의 수평정확도를 유지하고, 안전하게 수직 착륙할 수 있도록 제어한다.

또한 상기 운행제어부(120)는 측위데이터 보정모듈(140)에서 출력한 보정된 측위데이터를 기반으로 상기 무인비행체(100)를 제어하여 상기 지상의 목표지점에 대한 수평정확도를 유지할 수 있도록 한다.

또한 상기 운행제어부(120)는 상기 무인비행체(100)와 지상의 목표지점간의 수직선상의 거리가 일정한 임계값 이하로 측정되면 상기 무인비행체(100)의 착륙속도를 감속하여 안전하게 착륙할 수 있도록 한다.

센싱정보 수집부(130)는 카메라(200)와 거리측정센서(300)로부터 지상의 목표지점에 대한 영상정보와 상기 무인비행체(100)의 고도를 각각 수집한다. 즉 상기 센싱정보 수집부(130)는 상기 무인비행체(100)가 충전을 수행하기 위해 충전 스테이션에 착륙하기 위해 수직으로 하강하는 경우, 카메라(200)와 거리측정 센서(300)를 이용하여 지상의 목표지점인 충전 스테이션에 대한 고도별 영상을 수집하는 것이다.

또한 상기 센싱정보 수집부(130)는 카메라(200)를 이용하여 수직 거리를 획득하다가 상기 무인비행체(100)가 일정한 고도 이하로 내려가면 초음파 센서 또는 레이저 센서를 이용하여 더욱 정확하게 상기 거리정보를 획득할 수 있다.

측위데이터 보정모듈(140)은 충전을 위해 지상의 목표지점인 충전 스테이션에 착륙하는 상기 무인비행체(100)의 위치를 보정하는 기능을 수행한다. 즉 상기 측위데이터 보정모듈(140)은 상기 위성항법수신기(110)에서 생성한 측위데이터를 보정하여 보정된 측위데이터를 생성하여 출력함으로써, 상기 운행제어부(120)에서 상기 보정된 측위데이터를 토대로 무인비행체(100)를 충전 스테이션에 착륙시키도록 하는 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 측위데이터 보정모듈(140)은 상기 무인비행체(100)가 착륙하는 과정에 있어서, 정확하게 상기 무인비행체(100)의 수평정확도를 유지하기 위해 위성수신 시야각 확보 여부를 판단하는데, 상기 판단은 상기 위성항법수신기(110)에서 출력되는 측위데이터 중 GGA의 PFI값이 4인 경우 상기 무인비행체(100)가 위성수신 시야각이 확보되는 구간에서 동작하고 있다고 판단한다. 또한 상기 PFI의 값이 4가 아닌 경우 위성수신 시야각이 확보되지 않는 구간에서 상기 무인비행체(100)가 동작하고 있다고 판단한다. 이때 상기 측위데이터 보정모듈(140)은 상기 PFI 값이 4인 구간에서 촬영한 영상정보 중 가장 최근의 고도별 영상을 기준 영상으로 설정하여, 이후에 촬영되는 고도별 영상정보와 상기 기준 영상정보간의 배율 차이와 픽셀 차이를 분석하여 보정된 측위데이터를 출력한다.

한편 상기 측위데이터 보정모듈(140)은 도 4에 도시된 바와 같이, 위성수신시야각판단부(141), 보정정보 계산부(142), 측위데이터 보정부(143) 등을 포함하여 구성된다.

위성수신시야각판단부(141)는 상기 위성항법수신기(110)에서 생성한 측위데이터로부터 상기 GNSS 위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되었는지 여부를 판단한다.

즉 상기 위성수신시야각판단부(141)는 상기 위성항법수신기(110)에서 출력되는 측위데이터 중에서 GGA의 PFI값을 이용하여 위성수신 시야각 확보여부를 판단하고, 이를 통해 복수의 GNSS 위성으로부터 위성항법신호의 수신이 양호한지를 판단한다.

한편 상기 PFI의 값이 특정값(여기서 특정값은 4를 의미함)을 나타내고 있지 않는 경우에는 위성항법신호의 수신이 불량하다고 간주한다. 이때 상기 위성항법수신기(110)로부터 입력되는 측위데이터는 상기 무인비행체(100)의 수평정확도를 유지하면서 착륙을 수행하기 위하여 상기 무인비행체(100)를 정밀하게 제어할 수 있는 데이터가 아닌 것으로 간주한다.

일반적으로 GNSS 활용분야에서는 PFI값은 자료처리에 사용된 보정정보의 종류를 구분하거나 자료처리에 사용된 방법을 구분하는 용도로 사용되며, GNSS 데이터를 활용하는 분야에 따라서 PFI값이 4가 아닌 경우(예를 들어, 2 또는 5인 경우)에도 의미 있는 데이터로 판단하고 사용된다.

그러나 본 발명에서는 무인비행체(100)의 수직 이착륙에 대한 정확도를 확보할 수 있는 정밀한 측위를 필요로 하기 때문에 상기 PFI 값이 4가 아닌 경우는 모두 위성수신시야각이 확보되지 않은 상태로 판단한다.

보정정보 계산부(142)는 카메라(200)로 촬영한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지상과의 수직거리로부터 상기 무인비행체(100)가 목표지점에서 벗어난 거리를 계산한다.

또한 상기 보정정보 계산부(142)는 상기 위성수신시야각판단부(141)의 판단결과 위성수신 시야각이 확보되지 않은 경우에는 상기 센싱정보 수집부(130)로부터 제공되는 고도별 영상을 분석하여, 상기 무인비행체(100)에 대한 측위데이터를 정확하게 보정할 수 있도록 한다.

또한 상기 보정정보 계산부(142)는 상기 고도별 영상을 분석하기 위해 기준이 되는 영상을 설정하고, 상기 설정한 기준영상과 현재 고도에서 촬영한 현재영상을 비교하여 분석을 수행한다.

상기 기준이 되는 영상은 위성항법신호의 수신이 양호한 구간에서 무인비행체(100)와 지상의 목표지점과의 수평정확도를 유지한 상태에서 상기 목표지점을 촬영한 영상 중에서 가장 최근의 영상을 의미한다.

또한 상기 보정정보 계산부(142)는 상기 설정한 기준영상과 상기 현재영상의 배율차이를 계산하여 상기 기준영상과 현재영상의 가로 및 세로에 대한 픽셀 차이를 계산하고, 상기 계산한 픽셀차이에 따른 실제거리를 계산한다. 즉 상기 보정정보계산부(142)는 위성수신 시야각이 확보되지 않는 구간에서 촬영한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서 지상과의 수직거리로부터 상기 무인비행체(100)가 목표지점에서 벗어난 거리를 나타내는 보정정보 계산한다.

한편 상기 보정정보를 계산하는 것은 미리 설정하여 저장한 특정높이에서의 촬영배율, 상기 배율에 따른 픽셀간의 간격 및 상기 픽셀간의 간격에 대한 실제거리를 기반으로 수행됨은 상술한 바와 같다.

측위데이터 보정부(143)는 목표지점(즉 충전 스테이션)에서 벗어난 거리만큼 상기 측위데이터를 보정하여 출력하는 기능을 수행하는 부분으로서, 상기 보정정보 계산부(142)에서 계산한 보정정보를 상기 위성항법수신기(110)에서 출력한 측위데이터에 적용하여 상기 측위데이터를 보정하고, 보정된 측위데이터를 상기 운행제어부(120)로 제공한다.

한편 상기 측위데이터는 NMEA데이터로써, 상기 GGA에서 표시되는 고도는 특정 위경도 좌표에서 해수면 기준 고도와 표준타원체 기준높이(WGS84 기준 높이)를 각각 구분해서 표시되기 때문에 거리측정센서(300)를 통해 측정한 높이(즉, 상기 현재영상을 촬영한 지점에서 지표면까지의 수직거리)를 상기 GGA의 고도로 사용할 수 없다.

따라서 상기 측위데이터 보정부(143)는 상기 위성항법수신기(110)에서 측정하여 출력한 가장 최근의 측위데이터(즉, 상기 기준영상을 촬영한 시점에서의 측위데이터를 말함)에서 GGA 중 WGS84 위도 및 경도 좌표값과 해수면 기준고도(MSL Altitude) 및 WGS84 기준높이(Geoid Separation)와 상기 기준영상을 촬영한 지점에서 거리측정센서(300)를 통해 측정한 수직거리인 기준높이를 메모리(150)에 저장한다.

이때 상기 WGS84 기준높이는 위성수신시야각이 확보되지 않은 구간에서도 동일하다고 간주할 수 있다. 따라서 상기 보정된 측위데이터의 WGS84 기준높이는 메모리에 저장된 WGS84 기준높이로 할 수 있다.

또한 현재영상이 촬영된 지점에서의 해수면 기준 고도는, [해수면 기준 고도 = 메모리(150)에 저장된 해수면 기준 고도 - (메모리(150)에 저장된 기준높이 - 현재높이)]에 따라 계산된다. 여기서 현재높이는 상기 현재영상이 촬영된 지점에서 무인비행체(100)와 지표면사이의 수직거리를 의미한다.

이에 따라 상기 측위데이터 보정부(143)는 현재영상이 촬영된 지점에서의 현재높이를 상기 해수면 기준고도로 계산하여 상기 측위데이터를 보정한다.

한편 상기 측위데이터 보정부(143)는 상기 위성수신시야각판단부(141)의 판단에 따라 위성수신시야각이 확보된 경우에는 상기 위성항법수신기(110)로부터 입력되는 측위데이터를 보정하지 않고, 상기 운행제어부(120)로 제공한다.

이를 통해 상기 운행제어부(120)에서 상기 측위데이터 보정부(143)로부터 제공받은 측위데이터(여기서 상기 측위데이터는 보정되었거나 보정되지 않은 측위데이터임)를 기반으로 상기 무인비행체(100)를 제어하여 지상의 목표지점과의 수평정확도를 지속적으로 유지함과 동시에 상기 목표지점에 안전하게 착륙할 수 있도록 한다.

메모리(150)는 상기 무인비행체(100)의 조류퇴치 대상의 농경지 권역에 대한 좌표정보, 충전 스테이션에 대한 좌표, 특정고도에서 영상을 촬영할 때의 배율정보 및 상기 배율정보에 따른 픽셀간의 간격 등을 저장한다.

조류퇴치부(160)는 상기 위성항법수신기(110)에서 생성한 측위데이터를 토대로 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 조류퇴치나 접근차단을 수행하는 기능을 수행한다.

또한 상기 조류퇴치부(160)는 도 5에 도시된 바와 같이, 권역 설정부(161), 현재 위치 확인부(162), 거리정보 확인부(163), 배터리 점검부(164) 등을 포함하여 구성된다.

권역 설정부(161)는 기 설정되어 있는 조류퇴치 대상 목표지점 및 충전 스테이션을 포함한 권역의 좌표정보를 저장 관리한다.

현재 위치 확인부(162)는 상기 위성항법수신기(110)에서 생성한 측위데이터를 토대로 무인비행체(100)의 좌표 및 고도를 확인한다.

거리정보 확인부(163)는 상기 무인비행체(100)의 좌표와 기 저장된 상기 충전 스테이션의 좌표를 토대로 상기 무인비행체(100)와 상기 충전 스테이션 사이의 거리정보를 확인한다.

배터리 점검부(164)는 상기 거리정보 확인부(163)에서 확인한 거리정보와 현재 남은 배터리의 충전용량에 따라 충전여부를 판단하고, 충전이 필요하다고 판단되면 상기 충전 스테이션 복귀를 위한 제어신호를 생성하여 상기 운행제어부(120)로 출력한다.

한편 상기 조류퇴치부(160)는 기 설정된 비행 권역을 비행할 때, 해당 권역에서 정해진 좌표 순서대로 비행하거나, 또는 해당 권역 내에서 자유비행을 수행할 수 있다.

그 밖에 도면에 도시하지는 않았지만 상기 조류 퇴치부(160)는 무인비행체(100) 부근에 조류가 있는지의 여부를 감지하는 움직임 감지센서, 조류 확인시 알람, 사이렌, 총포 등의 각종 오디오신호를 출력하는 스피커 등을 추가로 구비할 수 있다.

배터리(170)는 상기 무인비행체(100)의 구동을 위한 전원을 공급하며, 리튬 이온 배터리, 리튬 이온 폴리머 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 등과 같이 공지된 모든 종류의 2차 배터리로 구성될 수 있다.

카메라(200)는 CMOS 카메라, CCD 카메라, 적외선 카메라, 뎁스 카메라 또는 이들의 조합을 포함하여 구성되어, 야간이나 낮에도 상기 영상을 수집할 수 있도록 한다.

거리측정센서(300)는 초음파센서 또는 레이저 센서와 같은 상기 무인비행체(100)와 지상까지의 수직거리에 대한 거리정보(즉 무인비행체의 고도)를 획득하기 위한 적어도 하나 이상의 센서로 구성된다.

한편 도 3과 도 4를 참조하여 상기 무인비행체(100)의 착륙에 대해서 상세히 설명하였으나 상기 무인비행체(100)의 이륙에 대해서도 동일한 방법으로 수행된다. 이때 상기 무인비행체(100)는 위성수신 시야각이 확보될 때 까지 고도별 영상정보를 분석하여 보정정보를 계산함으로써, 측위데이터를 보정한다. 또한 상기 분석 시 사용되는 기준영상은 이륙 즉시 촬영한 영상 또는 일정한 높이로 상승하였을 때 촬영된 영상으로 설정될 수 있다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법의 일 실시예를 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

우선, 본 발명에 적용되는 무인비행체(100)는 충전 스테이션에서 이륙한 후 기 설정되어 있는 특정 권역의 좌표정보를 토대로 해당 지역으로 이동하거나 또는 해당 권역에서 자유비행을 수행함으로써, 농경지에 출몰하는 야생조류를 쫓아내거나 또는 야생조류가 농경지 내로 진입하는 것을 방지한다(S10).

즉 상기 무인비행체(100)는 기 설정된 위치정보를 토대로 조류퇴치 대상이 되는 농경지를 정해진 좌표 순서대로 비행하거나 자유비행을 수행함으로써, 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하는 것이다.

이러한 운행 과정에서 상기 무인비행체(100)는 배터리 충전상태를 점검하고(S20), 현재 남은 배터리의 충전용량과 상기 무인비행체(100)와 충전 스테이션 사이의 거리정보를 비교하여 충전 스테이션으로 복귀하여 충전이 필요한 상황인지를 판단한다(S30).

상기 S30 단계의 판단결과 충전 스테이션으로 복귀하여 충전이 필요한 상황으로 판단되면, 상기 무인비행체(100)는 현재의 비행을 중단하고 충전 스테이션으로 복귀한다(S40).

이처럼 상기 S40 단계를 통해 상기 무인비행체(100)가 충전 스테이션으로 복귀하여 착륙하는 과정에서, 상기 무인비행체(100)의 측위데이터 보정모듈(140)은 위성항법수신기(110)로부터 상기 무인비행체(100)에 대한 측위데이터를 입력받는다(S50). 상기 측위데이터는 상기 무인비행체(100)의 위치에 대한 정보를 포함하는 데이터이기 때문에 기 특정시점에서 출력되는 것이 아니라 보다 정확한 착륙을 위해 실시간으로 출력되는 것이 바람직하며, 일정한 시간마다 출력될 수도 있다.

이후 상기 무인비행체(100)의 센싱정보 수집부(130)는 상기 무인비행체(100)가 하강하는 동안 지상의 목표지점에 대한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지면에 대한 수직거리를 수집한다(S60). 상기 영상은 하강에 따라 상기 지표면과 상기 무인비행체(100)간의 수직거리 별로 수집되며, 상기 영상과 상기 수직거리는 카메라(200)와 거리측정 센서(300)를 이용하여 각각 수집된다.

다음으로 상기 무인비행체(100)의 위성수신시야각판단부(141)는 GNSS 위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되었는지에 대한 여부를 확인하고(S70), 위성항법신호의 수신이 불량한지를 판단한다(S80). 이때 상기 위성수신 시야각 확보 여부는 위성수신환경이 불량한지 양호한지에 대한 여부를 판단하는 것으로 상기 위성항법수신기(110)에서 출력되는 측위데이터에서 GGA의 PFI에 대한 값에 따라 판단된다.

상기 S80 단계의 판단결과 위성항법신호의 수신이 불량하면, 상기 무인비행체(100)는 보정정보 계산부(142)를 통해 상기 위성항법신호의 수신이 불량한 지역에서 수신한 GNSS 위성의 위성항법 신호에 대한 측위데이터를 보정하기 위한 보정정보를 계산한다(S90).

상기 보정정보는 카메라(200)로 촬영한 현재영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지상과의 수직거리로부터 상기 무인비행체(100)가 목표지점에서 벗어난 거리를 의미하는 것으로, 상기 보정정보 계산부(142)에서 설정한 기준영상과 상기 현재영상의 픽셀차이를 분석하여, 상기 분석한 픽셀 차이값 실제거리로 계산한 수치이다.

상기 S90 단계에서 보정정보를 계산한 이후, 상기 무인비행체(100)는 측위데이터 보정부(143)를 통해 상기 보정정보 계산부(142)에서 계산한 보정정보를 상기 위성항법수신기(110)에서 출력한 측위데이터에 적용하여 상기 측위데이터를 보정하여 출력한다(S100).

한편 상기 측위데이터의 보정은 위성수신 시야각이 확보되지 않은 지역에서 수신한 위성항법신호로부터 출력한 측위데이터는 실제로 상기 무인비행체(100)의 위치를 정확하게 보장하지 못하기 때문에 수행된다. 즉 위성항법신호의 수신이 불량한 구역에서의 상기 측위데이터를 보정하여, 상기 보정된 측위데이터를 토대로 상기 무인비행체(100)를 제어함으로써, 지상의 목표지점간의 수평정확도를 지속적으로 유지할 수 있도록 한다.

그러면 상기 무인비행체(100)의 운행제어부(120)는 상기 측위데이터 보정부(143)에서 출력한 보정된 측위데이터를 이용하여 상기 무인비행체(100)를 제어함으로써, 상기 지상의 목표지점과 수평정확도를 유지하면서 수직으로 상기 목표지점으로 착륙하였는지를 판단하고(S110), 착륙이 완료될 때까지 상기 S50 단계 이후를 반복하여 수행한다. 이때 상기 운행제어부(120)는 상기 지상의 목표지점으로 근접하는 경우, 상기 무인비행체(100)의 하강속도를 제어하여 안전하게 착륙할 수 있도록 한다.

상기 S80 단계의 판단결과 위성수신 시야각이 확보되어 위성항법신호의 수신이 양호한 경우에는 상기 무인비행체(100)의 측위데이터 보정부(143)는 상기 위성항법수신기(110)로부터 입력받은 측위데이터를 보정하지 않고 출력한다(S81). 따라서 상기 운행제어부(120)는 상기 보정하지 않은 측위데이터를 이용하여 상기 무인비행체(100)를 제어하게 된다.

한편, 상기 무인비행체(100)는 내부에 구비된 센서를 통해 현재 비행중인 지역의 날씨를 센싱하고, 상기 센싱한 날씨정보를 기 설정되어 있는 비행가능한 날씨정보에 대한 임계값과 비교하여 비행에 적합하지 않은 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하도록 구성할 수 있다.

이때 상기 설명과 같이 상기 무인비행체(100)에서 직접 날씨정보를 센싱하는 방식 이외에, 충전 스테이션을 관리하는 관리센터에서 기상청 등으로부터 날씨정보를 제공받아 상기 무인비행체(100)의 비행 여부를 제어하도록 구성할 수 있음은 물론이다.

이처럼, 본 발명은 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 농경지에 출몰하는 조류를 쫓아내거나 접근을 차단하고 충전을 위하여 충전 스테이션에 복귀하는 동작을 반복적으로 수행하는 무인비행체가 위성항법신호의 수신이 불량한 지역에 위치하는 경우 카메라로부터 수집되는 고도별 영상정보를 이용하여 측위데이터를 자체적으로 보정할 수 있도록 하기 때문에 위성항법신호의 수신환경이 불량한 지역에서도 안전하고 정확하게 무인비행체의 수직 이착륙을 유도할 수 있으며, 이를 통해 안전하고 정확하게 무인비행체를 운용하여 조류의 퇴치나 접근 방지를 원활하게 수행할 수 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

100 : 무인비행체 110 : 위성항법수신기
120 : 운행제어부 130 : 센싱정보 수집부
140 : 측위데이터 보정모듈 141 : 위성수신시야각판단부
142 : 보정정보 계산부 143 : 측위데이터 보정부
150 : 메모리 160 : 조류퇴치부
161 : 권역 설정부 162 : 현재 위치 확인부
163 : 거리정보 확인부 164 : 배터리 점검부
170 : 배터리 200 : 카메라
300 : 거리측정센서

Claims

GNSS 위성으로부터 위성항법신호를 수신하여 측위데이터를 생성하는 위성항법수신기;
상기 위성항법수신기에서 생성한 측위데이터를 보정하여 보정된 측위데이터를 생성하여 출력하는 측위데이터 보정모듈; 및
상기 측위데이터를 토대로 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 조류퇴치나 접근차단을 수행하는 조류퇴치부;를 포함하며,
상기 보정된 측위데이터를 토대로 충전 스테이션에 이착륙하되, 상기 보정된 측위데이터는 고도별 영상을 분석하여 상기 측위데이터를 보정하여 생성되는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체.
청구항 1에 있어서,
상기 조류퇴치부는,
기 설정되어 있는 조류퇴치 대상 목표지점 및 충전 스테이션을 포함한 권역의 좌표정보를 저장 관리하는 권역 설정부;
상기 측위데이터를 토대로 무인비행체의 좌표 및 고도를 확인하는 현재 위치 확인부;
상기 무인비행체의 좌표와 기 저장된 상기 충전 스테이션의 좌표를 토대로 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리정보를 확인하는 거리정보 확인부; 및
상기 확인한 거리정보와 현재 남은 배터리의 충전용량에 따라 충전여부를 판단하고, 충전이 필요하다고 판단되면 상기 충전 스테이션 복귀를 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 배터리 점검부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체.
청구항 1에 있어서,
상기 조류퇴치부는,
기 설정된 비행 권역을 비행할 때, 해당 권역에서 정해진 좌표 순서대로 비행하거나, 또는 해당 권역 내에서 자유비행을 수행하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체.
청구항 1에 있어서,
상기 측위데이터 보정모듈은,
상기 측위데이터로부터 상기 GNSS 위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되었는지 여부를 판단하는 위성수신시야각판단부;
카메라로 촬영한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지상과의 수직거리로부터 무인비행체가 목표지점에서 벗어난 거리를 계산하는 보정정보 계산부; 및
상기 목표지점에서 벗어난 거리만큼 상기 측위데이터를 보정하여 출력하는 측위데이터 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체.
청구항 1에 있어서,
상기 무인비행체는,
미리 설정된 적어도 하나 이상의 목표지점, 충전 스테이션 또는 이들의 조합을 포함하는 좌표정보를 토대로 운행을 제어하며, 상기 보정된 측위데이터에 따라 상기 무인비행체의 위치를 제어하는 운행제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체.
청구항 1에 있어서,
상기 무인비행체는,
비행중인 지역의 날씨를 센싱하고, 상기 센싱한 날씨정보를 기 설정되어 있는 비행가능한 날씨정보에 대한 임계값과 비교하여 비행에 적합하지 않은 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하거나, 또는
충전 스테이션을 관리하는 관리센터에서 기상청으로부터 날씨정보를 제공받아 상기 무인비행체의 비행 여부를 제어함으로써, 비행에 적합하지 않은 날씨라고 판단되는 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체.
무인비행체의 위성항법수신기에서 GNSS 위성으로부터 위성항법신호를 수신하여 측위데이터를 생성하는 측위데이터 생성 단계;
상기 위성항법수신기에서 생성한 측위데이터를 보정하여 보정된 측위데이터를 생성하여 출력하는 측위데이터 보정 단계; 및
상기 측위데이터를 토대로 기 설정된 비행 권역을 자동비행하여 조류퇴치나 접근차단을 수행하는 조류퇴치 단계;를 포함하며,
상기 보정된 측위데이터를 토대로 충전 스테이션에 이착륙하되, 상기 보정된 측위데이터는 고도별 영상을 분석하여 상기 측위데이터를 보정하여 생성되는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조류퇴치 단계는,
무인비행체에서 기 설정되어 있는 조류퇴치 대상 목표지점 및 충전 스테이션을 포함한 권역의 좌표정보를 저장 관리하는 권역 설정 단계;
상기 측위데이터를 토대로 무인비행체의 좌표 및 고도를 확인하는 현재 위치 확인 단계;
상기 무인비행체의 좌표와 기 저장된 상기 충전 스테이션의 좌표를 토대로 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리정보를 확인하는 거리정보 확인 단계; 및
상기 확인한 거리정보와 현재 남은 배터리의 충전용량에 따라 충전여부를 판단하고, 충전이 필요하다고 판단되면 상기 충전 스테이션 복귀를 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 배터리 점검 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조류퇴치 단계는,
기 설정된 비행 권역을 비행할 때, 해당 권역에서 정해진 좌표 순서대로 비행하거나, 또는 해당 권역 내에서 자유비행을 수행하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법.
청구항 7에 있어서,
상기 측위데이터 보정 단계는,
상기 측위데이터로부터 상기 GNSS 위성으로부터 위성수신 시야각이 확보되었는지 여부를 판단하는 위성수신시야각판단 단계;
카메라로 촬영한 영상과 해당 영상이 촬영된 지점에서의 지상과의 수직거리로부터 무인비행체가 목표지점에서 벗어난 거리를 계산하는 보정정보 계산 단계; 및
상기 목표지점에서 벗어난 거리만큼 상기 측위데이터를 보정하여 출력하는 측위데이터 보정처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법.
청구항 7에 있어서,
상기 무인비행체 운용방법은,
상기 무인비행체에서 미리 설정된 적어도 하나 이상의 목표지점, 충전 스테이션 또는 이들의 조합을 포함하는 좌표정보를 토대로 운행을 제어하며, 상기 보정된 측위데이터에 따라 상기 무인비행체의 위치를 제어하는 운행 제어 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법.
청구항 7에 있어서,
상기 무인비행체 운용방법은,
상기 무인비행체에서 비행중인 지역의 날씨를 센싱하고, 상기 센싱한 날씨정보를 기 설정되어 있는 비행가능한 날씨정보에 대한 임계값과 비교하여 비행에 적합하지 않은 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하거나, 또는
충전 스테이션을 관리하는 관리센터에서 기상청으로부터 날씨정보를 제공받아 상기 무인비행체의 비행 여부를 제어함으로써, 비행에 적합하지 않은 날씨라고 판단되는 경우, 현재 수행중인 비행을 중단하고 상기 충전 스테이션으로 복귀하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류퇴치를 위한 무인비행체 운용방법.