KR20200078073A - Method for controlling drone and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 학습을 통해서 정밀하게 드론의 자세를 예측하고 제어하는 드론 관제 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른, 드론 관제 시스템에서 원거리에 비행하는 드론을 관제하기 위한 방법은, 드론 관제 장치가, 드론으로부터 비행 데이터를 수신하여 축적하여 저장하는 단계; 상기 드론 관제 장치가, 상기 저장한 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하여, 상기 비행 데이터를 전처리하는 단계; 상기 드론 관제 장치가, 상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 자세 예측 함수에 적용하여 상기 자세 예측 함수를 반복적으로 학습시켜, 상기 자세 예측 함수에 적용되는 가중치들을 수렴시키는 단계; 및 상기 드론 관제 장치가, 상기 수렴된 가중치들을 드론으로 전송하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a drone control method and apparatus for accurately predicting and controlling a drone's posture through learning. According to the present invention, a method for controlling a drone flying at a long distance in a drone control system includes: a drone control device receiving and accumulating and storing flight data from a drone; Pre-processing the flight data by calculating a difference in attitude between the attitude information included in the stored flight data and the representative attitude information by the drone control device; The drone control apparatus repeatedly learning the posture prediction function by applying the posture difference and the flight data to a posture prediction function to converge the weights applied to the posture prediction function; And the drone control device transmitting the converged weights to the drone.
Description
본 발명은 드론 관제 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 학습을 통해서 정밀하게 드론의 자세를 예측하고 제어하는 드론 관제 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a drone control technology, and more particularly, to a drone control method and apparatus for accurately predicting and controlling a drone's posture through learning.
현재 다양한 기능의 드론의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 촬영용 드론, 농업용 드론, 배달용 드론, 대기질 측정 드론 등 다양한 드론이 개발되고, 이 중에서 일부는 실제로 현장에서 이용되기도 한다.Currently, various functions of drones are being developed. For example, various drones have been developed, such as shooting drones, agricultural drones, delivery drones, and air quality measurement drones, some of which are actually used in the field.
나아가, 현재 이동통신망을 이용하여, 드론을 원격으로 조정하고 관제하는 기술이 등장하였다. 부연하면, 기존에는 블루투스 통신 등과 같은 근거리 무선통신을 통하여 드론을 조정하였으나, 보다 먼 거리에 위치하는 드론을 원격으로 조정하고 관제하기 위하여, 이동통신망을 경유하여 드론을 제어하는 기술이 등장하였다. 아래의 특허문헌은 LTE망을 이용한 드론 제어 시스템 및 방법에 대해서 개시한다.Furthermore, a technology for remotely controlling and controlling drones using a mobile communication network has emerged. Incidentally, in the past, the drone was controlled through short-range wireless communication such as Bluetooth communication, but a technique for controlling the drone via a mobile communication network has appeared to remotely control and control a drone located at a longer distance. The following patent document discloses a drone control system and method using an LTE network.
이렇게 이동통신망을 이용하여 드론을 제어하면, 보다 먼 거리까지 드론을 관제할 수 있고, 더불어 실내에서도 드론을 관제할 수 있다.When the drone is controlled using the mobile communication network, the drone can be controlled to a greater distance, and the drone can also be controlled indoors.
이렇게 원거리의 드론을 원격으로 제어하는 경우, 관제 센터는 드론의 비행경로 계획 정보를 드론으로 송출하고, 드론은 이 비행경로 계획 정보를 토대로 자율 비행한다. 그런데 바람 등과 같은 외부 환경 또는 갑작스런 방향 전환 등의 내부적인 요인 등으로 인하여, 원거리로 자율 비행 중인 드론이 자세가 불안정하게 되어 드론이 추락하거나 타 장애물과 충돌될 수 있다. When remote drones are controlled remotely, the control center transmits the drone flight route planning information to the drone, and the drone autonomously flies based on the flight route planning information. However, due to an external environment such as wind or an internal factor such as a sudden change of direction, a drone flying autonomously over a long distance may become unstable, and the drone may crash or collide with other obstacles.
이에 따라, 드론의 자세를 안전화하기 위한 다양한 기술이 요구되고 있다. Accordingly, various technologies are required to secure the drone's posture.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 미래의 드론 자세를 정확하게 예측하여, 드론의 자세가 불안정해지는 것을 사전에 예방하는 드론 관제 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve this problem, and has an object to provide a drone control method and an apparatus therefor for accurately predicting a future drone posture and preventing a drone posture from becoming unstable.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the appended claims and combinations thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면에 따른, 드론 관제 시스템에서, 원거리에 비행하는 드론을 관제하기 위한 방법은, 드론 관제 장치가, 드론으로부터 비행 데이터를 수신하여 축적하여 저장하는 단계; 상기 드론 관제 장치가, 상기 저장한 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하여, 상기 비행 데이터를 전처리하는 단계; 상기 드론 관제 장치가, 상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 자세 예측 함수에 적용하여 상기 자세 예측 함수를 반복적으로 학습시켜, 상기 자세 예측 함수에 적용되는 가중치들을 수렴시키는 단계; 및 상기 드론 관제 장치가, 상기 수렴된 가중치들을 드론으로 전송하는 단계를 포함한다.In a drone control system according to a first aspect of the present invention for achieving the above object, a method for controlling a drone flying at a long distance includes: a drone control apparatus receiving and accumulating and storing flight data from a drone; Pre-processing the flight data by calculating a difference in attitude between the attitude information included in the stored flight data and the representative attitude information by the drone control device; The drone control apparatus repeatedly learning the posture prediction function by applying the posture difference and the flight data to a posture prediction function to converge the weights applied to the posture prediction function; And the drone control device transmitting the converged weights to the drone.
상기 방법은, 상기 드론이, 상기 가중치들을 자체 저장중인 자세 예측 함수에 적용하고, 상기 가중치들이 적용된 자세 예측 함수를 토대로 미래의 드론 자세를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.The method may include applying, by the drone, the weights to a posture prediction function in which the weights are stored, and predicting a future drone posture based on the posture prediction function to which the weights are applied.
상기 드론은, 상기 자세 예측 함수를 토대로 확인한 미래의 드론 자세가 불안정 상태인 것으로 예측되면, 미래의 드론 자세가 안정화 상태로 예측될 때까지 제자리 비행을 수행할 수 있다.When the future drone posture identified based on the posture prediction function is predicted to be unstable, the drone may perform in-flight flight until the future drone posture is predicted to be stable.
상기 드론 관제 장치는, 속도별 대표 자세 정보를 선정할 수 있다. 이 경우, 상기 비행 데이터를 전처리하는 단계는, 비행 데이터에 포함된 속도를 확인하고, 이 속도에 대응하는 대표 자세 정보와 상기 비행 데이터에 포함된 자세 정보 간의 차이를 계산한다.The drone control device may select representative posture information for each speed. In this case, the step of pre-processing the flight data confirms the speed included in the flight data, and calculates a difference between the representative attitude information corresponding to the speed and the attitude information included in the flight data.
상기 선정하는 단계는, 상기 축적하여 저장한 비행 데이터들을 분석하여, 해당 속도에서 가장 많은 빈도를 가지는 롤값, 요값 및 피치값을 해당 속도의 대표 자세 정보로서 선정할 수 있다.In the selecting step, the accumulated and stored flight data may be analyzed to select roll values, yaw values, and pitch values having the highest frequency at the corresponding speed as representative posture information of the corresponding speed.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2측면에 따른, 원거리에 비행하는 드론을 관제하기 드론 관제 장치는, 드론의 비행 데이터를 저장하는 데이터베이스; 상기 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하여, 상기 비행 데이터를 전처리하는 데이터 전처리부; 및 상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 자세 예측 함수에 적용하여 상기 자세 예측 함수를 반복적으로 학습시켜 상기 자세 예측 함수에 적용되는 가중치들을 수렴시키는 학습부를 포함한다.According to a second aspect of the present invention for achieving the above object, the drone control apparatus for controlling a drone flying at a long distance includes a database for storing flight data of the drone; A data pre-processor for calculating posture differences between posture information and representative posture information included in the flight data and preprocessing the flight data; And a learning unit that repeatedly learns the posture prediction function by applying the posture difference and the flight data to the posture prediction function to converge the weights applied to the posture prediction function.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3측면에 따른, 미래의 위치를 예측할 수 있는 드론는, 자세 예측 함수를 저장하는 저장부; 드론 관제 장치와 무선 통신하여 상기 드론 관제 장치로부터 가중치들을 수신하는 무선 통신부; 및 상기 수신한 가중치들을 상기 자세 예측 함수에 적용하고, 비행 데이터를 수집한 후, 드론의 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하고, 상기 계산한 자세 차이와 수집한 비행 데이터를 상기 가중치들이 적용된 자세 예측 함수에 입력하여, 다음 주기에서 나타내는 미래의 드론 위치를 예측하는 제어부를 포함한다.A drone capable of predicting a future position according to a third aspect of the present invention for achieving the above object includes: a storage unit for storing a posture prediction function; A wireless communication unit wirelessly communicating with a drone control device to receive weights from the drone control device; And applying the received weights to the attitude prediction function, collecting flight data, calculating a difference in attitude between the drone's attitude information and representative attitude information, and calculating the difference between the calculated attitude difference and the collected flight data. It includes a control unit for predicting the position of the future drone shown in the next cycle, input to the applied attitude prediction function.
본 발명은 대량의 비행 데이터를 이용하여 자세 예측 함수를 학습시키고, 최적화된 자세 예측 함수를 통해서 드론의 자세를 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다.The present invention has an advantage of learning a posture prediction function using a large amount of flight data and accurately predicting a drone's posture through an optimized posture prediction function.
또한, 본 발명은 자세 예측 함수에 대표 자세 정보와 실제 자세 정보 간의 차이를 입력값으로 대입하여 자세 예측 함수를 학습시킴으로써, 드론의 자세를 정확하게 예측할 수 있는 모델링 함수(즉, 자세 예측 함수)를 도출할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention derives a modeling function (that is, a posture prediction function) capable of accurately predicting the attitude of a drone by learning a posture prediction function by substituting a difference between representative posture information and actual posture information into the posture prediction function as an input value. There is an advantage to do.
게다가, 본 발명에 따른 드론은 최적화된 가중치가 적용된 자세 예측 함수를 통해 미래의 드론 자세를 예측하고, 예측된 자세가 불안정한 것으로 확인된 경우, 미래의 자세가 안정화되도록 제자리 비행을 수행함으로써, 드론이 추락하는 것을 예방하는 장점이 있다.In addition, the drone according to the present invention predicts the future drone posture through the optimized weighted posture prediction function, and when the predicted posture is determined to be unstable, the drone performs the in-flight flight to stabilize the future posture. It has the advantage of preventing falling.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 장치에서 비행 데이터를 수집하여 저장하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 장치에서 대량의 비행 데이터를 이용하여 자세 예측 함수를 학습하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론에서 자세 예측 함수를 토대로 미래의 자세를 예측하는 방법을 설명하는 흐름도이다.The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with specific details for carrying out the invention, and thus the present invention is described in such drawings. It should not be interpreted as being limited to the matter.
1 is a view showing a drone control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the configuration of a drone control device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of collecting and storing flight data in a drone control device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of learning a posture prediction function using a large amount of flight data in a drone control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a drone configuration according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of predicting a future posture based on a posture prediction function in a drone according to an embodiment of the present invention.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features, and advantages will become more apparent through the following detailed description in connection with the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. There will be. In addition, in the description of the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a drone control system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 시스템은 드론(100) 및 드론 관제 장치(200)를 포함하고, 상기 드론(100)과 드론 관제 장치(200)는 이동통신망(300)을 통해서 서로 통신할 수 있다. 상기 이동통신망(300)은 LTE(Long Term Evolution) 통신망 및 5세대 통신망을 포함하는 것으로서, 드론(100)과 드론 관제 장치(200) 간의 통신을 중계할 수 있다.Referring to Figure 1, the drone control system according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 이동통신망(300)은 기지국을 포함할 수 있으며, 기지국은 드론(100)과 무선 링크를 형성할 때에, GPS 보정 데이터를 드론(100)으로 제공할 수 있다. 기지국은 사전에 설정된 자신의 위치와, 현재 복수의 위성으로부터 수신되어 측정한 GPS 좌표를 간의 오차를 확인하고, 이 오차 보정시킬 수 있는 GPS 오차 보정 정보를 상기 드론(100)으로 전송할 수 있다. Also, the
드론(100)은 복수의 프로펠러와 같은 비행 수단을 포함하고, 이 비행 수단의 방향과 회전력을 제어함으로써, 의도하는 방향 또는 목적지로 공중 비행할 수 있다. 상기 드론(100)은 GPS 수신기를 탑재하고 있으며, 이 GPS 수신기를 통하여 현재 위치와 목표 위치를 비교함으로써, 목표 위치로의 자율 비행을 수행할 수 있다. 또한, 드론(100)은 카메라를 탑재할 수도 있으며, 카메라를 통해서 주변 영상을 획득하여, 드론 관제 장치(200)로 전송할 수 있다.The
상기 드론(100)은 자이로 센서, 풍향과 풍속 측정 센서, 가속도 측정 센서 등과 같은 하나 이상의 센서를 탑재하고, 상기 센서를 이용하여 사전에 설정된 주기 간격으로 비행 데이터를 계속적으로 수집할 수 있다. 상기 비행 데이터에는 드론(100)의 현재 위치정보(즉, 위도, 경도 및 고도), 자세 정보(즉, 롤, 요 및 피치), 가속도 정보, GPS 정보, 배터리 정보, 목표 지점까지 남은 거리, 기상 정보 중에서 하나 이상을 포함한다.The
여기서 자세 정보는 드론(100)의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 각각의 측정값이 포함되고, 가속도 정보에는 X축 가속도, Y축 가속도 및 Z축 가속도가 포함된다. 또한, GPS 정보에는 GPS 신호를 토대로 측정한 드론(100)의 속도 및 위치 측정에 이용된 위성 개수가 포함된다. 또한, 배터리 정보에는 배터리 잔량과 배터리 전압이 포함되고, 기상정보에는 풍향과 풍속이 포함된다. 상기 드론(100)은 상기 주기 간격으로 수집한 복수의 비행 데이터를 드론 관제 장치(200)로 전송할 수 있다.Here, the posture information includes measured values of roll, pitch, and yaw of the
또한, 드론(100)은 비행경로 계획 정보를 드론 관제 장치(200)로부터 수신할 수 있으며, 이 드론(100)은 비행경로 계획 정보를 토대로 지정된 목적지까지 자율 비행할 수 있다. 상기 비행경로 계획 정보에는 출발지에서부터 목적지까지의 연속적인 비행 좌표가 포함된다. 다른 실시형태로서, 드론(100)은 목적지 좌표만을 드론 관제 장치(200)로부터 수신할 수 있으며, 이 경우, 드론(100)은 현재 위치를 출발지 위치로 설정하고, 출발지 위치에서부터 목적지까지 연속적인 좌표가 기록되는 비행경로 계획 정보를 자체적으로 생성하고, 이 생성한 비행경로 계획 정보를 이용하여 비행할 수 있다. 드론(100)은 복수의 프로펠러의 회전속도와 추진 방향을 제어하여, 상기 경로지 또는 목적지 방향으로 이동할 수 있다.In addition, the
한편, 드론(100)은 자세 예측 함수를 저장하고 있으며, 이 자세 예측 함수에 적용되는 복수의 가중치를 드론 관제 장치(200)로부터 수신하여 자세 예측 함수에 적용한 후, 현재의 측정된 센싱값을 상기 자세 예측 함수에 대입하여, 미래의 자세를 예측할 수 있다. 또한, 드론(100)는 데이처 전처리에 이용되는 속도별 대표 자세 정보를 드론 관제 장치(200)로부터 수신할 수 있다. 드론(100)은 상기 예측한 미래의 자세가 불안정화 자세로 예측되는 경우, 미래의 자세가 안정화된 것으로 예측될 때까지 이동하지 않고, 현 위치에서 제자리 비행을 수행할 수 있다. 불안정 자세를 나타내는 롤값의 범위, 피치값의 범위 및 요값의 범위는 사전에 드론(100)에 저장되고, 드론(100)은 예측한 드론(100)의 미래 자세(즉, 롤, 피치 및 요)를 상기 불안정 자세를 나타내는 롤값의 범위, 피치값의 범위 및 요값의 범위와 비교하여, 다음 주기에 드론(100)이 자세가 불안정하는지 여부를 판별할 수 있다. On the other hand, the
드론 관제 장치(200)는 데이터 통신을 수행할 수 있는 장치로서, 서버와 같은 컴퓨팅 장치가 채택될 수 있다. 드론 관제 장치(200)는 드론(100)으로부터 영상 데이터와 상태 데이터를 수신할 수 있으며, 더불어 드론(100)으로 제어 명령을 전송하여 드론(100)을 제어할 수 있다. 드론 제어 장치(200)는 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 포함하는 LTE 네트워크가 연동되는 이동통신망을 이용하여 드론(100)과 통신할 수 있으며, 또한 5세대 이동통신망을 이용하여 드론(100)과 통신할 수 있다.The
드론 관제 장치(200)는 드론(100)을 원격으로 제어하기 위한 원격 조정 인터페이스를 탑재하고 있다. 상기 드론 관제 장치(200)는 상기 원격 조정 인터페이스를 통해서 드론(100)의 영상을 실시간으로 획득할 수 있고 드론의 상태를 모니터링할 수 있으며, 또한 드론(100)으로 원격 제어 명령을 전송할 수 있다. 상기 드론 관제 장치(200)는 목적지 좌표 정보 또는 비행경로 계획 정보를 드론(100)으로 전송하여, 지정된 장소로 드론(100)을 공중 이동시킬 수 있다. The
또한, 드론 관제 장치(200)는 드론(100)으로부터 비행 데이터를 수집하여 저장하고, 후술하는 바와 기계 학습을 통해서 자세 예측 함수에 적용되는 각 가중치를 최적할 수 있다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 장치의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing the configuration of a drone control device according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 드론 관제 장치(200)는 통신부(210), 드론 관제부(220), 데이터 수집부(230), 데이터 전처리부(240), 학습부(250) 및 데이터베이스(260)를 포함하고, 이러한 구성요소들은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 통해서 구현될 수 있다.2, the
또한, 드론 관제 장치(200)는 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함할 수 있고, 상기 드론 관제부(220), 데이터 수집부(230), 데이터 전처리부(240) 및 학습부(250)의 기능은 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 형태로 상기 메모리에 탑재될 수 있다.In addition, the
통신부(210)는 이동통신망(300), 유선 통신망과 같은 통신망을 이용하여 드론(100)과 통신을 수행하는 기능을 수행한다. The
데이터베이스(260)는 스토리지, 디스크 장치, 테이프 장치 등과 같은 저장장치로서, 복수의 비행 데이터를 축적하고 저장하다. 또한, 데이터베이스(260)는 각각의 드론으로부터 수신된 상태 데이터를 저장할 수 있으며, 드론(100)으로부터 수신한 영상 데이터를 저장할 수 있다. The
데이터 수집부(230)는 각각의 드론(100)으로부터 데이터를 수집하는 기능을 수행한다. 데이터 수집부(230)는 드론(100)으로부터 영상 데이터를 수신하여 데이터베이스(260)에 저장한다. 특히, 데이터 수집부(230)는 복수의 드론(100)으로부터 비행 데이터를 수집하여, 데이터베이스(260)에 저장한다. The
데이터 전처리부(240)는 자세 예측 함수의 최적화를 위한 기계 학습이 진행되면, 데이터베이스(260)에 저장된 비행 데이터를 전처리하는 기능을 수행한다. 구체적으로 데이터 전처리부(240)는 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 속도 정보를 분석하여, 각 속도별 대표 자세 정보를 선정한다. 상기 데이터 전처리부(240)는 각 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 속도 정보를 분석하여, 특정 속도에서 가장 많이 빈도를 가지는 롤값, 요값 및 피치값을 해당 속도의 대표 자세 정보로 선정함으로써, 각 속도별 대표 자세 정보를 선정할 수 있다. 즉, 데이터 전처리부(240)는 대량의 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 속도 정보를 분석하여, 특정 속도에서 가장 많은 빈도를 나타내는 롤값, 요값 및 피치값을 상기 속도에서의 대표 자세 정보로서 선정한다. 또 다른 실시예로서, 데이터 전처리부(240)는 해당 속도에서 롤값, 요값, 피치값을 평균을 각각 산출하고, 이 산출한 롤값의 평균값, 요값의 평균값 및 피치값의 평균값을 상기 속도에서의 대표 자세 정보로 선정함으로써, 속도별 대표 자세 정보를 선정할 수 있다. The data
또한, 데이터 전처리부(240)는 속도별 대표 자세 정보가 선정되면, 비행 데이터에 포함된 속도 정보와 자세 정보를 확인하고, 해당 속도에 대응하는 대표 자세 정보를 확인하고, 이 대표 자세 정보(즉, 롤, 요 및 피치)와 비행 데이터에 포함된 자세 정보(즉, 롤, 요 및 피치) 간의 자세 차이를 산출하여, 각 비행 데이터를 전처리한다. 상기 데이터 전처리에 의해서, 각 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 해당 대표 자세 정보 간의 자세 차이가 비행 데이터의 개수만큼 계산된다. In addition, when the representative posture information for each speed is selected, the
학습부(250)는 데이터베이스(260)에 저장된 비행 데이터와 상기 데이터 전처리부(240)에서 계산한 자세 차이를 자세 예측 함수에 반복적으로 적용하여 자세 예측 학습을 학습시켜, 자세 예측 함수에 적용되는 가중치를 최적화하는 기능을 수행한다. 즉, 학습부(250)는 다음 주기의 자세 정보(즉, 롤, 피치 및 요)를 출력계층으로 적용하고, 입력값으로서 비행 데이터와 전처리 데이터를 적용하여, 자세 예측 함수에 적용되는 복수의 가중치를 도출할 수 있다. 이때, 학습부(250)는 인공 신경망에 이용되는 회귀 선형 분석 모델을 이용하여, 결과값(즉, 다음 주기의 드론 자세)과 입력값을 자세 예측 함수에 입력하여 내부적으로 적용되는 변수(입력값)에 대한 가중치를 최적화할 수 있다.The
< 자세 예측 함수 ><Posture prediction function>
여기서, '(위치 정보)t'는 t 주기에서 측정된 위도, 경도 및 고도이고, '(자세 정보)t'는 t 주기에서 측정된 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)이고, '(가속도 정보)t'는 t 주기에서 측정된 X축 가속도, Y축 가속도 및 Z축 가속도이다. 또한, '(GPS 정보)t'는 GPS 신호를 토대로 측정한 t 주기에서의 드론 속도 및 t 주기에서 위치 측정을 위해 이용된 위성 개수이며, '(배터리 정보)t'는 t 주기에서 측정된 배터리 잔량과 배터리 전압이고, '(자세 차이)t'는 전처리되어 계산된 대표 자세 정보와 t 주기에 측정한 자세 정보 간의 차이다. 여기서, 대표 자세 정보로서 t 주기에서의 드론 속도와 대응되는 대표 자세 정보가 이용된다. 또한, '(남은 거리)t'는 t 주기에서의 목표 지점까지 남은 거리이고, '(기상 정보)t'는 t 주기에서 측정한 풍향과 풍속이다. 또한, '(자세 정보)t+1'은 t 주기를 기준으로 다음 주기에 측정된 드론의 자세 정보(즉, 롤, 피치 및 요)이다. Here,'(location information)t' is the latitude, longitude, and altitude measured in the t period, and'(posture information)t' is the roll, pitch, and yaw measured in the t period. ,'(Acceleration information)t' is the X-axis acceleration, Y-axis acceleration, and Z-axis acceleration measured at t period. In addition,'(GPS information)t' is the number of satellites used to measure the drone speed in t period and the location in t period measured based on the GPS signal, and'(battery information)t' is the battery measured in t period Remaining amount and battery voltage, and'(posture difference)t' is the difference between the representative posture information calculated by pre-processing and the posture information measured at t period. Here, as representative attitude information, representative attitude information corresponding to the drone speed in the t period is used. In addition,'(remaining distance)t' is the distance remaining to the target point in the t period, and'(weather information)t' is the wind direction and wind speed measured in the t period. In addition,'(posture information)t+1' is the attitude information (ie, roll, pitch, and yaw) of the drone measured in the next period based on the t period.
상술한 바와 같이, 자세 예측 함수에는 입력값으로서, t 주기에서 측정된 센싱 데이터와 t 주기를 기준으로 전처리된 자세 차이가 대입되고, 출력값으로서 t+1 주기의 드론 자세 정보가 적용된다. As described above, as the input value, the difference between the sensed data measured in the t period and the pre-processed attitude difference based on the t period is substituted, and the drone attitude information of t+1 period is applied as the output value.
상기 자세 예측 함수에 기저 함수(basis function)(φ(x))을 가지는 회귀모델(regression)이 적용될 수 있다. 상기 기저 함수(φ(x))는 아래와 같은 다항식이나 가우시안(Gaussian) 함수가 이용될 수 있다.A regression model having a basis function (φ(x)) may be applied to the posture prediction function. The base function (φ(x)) may be a polynomial or a Gaussian function as follows.
여기서, wxo, wyo, wzo 편향(bias)이고, gx, gy, gz는 출력값이 좌표 X, Y, Y 성분으로 구분된 형태이다. Xin은 x성분에 대한 입력값이고, Yin는 Y성분에 대한 입력값이며, Zin는 Z성분에 대한 입력값이다. 부연하면, Xin에는 롤(Roll) 및 t 주기에서 측정한 드론의 롤값과 해당 속도에서의 대표 자세 정보에 포함된 롤값 간의 차이가 입력값으로서 이용된다. Yin에는 피치(Pitch) 및 t 주기에서 측정한 드론의 피치값과 해당 속도에서의 대표 자세 정보에 포함된 피치값 간의 차이가 입력된다. 또한, Zin에는 요(Yaw) 및 t 주기에서 측정한 드론의 요값과 해당 속도에서의 대표 자세 정보에 포함된 요값 간의 차이가 입력값으로서 이용된다. 또한, W는 가중치로서, Wx는 x성분에 대해 적용되는 가중치이고, Wy는 y성분에 입력되는 가중치이며, Wz는 z성분에 입력되는 가중치이다. 자세 예측 함수에 적용되는 가중치는, 학습부(250)의 반복적인 학습을 통해서 최적화되며, 드론(100)은 상기 가중치를 획득하여 자체 저장중인 자세 예측 함수에 적용한다. 학습부(250)를 통해서 기계 학습이 반복적으로 진행되면, 자세 예측 함수에 적용되는 가중치는 고정되지 않고, 학습 과정이 반복됨에 따라 최적의 가중치로 수렴된다.Here, w xo , w yo , and w zo are biases, and g x , g y , and g z are forms in which the output values are divided into coordinate X, Y, and Y components. X in is the input to the x component, Y in is the input to the Y component, and Z in is the input to the Z component. Incidentally, in X in , the difference between the roll value of the drone measured in the roll and t periods and the roll value included in the representative attitude information at the corresponding speed is used as an input value. In Y in , the difference between the pitch value of the drone measured in pitch and t period and the pitch value included in the representative attitude information at the corresponding speed is input. In addition, Z in is the difference between the yogap included in the representative position information in the yaw (Yaw) and yogap of the drone and the measured speed from the period t is used as an input value. In addition, W is a weight, W x is a weight applied to the x component, W y is a weight input to the y component, and W z is a weight input to the z component. The weight applied to the posture prediction function is optimized through repetitive learning of the
드론 관제부(220)는 통신부(210)를 통해서 드론의 상태를 모니터링하고 드론의 관제하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 드론 관제부(220)는 통신부(210)를 이용하여 드론(100)의 상태정보(예컨대, GPS 좌표 정보, 각종 센싱 정보 등)를 획득하고 분석하여 드론의 상태를 파악할 수 있다. 또한, 드론 관제부(220)는 드론(100)으로부터 영상을 수신하여, 데이터베이스(260)에 저장한다. 상기 드론 관제부(220)는 통신부(210)를 통해서 드론(100)과 통신하여, 드론(100)의 현재 위치를 계속적으로 파악하되, 관리자로부터 목적지 좌표가 입력되면, 데이터베이스(260)에 저장된 위험 영역에서 드론(100)이 비행하지 않도록, 드론(100)의 현재 위치와 상기 목적지까지의 순차적인 좌표가 기록되는 비행경로 계획 정보를 생성하고, 이 비행경로 계획 정보를 드론(100)으로 전송하여, 드론(100)이 지정된 목적으로 비행되게 제어한다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 장치에서 비행 데이터를 수집하여 저장하는 방법을 설명하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of collecting and storing flight data in a drone control device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 드론 관제부(220)는 통신부(210)를 이용하여 드론(100)의 현재 위치를 확인한다(S301). 이어서, 드론 관제부(220)는 관리자로부터 드론의 목적지 좌표를 수신한 후(S303), 데이터베이스(260)에 저장된 위험 영역에서 드론(100)이 비행하지 않도록, 드론(100)의 현재 위치와 상기 목적지까지의 순차적인 좌표가 기록되는 비행경로 계획 정보를 생성한다(S305). Referring to FIG. 3, the
그리고 드론 관제부(220)는 통신부(210)를 이용하여, 상기 비행경로 계획 정보를 드론(100)으로 전송하여, 드론(100)이 비행경로 계획 정보에 근거하여 상기 목적지 좌표로 비행되게 제어한다(S307).The
이렇게 비행경로 계획 정보가 드론(100)으로 전송되면, 드론(100)은 사전에 설정된 주기 간격으로 비행 데이터를 수집하여 드론 관제 장치(200)로 전송하고, 드론 관제 장치(200)는 상기 비행 데이터를 데이터베이스(260)에 축적하여 저장한다(S309). 상기 비행경로 계획 정보에는 드론의 현재 위치정보(즉, 위도, 경도 및 고도), 드론의 자세 정보(즉, 롤, 피치 및 요), 드론의 가속도 정보, GPS 정보, 배터리 정보, 목표 지점까지 남은 거리 및 기상 정보가 포함된다.When the flight route planning information is transmitted to the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 관제 장치에서 대량의 비행 데이터를 이용하여 자세 예측 함수를 학습하는 방법을 설명하는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of learning a posture prediction function using a large amount of flight data in a drone control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 데이터베이스(260)에 비행 데이터가 일정 개수 이상으로 축적된 상태에서 기계 학습 주기가 도래하면, 데이터 전처리부(240)는 축적하여 저장된 복수의 비행 데이터를 데이터베이스(260)에서 추출한다(S401). 이어서, 데이터 전처리부(240)는 상기 추출한 각각의 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 속도 정보를 분석하고, 특정 속도에서 가장 많이 빈도를 가지는 롤값, 요값 및 피치값을 해당 속도의 대표 자세 정보로 선정함으로써, 각 속도별 대표 자세 정보를 선정한다(S403). Referring to FIG. 4, when a machine learning cycle arrives in a state where flight data is accumulated in a database over a predetermined number, the
다음으로, 데이터 전처리부(240)는 비행 데이터에 포함된 속도 정보와 자세 정보를 확인하고, 이 속도 정보에 해당하는 대표 자세 정보를 확인하고, 이 대표 자세 정보(즉, 롤, 요 및 피치)와 비행 데이터에 포함된 자세 정보(즉, 롤, 요 및 피치) 간의 자세 차이를 산출하여, 각 비행 데이터를 전처리한다(S405). 이에 따라, 비행 데이터 개수만큼의 자세 차이가 데이터 전처리부(240)에 의해서 계산된다.Next, the
이렇게 데이터 전처리가 완료되면, 학습부(250)는 데이터베이스(260)에 저장된 비행 데이터와 상기 데이터 전처리부(240)에서 계산한 자세 차이를 자세 예측 함수에 반복적으로 적용함으로써 자세 예측 학습을 학습시켜 기계 학습을 진행한다(S407). 상기 학습부(250)는 입력값으로서 t 주기의 드론의 위치 정보(즉, 위도, 경도 및 고도), t 주기의 드론의 자세 정보(즉, 요, 롤 및 피치), t 주기의 드론의 가속도 정보(즉, x축 가속도, y축 가속도 및 z축 가속도), t 주기의 GPS 정보(즉, GPS 신호를 토대로 측정한 드론 속도 및 위치 측정을 위해 이용된 위성 개수), t 주기의 배터리 정보(배터리 잔량과 배터리 전압), 전처리되어 산출된 t 주기의 자세 차이, t 주기에서 목표 지점까지 남은 거리 및 t 주기의 기상 정보(즉, 풍향 및 풍속)를 입력계층으로 적용하고, t+1 주기에서의 드론 자세 정보(즉, 롤, 피치 및 요)를 출력계층으로 적용한다. When the data pre-processing is completed, the
이러한 반복적인 학습이 계속적으로 진행되면, 상기 자세 예측 함수의 각각의 가중치가 조정되어 최적의 가중치로 수렴된다(S409).If the repetitive learning is continuously performed, each weight of the posture prediction function is adjusted to converge to an optimal weight (S409).
이렇게 학습부(250)에 의해서 조정된 이동자세 예측 함수의 가중치들은 드론(100)으로 제공되어, 드론(100)에서 보유중인 이동자세 예측 함수에 상기 가중치들이 적용될 수 있다. 또한, 데이처 전처리부(240)에서 선정된 속도별 대표 자세 정보가 드론(100)으로 제공된다.The weights of the movement attitude prediction function adjusted by the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론 구성을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a drone configuration according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 드론(100)은 무선 통신부(110), 구동부(220), GPS 수신기(130), 저장부(140), 센싱부(150) 및 제어부(160)를 포함하며, 이러한 구성요소는 버스선을 통해서 서로 통신할 수 있다.As shown in FIG. 5, the
무선 통신부(110)는 이동통신망(300)의 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있는 통신 모듈로서, 이동통신망(300)을 경유하여 드론 관제 장치(200)와 통신한다. 무선통신부(210)는 비행 데이터를 드론 관제 장치(200)로 전송하며, 또한 자세 예측 함수에 적용되는 복수의 가중치를 드론 관제 장치(200)로부터 수신한다. 또한, 무선 통신부(110)는 속도별 대표 자세 정보를 드론 관제 장치(200)로부터 수신할 수 있다.The
구동부(220)는 드론(100)에 구비된 복수의 프로펠러를 구동시키는 기능을 수행한다. 구동부(220)는 제어부(160)로부터 전달받은 움직임 제어신호에 근거하여, 드론(100)의 프로펠러를 구동한다. 상기 구동부(220)는 프로펠러 회전속도를 프로펠러별로 상이하게 제어할 수도 있다.The driving
GPS 수신기(130)는 주변에서 감지되는 위성신호를 수신하는 기능을 수행한다. The
저장부(140)는 메모리와 같은 저장수단으로서, 드론(100)의 운행에 필요한 각종 데이터를 저장한다. 특히, 저장부(140)는 자세 예측 함수를 저장한다. 또한, 저장부(140)는 속도별 대표 자세 정보를 저장하고, 불안정 자세를 나타내는 롤값의 범위, 피치값의 범위 및 요값의 범위를 저장한다.The
센싱부(150)는 자이로 센서(151), 가속도 센서(152) 및 풍향 풍속 센서(153)를 포함하고 있으며, 센싱부(150)는 자이로 센서(151)와 가속도 센서(152)를 통하여 드론(100)의 요, 피치 및 롤을 측정한다. 또한, 센싱부(150)는 자이로 센서(151)와 가속도 센서(152)를 이용하여 드론(100)의 X축 가속도, Y축 가속도, Z축 가속도를 각각 측정할 수 있다. 게다가, 센싱부(150)는 풍향 풍속 센서(153)를 이용하여 드론(100) 주변의 풍향과 풍속을 측정할 수 있다. The
제어부(160)는 마이크로프로세서와 같은 제어 수단으로서, 드론(100)의 상태를 제어하고, 더불어 비행 데이터를 일정 주기 간격으로 수집한 후, 수집한 비행 데이터를 무선 통신부(110)를 통해서 드론 관제 장치(200)로 전송한다. 이때, 제어부(160)는 GPS 수신기(130)를 통해서, 현재의 드론의 위치 정보를 획득하고, 위성 수와 드론 속도가 포함된 GPS 정보를 확인한다. 또한, 제어부(160)는 센싱부(150)를 통해서 드론(100)의 롤, 요 및 피치가 포함된 자세 정보를 확인하고, 더불어 드론(100)의 X축, Y축, Z축 가속도가 포함된 가속도 정보를 확인하고, 드론 주변의 풍향과 풍속을 확인한다. 또한, 제어부(160)는 배터리의 전압과 잔량이 포함된 배터리 정보를 확인하고, 현재 위치에서 목적지까지의 남은 거리를 확인한다. The
제어부(160)는 드론의 위치정보, 자세 정보, 가속도 정보, GPS 정보, 배터리 정보, 남은 거리 및 기상 정보를 상기 비행 데이터에 포함시켜, 이 비행 데이터를 드론 관제 장치(200)로 주기적으로 전송한다. The
상기 제어부(160)는 비행경로 계획 정보를 저장부(140)에 저장할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 무선 통신부(110)를 통해서 비행경로 계획 정보를 드론 관제 장치(200)로부터 수신하여, 상기 비행경로 계획 정보를 저장부(140)에 저장할 수 있다. 다른 실시형태로서, 제어부(160)는 목적지 좌표만을 드론 관제 장치(200)로부터 수신할 수 있으며, 이 경우, 제어부(160)는 현재 위치를 출발지 위치로 설정하고, 출발지 위치에서부터 목적지까지 연속적인 좌표가 기록되는 비행경로 계획 정보를 자체적으로 생성하고, 이 생성한 비행경로 계획 정보를 이용하여 비행할 수 있다. The
상기 제어부(160)는 GPS 수신기(130)를 통해서 현재 위치를 파악하고, 이 현재 위치와 비행경로 계획 정보에 기재된 위치를 비교함으로써, 드론(100)이 목적지로 도달하도록 구동부(220)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 무선 통신부(110)를 통해서, 자세 예측 함수에 적용되는 복수의 가중치를 수신할 수 있으며, 이 경우 제어부(160)는 저장부(140)에 저장된 자세 예측 함수에 상기 수신한 가중치들을 적용한다.The
제어부(160)는 가중치가 적용된 자세 예측 함수를 이용하여, 다음 주기(즉, 미래)의 드론 자세를 예측하고, 이 예측한 결과에 따라 제자리 비행을 선택적으로 수행할 수 있다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 드론에서 자세 예측 함수를 토대로 미래의 자세를 예측하는 방법을 설명하는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for predicting a future posture based on a posture prediction function in a drone according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 드론(100)의 제어부(160)는 무선 통신부(110)를 통해서 자세 예측 함수에 적용되는 가중치들, 속도별 대표 자세 정보 및 목표 지점 좌표(또는 비행 경로)를 드론 관제 장치(200)로부터 수신하여 저장부(140)에 저장한다(S601). 그리고 제어부(160)는 상기 수신한 가중치들을 저장부(140)에 저장된 자세 예측 함수에 적용한다(S603). 만약, 저장부(140)의 자세 예측 함수에 이미 가중치가 적용되어 있으며, 제어부(160)는 드론 관제 장치(200)로부터 수신한 가중치로 저장부(140)의 자세 예측 함수의 가중치를 갱신한다.Referring to FIG. 6, the
이어서, 제어부(160)는 현재 위치와 목표 지점 좌표까지의 거리를 토대로 비행 경로를 생성하고, 구동부(120)를 제어하여 드론(100)이 목표 지점까지 이동하도록 자율 비행을 수행한다(S605).Subsequently, the
다음으로, 제어부(160)는 자율 비행이 시작되면, 센싱부(150)와 GPS 수신기(130)를 이용하여 자세 예측 함수에 입력되는 데이터를 수집한다(S607). 구체적으로, 제어부(160)는 센싱부(150)와 GPS 수신기(130)를 통해서 획득된 데이터를 토대로, 현재 주기에 측정한 드론의 위치 정보(즉, 위도, 경도 및 고도), 드론의 자세 정보(즉, 요, 롤 및 피치), 드론의 가속도 정보(즉, x축 가속도, y축 가속도 및 z축 가속도), GPS 정보(즉, GPS 토대로 측정한 드론 속도 및 위치 측정을 위해 이용된 위성 개수), 배터리 정보(배터리 잔량과 배터리 전압), 기상 정보(즉, 풍향 및 풍속)를 수집한다. 또한, 제어부(160)는 목표 지점까지 남은 거리를 확인하고, 더불어 현재의 드론(100)의 속도와 대응되는 대표 자세 정보를 저장부(140)에서 확인하고, 이 확인한 대표 자세 정보(즉, 롤, 피치 및 요)와 현재 측정된 드론의 자세정보(즉, 롤, 피치 및 요) 간의 자세 차이를 계산한다(S609). Next, when the autonomous flight starts, the
그리고 제어부(160)는 상기 계산한 자세 차이, 목표 지점까지 남은 거리, 드론(100)의 위치 정보, 드론의 자세 정보, 가속도 정보, GPS 정보, 배터리 정보 및 기상 정보를 가중치가 적용된 자세 예측 함수에 대입하여, 다음 주기의(즉, 미래의) 드론의 자세(즉, 출력값)를 예측한다(S611).In addition, the
제어부(160)는 저장부(140)에서 불안정 자세를 나타내는 자세 범위(즉, 롤 범위, 요 범위 및 피치 범위)를 확인하고, 상기 예측한 미래의 드론 자세가 상기 자세 범위에 포함되지 여부를 확인하여, 미래의 드론 자세가 불안정한 자세로 되는지 여부를 판별한다(S613).The
제어부(160)는 상기 판별 결과 예측한 드론(100)의 자세가 불안정 자세인 경우, 목표 지점까지의 이동을 잠시 중단하고 구동부(220)를 제어하여 제자리 비행을 수행할 수 있다(S615). 이때, 제어부(160)는 현재의 고도를 그대로 유지하거나 사전에 설정된 안전 고도를 유지하고, 위도/경도가 변하지 않도록 공중에서 제자리 비행을 수행한다. 즉, 제어부(160)는 다음 주기에서 드론의 자세가 불안정 상태인 것으로 예측되면, 다음 주기의 드론 자세가 안정화로 예측될 때까지 목표 지점으로 이동하지 않고 제자리 비행을 수행한다. 다음으로, 제어부(160)는 S607 단계를 다시 진행하여, 데이터를 다시 수집하고 자세 예측 함수에 대입하여, 다음 주기의 드론 자세가 안정화된 것으로 예측되면, 목표 지점까지의 자율비행을 재개하는 S605 단계를 재개하여, 드론(100)을 목적지로 비행시킨다.When the posture of the
도 6의 S605 단계 내지 S615 단계의 프로세스는 드론(100)이 목적지까지 도착할 때까지 진행된다.The process of steps S605 to S615 of FIG. 6 proceeds until the
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.While this specification includes many features, such features should not be construed as limiting the scope of the invention or the claims. Also, features described in individual embodiments herein may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in a single embodiment herein may be implemented in various embodiments individually or in combination as appropriate.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.Although the operations in the drawings have been described in a specific order, it should not be understood that such operations are performed in a specific order as shown, or a series of sequences, or all described actions are performed to obtain a desired result. . In certain circumstances, multitasking and parallel processing may be advantageous. In addition, it should be understood that the division of various system components in the above-described embodiment does not require such division in all embodiments. The above-described program components and systems may be generally implemented as a package in a single software product or multiple software products.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.The method of the present invention as described above may be implemented as a program and stored in a computer-readable form on a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.). This process will not be described in detail any more as those skilled in the art to which the present invention pertains can easily carry out.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above, as the person skilled in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and the above-described embodiments and attached It is not limited by the drawings.
100 : 드론 200 : 드론 관제 장치
210 : 통신부 220 : 드론 관제부
230 : 데이터 수집부 240 : 데이터 전처리부
250 : 학습부 260 : 데이터베이스
110 : 무선 통신부 120 : 구동부
130 : GPS 수신기 140 : 저장부
150 : 센싱부 151 : 자이로 센서
152 : 가속도 센서 153 : 풍향 풍속 센서
160 : 제어부100: drone 200: drone control device
210: communication unit 220: drone control unit
230: data collection unit 240: data pre-processing unit
250: learning unit 260: database
110: wireless communication unit 120: drive unit
130: GPS receiver 140: storage unit
150: sensing unit 151: gyro sensor
152: acceleration sensor 153: wind speed sensor
160: control unit
Claims (15)
드론 관제 장치가, 드론으로부터 비행 데이터를 수신하여 축적하여 저장하는 단계;
상기 드론 관제 장치가, 상기 저장한 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하여, 상기 비행 데이터를 전처리하는 단계;
상기 드론 관제 장치가, 상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 자세 예측 함수에 적용하여 상기 자세 예측 함수를 반복적으로 학습시켜, 상기 자세 예측 함수에 적용되는 가중치들을 수렴시키는 단계; 및
상기 드론 관제 장치가, 상기 수렴된 가중치들을 드론으로 전송하는 단계;를 포함하는 드론 관제 방법.In the drone control system, as a method for controlling drones flying over long distances,
The drone control apparatus receives, accumulates and stores flight data from the drone;
Pre-processing the flight data by calculating a difference in attitude between the attitude information included in the stored flight data and the representative attitude information by the drone control device;
The drone control apparatus repeatedly learning the posture prediction function by applying the posture difference and the flight data to a posture prediction function to converge the weights applied to the posture prediction function; And
And transmitting, by the drone control device, the converged weights to a drone.
상기 전송하는 단계 이후에,
상기 드론이, 상기 가중치들을 자체 저장중인 자세 예측 함수에 적용하고, 상기 가중치들이 적용된 자세 예측 함수를 토대로 미래의 드론 자세를 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.According to claim 1,
After the step of transmitting,
The drone control method comprising the step of: applying the weights to a posture prediction function in which the weights are stored, and predicting a future drone posture based on the posture prediction function to which the weights are applied.
상기 드론이, 상기 자세 예측 함수를 토대로 확인한 미래의 드론 자세가 불안정 상태인 것으로 예측되면, 미래의 드론 자세가 안정화 상태로 예측될 때까지 제자리 비행을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.According to claim 2,
The drone is characterized in that it comprises a; if the future drone posture confirmed based on the posture prediction function is predicted to be unstable, performing a flight in place until the future drone posture is predicted to be stable. Control method.
상기 드론 관제 장치가, 속도별 대표 자세 정보를 선정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 비행 데이터를 전처리하는 단계는, 비행 데이터에 포함된 속도를 확인하고, 이 속도에 대응하는 대표 자세 정보와 상기 비행 데이터에 포함된 자세 정보 간의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.According to claim 1,
The drone control device, selecting a representative posture information for each speed; further comprises,
The step of pre-processing the flight data checks the speed included in the flight data, and calculates a difference between the representative attitude information corresponding to the speed and the attitude information included in the flight data.
상기 선정하는 단계는,
상기 축적하여 저장한 비행 데이터들을 분석하여, 해당 속도에서 가장 많은 빈도를 가지는 롤값, 요값 및 피치값을 해당 속도의 대표 자세 정보로서 선정하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.According to claim 4,
The selecting step,
Drone control method, characterized in that by analyzing the stored and stored flight data, the roll value, yaw value and pitch value having the most frequency at the speed are selected as representative attitude information of the speed.
상기 가중치들을 수렴시키는 단계는,
상기 드론 관제 장치가, 상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 입력값으로서 상기 자세 예측 함수에 적용하고, 상기 입력값으로 적용된 비행 데이터 이후에 수집된 비행 데이터에서 자세 정보를 확인하여, 이 자세 정보를 상기 자세 예측 함수에 결과값으로 적용하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법According to claim 1,
The step of converging the weights,
The drone control apparatus applies the attitude difference and the flight data as input values to the attitude prediction function, checks attitude information from flight data collected after flight data applied as the input value, and retrieves this attitude information. Drone control method characterized in that it is applied as a result value to a posture prediction function
상기 비행 데이터는 상기 드론의 위치 정보, 자세 정보, 가속도 정보, GPS 정보, 배터리 정보, 목표지점까지 남은 거리, 기상 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.The method of claim 6,
The flight data includes one or more of the position information of the drone, posture information, acceleration information, GPS information, battery information, a distance remaining to a target point, and weather information.
드론의 비행 데이터를 저장하는 데이터베이스;
상기 비행 데이터에 포함된 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하여, 상기 비행 데이터를 전처리하는 데이터 전처리부; 및
상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 자세 예측 함수에 적용하여 상기 자세 예측 함수를 반복적으로 학습시켜 상기 자세 예측 함수에 적용되는 가중치들을 수렴시키는 학습부;를 포함하는 드론 관제 장치.In the drone control device for controlling drones flying at a long distance,
A database storing drone flight data;
A data pre-processor for calculating posture differences between posture information and representative posture information included in the flight data and preprocessing the flight data; And
And a learning unit that repeatedly learns the posture prediction function by applying the posture difference and the flight data to a posture prediction function to converge weights applied to the posture prediction function.
상기 수렴된 가중치들을 상기 드론으로 전송하고, 상기 가중치들이 드론 자체에 내장중인 자세 예측 함수에 적용되게 제어하는 드론 관제부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 장치.The method of claim 8,
And a drone control unit that transmits the converged weights to the drone and controls the weights to be applied to a posture prediction function embedded in the drone itself.
상기 데이터 전처리부는,
속도별 대표 자세 정보를 선정한 후, 비행 데이터에 포함된 속도를 확인하고, 이 속도에 대응하는 대표 자세 정보와 상기 비행 데이터에 포함된 자세 정보 간의 차이를 계산하는 것을 특징으로 드론 관제 장치.The method of claim 8,
The data pre-processing unit,
After selecting representative attitude information for each speed, check the speed included in the flight data, and calculate a difference between the representative attitude information corresponding to the speed and the attitude information included in the flight data.
상기 데이터 전처리부는,
상기 축적하여 저장한 비행 데이터들을 분석하여, 해당 속도에서 가장 많은 빈도를 가지는 롤값, 요값 및 피치값을 해당 속도의 대표 자세 정보로서 선정하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 장치.The method of claim 10,
The data pre-processing unit,
Drone control device characterized in that by analyzing the accumulated and stored flight data, the roll value, yaw value and pitch value having the most frequency at the speed are selected as representative attitude information of the speed.
상기 학습부는,
상기 자세 차이와 상기 비행 데이터를 입력값으로서 상기 자세 예측 함수에 적용하고, 상기 입력값으로 적용된 비행 데이터 이후에 수집된 비행 데이터에서 자세 정보를 확인하여, 이 자세 정보를 상기 자세 예측 함수에 결과값으로 적용하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 장치.The method of claim 8,
The learning unit,
The posture difference and the flight data are applied to the posture prediction function as an input value, and posture information is checked from the flight data collected after the flight data applied as the input value, and this posture information is output to the posture prediction function. Drone control device, characterized in that applied to.
자세 예측 함수를 저장하는 저장부;
드론 관제 장치와 무선 통신하여 상기 드론 관제 장치로부터 가중치들을 수신하는 무선 통신부; 및
상기 수신한 가중치들을 상기 자세 예측 함수에 적용하고, 비행 데이터를 수집한 후, 드론의 자세 정보와 대표 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하고, 상기 계산한 자세 차이와 수집한 비행 데이터를 상기 가중치들이 적용된 자세 예측 함수에 입력하여, 다음 주기에서 나타내는 미래의 드론 위치를 예측하는 제어부;를 포함하는 드론.For drones that can predict the future location,
A storage unit for storing a posture prediction function;
A wireless communication unit wirelessly communicating with a drone control device to receive weights from the drone control device; And
After applying the received weights to the attitude prediction function, collecting flight data, calculating a difference in attitude between the drone's attitude information and representative attitude information, and applying the calculated attitude difference and the collected flight data to the weights A drone comprising; a controller for inputting to a posture prediction function and predicting a position of a future drone represented in a next cycle.
상기 저장부는, 속도별 대표 자세 정보를 저장하고,
상기 제어부는, 상기 드론의 속도와 대응하는 대표 자세 정보와 상기 드론의 자세 정보 간의 자세 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 드론.The method of claim 13,
The storage unit stores representative posture information for each speed,
The control unit, the drone characterized in that for calculating the difference between the attitude of the representative posture information and the attitude information of the drone corresponding to the speed of the drone.
상기 제어부는,
상기 자세 예측 함수를 토대로 확인한 미래의 드론 자세가 불안정 상태인 것으로 예측되면, 미래의 드론 자세가 안정화 상태로 예측될 때까지 제자리 비행이 수행되도록 상기 드론을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.The method of claim 13,
The control unit,
A drone characterized in that if the future drone attitude confirmed based on the attitude prediction function is predicted to be unstable, the drone is controlled to perform in-flight flight until the future drone attitude is predicted to be stable.
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---|---|---|---|
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- 2018-12-21 KR KR1020180167634A patent/KR20200078073A/en unknown
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20181221 |
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