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KR20180039477A - 경로 계획 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20180039477A
KR20180039477A KR1020160130826A KR20160130826A KR20180039477A KR 20180039477 A KR20180039477 A KR 20180039477A KR 1020160130826 A KR1020160130826 A KR 1020160130826A KR 20160130826 A KR20160130826 A KR 20160130826A KR 20180039477 A KR20180039477 A KR 20180039477A
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South Korea
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survey
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survey line
intersection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020160130826A
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English (en)
Inventor
서정연
이준호
이선영
Original Assignee
한화테크윈 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화테크윈 주식회사 filed Critical 한화테크윈 주식회사
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Priority to US15/470,039 priority patent/US20180100740A1/en
Priority to CN201710372708.3A priority patent/CN107917709A/zh
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Abstract

본 발명의 실시예들은 경로 계획 방법 및 경로 계획 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 방법은, 작업 영역을 대표하는 다각형의 엣지 데이터 구조를 생성하는 단계; 상기 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성하는 단계; 상기 서베이 영역 내에 소정 간격의 복수의 서베이선들을 생성하는 단계; 상기 엣지 데이터 구조를 기초로 상기 다각형의 엣지들과 상기 서베이선들 간의 교점들을 검출하는 단계; 및 상기 교점들에 순서를 부여하여 상기 작업 영역을 커버하는 경로 상의 경로점들을 생성하는 단계;를 포함한다.

Description

경로 계획 방법 및 장치{Method and apparatus for planning path}
본 발명의 실시예들은 경로 계획 방법 및 경로 계획 장치에 관한 것이다.
최근 물리적 임무를 수행하는 이동 수단에 대한 관심이 높아지면서, 특정 영역에서 이동수단의 운행 경로를 계획하는 방법에 대한 많은 연구가 있다. 그러나, 기존의 방법들은 연산 시간이 길고 해의 도출이 불규칙하다는 문제점이 있다. 특히, 경로를 계산하고자 하는 영역을 그리드라 불리는 작은 상자로 분할하는 전처리 과정을 거쳐 일정한 간격으로 영역의 내부를 지그재그로 순회하는 경로를 생성하는 방법은 비 전문가의 이해 및 구현이 쉽지 않고, 영역이 변하면 재탐색해야 하는 어려움이 있다.
미국등록특허 제6726120호
본 발명의 실시예들은 효율적인 운행 경로를 제공할 수 있는 경로 계획 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 방법은, 작업 영역을 대표하는 다각형의 엣지 데이터 구조를 생성하는 단계; 상기 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성하는 단계; 상기 서베이 영역 내에 소정 간격의 복수의 서베이선들을 생성하는 단계; 상기 엣지 데이터 구조를 기초로 상기 다각형의 엣지들과 상기 서베이선들 간의 교점들을 검출하는 단계; 및 상기 교점들에 순서를 부여하여 상기 작업 영역을 커버하는 경로 상의 경로점들을 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 엣지 데이터 구조 생성 단계는, 상기 작업 영역의 코너들에 대응하는 상기 다각형의 꼭지점들의 좌표값을 기초로 상기 꼭지점들을 순서대로 정렬하는 단계; 및 상기 꼭지점들의 정렬 순서를 기초로 상기 엣지들의 위상정보를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 위상정보는 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함할 수 있다.
상기 서베이 영역의 경계는, 상기 다각형의 꼭지점들의 제1축 좌표값의 최대값과 최소값 및 제2축 좌표값의 최대값과 최소값에 의해 결정될 수 있다.
상기 서베이선들은, 상기 서베이 영역 내에 작업 폭에 대응하는 간격으로 좌표계의 제1축 또는 제2축에 평행하게 배열될 수 있다.
상기 서베이선들 중 상기 서베이 영역의 기준 위치와 최근인 서베이선은 상기 작업 폭의 절반에 대응하는 간격만큼 이격될 수 있다.
상기 교점 검출 단계는, 상기 엣지들 중 타겟 엣지와 상기 서베이선들 중 타겟 서베이선 간의 교점을 검출하는 단계; 및 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간의 교점 유무에 따라 상기 타겟 엣지 또는 상기 타겟 서베이선을 변경하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 변경 단계는, 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 있으면, 상기 타겟 서베이선을 상기 타겟 엣지의 엣지 방향의 다음 서베이선으로 변경하는 단계; 및 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 없으면, 상기 타겟 엣지를 상기 엣지 데이터 구조의 엣지 순서에 따라 다음 엣지로 변경하는 단계;를 포함할 수 있다.
하나의 서베이선 상의 복수의 교점들의 순서 부여 방향은 서베이선마다 교대로 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 장치는, 작업 영역을 대표하는 다각형의 엣지 데이터 구조를 생성하는 제1구성부; 상기 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성하고, 상기 서베이 영역 내에 소정 간격의 복수의 서베이선들을 생성하는 제2구성부; 및 상기 엣지 데이터 구조를 기초로 상기 다각형의 엣지들과 상기 서베이선들 간의 교점들을 검출하고, 상기 교점들에 순서를 부여하여 상기 작업 영역을 커버하는 경로 상의 경로점들을 생성하는 제3구성부;를 포함한다.
상기 제1구성부는, 상기 작업 영역의 코너들에 대응하는 상기 다각형의 꼭지점들의 좌표값을 기초로 상기 꼭지점들을 순서대로 정렬하고, 상기 꼭지점들의 정렬 순서를 기초로 상기 엣지들의 위상정보를 생성할 수 있다.
상기 위상정보는 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함할 수 있다.
상기 서베이 영역의 경계는, 상기 다각형의 꼭지점들의 제1축 좌표값의 최대값과 최소값 및 제2축 좌표값의 최대값과 최소값에 의해 결정될 수 있다.
상기 서베이선들은, 상기 서베이 영역 내에 작업 폭에 대응하는 간격으로 좌표계의 제1축 또는 제2축에 평행하게 배열될 수 있다.
상기 서베이선들 중 상기 서베이 영역의 기준 위치와 최근인 서베이선은 상기 작업 폭의 절반에 대응하는 간격만큼 이격될 수 있다.
상기 제3구성부는, 상기 엣지들 중 타겟 엣지와 상기 서베이선들 중 타겟 서베이선 간의 교점을 검출하고, 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간의 교점 유무에 따라 상기 타겟 엣지 또는 상기 타겟 서베이선을 변경할 수 있다.
상기 제3구성부는, 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 있으면, 상기 타겟 서베이선을 상기 타겟 엣지의 엣지 방향의 다음 서베이선으로 변경하고, 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 없으면, 상기 타겟 엣지를 상기 엣지 데이터 구조의 엣지 순서에 따라 다음 엣지로 변경할 수 있다.
상기 제3구성부는, 하나의 서베이선 상의 복수의 교점들의 순서 부여 방향을 서베이선마다 교대로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 이동수단의 운용자가 원하는 특정 영역을 포괄할 수 있는 효율적인 운행 경로를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 장치의 작업 경로를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 14는 작업 영역에 오목한 영역이 있는 경우 본 발명의 일 실시예에 따라 결정된 작업 경로의 예이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 결정된 작업 경로의 예들을 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법을 개략적으로 설명한 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 경로를 결정하는 방법을 설명하는 예이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경로 결정 방법을 개략적으로 설명한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 장치의 개략적인 블록도이다. 도 2 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 장치의 운행 경로를 계획하는 방법을 설명하는 도면이다.
경로 계획 장치(1)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 경로 계획 장치(1)는 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다. 일 실시예에 따른 경로 계획 장치(1)는 작업 장치(2) 내에 구비되는 프로세서에 해당할 수 있다. 경로 계획 장치(1)는 작업 장치(2)와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다.
작업 장치(2)는 지상 또는 공중에서 작업 영역에 할당된 업무를 수행하는 이동수단으로서, 농공업용 기계, 로봇, 차량, 비행체 등일 수 있다. 작업 장치(2)는 사람이 탑승하는 유인 장치 또는 사람이 탑승하지 않는 무인 장치일 수 있다. 작업 장치(2)는 경로 계획 장치(1)와 무선 통신 네트워크에 의해 연결될 수 있다. 이때 무선 통신 네트워크는 CDMA, WIFI, WIBRO 또는 LTE 등의 다양한 종류의 다양한 주파수 대역의 네트워크일 수 있다.
작업 장치(2)가 작업 영역에 대한 임무를 최적으로 수행하기 위한 경로를 결정함에 있어서 경로점(waypoint)이 중요하다. 경로 계획 장치(1)는 작업 장치(2)의 운행 경로 상의 최적 경로점을 생성한다. 경로 계획 장치(1)는 제1 구성부(110), 제2 구성부(130) 및 제3 구성부(150), 저장부(170) 및 통신부(190)를 포함할 수 있다.
제1 구성부(110)는 작업 영역을 기하학적 요소로 표현하기 위해 다각형의 객체를 생성하고, 다각형을 구성하는 점들의 좌표를 기초로 다각형의 엣지(변)에 대한 데이터 구조(이하, '엣지 데이터 구조'라 함)를 생성할 수 있다. 다각형은 다각형을 대표하는 꼭지점들 및 이들을 연결하는 엣지들로 구성될 수 있다. 엣지 데이터 구조는 다각형을 구성하는 요소(꼭지점 및 엣지)들의 위상정보를 기술할 수 있다. 위상정보는 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함할 수 있다.
제1 구성부(110)는 환경 요소에 따른 경로의 방향 기울어짐을 고려하여 좌표계를 회전하고 회전된 좌표계의 좌표축을 기준으로 다각형의 좌표를 변환할 수 있다.
제2 구성부(130)는 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성하고, 서베이 영역 내에 작업 장치(2)의 작업 폭에 대응하는 간격으로 복수의 서베이선들을 생성할 수 있다. 서베이선은 2차원 좌표계의 제1축 또는 제2축에 평행하게 배열될 수 있다.
제3 구성부(150)는 엣지 데이터 구조를 기초로 엣지들과 서베이선들 간의 교점들을 검출할 수 있다. 제3 구성부(150)는 엣지 순서에 따라 타겟 엣지를 선택하고, 엣지 방향에 따라 서베이 영역 내부의 타겟 서베이선을 선택할 수 있다. 제3 구성부(150)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간의 교점을 검출할 수 있다. 제3 구성부(150)는 검출된 교점들에 순서를 부여하여 경로점을 생성할 수 있다.
작업 장치(2)는 경로 계획 장치(1)로부터 경로점 정보를 수신하고, 경로점들을 따라 운행할 수 있다. 작업 장치(2)는 경로점들을 잇는 최단 거리(직선)로 운행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 경로 계획 장치(1)는 경로를 계산하려는 다각형의 형태와 경로의 기울기의 변화에 상관없이 경로점을 생성할 수 있다. 경로 계획 장치(1)는 다각형을 구성하는 엣지들을 순서 정보를 포함하는 효율적인 자료로 구조화함으로써 직선들 간의 교점을 계산하는 간단한 연산의 반복으로 경로점을 생성할 수 있다.
저장부(170)는 작업 영역 정보, 엣지 정보, 경로점 정보 및 경로 정보를 저장할 수 있다. 저장부(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, 롬 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
통신부(190)는 경로 계획 장치(1)와 외부의 데이터 처리 시스템 또는 장치와의 데이터를 송수신하는 기능을 수행할 수 있다. 통신부(190)는 유선 통신 및/또는 무선 통신 링크를 이용한 통신을 제공할 수 있다. 통신부(190)는 Wi-Fi, 및/또는 라디오 통신(radio communication), 및/또는 블루투스(Bluetooth), 또는 임의 적절한 통신 기술을 수행할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
경로 계획 장치(1)는 데이터베이스(200), 입력부(300) 및 디스플레이(400)와 유선 및/또는 무선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신할 수 있다. 경로 계획 장치(1)는 데이터베이스(200), 입력부(300) 및 디스플레이(400)와 연동하여 동작할 수 있다.
데이터베이스(200)는 지도 데이터베이스를 포함할 수 있다. 데이터베이스(200)는 작업 영역의 지도 또는 항공사진을 획득하여 저장하고, 실시간으로 업데이트할 수 있다.
입력부(300)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 마우스, 리모컨, 조그 휠, 조그 스위치 등의 사용자 인터페이스일 수 있다. 사용자는 입력부(300)를 통해 직접 작업 영역의 위치(좌표)를 입력하거나, 디스플레이(400) 상에 출력되는 지도에서 영역을 선택함으로써 작업 영역을 설정할 수 있다.
디스플레이(400)는 경로 계획 장치(1)로부터 출력되는 결과 영상을 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 표시되는 영상을 모니터링할 수 있도록 한다. 디스플레이(400)는 작업 영역 설정을 위한 지도 및 경로점 생성을 위한 일련의 과정을 사용자에게 제공할 수 있다. 디스플레이(400)는 시각적인 정보 및/또는 청각적인 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 디스플레이(400)는 컴퓨터 스크린, TV 스크린, 모바일 단말 스크린, 또는 프로젝터일 수 있다. 디스플레이(400)가 터치 스크린인 경우, 터치 스크린이 입력부(300)로서 동작할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 13을 참조하여 경로 계획 장치(1)의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 통신부(190)는 작업 영역(WA)에 대한 정보를 수신하여 제1 구성부(110)로 전달할 수 있다. 제1 구성부(110)는 사용자가 직접 입력한 작업 영역(WA)의 정보 또는 데이터베이스(200)로부터 출력된 지도에서 사용자가 선택한 작업 영역(WA)의 정보를 수신할 수 있다. 작업 영역(WA)은 복수의 코너들 및 코너들 간의 경계선에 의해 구획된 영역일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 구성부(110)는 작업 영역(WA)의 정보를 기초로 작업 영역(WA)을 대표하는 다각형을 생성할 수 있다. 다각형은 작업 영역(WA)의 코너들에 대응하는 꼭지점들(P) 및 경계선들에 대응하는 엣지들(E)을 포함할 수 있다. 다각형은 XY 좌표계에 생성될 수 있다. 좌표계의 원점은 지도 상의 특정 위치일 수 있다.
제1 구성부(110)는 다각형의 꼭지점들(P)을 정렬할 수 있다. 꼭지점들(P)은 하기와 같이 집합으로 표현할 수 있다. 다각형의 꼭지점의 개수는 최소 3이다.
P = {pi│pi=(x, y), i=0, 1, 2, ..., n}
제1 구성부(110)는 임의의 꼭지점을 기준점으로 하고, 기준점으로부터 꼭지점들(P)의 좌표값을 기초로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼭지점들(P)을 정렬할 수 있다. 기준점은 임의로 선택될 수도 있고, x축 좌표값이 가장 큰 꼭지점 또는 y축 좌표값이 가장 큰 꼭지점이 선택될 수도 있다. 예를 들어, 제1 구성부(110)는 (p0, p1, p2, p3, p4)와 같이 꼭지점(p0)부터 시계 방향으로 정렬하거나, 또는 (p2, p1, p0, p4, p3)와 같이 꼭지점(p1)부터 반시계 방향으로 정렬할 수 있다. 이하에 y축 좌표값이 가장 큰 꼭지점(p0)을 기준점으로 하여 시계 방향으로 정렬한 예로 설명한다.
제1 구성부(110)는 정렬된 꼭지점들(P)의 좌표값을 기초로 엣지 데이터 구조를 생성할 수 있다. 엣지는 연속하는 두 개의 꼭지점들을 시작점과 종료점으로 할 수 있다. 엣지들(E)은 하기와 같이 집합으로 표현할 수 있다. 엣지의 개수는 최소 3이다.
E={ei│ei=(pi, pi+1), i=0,1,2,...,n}
e0=p0p1, e1=p1p2, e2=p2p3, e3=p3p4, e4=p4p0
엣지 데이터 구조는 엣지들의 위상정보(topology)를 포함할 수 있다. 위상정보는 각 엣지의 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함할 수 있다. 엣지 방향은 엣지의 시작점에서 종료점을 향하는 방향일 수 있다. 엣지 순서는 정렬된 꼭지점들의 순서에 따라 결정될 수 있다. 엣지 순서는 기준점(p0)을 시작점으로 하는 엣지를 제1 엣지(e0)로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 설정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 구성부(130)는 다각형을 포함하는 서베이 영역(RA)을 생성할 수 있다. 서베이 영역(RA)은 다각형의 꼭지점들의 x축 및 y축 좌표값의 최대값과 최소값으로 결정될 수 있다. 서베이 영역(RA)은 x축의 최소 좌표값(x_min)과 최대 좌표값(x_max)을 각각 지나는 y축에 평행한 선분들과, y축의 최소 좌표값(y_min)과 최대 좌표값(y_max)을 각각 지나는 x축에 평행한 선분들 각각을 변으로 갖는 사각형일 수 있다.
y_min = min pi(y), y_max = max pi(y)
x_min = min pi(x), x_max = max pi(x)
서베이 영역(RA)은 x축의 최소 좌표값(x_min)과 최대 좌표값(x_max)을 갖는 꼭지점(p4, p1)와, y축의 최소 좌표값(y_min)과 최대 좌표값(y_max)을 갖는 꼭지점(p0, p3)을 지난다. y축의 최소 좌표값(y_min)을 갖는 꼭지점을 종료 꼭지점(pe)이라 하고, y축의 최대 좌표값(y_max)을 갖는 꼭지점을 시작 꼭지점(ps)이라 한다.
도 5를 참조하면, 제2 구성부(130)는 서베이 영역(RA) 내에 복수의 서베이선들(I)을 생성할 수 있다. 서베이선들(I)은 x축 또는 y축에 평행하고, 작업 장치(2)의 작업 폭에 대응하는 간격(W)으로 배열될 수 있다. 도 5의 실시예에서 서베이선들(I)은 x축에 평행하게 배열되어 있다. 서베이선들(I)은 서베이 영역(RA) 내에서만 존재한다. 서베이선들(I) 중 하나는 서베이 영역(RA)의 일 변과 일치할 수 있다. 시작 서베이선(Is)인 제1 서베이선(I1)은 서베이 영역(RA)의 기준 위치, 예를 들어, 윗변으로부터 간격(W)의 절반만큼 이격된다. 제1 서베이선(I1)부터 마지막 서베이선(Ie)까지의 서베이선들은 간격(W)만큼 이격된다. 각 서베이선의 y축 좌표값 Ii(y)은 하기와 같이 표현할 수 있다. 마지막 서베이선(Ie)은 서베이 영역(RA)의 아랫변과 일치하거나, 아랫변보다 큰 y축 좌표값을 가질 수 있다. 즉, 마지막 서베이선(Ie)은 종료 꼭지점(pe)의 y축 좌표값과 같거나 클 수 있다.
Is(y)=I1(y)=ps(y)-(W/2)
I2(y)=Is(y)-W
I3(y)=I2(y)-W
..
Ie(y)=Ie-1(y)-W ≥ pe(y)
서베이선의 개수는 서베이 영역(RA)의 높이와 간격(W)에 의해 결정될 수 있다.
작업 폭은 작업 장치(2)가 업무를 진행하는 방향에서 작업 장치(2)가 좌우로 처리할 수 있는 영역이다. 작업 장치(2)가 방제 작업을 하는 비행체인 경우, 작업 폭은 좌우로 방제제가 살포되는 범위일 수 있다. 작업 장치(2)가 지상에서 업무(예를 들어, 잔디 깎기, 곡물 수확 등)를 수행하는 기계인 경우, 작업 폭은 작업 장치(2)의 좌우 작업 영역일 수 있다. 작업 장치(2)가 카메라를 이용하여 영상을 촬영하는 비행체인 경우, 작업 폭은 카메라의 시야각일 수 있다. 작업 폭은 좌우 작업 범위가 일정 구간 오버랩하도록 설정될 수 있다.
도 6은 카메라의 시야각을 설명하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 카메라의 시야각(L)은 영상 센서의 폭(l), 렌즈의 초점(focal point)(f), 카메라와 지상 사이의 거리인 비행 높이(H)에 의해 산출될 수 있다.
L = H*(l/f)
도 7 내지 도 13을 참조하면, 제3 구성부(150)는 엣지들(E)과 서베이선들(I) 간의 교점들을 검출할 수 있다. 제3 구성부(150)는 엣지 순서에 따라 각 엣지와 적어도 하나의 서베이선과의 교점을 검출할 수 있다. 교점 검출 대상이 되는 엣지와 서베이선을 각각 타겟 엣지(e_T)와 타겟 서베이선(I_T)이라 한다.
제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T) 간의 교점을 검출할 수 있다. 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T) 간의 교점 유무에 따라 타겟 엣지(eT) 또는 타겟 서베이선(I_T)을 변경할 수 있다. 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T) 간에 교점이 있으면, 타겟 서베이선(I_T)을 변경한다. 타겟 서베이선(I_T)의 변경 방향은 타겟 엣지(eT)의 엣지 방향일 수 있다. 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T) 간에 교점이 없으면, 타겟 엣지(eT)를 변경한다. 타겟 엣지(eT)의 변경 방향은 엣지 순서에 따를 수 있다.
예를 들어, 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T) 간에 교점이 있으면, 타겟 엣지(eT)의 엣지 방향으로 다음 서베이선을 타겟 서베이선(I_T)으로 하여 타겟 엣지(eT)와의 교점을 검출할 수 있다. 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T) 간에 교점이 없으면, 엣지 순서에 따라 다음 엣지를 타겟 엣지(eT)로 하여 타겟 서베이선(I_T)과의 교점을 검출할 수 있다.
제3 구성부(150)는 하나의 타겟 엣지와 하나의 서베이선의 비교에 의한 교점을 검출하므로, 엣지 오류 발생 가능성이 낮고, 교점 검출 연산이 간단해질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)인 제1 엣지(e0)와 타겟 서베이선(I_T)인 제1 서베이선(I1) 간의 교점을 검출할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 엣지(e0)와 제1 서베이선(I1) 간에 교점(cp1)이 있으므로, 제3 구성부(150)는 제2 서베이선(I2)을 타겟 서베이선(I_T)으로 변경하여 제1 엣지(e0)와의 교점을 검출할 수 있다. 제1 엣지(e0)의 엣지 방향이 위에서 아래로 향하므로, 타겟 서베이선(I_T)의 변경 방향은 위에서 아래로 향한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 엣지(e0)와 제2 서베이선(I2) 간에 교점(cp2)이 있으므로, 제3 구성부(150)는 제3 서베이선(I3)을 타겟 서베이선(I_T)으로 변경하여 제1 엣지(e0)와의 교점을 검출할 수 있다.
제3 구성부(150)는 제1 엣지(e0)와 제3 서베이선(I3) 간의 교점이 없으므로, 제2 엣지(e1)를 타겟 엣지(eT)로 변경하여 제3 서베이선(I3)과의 교점을 검출할 수 있다. 타겟 엣지(eT)의 이동 방향은 시계 방향 또는 반시계 방향이다. 도 9에서 타겟 엣지(eT)의 이동 방향은 시계 방향이다.
제2 엣지(e1)와 제3 서베이선(I2) 간의 교점(cp3)이 있으므로, 제3 구성부(150)는 제4 서베이선(I4)을 타겟 서베이선(I_T)으로 변경하여 제2 엣지(e1)와의 교점을 검출할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제3 구성부(150)는 시계 방향으로 종료 꼭지점(pe)까지 타겟 엣지(eT)와 타겟 서베이선(I_T)을 변경하며 교점 검출을 계속할 수 있다.
타겟 서베이선(I_T)이 종료 꼭지점(pe)에 가까운 마지막 서베이선(Ie)에 도달하면, 제3 구성부(150)는 타겟 엣지(eT)인 제3 엣지(e2)의 교점 검출을 종료하고, 타겟 엣지(eT)를 제4 엣지(e3)로 변경한다. 종료 꼭지점(pe)을 기준으로 엣지 방향은 아래에서 위로 향한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제3 구성부(150)는 제4 엣지(e3)와 마지막 서베이선(Ie) 간의 교점을 검출하고, 교점(cp9)이 검출되었으므로, 타겟 서베이선(I_T)을 변경한다. 제4 엣지(e3)의 엣지 방향은 아래에서 위로 향하므로 타겟 서베이선(I_T)의 변경 방향도 아래에서 위로 향한다. 제3 구성부(150)는 제4 엣지(e3)와 마지막 서베이선(Ie) 이전의 서베이선(Ie-1)을 타겟 서베이선(I_T)으로 하여 교점(cp10)을 검출할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제3 구성부(150)는 마지막 엣지(e4)까지 교점 검출을 완료할 수 있다. 하나의 서베이선이 두 개의 엣지를 통과하므로, 각 서베이선 상에는 두 개의 교점들이 검출될 수 있다.
제3 구성부(150)는 교점 검출이 완료되면, 교점들에 설정된 룰에 따라 순서를 할당하여 경로점(wp)을 생성할 수 있다. 경로점(wp)은 작업 영역을 커버하는 경로 상의 점이다.
시작 교점 후보는 제1 서베이선(I1)과 마지막 서베이선(Ie) 상의 교점들이다. 제3 구성부(150)는 시작 교점 후보들 중에서 작업 장치(2)의 작업 대기 위치와 가장 가까운 위치의 교점을 시작 교점으로 설정할 수 있다. 제3 구성부(150)는 각 서베이선 상의 교점들을 y축의 좌표값 순서, 즉 y축의 좌표값의 내림차순으로 정렬한다. 또한, 제3 구성부(150)는 하나의 서베이선 상의 복수의 교점들은 x축의 좌표값 순서로 정렬한다. 그리고, 제3 구성부(150)는 서베이선마다 교대로 x축의 좌표값의 오름차순과 내림차순으로 교점 정렬 순서를 변경한다.
도 12의 실시예에서, 제3 구성부(150)는 제1 서베이선(I1) 상의 교점들 중 좌측 교점을 시작 교점으로 하고, y축의 좌표값의 내림차순으로 교점을 정렬하면서, 홀수 서베이선 상의 교점들에는 x축의 좌표값의 오름차순으로 교점을 정렬하고 짝수 서베이선 상의 교점들에는 x축의 좌표값의 내림차순으로 교점을 정렬하였다. 예를 들어, 제3 구성부(150)는 제1 서베이선(I1) 상의 교점들에는 x축의 좌표값의 오름차순으로 교점을 정렬하고 제2 서베이선(I2) 상의 교점들에는 x축의 좌표값의 내림차순으로 교점을 정렬할 수 있다. 제3 구성부(150)는 정렬된 교점에 차례로 순서를 부여하여 경로점(wp)을 생성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 작업 장치(2)는 경로점(wp) 정보를 수신하고, 경로점(wp)을 따르는 경로(PATH)로 운행할 수 있다. 작업 장치(2)는 인접하는 경로점(wp)들을 잇는 직선을 따라 작업을 수행할 수 있다.
도 14는 작업 영역에 오목한 영역(CA)이 있는 경우 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 경로의 예이다. 도 14(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 오목한 영역(CA)을 포함하는 작업 영역(WA)에서 교점을 검출한 결과이고, 도 14(b)는 경로 상의 경로점이 생성된 예이다.
다각형의 형태는 볼록(convex) 형태와 오목(concave) 형태로 나눌 수 있다. 본 발명의 실시예는 다각형의 형태와 상관없이 경로점을 생성할 수 있다.
도 14(a)에 도시된 바와 같이, 경로 계획 장치(100)는 오목한 영역(CA)에 포함된 엣지들(e4=p4p5, e5=p5p6)에 대해서도 서베이선들과의 교점(cp)을 검출할 수 있다. 도 14(a)의 실시예에서 4개의 엣지가 통과하는 서베이선 상에는 4개의 교점이 검출되고, 점(pe=p6)을 지나는 서베이선 상에는 3개의 교점이 검출되었다.
도 14(b)에 도시된 바와 같이, 경로 계획 장치(100)는 전술된 교점 정렬 룰에 따라 교점에 차례로 순서를 부여하여 경로점(wp)을 생성할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 동일한 서베이선 상에 두 개보다 많은 교점들이 검출된 경우, x축의 좌표값이 최대값 및 최소값인 두 개의 교점들을 경로점(wp)으로 선택할 수 있다. 작업 장치(100)는 경로점(wp)들을 최단 거리(직선)로 연결한 작업 경로(PATH)를 운행할 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 제3 구성부(150)에서 결정된 경로점(wp) 및/또는 작업 경로(PATH)를 포함하는 경로 정보를 저장부(170)에 저장할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 경로 정보를 통신부(190)를 통해 작업 장치(2)로 전송할 수 있다.
작업 장치(2)는 대기 위치에서 작업 시작 위치(시작 경로점)로 이동하고, 작업 시작점에서 작업 종료 위치(종료 경로점)까지 경로점들을 통과하며 작업 경로에 따라 임무를 수행할 수 있다. 작업 장치(2)는 경로 계획 장치(100)로부터 경로 정보 중 경로점 정보만을 수신할 수 있다. 경로점 정보는 시작 경로점과 종료 경로점의 좌표와 시작 경로점과 종료 경로점 사이의 경로점들의 좌표를 포함할 수 있다. 작업 장치(2)는 경로점들 사이를 최단 직선으로 진행하며 임무를 수행할 수 있다.
작업 장치(2)는 경로 계획 장치(100)로부터 도 14에 도시된 오목한 영역(CA)에서 검출된 교점 정보(좌표)를 더 수신할 수 있다. 작업 장치(2)는 오목한 영역(CA)의 교점들 사이를 통과하는 동안 수행 중이던 작업을 중지하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 작업 영역을 감시하는 임무를 갖는 비행체는 오목한 영역(CA)을 비행하는 동안 카메라 동작을 오프 상태로 전환할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 결정된 작업 경로의 예들을 도시한다.
본 발명의 실시예에 따른 경로 계획 장치(100)는 작업 영역이 볼록한 다각형으로 대표되는 경우(a), 작업 영역이 오목한 다각형으로 대표되는 경우(b), 작업 영역이 y축에 평행한 엣지를 포함하는 다각형으로 대표되는 경우(c), 작업 영역이 x축에 평행한 엣지를 포함하는 다각형으로 대표되는 경우(d) 등 작업 영역의 형태에 무관하게 작업 경로를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 경로 계획 장치(100)는 작업 장치(2)의 작업 폭이 큰 경우(e) 및 작업 폭이 작은 경우(f) 등과 같이 작업 폭에 무관하게 작업 경로를 결정할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 계획 방법을 개략적으로 설명한 흐름도이다. 도 16에 도시된 경로 결정 방법은 도 1에 도시된 경로 계획 장치에 의해 수행될 수 있으며, 이하에서는 도 1 내지 도 15를 참조로 설명한 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략한다.
도 16을 참조하면, 경로 계획 장치(100)는 작업 영역을 대표하는 다각형의 엣지 데이터 구조를 생성할 수 있다(S61). 다각형은 작업 영역의 코너들에 대응하는 꼭지점들 및 경계선들에 대응하는 엣지들(E)을 포함할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 다각형의 꼭지점들을 기준점으로부터 시계 방향 또는 반시계 방향으로 정렬할 수 있다. 기준점은 x축 또는 y축(본 발명의 실시예에서는 y축)의 좌표값이 가장 큰 다각형의 꼭지점일 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 정렬된 꼭지점들의 좌표를 기초로 엣지 데이터 구조를 생성할 수 있다. 엣지 데이터 구조는 각 엣지의 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함하는 위상정보를 포함할 수 있다. 엣지 방향은 엣지의 시작점에서 종료점을 향하는 방향일 수 있다. 엣지 순서는 정렬된 다각형의 점들의 순서에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 설정될 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성할 수 있다(S62). 서베이 영역은 다각형의 점들 중 x축의 최소 좌표값과 최대 좌표값을 각각 지나는 y축에 평행한 선분들과, y축의 최소 좌표값과 최대 좌표값을 각각 지나는 x축에 평행한 선분들 각각을 변으로 갖는 사각형일 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 서베이 영역 내에 작업 장치의 작업 폭에 대응하는 간격으로 복수의 서베이선들을 생성할 수 있다(S63). 서베이선들은 x축에 평행할 수 있다. 시작 서베이선은 서베이 영역(RA)의 윗변으로부터 작업 폭에 대응하는 간격의 절반만큼 이격된다. 시작 서베이선부터 마지막 서베이선까지의 서베이선들은 작업 폭에 대응하는 간격만큼 이격된다.
경로 계획 장치(100)는 엣지들과 서베이선들 간의 복수의 교점들을 검출할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 엣지 순서에 따라 타겟 엣지를 선택할 수 있다(S64). 경로 계획 장치(100)는 서베이 영역 내부의 타겟 서베이선을 선택할 수 있다(S65). 경로 계획 장치(100)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간의 교점을 검출할 수 있다(S66).
경로 계획 장치(100)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간에 교점이 존재하면(S67), 타겟 서베이선을 다시 선택하여 변경할 수 있다(S65). 타겟 서베이선의 변경 방향은 타겟 엣지의 방향일 수 있다. 타겟 엣지의 방향이 y축을 기준으로 위에서 아래이면, 타겟 서베이선의 변경 방향은 위에서 아래로 설정될 수 있다. 타겟 엣지의 방향이 y축을 기준으로 아래에서 위이면, 타겟 서베이선의 변경 방향은 아래에서 위로 설정될 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간에 교점이 존재하지 않으면(S67), 타겟 엣지를 다시 선택하여 변경할 수 있다(S64). 엣지 변경 방향은 엣지 순서, 즉 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 마지막 엣지에 대한 타겟 서베이선이 서베이 영역 내에 더이상 존재하지 않으면 교점 검출을 종료할 수 있다(S68).
경로 계획 장치(100)는 교점 정렬 룰에 따라 교점들의 순서를 결정하여 경로점을 생성할 수 있다(S69).
경로 계획 장치(100)는 경로점 정보 및/또는 작업 경로 정보를 포함하는 경로 정보를 작업 장치로 전송할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 경로를 결정하는 방법을 설명하는 예이다.
풍향 및/또는 풍속 등 날씨에 따라 작업 환경이 변하므로, 작업 환경을 고려하여 작업 장치(2)의 작업 경로를 결정할 필요가 있다. 경로 계획 장치(100)는 작업 환경의 상태 정보를 획득하고, 상태 정보 및 작업 장치(2)의 운행 정보(운행 속도, 운행 높이, 운행 방향 등)를 기초로 작업 경로의 기울기 변화량(회전각: θ)을 산출할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 작업 영역에 설치된 센서들(풍향계, 풍속계 등)로부터 상태 정보를 획득할 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 기울기 변화량(회전각)만큼 xy 좌표축을 회전하여 x'y' 좌표축으로 변환할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 xy 좌표축에서의 다각형의 점들의 좌표값을 x'y' 좌표축의 좌표값으로 변환할 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 x'y' 좌표축의 다각형에 서베이 영역(RA')을 생성하고, 서베이 영역(RA') 내에 x' 좌표축에 평행한 서베이선들(I)을 생성할 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 다각형의 각 엣지들과 x' 좌표축에 평행한 서베이선들(I) 간의 교점을 검출하고, 교점에 순서를 부여하여 경로점(wp')을 생성할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 x'y' 좌표축에서 생성된 경로점(wp')의 좌표값을 회전 전의 xy 좌표축의 좌표값으로 변환할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경로 결정 방법을 개략적으로 설명한 흐름도이다. 도 18에 도시된 경로 결정 방법은 도 1에 도시된 경로 계획 장치에 의해 수행될 수 있으며, 이하에서는 도 1 내지 도 17을 참조로 설명한 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략한다.
도 18을 참조하면, 경로 계획 장치(100)는 작업 경로의 회전각만큼 xy 좌표축을 회전하여 x'y' 좌표축으로 변환하고, xy 좌표축에서의 다각형의 꼭지점들의 좌표값을 x'y' 좌표축의 좌표값으로 변환할 수 있다(S80).
경로 계획 장치(100)는 x'y' 좌표계에서 작업 영역을 대표하는 다각형의 꼭지점들의 좌표 정보를 기초로 엣지 데이터 구조를 생성할 수 있다(S81). 엣지 데이터 구조는 각 엣지의 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함하는 위상정보를 가질 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성할 수 있다(S82).
경로 계획 장치(100)는 서베이 영역 내에 작업 폭에 대응하는 간격으로 복수의 서베이선들을 생성할 수 있다(S83).
경로 계획 장치(100)는 엣지들과 서베이선들 간의 복수의 교점들을 검출할 수 있다. 경로 계획 장치(100)는 엣지 순서에 따라 타겟 엣지를 선택할 수 있다(S84). 경로 계획 장치(100)는 서베이 영역 내부의 타겟 서베이선을 선택할 수 있다(S85). 경로 계획 장치(100)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간의 교점을 검출할 수 있다(S86).
경로 계획 장치(100)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간에 교점이 존재하면(S87), 타겟 서베이선을 다시 선택하여 변경할 수 있다(S85). 타겟 서베이선의 변경 방향은 타겟 엣지의 방향일 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 타겟 서베이선과 타겟 엣지 간에 교점이 존재하지 않으면(S87), 타겟 엣지를 다시 선택하여 변경할 수 있다(S84). 타겟 엣지의 변경 방향은 엣지 순서, 즉 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다.
경로 계획 장치(100)는 마지막 엣지에 대한 타겟 서베이선이 서베이 영역 내에 더이상 존재하지 않으면 교점 검출을 종료할 수 있다(S88).
경로 계획 장치(100)는 교점 정렬 룰에 따라 교점들의 순서를 결정하여 경로점을 생성할 수 있다(S89).
경로 계획 장치(100)는 x'y' 좌표계에서 생성된 경로점들의 좌표값을 회전 전의 xy 좌표계의 좌표값으로 변환할 수 있다(S90).
경로 계획 장치(100)는 경로점 정보 및/또는 작업 경로 정보를 포함하는 경로 정보를 작업 장치로 전송할 수 있다.
전술된 실시예들은 y축을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 엣지 순서를 설정하여 교점을 검출하고 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 x축을 기준으로 x축의 좌표값이 최소 또는 최대인 다각형의 꼭지점을 기준점으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 엣지 순서를 설정하여 교점을 검출할 수 있다. 다른 실시예에서 특정 꼭지점을 기준점으로 하고, 기준점의 좌측은 시계 방향으로 기준점의 우측은 반시계 방향으로 엣지 순서를 설정하여 교점을 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다각형을 구성하는 2차원 평면의 점집합과 경로의 간격 크기 및 경로의 기울어짐을 반영하여 최적의 경로점을 검출함으로써 효율적으로 경로를 계산할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 다각형의 엣지 및 서베이선의 방향성에 따라 교점 검출 방향이 결정되므로, 직관적이고, 방향성 판단을 위한 연산이 필요 없고, 다각형의 형태에 제한받지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 작업 경로 결정 방법은 모든 이동 수단에 적용될 수 있으며 수동 운행 시에는 운전자에게 경로를 제안하는 형태로, 무인 운행 시에는 자동 운행 경로를 제안하는 형태로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 작업 경로 결정 방법은 이동 수단뿐만 아니라 산업 현장에서 사용되는 각종 로봇이나 장비의 작업 경로를 지정하는 용도로도 사용될 수 있다. 즉, 지정한 영역을 포괄하는 형태의 경로를 활용할 수 있는 다양한 분야에 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 작업 장치의 특정 영역 순회, 농약 살포를 위한 자동 경로, 영상 취합을 통한 3차원 지도 작성을 위한 경로, 태양광 패널 불량 진단을 위한 경로, 지정한 영역의 관찰, 감시, 정찰 등을 위한 효율적인 경로를 결정하는데 활용될 수 있다.
예를 들면, 본 발명은 무인항공기(UAV)의 운용 시, 자동 경로 비행을 가능하게 해주는 방법으로 사용할 수 있다. 이러한 무인항공기의 경로 자동비행을 통하여 해당 영역 전체에 대한 정보를 얻고 싶은 경우, 무인항공기가 해당 영역 전체에서 균일하게 수행해야 할 임무가 있는 경우에 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 작업 경로 결정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 작업 영역을 대표하는 다각형의 엣지 데이터 구조를 생성하는 단계;
    상기 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성하는 단계;
    상기 서베이 영역 내에 소정 간격의 복수의 서베이선들을 생성하는 단계;
    상기 엣지 데이터 구조를 기초로 상기 다각형의 엣지들과 상기 서베이선들 간의 교점들을 검출하는 단계; 및
    상기 교점들에 순서를 부여하여 상기 작업 영역을 커버하는 경로 상의 경로점들을 생성하는 단계;를 포함하는 경로 계획 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엣지 데이터 구조 생성 단계는,
    상기 작업 영역의 코너들에 대응하는 상기 다각형의 꼭지점들의 좌표값을 기초로 상기 꼭지점들을 순서대로 정렬하는 단계; 및
    상기 꼭지점들의 정렬 순서를 기초로 상기 엣지들의 위상정보를 생성하는 단계;를 포함하는 경로 계획 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위상정보는 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함하는, 경로 계획 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서베이 영역의 경계는, 상기 다각형의 꼭지점들의 제1축 좌표값의 최대값과 최소값 및 제2축 좌표값의 최대값과 최소값에 의해 결정되는, 경로 계획 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서베이선들은, 상기 서베이 영역 내에 작업 폭에 대응하는 간격으로 좌표계의 제1축 또는 제2축에 평행하게 배열된, 경로 계획 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서베이선들 중 상기 서베이 영역의 기준 위치와 최근인 서베이선은 상기 작업 폭의 절반에 대응하는 간격만큼 이격된, 경로 계획 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 교점 검출 단계는,
    상기 엣지들 중 타겟 엣지와 상기 서베이선들 중 타겟 서베이선 간의 교점을 검출하는 단계; 및
    상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간의 교점 유무에 따라 상기 타겟 엣지 또는 상기 타겟 서베이선을 변경하는 단계;를 포함하는 경로 계획 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 변경 단계는,
    상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 있으면, 상기 타겟 서베이선을 상기 타겟 엣지의 엣지 방향의 다음 서베이선으로 변경하는 단계; 및
    상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 없으면, 상기 타겟 엣지를 상기 엣지 데이터 구조의 엣지 순서에 따라 다음 엣지로 변경하는 단계;를 포함하는 경로 계획 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    하나의 서베이선 상의 복수의 교점들의 순서 부여 방향이 서베이선마다 교대로 변경되는, 경로 계획 방법.
  10. 작업 영역을 대표하는 다각형의 엣지 데이터 구조를 생성하는 제1구성부;
    상기 다각형을 포함하는 서베이 영역을 생성하고, 상기 서베이 영역 내에 소정 간격의 복수의 서베이선들을 생성하는 제2구성부; 및
    상기 엣지 데이터 구조를 기초로 상기 다각형의 엣지들과 상기 서베이선들 간의 교점들을 검출하고, 상기 교점들에 순서를 부여하여 상기 작업 영역을 커버하는 경로 상의 경로점들을 생성하는 제3구성부;를 포함하는 경로 계획 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1구성부는,
    상기 작업 영역의 코너들에 대응하는 상기 다각형의 꼭지점들의 좌표값을 기초로 상기 꼭지점들을 순서대로 정렬하고, 상기 꼭지점들의 정렬 순서를 기초로 상기 엣지들의 위상정보를 생성하는, 경로 계획 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위상정보는 엣지 방향 및 엣지 순서를 포함하는, 경로 계획 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 서베이 영역의 경계는, 상기 다각형의 꼭지점들의 제1축 좌표값의 최대값과 최소값 및 제2축 좌표값의 최대값과 최소값에 의해 결정되는, 경로 계획 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 서베이선들은, 상기 서베이 영역 내에 작업 폭에 대응하는 간격으로 좌표계의 제1축 또는 제2축에 평행하게 배열된, 경로 계획 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 서베이선들 중 상기 서베이 영역의 기준 위치와 최근인 서베이선은 상기 작업 폭의 절반에 대응하는 간격만큼 이격된, 경로 계획 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제3구성부는,
    상기 엣지들 중 타겟 엣지와 상기 서베이선들 중 타겟 서베이선 간의 교점을 검출하고, 상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간의 교점 유무에 따라 상기 타겟 엣지 또는 상기 타겟 서베이선을 변경하는, 경로 계획 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제3구성부는,
    상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 있으면, 상기 타겟 서베이선을 상기 타겟 엣지의 엣지 방향의 다음 서베이선으로 변경하고,
    상기 타겟 엣지와 상기 타겟 서베이선 간에 교점이 없으면, 상기 타겟 엣지를 상기 엣지 데이터 구조의 엣지 순서에 따라 다음 엣지로 변경하는, 경로 계획 장치.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제3구성부는,
    하나의 서베이선 상의 복수의 교점들의 순서 부여 방향을 서베이선마다 교대로 변경하는, 경로 계획 장치.
  19. 제1항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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