KR20170092292A

KR20170092292A - 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템

Info

Publication number: KR20170092292A
Application number: KR1020160013450A
Authority: KR
Inventors: 이종수; 오세준
Original assignee: (주)이에스브이
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2017-08-11

Abstract

본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템은 무인 전동 비행체(이하 '드론'이라 한다.)를 이용하여 고속도로의 교통 상황을 감시하는 시스템에 관한 것으로, 고속도로를 따라 상기 고속도로에 근접한 지역에 소정의 간격으로 고정 설치되며, 소정의 높이로 형성되어 무인 전동 비행체가 안착되는 안착부를 갖고, 상기 안착부에 무인 전동 비행체가 안착되면 상기 무인 전동 비행체의 충전단자와 연결되어 충전 전압으로 전류를 공급하는 충전부를 포함하여 상기 무인 전동 비행체의 충전이 이루어지는 도킹 스테이션; GPS 모듈에서 수신된 값에 따라 위치를 인식하여 설정된 경로값에 따라 이동하거나 무인 전동 비행체 관리 서버에서 송출된 제어데이터에 따라 이동하는 무인 전동 비행체; 무선데이터 통신망; 및 무인 전동 비행체 관리 서버;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하여 상대적으로 저렴한 비용으로 상대적으로 넓은 구역의 교통 상황을 감시할 수 있는 효과, 사고와 같은 이벤트 발생 상황을 보다 상세히 파악할 수 있는 효과 및 길어깨(노견)를 운행하는 차량, 과속 차량, 지정차로 위반 차량과 같은 불법 운행 차량 등을 효과적으로 단속할 수 있는 효과가 있다.

Description

무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템{Expressway traffic monitoring system with unmanned flight electrical equipment}

본 발명은 무인 전동 비행체(이하 '드론'이라 한다.)를 이용하는 시스템에 관한 것으로, 특히 고속도로의 교통 상황을 감시하는 시스템에 관한 것이다.

일명 '드론(drone)'이란 일컫는 무인 비행체는 처음에는 공군기나 고사포의 연습사격에 적기 대신 표적 구실로 사용되었고, 최근에는 군사분야, 방송분야, 물류분야, 레저분야에서 용도에 맞게 다양한 형태로 개발되어 이용되고 있다.

이와 같은 드론의 가장 큰 장점은 무인 비행체인 점과 다른 비행체에 비해 조작이 쉽고 비행 성능이 매우 안정적인 장점이 있다.

위와 같은 드론의 장점으로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있고, 특히 레저분야에서 조작이 쉽고 비행이 안정적인 장점으로 인해 취미나 놀이용으로 개발된 스포츠용 드론이나 완구용 드론이 급속도로 성장하고 있다.

한편, 통상의 교통 상황 감시 시스템은 주요 지점에 수m에서 수십m에 이르는 높은 구조물에 카메라를 설치한 후 상기 카메라를 통해 촬영된 영상을 상황실로 전송하고 상황실에서 교통 상황을 감시한다.

고속도로와 같이 주변에 높은 구조물이 없는 지역에서는 높은 곳에 카메라를 설치하기 위하여 카메라 설치용 구조물을 설치하고, 여기에 카메라를 설치하여 교통 상황을 감시하고 있다.

또한, 기존의 교통 상황 감시 시스템은 교통 상황에 대한 상황 파악만 가능하고 불법 운행 차량에 대한 단속을 할 수 없는 문제가 있고, 단속을 위해서는 별도의 단속용 카메라를 고정 설치하거나, 이동식 단속용 카메라를 이용해야만 하는 문제가 있다.

또한, 과속과 별개로 지정차로 운행 위반이나 길어깨 운행 위반과 같은 사항은 현장에 위치한 경찰관에 의해서만 단속이 이루어질 수 밖에 없어 효과적인 단속이 이루어지지 못하고 있다.

그러나, 종래 교통 상황 감시 시스템은 감시 영역이 매우 제한적인 문제가 있고, 시스템을 구축하는데 상당히 많은 비용이 소모되는 문제가 있다.

관련 종래기술로 출원번호 10-2014-0060451호 '드론을 이용한 보안 서비스 제공 방법 및 시스템'이 개시된 바 있다.

상기 종래기술은 단말과 무선 통신을 통해 연동되는 드론에서의 보안 서비스 제공 방법은 상기 단말과의 무선 통신 채널을 설정하는 단계와 상기 단말과 소정 거리를 유지하며 비행하는 단계와 상기 드론에 구비된 카메라를 이용하여 상기 단말 주변 영상을 촬영하는 단계와 이벤트 발생을 알리는 제어 신호에 따라 상기 촬영된 영상을 미리 지정된 제2 단말로 전송하는 단계를 포함하여 보다 효과적으로 드론을 이용한 보안 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 교통 상황 감시 시스템을 구축함에 있어서 드론을 이용함으로써 상대적으로 저렴한 비용으로 상대적으로 넓은 구역의 교통 상황을 감시할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사고와 같은 이벤트 발생 상황을 보다 상세히 파악할 수 있는 교통 상황 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 길어깨(노견)를 운행하는 차량, 과속 차량, 지정차로 위반 차량과 같은 불법 운행 차량 등을 효과적으로 단속할 수 있는 교통 상황 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 기술적 특징을 갖는다.

본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템은 고속도로를 따라 상기 고속도로에 근접한 지역에 소정의 간격으로 고정 설치되며, 소정의 높이로 형성되어 무인 전동 비행체가 안착되는 안착부를 갖고, 상기 안착부에 무인 전동 비행체가 안착되면 상기 무인 전동 비행체의 충전단자와 연결되어 충전 전압으로 전류를 공급하는 충전부를 포함하여 상기 무인 전동 비행체의 충전이 이루어지는 도킹 스테이션; 다수의 모터 체결부위를 갖고 내부공간이 형성된 외관을 이루며 방수 구조를 갖는 본체와 상기 본체의 모터 체결부위에 수직방향으로 체결되며 모터의 회전축에 로터가 결합된 모터와 상기 모터의 구동을 제어하며 상기 본체 내에 설치되는 모터 제어부와 상기 본체 내에 설치되어 본체의 무게중심을 지나 직교하는 다수의 축에 대한 변동을 검출하는 자이로센서와 수직 높이를 측정하는 수직 거리 측정 센서와 상기 본체 내에 설치되어 충전과 방전이 이루어지는 충전지와 상기 충전부와 연결되는 충전단자를 포함하고 상기 충전지에 충전을 하는 충전회로와 상기 본체에 설치되어 동영상을 촬영하는 카메라 모듈과 GPS신호를 수신하는 GPS 모듈과 무선데이터 통신망과 접속하는 통신 모듈과 입력되는 데이터를 처리하여 출력하는 컨트롤러 모듈을 포함하고, 상기 GPS 모듈에서 수신된 값에 따라 위치를 인식하여 설정된 경로값에 따라 이동하거나 무인 전동 비행체 관리 서버에서 송출된 제어데이터에 따라 이동하는 무인 전동 비행체; 상기 무인 전동 비행체의 통신 모듈과 접속하여 상기 무인 전동 비행체와 무인 전동 비행체 관리 서버 간에 데이터 통신이 가능하도록 데이터 전송 환경을 제공하는 무선데이터 통신망; 및 상기 무인 전동 비행체에서 송출되는 영상데이터를 상기 무선데이터 통신망을 통해 수신하며 상기 무인 전동 비행체의 제어를 위한 제어데이터를 상기 무선데이터 통신망을 통해 상기 무인 전동 비행체로 송출하는 무인 전동 비행체 관리 서버;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 무인 전동 비행체는 강자성체를 포함하는 도킹면을 갖고, 상기 도킹 스테이션의 안착부는 상기 도킹면과 대응하는 위치에 전류에 의해 자기화가 되는 전자석을 포함하는 비행체 고정부;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 무인 전동 비행체는 다수의 초음파센서를 포함하고, 상기 초음파센서의 검출값에 따라 장애물과의 충돌을 회피하는 회피 기동이 상기 컨트롤러 모듈의 제어에 의해 자동으로 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션의 충전부는 태양광을 입력받아 전기에너지를 생성하는 태양광패널; 상기 태양광패널을 통해 생성된 전기에너지를 저장하고, 저장된 전기에너지를 상기 무인 전동 비행체의 충전시에 공급하는 축전지; 및 상기 태양광패널에서 생성된 전기에너지를 입력받아 상기 축전지에 충전하기 위한 충전전압으로 출력하고, 상기 축전지에 저장된 전기에너지를 상기 무인 전동 비행체의 충전전압에 맞게 출력하는 충전컨트롤러;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 무인 전동 비행체는 비행 경로 정보와 비행 속도 정보를 포함하는 운항 정보를 송출하는 것;을 특징으로 하는 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 무인 전동 비행체의 컨트롤러 모듈은 모터 이상 유무, 센서 이상 유무, 충전지 이상 유무, GPS모듈 이상 유무 및 통신 모듈 이상 유무를 확인하는 자기 진단 프로그램을 포함하고, 비행 전에 자기 진단 프로그램을 실행하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션의 안착부는 상광하협의 구조로 무인 전동 비행체의 착륙을 안내하며, 안착된 무인 전동 비행체를 보호하는 가이드;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션의 안착부는 전기 모터에 의해 개폐동작이 실시되며 안착된 무인 전동 비행체를 보호하는 반구형 커버;를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션은 고속도로의 주변에 설치된 가로등의 상단부에 설치되는 것;을 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 교통 상황 감시 시스템을 구축함에 있어서 드론을 이용함으로써 상대적으로 저렴한 비용으로 상대적으로 넓은 구역의 교통 상황을 감시할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사고와 같은 이벤트 발생 상황을 보다 상세히 파악할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 길어깨(노견)를 운행하는 차량, 과속 차량, 지정차로 위반 차량과 같은 불법 운행 차량 등을 효과적으로 단속할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 발휘될 수 있다.

도 1은 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템을 개념적으로 보인 도면,
도 2는 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 도킹 스테이션을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 도킹 스테이션의 실시 예를 보인 도면,
도 4는 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 비행체 고정부의 실시 예를 보인 도면,
도 5는 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 비행체 고정부의 다른 실시 예를 보인 도면,
도 6은 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 비행체 고정부의 다른 실시 예를 보인 도면,
도 7은 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 무인 전동 비행체를 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예 는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위 는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템을 개념적으로 보인 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템은 기존의 고정식 카메라가 아닌 카메라가 장착된 무인 전동 비행체(20)를 이용하여 고속도로(1)의 소정의 구간을 비행하면서 교통 상황을 촬영하고, 촬영된 영상은 무선데이터 통신망(30)을 통해 무인 전동 비행체 관리 서버(40)로 전송되어 상황실(2)에서 고속도로 상황을 감시한다.

이와 같이 본 발명에 따른 교통 상황 감시 시스템은 기존의 고정 카메라 방식과 달리 소정의 구간을 카메라가 이동을 함에 따라 상대적으로 저렴한 비용으로 상대적으로 넓은 구역의 교통 상황을 감시할 수 있고, 사고와 같은 이벤트 발생시 이벤트 발생 지점에서 촬영이 이루어짐에 따라 상황을 보다 상세히 파악할 수 있으며, 길어깨(노견)를 운행하는 차량, 과속 차량, 지정차로 위반 차량과 같은 불법 운행 차량 등을 효과적으로 단속할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 교통 상황 감시 시스템을 이루는 구성을 상세히 설명한다.

도 2 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 도킹 스테이션을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 도킹 스테이션(10)은 무인 전동 비행체(20)의 충전과 비행 대기를 위한 수단으로 고속도로(1)를 따라 상기 고속도로(1)에 근접한 지역에 소정의 간격으로 고정 설치된다.

이와 같은 도킹 스테이션(10)의 설치 간격은 약 2km에서 5km까지 될 수 있으나, 무인 전동 비행체(20)의 충전지 용량에 따른 비행 가능 시간에 따라 결정된다.

또한, 설치 높이는 크게 제한을 받지 않으나 2m 이상으로 가능한 높게 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도킹 스테이션(10)은 무인 전동 비행체가 안착되는 안착부를 갖고, 상기 안착부에 무인 전동 비행체(20)가 안착되면 상기 무인 전동 비행체의 충전단자와 연결되어 충전 전압으로 전류를 공급하는 충전부를 포함하여 상기 무인 전동 비행체의 충전이 이루어진다.

도 3 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 도킹 스테이션의 실시 예를 보인 도면 및 도 4 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 비행체 고정부의 실시 예를 보인 도면에 도시한 바와 같이, 도킹 스테이션(10)은 무인 전동 비행체(20)가 정착할 수 있는 소정의 평면 부위를 갖는 안착부(110)를 갖고, 상기 안착부(110)에서는 무인 전동 비행체(20)를 정착시킴과 동시에 충전이 이루어질 수 있도록 충전부를 갖는다.

예를 들어, 상기 도 3 및 4에 도시한 바와 같이 안착부(110)는 원판 형태로 하고 중앙에 상광하협 형태의 홈(111)을 형성하여 상기 홈에서 충전이 이루어질 수 있도록 충전부(112)를 형성하고, 이에 대응하여 무인 전동 비행체(20)의 하부(290)를 상기 홈(111)에 삽입될 수 있는 형상으로 하고 충전단자를 상기 하부(290)에 형성하여 상기 안착부(110)에 무인 전동 비행체(20)가 안착되어 무인 전동 비행체(20)의 하부(290)가 홈(111)에 삽입되면 충전부(112)와 충전단자가 연결되어 충전이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 무인 전동 비행체(20)는 하부(290)의 아래쪽에 강자성체를 포함하는 도킹면(291)을 갖고, 상기 도킹 스테이션(10)의 안착부(110)는 상기 도킹면(291)과 대응하는 위치에 전류에 의해 자기화가 되는 전자석을 포함하는 비행체 고정부(113)를 더 포함할 수 있다.

상기 비행체 고정부(113)는 전류에 의해 자기화가 되는 전자석을 포함함으로써 무인 전동 비행체(20)가 안착된 상태에서는 전류를 공급하여 자기화되어 도킹면(291)과 작용하는 강한 인력으로 무인 전동 비행체(20)를 고정시키고, 무인 전동 비행체(20)의 비행시에는 전류를 차단하여 비자기화 상태가 되어 무인 전동 비행체(20)의 고정을 해제한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 안착부(110)의 충전부(111)는 도 5 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 비행체 고정부의 다른 실시 예를 보인 도면에 도시한 바와 같이, 태양광을 입력받아 전기에너지를 생성하는 태양광패널(1111)과 상기 태양광패널(1111)을 통해 생성된 전기에너지를 저장하고, 저장된 전기에너지를 상기 무인 전동 비행체의 충전시에 공급하는 축전지(1112) 및 상기 태양광패널에서 생성된 전기에너지를 입력받아 상기 축전지에 충전하기 위한 충전전압으로 출력하고, 상기 축전지에 저장된 전기에너지를 상기 무인 전동 비행체의 충전전압에 맞게 출력하는 충전컨트롤러(1113)를 더 포함한다.

상기 태양광패널(170)은 태양광을 이용하여 발전을 하는 통상의 태양광 발전 수단에 해당하는 구성으로 솔라셀을 연결하여 하나의 판으로 만든 것을 태양광모듈에 해당한다.

상기 태양광패널(1111)은 상기 도 5에 도시한 바와 같이 상부에 위치하는 것이 바람직하고 상대적으로 일조량이 많은 방향을 향하도록 설치된다.

상기 축전지(1112)는 충전컨트롤러(1113)의 충전 출력단과 연결되어 상기 태양광패널(1111)을 통해 생성된 전기에너지를 저장하고, 저장된 전기에너지를 상기 충전컨트롤러(1113)의 부하출력단과 연결된 충전부(112)에 공급한다.

이와 같은 축전지(112)는 전기에너지를 저장할 수 있고 저장된 전기에너지를 공급하는 직류전원 역할을 할 수 있는 다양한 형태와 소재의 축전 수단이 될 수 있고 예를 들어 납축전지가 될 수 있다.

상기 충전컨트롤러(1113)는 태양광을 통해 생산된 전기에너지를 저장하고 사용하기 위해 전기에너지를 충전에 맞는 전압으로 축전지에 공급하거나 소정의 직류전압으로 부하측에 제공하는 통상의 수단으로 상기 태양광패널(1111)에서 생산되는 전기에너지를 상기 축전지(1112)에 충전시키는 역할과 축전지(1112)에 충전된 전기에너지를 충전부(112)에 공급하는 역할을 한다.

이와 같은 축전지(1112)와 충전컨트롤러(1113)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이 함체 내에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션(10)의 안착부(110)는 상기 도 3에 도시한 바와 같이 상광하협의 구조로 아래쪽에 안착부(110)가 위치하여 무인 전동 비행체(20)의 착륙을 안내하며, 안착된 무인 전동 비행체(20)를 보호하는 가이드(120)를 더 포함한다.

이와 같은 가이드(120)는 금속소재의 철망이나, 합성수지로 이루어진 망으로 이루어질 수 있고, 상부에 발광 수단을 포함하여 무인 전동 비행체(20)가 발광 수단에 의해 발광된 이미지를 분석하여 착륙 위치를 파악할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 무인 전동 비행체(20)의 착륙시 바람 등의 영향을 줄일 수 있도록 한다.

또한, 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션(10)의 안착부(110)는 전기 모터에 의해 개폐동작이 실시되며 안착된 무인 전동 비행체를 보호하는 반구형 커버(130)를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 반구형 커버(130)는 상기 도 3에 도시한 바와 같이 분할되는 돔 형태로 전기 모터에 의해 개폐가 이루어지도록 하여, 눈이나 비가 올 경우 무인 전동 비행체(20)를 보호할 수 있도록 한다.

기본적으로 도킹 스테이션(10)은 기본적으로 배수가 이루어질 수 있는 배수 구조를 갖고, 강설 시에는 눈을 녹일 수 있는 발열 수단을 포함하여 눈이 쌓이는 것을 방지하나, 안착된 무인 전동 비행체(20)를 비 또는 눈으로부터 보호하기 위하여 반구형 커버(130)를 더 포함한다.

이와 같은 반구형 커버(130)는 투명 아크릴 소재로 하는 것이 바람직하나 반드시 여기에 국한되는 것은 아니고 다양한 소재로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템의 상기 도킹 스테이션(10)은 도 6 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 비행체 고정부의 다른 실시 예를 보인 도면에 도시한 바와 같이, 고속도로의 주변에 설치된 가로등(3)의 상단부에 설치될 수 있다.

이와 같이, 가로등(3)을 이용하는 경우 별도의 기둥 설치가 필요없는 장점이 있고 전원 공급을 위한 별도의 전기작업이 필요없는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 무인 전동 비행체(20)에 대해 상세히 설명한다.

도 7 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 무인 전동 비행체를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 무인 전동 비행체(20)는 본체(210), 로터(221)가 결합된 모터(220), 모터 제어부(235), 자이로센서(240), 수직 거리 측정 센서(245), 충전지(250), 충전회로(255), 카메라 모듈(260), GPS 모듈(270), 통신 모듈(280) 및 컨트롤러 모듈(230)를 포함하여 이루어진다.

상기 본체(210)는 합성수지 소재로 이루어지고 다수의 모터 체결부위(211)를 갖고 내부공간이 형성된 외관을 이루며 방수 구조를 갖는다.

이와 같은 본체(210)는 상기 도 7에 도시된 형태 이외에 다양한 형태가 될 수 있고 어느 특정된 형태에 국한되지 않으나 가능한 공기 역학적인 구조를 갖는 것이 바람직하고, 충분한 내부공간의 형성과 함께 용이한 방수 구조를 가질 수 있는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 로터(221)가 결합된 모터(220)는 상기 본체(210)의 모터 체결부위(211)에 수직방향으로 체결되며 모터(220)의 회전축에 로터(221)가 결합된다.

이와 같이 로터(221)가 결합된 모터(220)는 통상의 무인 전동 비행체에서 비행을 위해 부가되는 통상의 수단이 될 수 있고 어느 특정된 형태의 로터가 결합된 모터에 국한되지 않는다.

상기 모터 제어부(235)는 상기 본체(210) 내에 설치되어 상기 컨트롤러 모듈(230)의 출력신호를 입력받아 입력된 데이터에 따라 상기 모터(220)의 구동을 개별적으로 직접 제어한다.

이와 같은 모터 제어부(235)는 무인 전동 비행체(20)의 비행을 위해 다수의 모터(220)를 개별적으로 구동 제어함으로써 원하는 방향과 높이로 비행이 될 수 있도록 한다.

상기 자이로센서(gyro sensor, 240)는 상기 본체(210) 내에 설치되어 본체(210)의 무게중심을 지나 직교하는 다수의 축(피치축, 요축, 롤축 등)에 대한 변동을 검출한다.

이와 같은 자이로센서(240)는 본체(210)의 자세를 제어하기 위하여 실시간으로 본체(210)의 자세 상태를 검출하는 수단으로 통상의 비행체에 이용되는 자이로센서에 해당하고 어느 특정된 자이로센서에 국한되지 않는다.

상기 자이로센서(240)의 출력신호는 상기 컨트롤러 모듈(230)로 입력되고, 자이로센서(240)의 출력신호를 입력받은 컨트롤러 모듈(230)은 본체(210)의 자세를 파악하고, 설정된 자세를 유지할 수 있도록 상기 모터 제어부(235)에 신호를 출력한다.

상기 수직 거리 측정 센서(245)는 비행 중인 무인 전동 비행체(20)의 비행 높이를 판단하기 위한 수단으로 적외선 센서, 레이저 센서, 초음파 센서 등 지면으로부터 무인 전동 비행체(20)의 거리(높이)를 측정할 수 있는 다양한 수단의 센서가 될 수 있다.

상기 수직 거리 측정 센서(245)의 출력신호는 상기 컨트롤러 모듈(230)로 입력되고, 수직 거리 측정 센서(245)의 출력신호를 입력받은 컨트롤러 모듈(230)은 연산을 통해 비행 중인 무인 전동 비행체(20)의 비행 높이를 판단한다.

이와 같은 수직 거리 측정 센서(245)에 의해 무인 전동 비행체(20)는 일정한 비행 높이를 유지하거나, 필요시 원하는 비행 높이로 변화가 가능하다.

상기 충전지(250)는 상기 본체(210) 내에 설치되어 충전과 방전이 이루어지는 수단으로 니켈 카드뮴(Ni-Cd), 알카라인 전지, 니켈 수소(Ni-Mh), 밀폐형 납산(SLA), 리튬 이온(Li-ion), 리튬 폴리머(Li-polymer) 등이 될 수 있고 주로 전기 화학 반응의 가역적 특성을 이용하여 무선 전동 수단의 전기에너지 공급 수단으로 이용되는 통상의 충전 방전 수단이 될 수 있다.

한편, 본 발명의 충전지(250)는 상대적으로 부피 대비 충전 효율이 상대적으로 높은 리튬 폴리머(Li-polymer) 충전지인 것이 바람직하다.

상기 충전회로(255)는 충전지(250)의 종류에 따라 충전을 위한 회로로 이루어지는 것으로 도킹 스테이션(10)의 충전부(112)와 접속하는 충전단자(255-1)를 포함한다.

이와 같은 충전회로(255)는 통상의 충전회로가 될 수 있고 어느 특정된 회로에 국한되지 않는다.

상기 카메라 모듈(260)은 상기 도 7에 도시한 바와 같이, 본체(210)의 아래쪽에 한 개 또는 그 이상 설치되어 동영상을 촬영하는 수단으로 줌(zoom) 기능과 회전 기능을 갖질 수 있다.

이와 같은 카메라 모듈(260)은 통상의 무선 전동 비행체에 촬영을 위해 장착되는 통상의 카메라 모듈이 될 수 있으나, 고속도로(1)의 일부 구간을 비행하면서 도로 상황을 파악하거나 소정의 차량을 촬영할 수 있도록 야간 촬영 기능, 줌 기능 및 방향 전환 기능을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 카메라 모듈(260)의 촬영된 동영상 신호인 출력신호는 상기 컨트롤러 모듈(230)로 입력되고, 상기 카메라 모듈(260)의 출력신호를 입력받은 상기 컨트롤러 모듈(230)은 소정의 영상처리 프로그램을 통해 촬영된 영상신호를 처리한 후 상기 통신 모듈(280)을 통해 영상 데이터를 전송한다.

이때, 상기 영상 데이터는 소정의 비디오 신호 압축기술에 따라 압축된 영상 데이터인 것이 바람직하다.

상기 GPS 모듈(270)은 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신하는 수단으로 수신된 GPS 신호를 계산하여 GPS 표준 데이터를 상기 컨트롤러 모듈(230)로 출력하고. 상기 컨트롤러 모듈(230)은 입력받은 GPS 표준 데이터를 입력받아 연산을 통해 무선 전동 비행체(20)의 위치를 파악한다.

이와 같은 GPS 모듈(270)은 무선 전동 비행체(20)가 설정된 경로로 비행할 수 있도록 무선 전동 비행체(20)의 현재 위치에 따른 GPS 표준 데이터를 매초 간격으로 지속적으로 상기 컨트롤러 모듈(230)에 제공하고, 상기 컨트롤러 모듈(230)은 상기 GPS 표준 데이터를 기반으로 무전 전동 비행체(20)의 위치를 연산하여 현재의 무선 전동 비행체의 위치값을 기반으로 설정된 경로값에 따른 비행 경로로 비행할 수 있도록 무선 전동 비행체(20)의 로터(221)가 결합된 모터(220)를 제어한다.

상기 통신 모듈(280)은 상기 도 1에 도시한 바와 같은 무선데이터 통신망(30)과 접속하기 위한 수단으로 상기 무인 전동 비행체(20)의 통신 모듈(280)과 무인 전동 비행체 관리 서버 간(40)에 데이터 통신이 가능하도록 데이터 전송 환경을 제공하는 무선데이터 통신망(30)과 접속하는 수단으로 통상의 무선데이터 통신을 위한 무선데이터 송수신 수단에 해당한다.

즉, 상기 통신 모듈(280)은 3G 통신망 또는 LTE 통신망과 같은 무선데이터 통신망(30)에 접속되어 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 수단으로 무선데이터 통신망에 접속하여 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 다양한 통신 모듈이 될 수 있다.

상기 컨트롤러 모듈(230)은 데이터 연산처리를 위한 수단으로 앞서 설명한 기능을 비롯하여 상기 GPS 모듈(270)에서 수신된 값에 따라 위치를 인식하여 설정된 경로값에 따라 이동하도록 제어함과 동시에 무인 전동 비행체 관리 서버(40)에서 송출된 제어데이터에 따라 무인 전동 비행체(20)가 비행할 수 있도록 무인 전동 비행체(20)의 기능에 따른 전체적인 제어를 담당한다.

즉, 이와 같은 컨트롤러 모듈(230)은 무인 전동 비행체(20)의 운용에 따라 비행 제어 처리, 영상 신호 처리, 통신 처리, 데이터 관리 등 모든 동작을 제어한다.

또한, 상기 무인 전동 비행체(20)의 컨트롤러 모듈(230)은 무선 전동 비행체(20)의 비행 전에 전체적인 기능의 작동 상태를 확인하기 위하여 모터 이상 유무, 센서 이상 유무, 충전지 이상 유무, GPS모듈 이상 유무 및 통신 모듈 이상 유무를 확인하는 자기 진단 프로그램을 포함한다.

따라서, 상기 컨트롤러 모듈(230)은 비행 전에 자기 진단 프로그램을 구동하여 전체적인 기능의 작동 상태를 확인하며, 비행 중에도 실시간으로 모터의 구동 상태 내지 센서 상태 등을 감시하여 비행 중에 발생할 수 있는 오작동 내지 기능 불능 상태 문제 등을 사전에 대비할 수 있도록 한다.

또한, 상기 자기 진단 프로그램의 구동에 따른 진단 데이터를 실시간으로 상기 통신 모듈(280)을 통해 송출하고, 상기 진단 데이터는 무선데이터 통신망(30)을 거쳐 무인 전동 비행체 관리 서버(40)로 전송된다.

위와 같은 본 발명에 따른 무인 전동 비행체(20)는 초음파센서를 더 포함할 수 있다.

상기 초음파센서는 본체(210)의 외측 부분에 다수 개가 설치되고, 상기 초음파센서의 검출값에 따라 장애물과의 충돌을 회피하는 회피 기동이 상기 컨트롤러 모듈의 제어에 의해 자동으로 이루어진다.

즉, 무인 전동 비행체(20)로 소정의 물체가 접근하거나, 무인 전동 비행체(20)가 소정의 고정 구조물로 접근하여 충돌이 예상되는 경우 상기 초음파센서를 통해 이를 감지하고 컨트롤러 모듈(230)에 설치된 소정의 회피 프로그램에 의해 모터(220)의 구동을 제어하여 회피 동작을 실시한다.

한편, 추가로 비행용 카메라 모듈을 더 포함하고, 비행용 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 장애물의 출현 여부를 판단하여 회피 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무인 전동 비행체(20)는 상기 GPS 모듈(270)을 통해 생성되는 비행 경로 정보와 비행 속도 정보를 포함하는 운항 정보를 상기 통신 모듈(280)을 통해 송출하고, 송출된 운항 정보는 무선데이터 통신망(30)을 거쳐 무인 전동 비행체 관리 서버(40)로 전송된다.

이와 같은 운항 정보는 다양한 용도로 활용이 가능하다. 예를 들어 운항 정보를 통해 법규를 위반 차량의 단속 시 위반 장소 내지 과속 등을 증빙하는 자료로 이용될 수 있다.

끝으로, 본 발명 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템에 따른 무인 전동 비행체 관리 서버(40)는 상기 도 1에 도시한 바와 같이 무인 전동 비행체(20)에서 송출되는 영상데이터를 상기 무선데이터 통신망(30)을 통해 수신하여 영상데이터의 저장 및 관리를 하며, 상기 무인 전동 비행체(20)의 제어를 위한 제어데이터를 상기 무선데이터 통신망(30)을 통해 상기 무인 전동 비행체(20)로 송출한다.

즉, 상황실(2)에서 무인 전동 비행체(20)를 통해 촬영된 영상을 확인하고, 원하는 위치의 영상을 보기 위한 무인 전동 비행체(20)의 비행 조작이 가능할 수 있는 환경을 무선 전동 비행체 관리 서버(40)를 통해 제공한다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명 의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

1 : 고속도로
2 : 상황실
3 : 가로등
10 : 도킹 스테이션
20 : 무인 전동 비행체
30 : 무선데이터 통신망
40 : 무인 전동 비행체 관리 서버
110 : 안착부
111 : 홈
1111 : 태양광패널
1112 : 축전지
1113 : 충전컨트롤러
112 : 충전부
113 : 고정부
120 : 가이드
130 : 반구형 커버
210 : 본체
220 : 모터
221 : 로터
230 : 컨트롤러 모듈
235 : 모터 제어부
240 : 자이로센서
245 : 수직 거리 측정 센서
250 : 충전지
255 : 충전회로
260 : 카메라 모듈
270 : GPS 모듈
280 : 통신 모듈
290 : 하부
291 : 도킹면

Claims

고속도로를 따라 상기 고속도로에 근접한 지역에 소정의 간격으로 고정 설치되며, 소정의 높이로 형성되어 무인 전동 비행체가 안착되는 안착부를 갖고, 상기 안착부에 무인 전동 비행체가 안착되면 상기 무인 전동 비행체의 충전단자와 연결되어 충전 전압으로 전류를 공급하는 충전부를 포함하여 상기 무인 전동 비행체의 충전이 이루어지는 도킹 스테이션;
다수의 모터 체결부위를 갖고 내부공간이 형성된 외관을 이루며 방수 구조를 갖는 본체와 상기 본체의 모터 체결부위에 수직방향으로 체결되며 모터의 회전축에 로터가 결합된 모터와 상기 모터의 구동을 제어하며 상기 본체 내에 설치되는 모터 제어부와 상기 본체 내에 설치되어 본체의 무게중심을 지나 직교하는 다수의 축에 대한 변동을 검출하는 자이로센서와 수직 높이를 측정하는 수직 거리 측정 센서와 상기 본체 내에 설치되어 충전과 방전이 이루어지는 충전지와 상기 충전부와 연결되는 충전단자를 포함하고 상기 충전지에 충전을 하는 충전회로와 상기 본체에 설치되어 동영상을 촬영하는 카메라 모듈과 GPS신호를 수신하는 GPS 모듈과 무선데이터 통신망과 접속하는 통신 모듈과 입력되는 데이터를 처리하여 출력하는 컨트롤러 모듈을 포함하고, 상기 GPS 모듈에서 수신된 값에 따라 위치를 인식하여 설정된 경로값에 따라 이동하거나 무인 전동 비행체 관리 서버에서 송출된 제어데이터에 따라 이동하는 무인 전동 비행체;
상기 무인 전동 비행체의 통신 모듈과 접속하여 상기 무인 전동 비행체와 무인 전동 비행체 관리 서버 간에 데이터 통신이 가능하도록 데이터 전송 환경을 제공하는 무선데이터 통신망; 및
상기 무인 전동 비행체에서 송출되는 영상데이터를 상기 무선데이터 통신망을 통해 수신하며 상기 무인 전동 비행체의 제어를 위한 제어데이터를 상기 무선데이터 통신망을 통해 상기 무인 전동 비행체로 송출하는 무인 전동 비행체 관리 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 무인 전동 비행체는 강자성체를 포함하는 도킹면을 갖고,
상기 도킹 스테이션의 안착부는 상기 도킹면과 대응하는 위치에 전류에 의해 자기화가 되는 전자석을 포함하는 비행체 고정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 무인 전동 비행체는 다수의 초음파센서를 포함하고,
상기 초음파센서의 검출값에 따라 장애물과의 충돌을 회피하는 회피 기동이 상기 컨트롤러 모듈의 제어에 의해 자동으로 이루어지는 것;을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도킹 스테이션의 충전부는
태양광을 입력받아 전기에너지를 생성하는 태양광패널; 상기 태양광패널을 통해 생성된 전기에너지를 저장하고, 저장된 전기에너지를 상기 무인 전동 비행체의 충전시에 공급하는 축전지; 및
상기 태양광패널에서 생성된 전기에너지를 입력받아 상기 축전지에 충전하기 위한 충전전압으로 출력하고, 상기 축전지에 저장된 전기에너지를 상기 무인 전동 비행체의 충전전압에 맞게 출력하는 충전컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 무인 전동 비행체는
비행 경로 정보와 비행 속도 정보를 포함하는 운항 정보를 송출하는 것;을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 무인 전동 비행체의 컨트롤러 모듈은
모터 이상 유무, 센서 이상 유무, 충전지 이상 유무, GPS모듈 이상 유무 및 통신 모듈 이상 유무를 확인하는 자기 진단 프로그램을 포함하고, 비행 전에 자기 진단 프로그램을 실행하는 것;을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도킹 스테이션의 안착부는
상광하협의 구조로 무인 전동 비행체의 착륙을 안내하며, 안착된 무인 전동 비행체를 보호하는 가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도킹 스테이션의 안착부는
전기 모터에 의해 개폐동작이 실시되며 안착된 무인 전동 비행체를 보호하는 반구형 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도킹 스테이션은
고속도로의 주변에 설치된 가로등의 상단부에 설치되는 것;을 특징으로 하는 무인 전동 비행체를 이용한 고속도로 교통 상황 감시 시스템.