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KR102729635B1 - 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치 및 방법 - Google Patents

비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치 및 방법 Download PDF

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KR102729635B1
KR102729635B1 KR1020190115975A KR20190115975A KR102729635B1 KR 102729635 B1 KR102729635 B1 KR 102729635B1 KR 1020190115975 A KR1020190115975 A KR 1020190115975A KR 20190115975 A KR20190115975 A KR 20190115975A KR 102729635 B1 KR102729635 B1 KR 102729635B1
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KR
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flight
unmanned aerial
aerial vehicle
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허종범
박준호
노경식
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삼성전자주식회사
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Abstract

다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치는, 비행 몸체, 복수의 센서를 포함하는 센서 모듈, 외부 장치와 무선 통신하는 통신 모듈, 상기 센서 모듈 및 통신 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 통해 상기 외부 장치로부터 비행과 관련된 정보를 수신하고, 상기 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시할 수 있는 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 확인하며, 진단 비행을 수행하여 상기 확인한 데이터와 비교하기 위한 데이터를 수집하도록 설정되고, 상기 진단 비행 수행에 따라 수집된 데이터를 분석하며, 상기 분석된 데이터에 기반하여 비행 수행 여부를 결정할 수 있다.
그 외의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치 및 방법{Unmanned aerial vehicle and method to perform diagnostic flight before mission flying}
본 개시의 다양한 실시예는 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치 및 방법에 관한 것이다.
무인 비행 장치(unmanned aerial vehicle, UAV)는 조종사가 탑승하지 않고, 공중에서 비행을 하며 지정된 임무를 수행하도록 제작된 비행체이다. 예를 들어, 무인 비행 장치는 드론(drone) 및 무인 비행 체계(unmanned aircraft system) 등의 다양한 명칭을 포함할 수 있다. 무인 비행 장치는 넓은 의미에서 무인 지상 차량(unmanned ground vehicle)을 포함할 수 있다.
무인 비행 장치는 내부에 탑재된 컴퓨터 장치를 통해 원격 제어 장치와 무선으로 통신하여 원격으로 제어될 수 있다. 또한 무인 비행 장치는 외부의 컴퓨터 프로그램을 통하여 비행을 수행할 수 있다.
드론으로 대표되는 비행 장치의 발전 및 활용도의 확장으로, 비행 장치는 사용자의 조종이 없이도 정해진 비행 관련 정보에 따라 비행을 수행할 수 있다. 무인 비행 장치와 통신을 할 수 있는 컴퓨터 프로그램 또는 휴대 장치의 어플리케이션 등을 이용하여 무인 비행 장치에 미션 수행을 위한 비행 관련 정보를 전송하여, 무인 비행 장치의 비행을 수행하도록 한다.
종래의 무인 비행 장치는, 비행 중 모터, 배터리, 센서 등의 비정상 상황이 발생하면 이를 감지하고, 비정상 상황에 따라 비상 착륙하거나 부하를 줄이는 등의 조치를 수행할 수 있다. 비행 중 비정상 상황의 감지 및 조치는 비행에 영향을 줄 수 있는 중대한 결함 발생 시 추락 등의 안전과 관련한 사고 발생을 방지할 수 없다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치 및 방법은 비행을 실시하기 전 진단 비행을 통해 비행을 수행할 수 있는 상태인지 파악할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치는, 비행 몸체, 복수의 센서를 포함하는 센서 모듈, 외부 장치와 무선 통신하는 통신 모듈, 상기 센서 모듈 및 통신 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 통해 상기 외부 장치로부터 비행과 관련된 정보를 수신하고, 상기 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시할 수 있는 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 확인하며, 진단 비행을 수행하여 상기 확인한 데이터와 비교하기 위한 데이터를 수집하도록 설정되고, 상기 진단 비행 수행에 따라 수집된 데이터를 분석하며, 상기 분석된 데이터에 기반하여 비행 수행 여부를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 방법은, 무인 비행 장치가 통신 모듈을 통해 외부 장치로부터 비행과 관련된 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시할 수 있는 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 확인하는 단계, 상기 진단 비행을 통해 상기 확인한 데이터와 비교하기 위한 데이터를 수집하는 단계, 상기 진단 비행의 수행에 따라 수집된 데이터를 분석하는 단계, 및 상기 분석된 데이터에 기반하여 상기 무인 비행 장치의 비행 수행 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 장치 및 방법은, 무인 비행 장치가 미션 수행을 위한 비행 가능 여부를 판단하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 다양한 실시예에 따른 장치 및 방법은 무인 비행 장치가 지정된 비행 관련 정보에 따라 비행을 실시할 수 있는지 진단하고, 상기 진단이 완료되는 경우에만 미션 수행을 위한 비행을 수행토록 할 수 있다
본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 장치 및 방법은, 무인 비행 장치의 미션 수행을 위한 비행 실기 불가능의 판단 시 비행을 실시하지 못하도록 하여 중대한 결함으로 인한 인적, 물적 피해를 최소화할 수 있다.
도1은 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 구성을 도시한다.
도2는 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 프로그램 모듈(플랫폼 구조)를 도시한다.
도3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치에 관한 블록도이다.
도4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 통해 비행 가능 여부를 결정하는 방법에 관한 흐름도이다.
도5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 진단 비행 수행의 순서도이다.
도6은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치와 외부 장치가 진단 비행을 통해 비행 가능 여부를 결정하는 흐름도이다.
도7a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터를 도시한다.
도7b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터를 도시한다.
도8은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률에 대한 데이터를 도시한다.
도9a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 가속도에 대한 데이터를 도시한다.
도9b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 가속도에 대한 데이터를 도시한다.
도10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 방법에 따른 외부 장치에서의 제어 화면에 대한 예시도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 무인 비행 장치(unmanned aerial vehicle, UAV)에 관련된 것으로 이하 무인 비행 장치 또는 전자 장치로 기술될 수 있다.
도1은 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 구성을 도시한다.
도1을 참조하면, 무인 비행 장치(100) 또는 전자 장치는 하나 이상의 프로세서(예: AP) (110), 통신 모듈(120), 인터페이스(150), 입력 장치(160), 센서 모듈(140), 메모리(130), 오디오 모듈(155), 인디케이터(196), 전력 관리 모듈(195), 배터리(197), 카메라 모듈(180), 이동제어 모듈(170) 포함할 수 있으며, 짐벌 모듈(195)을 더 포함할 수 있다.
프로세서(110)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 전자 장치의 비행 커멘드를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(110)는 카메라 모듈(180) 또는 센서 모듈(140), 통신 모듈(120)로부터 수신한 데이트를 이용하여 이동 커멘드를 생성할 수 있다.
프로세서(110)는, 획득한 피사체의 상대적인 거리를 계산하여 이동 커맨드를 생성할 수 있으며, 피사체의 수직 좌표로 무인 촬영 장치의 고도 이동 커맨드를 생성할 수 있고, 피사체의 수평 좌표로 무인 촬영 장치의 수평 및 방위각 커맨드를 생성할 수 있다.
통신 모듈(120)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(121), WiFi 모듈(122), 블루투스 모듈(123), GNSS 모듈(124), NFC 모듈(125) 및 RF 모듈(127)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 통신 모듈(120)은 전자 장치의 제어 신호 수신 및 무인 비행 장치 상태 정보, 영상 데이터 정보를 다른 무인 비행 장치와 전송할 수 있다. RF 모듈(127)은 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(127)은, 예를 들면, 트랜시버, PAM(power amp module), 주파수 필터, LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. GNSS 모듈(124)은 무인 비행 장치의 이동 중 위도, 경도, 고도, 속도, heading 정보 등의 위치 정보(longitude, latitude, altitude, GPS speed, GPS heading)를 출력할 수 있다. 위치 정보는 GNSS모듈(124)을 통해 정확한 시간과 거리를 측정하여 위치를 계산할 수 있다. GNSS 모듈(124)은 위도, 경도, 고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도 정보와 함께 정확한 시간까지 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따른 무인 비행 장치는 통신 모듈을 통해 무인 촬영 장치의 실시간 이동 상태를 확인하기 위한 정보를 무인 비행 장치로 전송할 수 있다.
인터페이스(150)는, 다른 무인 비행 장치와 데이터의 입출력을 위한 장치이다. 예를 들어 USB(151) 또는 광인터페이스(152), RS-232(153), RJ45(154)를 이용하여, 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 무인 비행 장치의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 무인 비행 장치의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
입력 장치(160)는, 예를 들어 터치 패널(161), 키(162), 초음파 입력 장치(163)를 포함할 수 있다. 터치 패널(161)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(161)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 키(162)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(163)는 마이크를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다. 무인 비행 장치는 입력 장치(160)를 통하여 무인 비행 장치의 제어 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 물리 전원 키가 눌러지면, 무인 비행 장치의 전원을 차단 할 수 있다.
센서 모듈(140)은 피사체의 모션 및/또는 제스처를 감지할 수 있는 제스처 센서(gesture sensor) (140A), 비행하는 무인 촬영 장치의 각속도를 측정할 수 있는 자이로 센서(gyro sensor) (140B), 대기의 압력 변화 및/또는 기압을 측정할 수 있는 기압 센서(barometer) (140C), 지구 자기장을 측정할 수 있는 마그네틱 센서(지자기 센서,terrestrial magnetism sensor, compass sensor) (140D), 비행하는 무인 비행 장치의 가속도를 측정하는 가속도 센서(acceleration sensor) (140E), 그립 센서(140F), 물체의 근접 상태, 거리를 측정하는 근접센서(140G) (초음파를 출력하여 물체에서 반사되는 신호를 측정하여 거리를 측정할 수 있는 초음파 센서(ultrasonic sensor)를 포함), RGB 센서(140H), 바닥 지형이나 무늬를 인지하여 위치를 산출할 수 있는 광학 센서(OFS, 옵티컬 플로(optical flow)), 사용자의 인증을 위한 생체 센서(140I), 온도 및 습도를 측정할 수 있는 온/습도 센서(temperature-humidity sensor) (140J), 조도를 측정할 수 있는 조도 센서(140K), 자외선을 측정할 수 있는 UV(ultra violet) 센서(140M)들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 센서 모듈(140)은 무인 비행 장치의 자세를 계산할 수 있다. 무인 비행 장치의 자세 정보를 이동 모듈 제어에 공유 할 수 있다.
메모리(130)은 내장 메모리 및 외장 메모리를 포함할 수 있다. 무인 비행 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령(command) 또는 데이터(data)를 저장할 수 있다. 메모리(130)는 소프트웨어(software) 및/또는 프로그램(program)을 저장할 수 있다. 프로그램은 커널(kernel), 미들웨어(middleware), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface, API) 및/또는 어플리케이션 프로그램 (또는 "어플리케이션") 등을 포함할 수 있다.
오디오 모듈(155)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 스피커, 마이크를 포함할 수 있으며, 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
인디케이터(196)는 무인 비행 장치또는 그 일부(예: 프로세서)의 특정 상태, 예를 들면, 동작 상태, 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 또는 무인 비행 장치의 비행 상태, 동작 모드를 표시할 수 있다.
전력 관리 모듈(195)은, 예를 들면, 무인 비행 장치의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(195)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리(197) 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다.
배터리(197)는, 예를 들면, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 무인 비행 장치에 구성되거나 무인 비행 장치가 짐벌을 포함할 경우 짐벌 모듈(195)에 구성 될 수 있다. 카메라 모듈(180)은 렌즈, 이미지 센서, 이미지 처리부, 카메라 제어부를 포함할 수 있다. 카메라 제어부는 프로세서(110)에서 출력되는 구도정보 및/또는 카메라 제어정보에 기반하여 카메라 렌즈의 상하좌우 각도를 조절하여 피사체와의 구도 및/또는 카메라 앵글(촬영 각도)을 조절할 수 있다. 이미지 센서는 로우 드라이버, 픽셀 어레이 및 컬럼 드라이버 등을 포함할 수 있다. 이미지 처리부는 이미지 전처리부, 이미지 후처리부, 정지 영상 코덱, 동영상 코덱 등을 포함할 수 있다. 이미지 처리부는 프로세서에 포함될 수도 있다. 카메라 제어부는 포커싱 및 트래킹 등을 제어할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 촬영 모드에서 촬영 동작을 수행할 수 있다. 카메라 모듈(180)은 무인 비행 장치의 움직임에 영향을 받을 수 있다. 무인 비행 장치의 움직임에 따른 카메라 모듈(180)의 촬영 변화를 최소화 하기 위하여 짐벌 모듈(195)에 위치할 수 있다.
이동제어 모듈(170)은 무인 비행 장치의 위치 및 자세 정보들을 이용하여 무인 비행 장치의 자세 및 이동을 제어할 수 있다. 이동제어 모듈(190)은 획득되는 위치 및 자세정보에 따라 무인 비행 장치의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw), 트로틀(throttle) 등을 제어할 수 있다. 이동 제어 모듈(170)은 호버링 비행 동작 및 프로세서에 제공되는 자율 비행 커맨드(거리 이동, 고도 이동 수평 및 방위각 커맨드 등)에 기반하여 자율 비행 동작 제어, 수신된 사용자 입력 커맨드에 따른 비행 동작 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 이동 모듈이 쿼드콥터인 경우 일 수 있으며, 복수의 이동 제어 모듈(microprocessor unit, MPU) (174), 모터 구동 모듈(173), 모터 모듈(170) 및 프로펠러(171)를 포함할 수 있다. 이동 제어 모듈(MPU) (174)은 비행 동작 제어에 대응하여 프로펠러(171)를 회전시키기 위한 제어 데이터를 출력할 수 있다. 모터 구동 모듈(173)은 이동 제어 모듈의 출력에 대응되는 모터 제어 데이터를 구동 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 모터는 각각 대응되는 모터 구동 모듈(173)의 구동 신호에 기반하여 대응되는 프로펠러(171) 회전을 제어할 수 있다.
짐벌 모듈(190)은, 예를 들어 짐벌 모듈(190)은 짐벌 제어모듈(195), 센서(193,192), 모터 구동 모듈(191), 모터(196)를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(180)을 짐벌 모듈(190)에 포함 할 수 있다.
짐벌 모듈(190)은 무인 비행 장치의 움직임에 따른 보상 데이터를 생성할 수 있다. 보상 데이터는 카메라 모듈(180)의 피치 또는 롤의 적어도 일부를 제어하기 위한 데이터일 수 있다. 예를 들어, 롤 모터 및 피치 모터는 무인 비행 장치의 움직임에 따라 카메라 모듈(180)의 롤 및 피치를 보상할 수 있다. 카메라 모듈은 짐벌 모듈(190)에 장착되어, 무인 비행 장치(예를 들면, 멀티콥터)의 회전(예를 들면, 피치 및 롤)에 의한 움직임을 상쇄시켜 카메라 모듈(180)의 정립 상태로 안정화시킬 수 있다. 짐벌 모듈(190)은 무인 비행 장치의 움직임에 관계없이 카메라 모듈(180)을 일정한 기울기를 유지할 수 있도록 하여 안정적인 이미지를 촬영할 수 있다. 짐벌 제어 모듈(195)은 자이로 센서(193) 및 가속도 센서(192)를 포함하는 센서 모듈을 포함 할 수 있다. 짐벌제어 모듈(195)은 자이로 센서(193) 및 가속도 센서(192)를 포함하는 센서의 측정 값을 분석하여 짐벌 모터 구동 모듈(191)의 제어 신호를 생성하고, 짐벌 모듈(190)의 모터를 구동할 수 있다.
도2는 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 프로그램 모듈(플랫폼 구조)를 도시하는 도면이다.
도2를 참조하면, 무인 비행 장치(200)는 어플리케이션 플랫폼(application platform) (210) 및 플라이트 플랫폼(flight platform) (220)을 포함할 수 있다. 무인 비행 장치(200)는 무선으로 연동하여 제어 신호를 받아 무인 비행 장치의 구동 및 서비스 제공을 하기 위한 어플리케이션 플랫폼(210)과 항법 알고리즘에 따라 비행을 제어하기 위한 플라이트 플랫폼(220) 등을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 여기서, 무인 비행 장치(200)의 도1의 무인 비행 장치(100)일 수 있다.
어플리케이션 플랫폼(210)은 무인 비행 장치의 구성 요소들의 통신 제어(connectivity), 영상 제어, 센서 제어, 충전 제어, 사용자 어플리케이션에 따른 동작 변경 등을 수행할 수 있다. 어플리케이션 플랫폼(210)은 프로세서에서 실행할 수 있다. 플라이트 플랫폼(220)은 무인 비행 장치의 비행, 자세 제어 및 항법 알고리즘을 실행할 수 있다. 플라이트 플랫폼(220)은 프로세서 또는 이동 제어 모듈에서 실행될 수 있다.
어플리케이션 플랫폼(210)에서 통신, 영상, 센서, 충전 제어를 등을 수행하면서 플라이트 플랫폼(220)에 조종 신호를 전달 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(도1의 110)는 카메라 모듈(도1의 180)을 통하여 촬영된 피사체를 이미지를 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 획득한 이미지를 분석하여 무인 비행 장치(100)를 비행 조종하기 위한 커맨드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 획득되는 피사체의 크기 정보, 이동 상태, 촬영 장치와 피사체 간의 상대적인 거리 및 고도, 방위각 정보를 생성할 수 있다. 프로세서(110)는 산출된 정보를 이용하여, 무인 비행 장치의 추적 비행(Follow) 조종 신호를 생성할 수 있다. 플라이트 플랫폼(220)은 수신한 조종 신호를 토대로 이동 제어 모듈을 제어하여 무인 비행 장치를 비행(무인 비행 장치의 자세 및 이동 제어)을 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(110)는 GPS 모듈, 센서 모듈을 통해 무인 비행 장치의 위치, 비행 자세, 자세 각속도 및 가속도 등을 측정할 수 있다. GPS 모듈 및 센서 모듈의 출력 정보는 비행 시 생성될 수 있으며, 무인 비행 장치의 항법/자동 조종을 위한 조종 신호의 기본 정보가 될 수 있다. 무인 비행 장치의 비행에 따른 기압 차를 통해 고도를 측정할 수 있는 기압 센서, 저고도에서 정밀한 고도 측정을 수행하는 초음파 센서들의 정보도 기본 정보로 활용 될 수 있다. 그 외에도 원격 컨트롤러에서 수신한 조종 데이터 신호, 무인 비행 장치의 배터리 상태정보 등도 조종 신호의 기본 정보로 활용 될 수 있다.
무인 비행 장치는 예를 들어, 복수의 프로펠러들을 이용하여 비행할 수 있다. 프로펠러는 모터의 회전력을 추진력을 변경할 수 있다. 무인 비행 장치는 로터(rotor)의 수(프로펠러의 수)에 따라, 4개이면 쿼드콥터, 6개이면 헥사콥터, 8개이면 옥토콥터라 칭할 수 있다.
무인 비행 장치는 수신한 조종 신호를 토대로 프로펠러를 제어 할 수 있다. 무인 비행 장치는 리프트/토크(lift/torque)의 두 가지 원리로 비행할 수 있다. 무인 비행 장치는 회전을 위해 멀티 프로펠러의 반은 시계 방향(clockwise; CW )으로 회전시키고 반은 반시계 방향(counter clockwise; CCW )로 회전 시킬 수 있다. 무인 비행 장치의 비행에 따른 3차원 좌표는 pitch(Y)/roll(X)/yaw(Z)에 결정될 수 있다. 무인 비행 장치는 전후/좌우로 기울임(tilting)으로써 비행할 수 있다. 무인 비행 장치를 기울이면 프로펠러 모듈(로터)에서 생성된 공기의 흐름의 방향이 바뀌게 될 수 있다. 예를 들면, 무인 비행 장치가 앞으로 숙이면 공기가 위아래로 흐를 뿐 아니라 약간 뒤 쪽으로 나가게 될 수 있다. 이로 인해 무인 비행 장치는 공기 층이 뒤로 밀리는 만큼 작용/반작용의 법칙에 따라 기체가 앞으로 전진할 수 있다. 무인 비행 장치는 기울이는 방법은 해당 방향의 앞쪽은 속도를 줄이고 뒤쪽의 속도를 높여주면 될 수 있다. 이런 방법은 모든 방향에 대하여 공통이기 때문에 모터 모듈(로터)의 속도 조절만으로 무인 비행 장치를 기울여 이동시킬 수 있다.
무인 비행 장치는 어플리케이션 플랫폼(210)에서 생성된 조종 신호를 플라이트 플랫폼(220)에서 수신하여, 모터 모듈을 제어함으로써 무인 비행 장치의 pitch(Y)/roll(X)/yaw(Z)을 자세 제어 및 이동 경로에 따른 비행 제어를 할 수 있다.
일 실시예에 따른 무인 비행 장치(200)는, 사람이 타지 않고 무선 신호에 의해 비행 및 조종이 가능한 장치로서, 타겟 촬영, 항공 감시, 정찰 등과 같이 개인 촬영 용도, 공공 업무 용도 등 다양한 목적 및 용도로 활용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 프로세서(110)의 제어 하에, 촬영 대상(예, 타겟(target))에 대한 영상을 촬영할 수 있다. 촬영 대상은, 예를 들어, 사람, 동물, 차량 등과 같이 이동성을 갖는 대상일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 카메라 모듈(180)로부터 획득한 촬영 영상은 프로세서(110)로 전달될 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(110)는, 무인 비행 장치 구동 시 사용자 방향 측정 알고리즘을 실행하도록 제어할 수 있다. 무인 비행 장치가 턴 온(turn on)된 후, 프로세서(110)는, 무인 비행 장치를 던지는 제스처(throwing gesture)를 인식하고, 사용자의 던지는 제스처에 응답하여 던지는 제스처 방향에 대향하는 사용자 방향을 측정할 수 있다. 예컨대, 던지는 제스처는 무인 비행 장치의 자유 비행 이전까지 사용자가 무인 비행 장치를 들고 무인 비행 장치를 던지기 위한 준비 동작일 수 있다. 사용자가 무인 비행 장치를 던지기 위해, 던지는 제스처를 수행하는 동안, 무인 비행 장치는 센서 정보를 기반으로 던지는 제스처의 최초 시작 지점부터 자유 비행 시작 지점까지 이동하는 방향으로의 제1 이동 벡터를 산출하고, 산출된 제1 이동 벡터와 대향하는 방향인 사용자 방향을 인지할 수 있다. 여기서, 사용자 방향은 제1 이동 벡터와 대향하는 방향일 수 있으나, 설정에 따라 제1 이동 벡터와 일치하는 방향 또는 제1 이동 벡터를 기분으로 일정 각도를 갖는 회전 방향일 수 있다.
일 예를 들어, 무인 비행 장치는, 비행 시작 전, 옵션 설정에 따라 사용자 자신에 대한 셀프 카메라(selfie) 방향, 사용자가 원하는 임의의 방향(예, 정북 방향, 셀프 카메라 방향을 기준으로 오른쪽 90 도 방향), 사용자 자신에 대향하는 반대 방향의 촬영을 선택할 수 있는 기능을 지원할 수 있다. 또는, 무인 비행 장치는, 비행 시작 전 옵션 설정에 따라 단일 촬영 또는 멀티 촬영 기능 여부를 선택할 수 있는 기능을 지원할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(120)는, 무인 비행 장치의 자유 비행 시 사용자 방향이 어느 위치에 있는지를 확인하고, 무인 비행 장치의 카메라 위치, 무인 비행 장치의 고도, 회전방향 (예: Roll(Φ), Pitch(θ), Yaw(Ψ) 값) 및 자세 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(110)은 자유 비행 시작 시점을 인식하고, 자유 비행 시작 시점부터 무인 비행 장치가 자유 비행하는 동안 측정되는 제2 이동 벡터를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(120)는, 사용자 방향 이외에 사용자 방향을 기준으로 설정된 임의의 방향이 설정된 경우, 제1 이동 벡터에 대응하여 산출된 임의의 방향과 자유 비행 시 산출되는 제2 이동 벡터 사이의 오차가 발생된 경우, 무인 비행 장치의 비행 경로, 회전각 및 가속도를 계산하여 설정된 임의의 방향으로 카메라 위치, 무인 비행 장치의 고도, 회전방향(예, Roll(Φ), Pitch(θ), Yaw(Ψ) 값) 및 자세 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 이로 인해, 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치는 자유 비행 시 또는 목표 지점 도달 후, 무인 비행 장치의 비행 몸체를 사용자가 설정한 위치를 바라보도록 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 무인 비행 장치가 목표 지점 도달까지의 예측 경로를 통해 목표 지점 호버링 시의 위치 및 자세를 예측하고, 예측 정보를 통해 카메라 위치를 조정하기 위한 조정값을 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 카메라 위치가 사용자 방향을 바라보는 경우, 사용자의 입력 정보 또는 센서 정보를 이용하여 무인 비행 장치의 고도에 따라 카메라의 피치 각도를 조절하거나, 무인 비행 장치의 고도를 제어하기 위한 조정값을 산출할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 비행 도중에 카메라 위치를 조정하기 위한 조정값을 산출하여, 최종적으로 목표 지점 도달 시점에 카메라 위치가 사용자가 정한 방향(예, 셀피 방향 또는 임의의 방향)에 조정된 상태로 호버링 되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 목표 지점 도달 후, 카메라 위치를 조정하기 위한 조정값을 산출하여, 목표 지점 도달 후에 무인 비행 장치의 비행을 제어하여 사용자가 정한 방향으로 카메라의 위치가 변경되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는, 던지는 제스처 인식 시점의 카메라 위치를 판단하고, 카메라 위치가 사용자를 바라보고 있는 경우, 셀피 환경임을 인지하고, 목표 지점 도달 후, 카메라의 위치가 사용자를 바라보고 있도록 카메라 위치의 조정값을 산출하여 제어할 수 있다. 또는 프로세서(110)는, 카메라 위치가 사용자방향과 반대 방향인 경우, 외부 촬영 환경임을 인지하고, 목표 지점 도달 후, 카메라의 위치가 사용자 방향이 아닌 반대 방향을 바라보도록 카메라 위치의 조정값을 산출하여 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서 모듈(140)은 무인 비행 장치의 위치, 속도, 가속도, 기울기, 흔들림, 비행 거리 등의 정보를 측정하기 위한 정보를 수집할 수 있다. 센서 모듈(140), 예를 들면, 물리량을 계측하거나 무인 비행 장치의 구동, 동작 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다.
도3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(300)에 관한 블록도이다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(300)(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200))는 비행 조종 장치(flight control unit, FCU)(301), 전력 분배 보드(power distribution board, PDB)(302)(예: 도1의 전력 관리 모듈(195)), 전자 변속기(electronic speed control, ESC)(303), 센서 모듈(304)(예: 도1의 센서 모듈(140)), 프로세서(305)(예: 도1의 프로세서(110)), 스위치(306), 바코드 리더(307), 배터리(308)(예: 도1의 배터리(197)), 메모리(315)(예: 도1의 메모리(130)), 및 통신 모듈(316)(예: 도1의 통신 모듈(120))을 포함할 수 있다. 도3을 참조하면, 무인 비행 장치(300)는 비행 조종 장치(301), 전력 분배 보드(302), 전자 변속기(303), 프로세서(305), 배터리(308), 모터(309), 메모리(315), 및 통신 모듈(316)을 포함할 수 있으며, 도시된 구성 중 일부가 생략 또는 치환될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(300)는 원격지에 위치한 사용자의 조종에 의하여 작동할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 무선 통신 모듈을 구비한 전자 장치(예: 도3의 R/C transmitter(311)를 구비한 다양한 전자 장치)를 이용하여 조종 신호를 수신(예: 도3의 R/C receiver(310))한 무인 비행 장치(300)를 조종할 수 있다.
도3을 참조하면, 무인 비행 장치(300)는 외부 장치(예: 도3의 PC, 휴대 단말기 등)의 입력에 의해 조종될 수 있다. 사용자는 외부 장치에 설치되어 있는 무인 비행 장치 조종 시스템(UAV control system, UCS)을 이용하여 무인 비행 장치(300)를 조종할 수 있다. 사용자가 UCS를 통하여 입력한 비행과 관련된 정보, 예를 들어 무인 비행 장치의 비행 경로, 비행 고도, 및 비행 속도 등에 관련한 정보를 무인 비행 장치(300)로 송신하면, 무인 비행 장치(300)는 수신한 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시할 수 있다. 상기 사용자의 입력 방법은, 예시로 든 UCS와 같은 프로그램을 통한 것에만 한정되는 것은 아니며, 무인 비행 장치와 통신 연결하여 데이터를 주고 받는 방식 및 USB를 포함한 기록 매체를 연결하는 방식도 이용될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 조종 장치(301)는 무인 비행 장치(300)의 비행을 조종하는 기능을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 비행 조종 장치(301)는 전력 분배 보드(302)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급 받을 수 있고, 비행 조종 장치는 전자 변속기(303)에 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 제공할 수 있다. 비행 조종 장치(301)는 싱글 보드 컴퓨터의 프로세서(305)와 상호 간 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 송수신 할 수 있다. 비행 조종 장치(301)는 스위치(306) 및 R/C receiver(310)로부터 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 제공 받을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전력 분배 보드(302)는 비행 조종 장치(301), 전자 변속기(303), 싱글 보드 컴퓨터의 프로세서(305), 바코드 리더(307), 라이다(314), 및 배터리(308)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전력 분배 보드(302)는 배터리(308)로부터 전력을 공급 받아 전기적으로 연결된 무인 비행 장치(300)의 구성요소에 전력을 분배하는 기능을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전력 분배 보드(302)는 전자 변속기(303)와 상호 간 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 송수신 할 수 있다. 전력 분배 보드(302)와 전자 변속기(303)의 전기적 연결은 USB 포트를 통한 방식으로 이루어질 수 있다. 상기 연결 방식은 포트 연결에 의한 것으로 한정되는 것은 아니다.
전력 분배 보드(302)는 센서 모듈(304)로부터 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 제공받을 수 있다. 전력 분배 보드(302)와 센서 모듈(304)의 전기적 연결은 USB 포트를 통한 방식으로 이루어질 수 있다. 상기 연결 방식은 포트 연결에 의한 것으로 한정되는 것은 아니다.
전력 분배 보드(302)는 싱글 보드 컴퓨터의 프로세서(305)와 상호 간 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 송수신 할 수 있다. 전력 분배 보드(302)와 싱글 보드 컴퓨터의 프로세서(305)와의 전기적 연결은 USB포트를 통한 방식으로 이루어질 수 있다. 상기 연결 방식은 포트 연결에 의한 것으로 한정되는 것은 아닐 수 있다. 전력 분배 보드(302)의 제어 신호 송신으로 스테레오 카메라(312) 및/또는 모노 카메라(313)의 작동이 촉발될 수 있다.
전력 분배 보드(302)는 바코드 리더(307)와 상호 간 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 송수신 할 수 있다. 전력 분배 보드(302)와 바코드 리더(307)의 전기적 연결은 범용 비동기화 송수신기(universal asynchronous receiver/transmitter, UART)를 통한 방식으로 이루어질 수 있다. 상기 연결 방식은 UART에 의한 것으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 변속기(303)는 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다. 전자 변속기(303)는 수신된 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호에 따라 모터를 제어(예: 가속, 감속, 역회전 등)할 수 있다. 전자 변속기(303)는 하나의 모터를 제어할 수 있다. 또한, 하나 전자 변속기(303)는 복수(예를 들어, 2, 3, 4 그 이상)의 모터를 제어할 수 있다.
도3을 참조하면, 하나의 전자 변속기(303)로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전자 변속기(303)는 모터의 개수에 대응하여 복수로 구성될 수 있다. 전자 변속기(303)는 모터의 회전 속도를 제어할 수 있고, 모터의 가속, 감속, 및 역회전을 제어할 수 있다.
전자 변속기(303)는 무인 비행 장치의 암에 위치하거나 암과 중앙 영역의 사이, 또는 무인 비행 장치의 중앙 영역 내부에 위치할 수 있다. 또한, 전자 변속기(303)는 무인 비행 장치의 중앙 영역 내부의 메인 보드에 위치할 수 있다.
전자 변속기(303)는 배터리(308)의 고전압(예를 들어, 11.1V 이상, 다를 수 있음)을 모터 구동에 필요한 저전압(예를 들어, 5V, 다를 수 있음)으로 변환하는 배터리 제거 회로(battery eliminator circuit, BEC)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 변속기(303)는 제어부로부터 수신되는 신호를 광으로 변환하는 광 아이솔레이터(opto isolator, OPTO) 방식의 전자 변속기(303)와 외장형 BEC를 포함할 수 있다.
전자 변속기(303)는 배터리(308)의 직류 전원을 교류로 변환하여 모터에 공급할 수 있다. 또한 프로세서(305)는 전원 분배 보드(302)를 이용하여 배터리(308)의 직류 전원을 교류로 변환하여 모터(309)에 공급할 수 있다.
모터(309)는 전자 변속기(303)에 의해 구동(예: 회전, 정지, 가속, 감속 등)될 수 있다. 모터(309)는 무인 비행 장치의 암의 일 단에 위치할 수 있다. 모터(309)는 브러시리스 모터(blushless DC motor)를 포함할 수 있다.
무인 비행 장치가 쿼드로터(quadrotor)인 경우, 모터는 4개일 수 있다. 4개의 모터 중 2개는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 나머지 2개는 시계 반대 방향으로 회전할 수 있다. 무인 비행 장치에 적용되는 모터의 개수에 대응하여 모터의 회전 방향이 달라질 수 있다.
모터(309)의 축에 결합된 프로펠러는 모터(309) 축의 회전 방향에 따라 회전할 수 있다. 무인 비행 장치는 회전하는 프로펠러에 의해 비행할 수 있다. 무인 비행 장치는 모터(309) 및 프로펠러의 회전에 따라 호버링, 제자리 회전(예: yaw right, yaw left), 전진(pitch down), 후진(pitch up), 좌로 이동(roll left), 우로 이동(roll right), 상승, 및 하강할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치는 원격 조정 장치 및/또는 컴퓨터의 비행 제어 정보에 대응하여 회전하는 모터(309) 및 프로펠러에 의해 호버링, 제자리 회전, 전진, 후진, 좌로 이동, 우로 이동, 상승, 및 하강할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 센서 모듈(304)(예: 도1의 센서 모듈(140))은 무인 비행 장치(300)의 내부의 작동 상태(예: 전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(304)은, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, 적외선 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다. 또한 센서 모듈(304)은 IMU 센서(inertial measurement unit)를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 싱글 보드 컴퓨터는 프로세서(예: 도1의 프로세서(110)), 통신 모듈(예: 도1의 통신 모듈(120)), 및 메모리(예: 도1의 메모리(130))를 포함할 수 있다.
도3을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 싱글 보드 컴퓨터의 프로세서(305)는 카메라와 상호 간 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 송수신할 수 있다. 싱글 보드 컴퓨터는 카메라와 USB 포트를 통한 방식으로 연결될 수 있다. 상기 연결 방식은 포트 연결에 의한 것으로 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따른 싱글 보드 컴퓨터는 외부 장치 및/또는 무인 비행 장치의 구성요소와의 통신 연결을 위한 통신 모듈(316)(예: 도1의 통신 모듈(120)), 예를 들어, 랜카드, 블루투스 모듈, 및 기타 통신 모듈을 포함할 수 있다. 프로세서(305)는 싱글 보드 컴퓨터에는 내장된 랜카드를 통해 라이다(314)와 상호 간 제어 신호 및/또는 제어에 필요한 데이터를 송수신할 수 있다. 싱글 보드 컴퓨터 내부의 통신 모듈(316)은 외부 장치(예: 컴퓨터, 서버 등)와 무선 통신(예: Wifi)으로 연결되어 무인 비행 장치의 제어 신호를 수신할 수 있다.
도3을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 스위치(306)는 비행 조종 장치(301)를 작동시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 바코드 리더(307)는 외부의 바코드를 센싱 할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리(308)는 무인 비행 장치의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들어, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 R/C receiver(310)는 외부의 조종 장치(예: 도3의 R/C transmitter(311))에 의한 신호를 수신할 수 있다. 외부의 조종 장치는 통신 모듈을 구비한 모든 전자 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 UCS는 외부 장치(예: 컴퓨터, 휴대 단말기 등)에 설치되는 무인 비행 장치 조종 프로그램의 일 예이다. 예를 들어, UCS는 무인 비행 장치의 미션 수행을 위한 비행 관련 정보를 입력하여 무인 비행 장치로 전송할 수 있다. 또한, UCS를 통하여 무인 비행 장치의 진단 비행으로 얻은 데이터를 실시간으로 분석 할 수 있다.
다른 실시예로, UCS는 무인 비행 장치로부터 획득한 진단 비행의 데이터를 분석할 수 있다. UCS에 미리 저장될 수 있는 데이터는, 예를 들어, 정상 상태인 무인 비행 장치의 모터의 추력, 배터리 초기 방전률, 가속도 데이터의 정상 범위에 대한 것일 수 있다. 또 다른 예로, UCS에 미리 저장될 수 있는 데이터는 미션 수행을 위한 비행 관련 정보에 맞추어 무인 비행 장치가 비행을 실시할 수 있는 상태에 대응하는 범위에 대한 것일 수 있다. 상기 실시예들로 설명한 UCS의 진단 비행 관련 데이터 수집 및 분석 과정은 무인 비행 장치의 프로세서(305)에서 이루어질 수도 있다.
도4는 비행 실시 전 진단 비행을 통해 비행 가능 여부를 결정하는 방법에 관한 흐름도이다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 UCS(예: 도3의 UCS)는 단계 410에서 무인 비행 장치(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300))가 미션 수행을 하기 위한 비행 관련 정보를 설정할 수 있다. 무인 비행 장치가 미션 수행을 하기 위한 비행 관련 정보는 무인 비행 장치의 비행 경로만을 포함하는 것이 아니라, 무인 비행 장치의 비행 고도, 비행 속도 등의 정보를 포함할 수 있다.
도4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치는 UCS로부터 수신한 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시하기 전에 진단 비행을 수행할 수 있다. 사용자가 무인 비행 장치에 미션 비행을 위한 비행 관련 정보를 입력하게 되면, 무인 비행 장치는 프로세서를 통하여 입력의 수신을 인식하고 진단 비행을 필수적으로 수행할 수 있다(410).
다양한 실시예에 따른 사용자의 미션 비행을 위한 비행 관련 정보의 입력은, 예를 들어, 외부 장치의 프로그램(예: 도3의 UCS))을 이용할 수 있고, 무인 비행 장치의 USB포트에 기록 매체를 연결하는 방식일 수 있고, 무인 비행 장치의 메모리에 미리 저장된 입력일 수 있다. 다만, 이와 같은 예시들에 한정되는 것은 아니다. 사용자의 입력으로 무인 비행 장치가 미션 비행을 수행하기 위한 비행과 관련된 정보를 수신하게 되면, 상기 정보의 수신으로 무인 비행 장치의 진단 비행이 필수적으로 촉발될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 미션 비행을 위한 비행 관련 정보의 수신은, 미션에 따른 비행의 실시를 위한 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 함께 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치가 수신한 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 실시하기 위한 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률, 모터의 추력, 및 가속도 데이터가 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 진단 비행은 미리 지정된 비행 방식에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치는 호버링, 제자리 회전, 및 업다운 비행을 진단 비행의 비행 방식으로 삼아 실시할 수 있다. 무인 비행 장치의 진단 비행의 실시예는 3가지 비행 방식에 한정되지 않으며, 무인 비행 장치가 실시할 수 있는 비행 방식을 제한 없이 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 호버링은 3차원 공간에서 무인 비행 장치의 비행을 포함하는 의미일 수 있다. 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 호버링은 수동 호버링 모드 또는 자동 호버링 모드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 제자리 회전은 무인 비행 장치의 z축(yaw)을 고정한 상태에서 좌/우로 회전하는 비행을 의미할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치는 시계 방향 회전(yaw right), 반시계 방향 회전(yaw left)의 제자리 회전 비행을 실시할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 업다운 비행은 상승 비행 및 하강 비행을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 무인 비행 장치는 진단 비행을 통해 무인 비행 장치의 고장 여부를 판단하기 위한 데이터(예: 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률, 모터의 추력, 가속도 데이터 등)를 샘플링하는 단계 420을 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 프로세서(예: 도1의 프로세서(110), 도3의 프로세서(305))는 단계 420의 데이터 샘플링을 통해 수집한 데이터를 메모리(예: 도1의 메모리(130), 도3의 메모리(315))에 저장할 수 있다.
도4를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 진단 비행은 단계 420을 통해 무인 비행 장치를 진단하기 위한 데이터로서, 모터의 추력, 배터리 초기 방전률, 및 가속도 데이터 등을 수집할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 데이터 샘플링 단계(420)는 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터를 수집 및 분석할 수 있다. 단계 420을 통해 수집 및 분석(430)한 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터는 UCS를 통해 무인 비행 장치의 모터 수명, 모터의 이상 유무, 및 조립 상태 이상 유무를 판단하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. 마찬가지로 단계 420의 상기 데이터 수집 및 분석은 UCS를 통해 이루어질 수도 있다.
도4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 데이터 샘플링 단계(420)는 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률에 대한 데이터를 수집 및 분석(430)할 수 있다. 단계 420을 통해 수집한 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률에 대한 데이터는 UCS를 통해 무인 비행 장치의 배터리 수명을 판단하도록 할 수 있다. 또한, 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. 마찬가지로 단계 420의 상기 데이터 수집 및 분석은 UCS를 통해 이루어질 수도 있다.
도4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 데이터 샘플링 단계(420)는 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 무인 비행 장치의 가속도에 대한 데이터를 수집 및 분석(430)할 수 있다. 단계 420을 통해 수집한 무인 비행 장치의 가속도에 대한 데이터는 UCS를 통해 무인 비행 장치의 조립 상태 이상 유무를 판단하도록 할 수 있다. 또한, 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. 마찬가지로 단계 420의 상기 데이터 수집 및 분석은 UCS를 통해 이루어질 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 UCS(예: 도3의 UCS)는 진단 비행을 통한 샘플링 데이터를 분석(430)하여 무인 비행 장치의 고장을 진단할 수 있다.
도4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 UCS는 고장 진단을 통해 무인 비행 장치가 비행과 관련된 정보(예: 무인 비행 장치의 비행 경로, 비행 고도, 비행 속도 등)에 맞추어 비행이 가능한 상태인지 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치가 미션 수행을 위한 비행 관련 정보에 맞추어 비행이 가능한 경우, 무인 비행 장치로 비행 가능을 통지할 수 있다. 무인 비행 장치는 수신한 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 수행할 수 있다. 이와 같은 진단 비행의 결과 분석을 통한 비행 여부 결정(440)은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해서도 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치가 미션 수행을 위한 비행 관련 정보에 맞추어 비행이 불가능한 경우, 무인 비행 장치로 비행 불가능(예: 미션 취소) 및 부품 교체를 통지할 수 있다(450). 이와 같은 진단 비행의 결과 분석을 통한 비행 불가능의 결과 확인 및 부품 교체는 무인 비행 장치의 프로세서를 통해서도 이루어질 수도 있다.
또 다른 예로, UCS는 무인 비행 장치가 미션 수행을 위한 비행 관련 정보에 맞추어 비행이 불가능한 경우, 무인 비행 장치로 현재의 무인 비행 장치의 상태를 고려한 수정된 비행 관련 정보(예: 현재의 상태로 비행이 가능한 곳까지 비행하는 경로)를 제시할 수 있다(450). 이와 같은 수정된 비행 관련 정보의 제시는, 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 분석하여 이루어질 수도 있다.
도5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 진단 비행 수행의 순서도이다.
다양한 실시예에 따른 단계510은 외부 장치(예: 도3의 컴퓨터, 휴대 단말기 등)에 내장된 프로그램(예: 도3의 UCS)을 통해 무인 비행 장치(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300))가 미션 비행을 수행하기 위한 비행 관련 정보(예: 무인 비행 장치의 비행 경로, 비행 고도, 비행 속도 등)를 무인 비행 장치로 송신하도록 할 수 있다. 무인 비행 장치의 미션 비행을 위한 비행 관련 정보의 송신은, 미션에 따른 비행의 실시를 위한 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 함께 송신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치가 수신한 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 실시하기 위한 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률, 모터의 추력, 및 가속도에 대한 데이터가 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS의 비행 관련 정보 전송은 단계 510에서 이루어지는 것으로 표현이 되었으나 일 예에 불과하다. 다양한 실시예에 따른 UCS의 비행 관련 정보 전송은 무인 비행 장치의 비행 수행 가능의 판단 시 비행 수행의 통지와 더불어 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단계 550에서 무인 비행 장치의 비행 가능의 판단 시 UCS는 비행 수행의 통지와 더불어 비행 관련 정보를 전송할 수 있다. 또한 미션 수행을 위한 비행과 관련된 정보는 무인 비행 장치의 메모리에 미리 저장되어 있을 수 있고, 무인 비행 장치와 전기적으로 연결될 수 있는 기록 매체에 기록되어 있을 수 있다. 다만, 이와 같은 예시들에 한정되는 것은 아니다. 무인 비행 장치가 미션 비행을 수행하기 위한 비행과 관련된 정보를 수신하게 되면, 상기 정보의 수신으로 무인 비행 장치의 진단 비행이 필수적으로 촉발될 수 있다(520).
다양한 실시예에 따른 단계520은 무인 비행 장치가 외부 장치로부터 수신한 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 수행하기 전 무인 비행 장치가 진단 비행을 필수적으로 실시하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 단계530은 무인 비행 장치가 진단 비행을 통해 획득한 기체의 부품들의 상태에 관한 데이터를 수집해 외부 장치로 송신하도록 할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 상기 데이터를 수집하여 메모리에 저장할 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 단계540은 외부 장치(예: 도3의 컴퓨터)의 프로그램(예: 도3의 UCS)에서 무인 비행 장치로부터 수신한 진단 비행의 결과 데이터를 분석하도록 할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치의 프로세서를 이용하여 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 수행하기 위한 데이터(예: 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률, 모터의 추력, 가속도에 대한 데이터)를 진단 비행으로 수집한 데이터와 비교하여 분석할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 단계550은 외부 장치의 프로그램 또는 무인 비행 장치의 프로세서에서 분석한 진단 비행의 데이터를 통해 무인 비행 장치의 현재 상태가 비행 관련 정보에 맞추어 미션 비행을 수행할 수 있는 상태인지 판단하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 단계560은 외부 장치의 프로그램 또는 무인 비행 장치의 프로세서가 무인 비행 장치의 비행 불가능의 판단 시 부품 교체의 통지 및 현재의 무인 비행 장치 상태를 고려한 수정된 비행 관련 정보를 제시하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 단계570은 외부 장치의 프로그램 또는 무인 비행 장치의 프로세서가 무인 비행 장치의 비행 가능의 판단 시 무인 비행 장치가 미션 수행을 위한 비행을 실시할 수 있도록 통지하여 무인 비행 장치가 비행을 수행하도록 할 수 있다.
도6은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치와 외부 장치가 진단 비행을 통해 비행 가능 여부를 결정하는 흐름도이다.
다양한 실시예에 따른 외부 장치(예: 도3의 컴퓨터, 휴대 단말기 등)는 무인 비행 장치(610)(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300))의 제어를 위한 프로그램(620)(예: 도3의 UCS)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS(620)는 무인 비행 장치(610)가 미션 수행을 하기 위한 비행 관련 정보를 설정할 수 있다. 사용자가 UCS(620)를 통하여 입력하는 비행 관련 정보에는 무인 비행 장치(610)가 비행할 경로, 비행 고도, 및 비행 속도 등의 정보가 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 단계621은 외부 장치(예: 도3의 컴퓨터, 휴대 단말기 등)에 내장된 프로그램(UCS(620))(예: 도3의 UCS)을 통해 무인 비행 장치(610)(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300))가 미션 비행을 수행하기 위한 비행 관련 정보(예: 무인 비행 장치의 비행 경로, 비행 고도, 비행 속도 등)를 설정하여 무인 비행 장치로 송신하도록 할 수 있다. 무인 비행 장치의 미션 비행을 위한 비행 관련 정보의 송신은, 미션에 따른 비행의 실시를 위한 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 함께 송신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치가 수신한 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 실시하기 위한 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률, 모터의 추력, 및 가속도에 대한 데이터가 포함될 수 있다. 흐름도에서는 UCS(620)에서 비행 관련 정보를 설정하는 것으로 도시되어 있으나, 무인 비행 장치가 미션 수행을 위한 비행과 관련된 정보는 무인 비행 장치의 메모리에 미리 저장되어 있을 수 있고, 무인 비행 장치와 전기적으로 연결될 수 있는 기록 매체에 기록되어 있을 수 있다. 다만, 이와 같은 예시들로 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따른 UCS(620)는 외부 장치의 통신 모듈을 통해 상기 설정된 비행 관련 정보를 무인 비행 장치(610)로 송신할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 UCS(620)의 비행 관련 정보 전송은 단계 621 직후에 이루어지는 것으로 표현이 되었으나 일 예에 불과하다. 다양한 실시예에 따른 UCS(620)의 비행 관련 정보 전송은 무인 비행 장치(610)의 비행 수행 가능의 판단 시 비행 수행의 통지와 더불어 이루어질 수 있다. 단계 622는 무인 비행 장치(610)에서 비행 관련 정보를 설정하였거나 외부의 기록 매체를 통해 입력되는 경우에는 필수적이지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(610)는 비행 관련 정보에 맞추어 비행이 가능한 상태인지 판단하기 위해 진단 비행을 필수적으로 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(610)의 프로세서(예: 도1의 프로세서(110), 도3의 의 프로세서(305))는 진단 비행을 수행하는 동안 고장 여부의 진단을 위해 필요한 데이터를 수집하여 메모리(예: 도1의 메모리(120), 도3의 메모리(315))에 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(610)는 내장된 통신 모듈(예: 도1의 통신 모듈(120), 도3의 통신 모듈(316))을 통해 상기 수집한 진단 비행 데이터를 외부 장치로 전송할 수 있다. 외부 장치는 통신 모듈을 통해 상기 진단 비행 데이터를 수신하고, UCS(620)를 이용하여 수신한 데이터를 분석할 수 있다. UCS(620)를 통해 분석한 데이터는 진단 비행을 마친 무인 비행 장치(610)의 현재 상태를 파악하는데 사용될 수 있다. 외부 장치는 실행 중인 UCS(620)를 통해 무인 비행 장치(610)가 상기 설정된 비행 관련 정보에 맞추어 비행이 가능한 상태인지 판단할 수 있다. 사용자는 UCS(620)의 실행 화면을 통하여 무인 비행 장치(610)의 비행 가능 여부 및 현재 상태(예: 무인 비행 장치의 배터리 상태의 정상 여부, 조립 상태의 이상 유무, 모터의 이상 유무)를 확인할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 상기 UCS의 기능을 수행할 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 외부 장치는 UCS(620)를 통한 상기 비행 가능 여부 판단(623) 결과를 통신 모듈을 통해 무인 비행 장치(610)로 전송할 수 있다(624). 상기 비행 가능 여부 판단 결과가 비행 가능인 경우, 무인 비행 장치(610)는 비행 수행의 통지를 받아 미리 수신하거나 상기 통지와 함께 수신한 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 수행할 수 있다(614).
상기 비행 가능 여부 판단 결과가 비행 불가능인 경우, 무인 비행 장치(610)는 비행 취소의 통지를 수신할 수 있다. 또한 비행 불가능인 경우, 무인 비행 장치(610)는 외부 장치로부터 UCS(620)를 통해 이상이 감지된 부품의 교체를 통지 받을 수 있다(615).
상기 비행 가능 여부 판단 결과가 비행 불가능인 경우, 외부 장치는 UCS(620)를 통해 무인 비행 장치(610)의 현재 상태를 고려한 수정된 비행 관련 정보를 제시할 수 있다(625). 예를 들어, 무인 비행 장치(610)의 배터리 수명이 기존의 비행 관련 정보를 전부 커버하기 힘든 경우 UCS(620)는 상기 배터리 수명을 고려하여 기존의 비행 경로보다 짧은 이동 경로로 새로운 비행 관련 정보를 설정할 수 있다. 다른 예로, 무인 비행 장치(610)의 복수의 모터 중 이상이 감지된 모터가 존재하는 경우 기존의 이동 경로를 따르되 비행 고도를 낮추어 비행을 수행하도록 비행 관련 정보를 수정하여 설정할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(610)는 상기 수정된 비행 관련 정보를 수신하여 수정된 비행 관련 정보에 맞추어 비행을 수행할 수 있다(616).
상기 UCS에 의한 단계 별 기능의 수행은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해서 이루어질 수도 있다.
도7a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터를 도시한다.
도7b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300), 도6의 무인 비행 장치(610))는 진단 비행을 통해 모터의 추력(thrust)에 대한 데이터를 수집할 수 있다. 무인 비행 장치의 프로세서(예: 도1의 프로세서(110), 도3의 의 프로세서(305))가 상기 수집한 데이터를 메모리(예: 도1의 메모리(130), 도3의 메모리(315))에 저장하면, 사용자는 UCS(예: 도3의 UCS, 도6의 UCS(620))를 통해 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터를 수집 및 분석할 수 있다. 상기 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 데이터 분석은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. 마찬가지로 상기 데이터 수집은 UCS를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS에는 무인 비행 장치의 모터의 상태(예: 모터의 수명, 모터의 정상 범위 rpm, 모터의 이상 유무 등)를 판단하기 위한 모터의 추력에 대한 정상 범위 데이터가 저장될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 모터의 추력에 대한 정상 범위 데이터를 실시간으로 수집한 진단 비행의 모터의 추력에 대한 데이터와 비교할 수 있다. UCS는 상기 비교한 결과를 토대로 무인 비행 장치의 모터 수명을 판단할 수 있다. 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 모터의 이상 유무를 판단할 수 있다. 무인 비행 장치의 모터에는 베어링 파손 및 이물질 삽입이 존재할 수 있다. 무인 비행 장치의 비정상 상태의 모터 축에서는 불균등한 추력이 발생함을 이용하여, UCS는 무인 비행 장치의 모터의 이상 유무를 판단할 수 있다. 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 일정 높이에서의 진단 비행을 통해 각 모터 축에서의 추력에 대한 데이터를 수집 및 분석하여 미리 저장된 모터의 추력에 대한 정상 범위 데이터와 비교를 진행할 수 있다. 상기 비교 단계의 진행은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS에는 무인 비행 장치의 조립 상태 이상 유무(예: 암 휨 발생, 모터 축 회전, 및 볼트 풀림 등)를 판단하기 위한 정상 범위의 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어, 도7a를 참조하면, 무인 비행 장치가 진단 비행을 위한 호버링을 하는 동안, 모터의 추력은 55%의 범위 내에서 측정되어야 이상이 없는 것으로 판단될 수 있다. 상기 정상 범위 데이터의 저장은 무인 비행 장치의 메모리를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 일정 높이에서의 진단 비행을 통해 무인 비행 장치의 조립 상태 이상 유무를 정상 범위 데이터와 비교할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치가 일정 높이에서 진단 비행을 수행하는 동안, UCS는 무인 비행 장치의 각 모터 축에서의 추력에 대한 데이터를 수집 및 분석하여 정상 범위의 데이터와 비교를 할 수 있다. 상기 비교 단계의 진행은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. UCS는 무인 비행 장치의 진단 비행 수행으로 무인 비행 장치의 불균등한 추력 발생 여부를 판단하여 무인 비행 장치의 조립 상태 이상 유무(예: 암 휨 발생, 모터 축 회전, 및 볼트 풀림 등)를 결정할 수 있다. 상기 판단을 통한 결정은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
도8은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률에 대한 데이터를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 UCS(예: 도3의 UCS, 도6의 UCS(620))에는 무인 비행 장치(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300), 도6의 무인 비행 장치(610))의 배터리 상태 이상 유무(예: 배터리의 수명 등)를 판단하기 위한 배터리 초기 방전률의 정상 범위 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어, 도8을 참조하면, 무인 비행 장치가 진단 비행을 하는 동안, 배터리의 초기 방전률은 20%의 범위 내에서 측정되어야 이상이 없는 것으로 판단될 수 있다. 상기 정상 범위 데이터의 저장은 무인 비행 장치의 메모리를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률에 대한 정상 범위 데이터를 실시간으로 수집한 진단 비행의 배터리 초기 방전률에 대한 데이터와 비교할 수 있다. 상기 비교 단계의 진행은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. UCS는 상기 비교한 결과를 토대로 무인 비행 장치의 배터리 수명을 판단할 수 있다. 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 진단 비행을 통해 무인 비행 장치의 배터리 상태 이상 유무를 정상 범위 데이터와 비교할 수 있다. UCS는 무인 비행 장치의 진단 비행을 위한 이륙 시 초기 방전률에 대한 데이터를 수집 및 분석하여 배터리 수명을 예측할 수 있다. 상기 예측은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, UCS는 오래 사용한 배터리 또는 성능이 저하된 배터리의 경우 100% 충전이 되어도 이륙시 초기 방전률이 증가하는 특성을 이용해 무인 비행 장치의 배터리 이상 유무를 판단할 수 있다. 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
도9a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 가속도에 대한 데이터를 도시한다.
도9b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치의 가속도에 대한 데이터를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 UCS(예: 도3의 UCS, 도6의 UCS(620))에는 무인 비행 장치(예: 도1의 무인 비행 장치(100), 도2의 무인 비행 장치(200), 도3의 무인 비행 장치(300), 도6의 무인 비행 장치(610))의 조립 상태 이상 유무(예: 무인 비행 장치의 비행 몸체의 진동 등)를 판단하기 위한 가속도 값의 정상 범위 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어, 도9a를 참조하면, 무인 비행 장치가 진단 비행을 하는 동안, 가속도는 12의 범위 내에서 측정되어야 이상이 없는 것으로 판단될 수 있다. 상기 정상 범위 데이터의 저장은 무인 비행 장치의 메모리를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치의 가속도에 대한 정상 범위 데이터를 실시간으로 수집한 진단 비행의 가속도에 대한 데이터와 비교할 수 있다. 상기 비교 단계의 진행은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. UCS는 상기 비교한 결과를 토대로 무인 비행 장치의 조립 상태 이상 유무를 판단할 수 있다. 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행 장치는 진단 비행 수행 중의 가속도 데이터를 IMU 센서(inertial measurement unit)를 이용하여 수집할 수 있다. 무인 비행 장치의 프로세서는 IMU 센서의 z축 가속도 센서 값을 이용하여 비행 몸체의 조립 상태 이상 유무를 판단하는 데이터를 수집할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 UCS는 무인 비행 장치가 진단 비행을 위해 일정 높이에서 호버링 및 제자리 회전 비행을 하여 얻은 가속도 데이터를 모니터링 하여 정상 범위 데이터와 비교할 수 있다. 상기 비교 단계의 진행은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다. UCS는 무인 비행 장치의 조립 상태 이상 시 가속도 값이 상기 정상 범위(예: 12
Figure 112019096378018-pat00002
이하)를 벗어나는 것을 이용하여 무인 비행 장치의 암 파손 및 볼트 풀림 등과 같은 조립 상태 이상을 판단할 수 있다. 상기 판단은 무인 비행 장치의 프로세서를 통해 이루어질 수도 있다.
도10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 비행 실시 전 진단 비행을 수행하는 방법에 따른 외부 장치에서의 제어 화면에 대한 예시도이다.

Claims (20)

  1. 무인 비행 장치에 있어서,
    비행 몸체;
    복수의 센서를 포함하는 센서 모듈;
    외부 장치와 무선 통신하는 통신 모듈;
    상기 센서 모듈 및 통신 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 모듈을 통해 상기 외부 장치로부터 비행과 관련된 정보를 수신하고,
    상기 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시할 수 있는 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터를 확인하고,
    진단 비행을 수행하여 상기 확인한 데이터와 비교하기 위한 샘플링 데이터를 수집하고,
    상기 진단 비행 수행에 따라 수집된 샘플링데이터를 분석하고,
    상기 분석된 샘플링데이터에 기반하여 상기 무인 비행 장치의 비행이 불가능한 것으로 판단된 경우, 상기 무인 비행 장치에서 이상이 감지된 부품의 교체 여부 또는 조립 상태 이상 유무를 판단하고,
    상기 외부 장치로 상기 부품의 교체 여부 또는 상기 조립 상태 이상 유무를 통지하도록 설정되고,
    상기 프로세서에 의해, 상기 진단 비행을 수행하여 상기 확인한 데이터와 비교하기 위한 샘플링데이터를 수집하는 동작은,
    상기 무인 비행 장치가 지정된 3차원 공간에서 비행하는 1차 진단 비행, 상기 무인 비행 장치의 z축을 고정한 상태에서 좌우로 회전하는 2차 진단 비행 및 상기 무인 비행 장치의 상승 또는 하강 비행하는 3차 진단 비행을 수행하여 상기 샘플링데이터를 수집하는 동작을 포함하는 무인 비행 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진단 비행 수행에 따른 데이터의 분석이 상기 외부 장치에서 이루어진 후, 상기 통신 모듈을 통해 비행 수행 여부의 결정을 수신하도록 설정된 무인 비행 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무인 비행 장치의 상태와 관련된 데이터는,
    상기 무인 비행 장치의 배터리 초기 방전률, 모터의 추력, 및 가속도 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제2항에 있어서,
    상기 비행과 관련된 정보는,
    상기 무인 비행 장치의 비행 경로, 비행 고도, 및 비행 속도에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 비행 수행 여부를 결정한 결과가 비행 가능으로 판단된 경우,
    상기 수신한 비행과 관련된 정보에 맞추어 비행을 실시하는 무인 비행 장치.
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