KR20210109804A

KR20210109804A - Method and apparatus for measuring altitude of unmanned rotorcraft

Info

Publication number: KR20210109804A
Application number: KR1020200024852A
Authority: KR
Inventors: 전지훈; 김명은; 손종권; 이강복; 이상연
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-09-07

Abstract

A device for measuring a distance, where an unmanned rotorcraft is mounted, receives posture information measured by an intertial measurement unit (IMU) of the unmanned rotorcraft and measures an altitude corresponding to the distance from a floor to the unmanned rotorcraft, and then, corrects the distance based on the posture information.

Description

Method and apparatus for measuring altitude of unmanned rotorcraft

본 발명은 무인 회전익기의 고도 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무인 회전익기의 관성 센서와 거리 측정기를 이용하여 보다 정확한 고도를 측정할 수 있는 무인 회전익기의 고도 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for measuring an altitude of an unmanned rotorcraft, and more particularly, to a method and apparatus for measuring an altitude of an unmanned rotorcraft that can measure an altitude more accurately using an inertial sensor and a range finder of the unmanned rotorcraft will be.

대부분의 무인기에서 고도를 측정할 때 사용하는 방법으로는 GPS(Global Positioning System) 신호를 통해 측정하는 방법과 기압 센서를 통해 측정하는 방법이 널리 사용되고 있다.As a method used to measure the altitude of most UAVs, a method of measuring through a GPS (Global Positioning System) signal and a method of measuring through a barometric pressure sensor are widely used.

GPS 신호를 통해 고도를 측정하는 방법은 여러 인공위성들의 신호를 수신한 후 비교하여 현재의 위치 좌표와 고도를 측정하는 것으로, 이 방법은 대부분의 상황에서 정확하게 동작하나 인공위성의 신호를 받을 수 있는 실외 환경에서만 고도 측정이 가능하며, 사용하는 GPS의 성능에 따라 오차의 크기가 수 m에서 수 cm 단위까지 다양하기 때문에 고가의 제품을 살수록 측정 값이 정확하다. GPS의 크기가 무인 회전익기의 다른 고도 측정 방법들의 센서 크기에 비해 크지만, GPS 신호를 통해 고도를 측정하는 방법은 다른 방법들에 비해 날씨나 기압 등의 변동에 영향을 적게 받고 최근의 무인 회전익기에는 대부분 GPS가 장착되어 있기에 가장 대중적인 방법이다.The method of measuring altitude through GPS signals is to measure the current location coordinates and altitude by comparing the signals of several satellites after receiving them. It is possible to measure altitude only in GPS, and since the size of the error varies from several meters to several centimeters depending on the performance of the GPS used, the more expensive the product, the more accurate the measurement value. Although the size of GPS is larger than the sensor size of other altitude measurement methods of unmanned rotorcraft, the method of measuring altitude using GPS signals is less affected by fluctuations such as weather or atmospheric pressure compared to other methods, and the recent unmanned rotorcraft This is the most popular method because most of the aircraft are equipped with GPS.

기압 센서를 통해 고도를 측정하는 방법은 고도가 상승하여 지표면에서 멀어진 거리에 비례하여 대기압이 일정하게 감소하는 점을 이용한 것으로, 공기의 압력을 측정할 수 있는 기압 센서를 통해 고도를 측정하는 것이다. 이 방법은 사용할 수 있는 환경에 제약이 없고 센서의 크기가 작기에 보통 관성 센서와 함께 비행 제어기에 장착되어 널리 사용되고 있다. 다만, 지역과 기후에 따른 기압 차이와 기압에 영향을 줄 수 있는 바람, 온도 변화 등의 외부 환경 변화에 의해 좋은 성능을 기대하기 어렵고 수십 cm 급의 오차가 발생할 수 있다. 또한 실내 환경에서도 측정이 가능하지만 건물의 공기 유입이나 배출되는 공간, 냉난방, 문을 여닫는 등의 기압이 변화될 요소가 많이 있어서 정확한 고도 측정이 어려울 수 있다. The method of measuring the altitude using the barometric pressure sensor uses the point that the atmospheric pressure decreases in proportion to the distance away from the earth's surface as the altitude rises. This method has no restrictions on the usable environment and the size of the sensor is small, so it is usually mounted on the flight controller together with the inertial sensor and is widely used. However, it is difficult to expect good performance due to differences in atmospheric pressure according to regions and climates and external environmental changes such as wind and temperature changes that can affect atmospheric pressure, and errors of tens of centimeters may occur. In addition, although measurements can be made in an indoor environment, it can be difficult to accurately measure the altitude because there are many factors that change the air pressure, such as the air inflow or exhaust space of a building, heating and cooling, and opening/closing of doors.

GPS와 기압 센서 외에 무전 회전익기에서 고도를 측정하는 방법으로는 초음파 거리 측정기나 레이저 거리 측정기를 무인 회전익기에 장착하여 지면에서의 거리를 측정해 고도를 알아내는 방법이 있는데, 보통 고가나 특수한 목적을 위한 무인 회전익기에 사용된다. In addition to GPS and barometric pressure sensors, there is a method of measuring altitude in a radio rotorcraft by mounting an ultrasonic rangefinder or laser rangefinder to the unmanned rotorcraft and measuring the distance from the ground to determine the altitude. It is used for unmanned rotorcraft for

초음파 거리 측정기는 거리를 측정하고자 하는 방향으로 사람이 들을 수 없는 주파수 대역의 음파를 발신하고 그 반사파를 수신할 때까지 걸린 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방법을 사용한다. 초음파 거리 측정기는 초음파의 특성 상 레이저에 비해 방향성이 적어 측정 가능 거리가 상대적으로 짧지만 반사면 상태의 영향을 덜 받고 저가이며 크기가 작고 무게가 가볍다는 특징이 있다. 이러한 특징 때문에 초음파 거리 측정기는 고도 측정용 보다는 충돌 회피용으로 많이 쓰이고 있다. The ultrasonic rangefinder uses a method of calculating the distance by transmitting a sound wave in a frequency band that humans cannot hear in the direction to measure the distance and measuring the time it takes to receive the reflected wave. Ultrasonic rangefinders have a relatively short measurable distance due to the characteristics of ultrasonic waves compared to lasers. Because of these characteristics, ultrasonic rangefinders are used more for collision avoidance than for altitude measurement.

레이저 거리 측정기의 경우 초음파 거리 측정기와 마찬가지로 반사파가 도달하기까지의 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식을 사용할 수 있지만 공기 중 음속보다 약 88만배 빠른 광속으로 인해 시간 경과 측정에서 훨씬 정밀함을 요구하게 되어 측정 가능 거리가 초음파 거리 측정기에 비해 길다는 장점이 있지만, 크기가 크고 가격이 비싸다는 단점이 있다. 이러한 점으로 인해 수백 m 이상의 장거리 측정을 필요로 하지 않는 일반적인 레이저 거리 측정기는 송신파와 반사파의 위상 차를 통해 거리를 측정하는 위상 변이, 주파수에 변화를 준 후 주파수 차이를 통해 거리를 측정하는 주파수 변조, 감지기 상에 맺힌 송신파의 일부와 반사파의 변위 차를 통해 거리를 측정하는 광학적 삼각측량 등의 방법을 사용한다. In the case of a laser rangefinder, a method of calculating the distance by measuring the time until the reflected wave arrives can be used as in the case of an ultrasonic rangefinder, but the speed of light, which is about 880,000 times faster than the speed of sound in air, requires much more precision in time-lapse measurement. Although it has the advantage that the measurable distance is longer than that of the ultrasonic rangefinder, it has the disadvantage of being large in size and expensive. Due to this point, a general laser rangefinder that does not require long-distance measurement of more than several hundred m is a phase shift that measures the distance through the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave, and frequency modulation that measures the distance through the frequency difference after changing the frequency. , a method such as optical triangulation that measures the distance through the displacement difference between a part of the transmitted wave and the reflected wave formed on the detector is used.

다만, 이러한 초음파 거리 측정기나 레이저 거리 측정기를 무인 회전익기에 장착하여 지면까지의 고도를 측정하는 용도로 사용하는 경우, 무인 회전익기의 비행 특성 상 발생하게 되는 기체의 기울어짐으로 인해 거리 측정기의 측정 값과 실제 고도 사이에 오차가 발생하게 된다. 기체에 거리 측정기가 지면을 향하도록 수직으로 설치 후 고도를 측정을 해보면, 기체 이동 시에는 기체의 기울어짐으로 인해 지면과의 수직 높이가 아닌 기울어진 방향으로 지면과의 거리를 측정하게 되어 실제 수직 높이보다 더 긴 거리를 측정하게 된다. 이러한 오차는 고도가 높아질수록 비례하여 증가하게 되므로, 실내 환경과 같이 최대 높이 3m 수준의 고도에서는 기체가 기울어져서 측정된 고도 오차가 수십 cm 정도로 크지 않지만, 실외 환경에서 보통 50m 고도로 비행을 하는 무인기는 기체의 기울어짐에 의해 수 m의 고도 오차가 발생하게 된다. However, if such an ultrasonic rangefinder or laser rangefinder is mounted on an unmanned rotorcraft and used to measure the altitude to the ground, the measured value of the distancefinder due to the inclination of the aircraft caused by the flight characteristics of the unmanned rotorcraft and the actual altitude. If the distance meter is installed on the aircraft vertically so that it faces the ground and then the altitude is measured. Measure distances longer than height. Since this error increases proportionally as the altitude increases, the measured altitude error is not as large as several tens of centimeters when the aircraft is tilted at an altitude of up to 3m, such as in an indoor environment. An altitude error of several meters occurs due to the inclination of the aircraft.

이러한 고도 오차는 거리 측정기를 짐벌에 부착함으로써 해결이 가능한데, 기체의 기울어짐에 반대되는 방향으로 짐벌이 기울어지도록 설치하고 여기에 거리 측정기를 부착하여 기체의 기울임과 상관없이 거리 측정기가 항상 수직 아래 방향을 향하도록 해준다면 기체의 기울어짐에 의한 고도 오차는 해결이 가능하다. 하지만 짐벌은 여러 개의 모터들과 정밀한 센서들로 이루어진 시스템이라 무인기의 다른 센서들에 비해 상대적으로 부피와 무게가 크고 고가이다. 또한 이미 무인기에 카메라 촬영용 짐벌이 장착되는 경우가 많으므로, 고도 측정 센서를 위해 추가적인 짐벌을 무인기에 장착하기엔 효용성이 떨어진다고 볼 수 있다.This altitude error can be resolved by attaching the rangefinder to the gimbal. Install the gimbal to tilt in the opposite direction to the aircraft's inclination. The altitude error due to the inclination of the aircraft can be resolved if it is directed toward the . However, since the gimbal is a system composed of several motors and precise sensors, it is relatively bulky, heavy and expensive compared to other sensors of the UAV. In addition, since the drone is already equipped with a gimbal for camera shooting in many cases, it can be seen that it is ineffective to install an additional gimbal for the altitude measurement sensor on the drone.

본 발명이 해결하려는 과제는 실내 및 실외 환경에서 보다 정확하게 소형 무인 회전익기의 고도를 측정할 수 있는 무인 회전익기의 고도 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the altitude of an unmanned rotorcraft capable of more accurately measuring the altitude of a small unmanned rotorcraft in indoor and outdoor environments.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무인 회전익기에 장착된 거리 측정기에서 상기 무인 회전익기의 고도를 측정하는 방법이 제공된다. 고도 측정 방법은 상기 무인 회전익기의 IMU(Inertial Measurement Unit)로부터 측정된 자세 정보를 수신하는 단계, 바닥에서 상기 무인 회전익기까지의 거리에 해당하는 고도를 측정하는 단계, 그리고 상기 자세 정보를 토대로 상기 거리를 보정하는 단계를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for measuring the altitude of the unmanned rotorcraft by a distance measuring device mounted on the unmanned rotorcraft. The altitude measurement method includes the steps of receiving measured posture information from an Inertial Measurement Unit (IMU) of the unmanned rotorcraft, measuring an altitude corresponding to a distance from the floor to the unmanned rotorcraft, and based on the posture information, the calibrating the distance.

본 발명의 실시 예에 의하면, 무인 회전익기의 자세 정보를 토대로 기울어진 상태에서 측정된 거리 값을 수직 높이 값으로 보정함으로써, 무인 회전익기의 정확한 고도를 측정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by correcting a distance value measured in a tilted state to a vertical height value based on the attitude information of the unmanned rotorcraft, it is possible to accurately measure the altitude of the unmanned rotorcraft.

특히, 실외 환경에서 고가의 GPS를 사용하지 않고도 지면과의 정확한 고도 정보를 얻을 수 있고, 실내 환경에서는 정확한 고도뿐만 아니라 거리 측정기의 설치 방향에 따라 지면 및 천장까지의 거리 정보도 구할 수 있어서 드론의 충돌 방지 및 실내 자율 비행에 큰 역할을 할 수 있다. In particular, it is possible to obtain accurate altitude information from the ground without using expensive GPS in an outdoor environment. It could play a big role in collision avoidance and indoor autonomous flight.

또한 짐벌을 사용하지 않기 때문에 그만큼 무게가 가벼워져서 비행 가능한 시간이 증가하고 짐벌 대신 다른 목적의 센서들을 부착할 수 있어 드론의 효용성을 증가시킬 수도 있다.In addition, since the gimbal is not used, the weight becomes lighter, increasing the flight time, and it is possible to attach sensors for other purposes instead of the gimbal, thereby increasing the effectiveness of the drone.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무인 회전익기의 비행 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무인 회전익기의 고도 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시되 거리 측정기의 고도 측정 시 발생하는 오차를 설명하는 도면이다.
도 4는 고도가 높아졌을 때 거리 측정기의 오차가 증가하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정기의 고도 정보의 오차를 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정기를 이용해 실내 환경에서 거리 정보를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고도 측정 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view for explaining the flying principle of an unmanned rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of measuring an altitude of an unmanned rotorcraft according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining an error that occurs when measuring the altitude of the distance finder shown in FIG. 2 .
4 is a view for explaining that the error of the distance finder increases when the altitude increases.
5 is a flowchart illustrating a method of correcting an error in altitude information of a distance measurer according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of measuring distance information in an indoor environment using a distance measurer according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an altitude measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification and claims, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 무인 회전익기의 고도 측정 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a method for measuring the altitude of an unmanned rotorcraft according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무인 회전익기의 비행 원리를 설명하는 도면이다. 1 is a view for explaining the flight principle of an unmanned rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 무인 회전익기(일명, 드론)는 멀티콥터로, 로터(회전날개 또는 프로펠러)의 개수에 따라 트리콥터(3개), 쿼드콥터(4개), 헥사 콥터(6개), 옥토 콥터(10개) 등으로 나뉜다. 도 1에서는 쿼드롭터를 도시하였다.Referring to Figure 1, an unmanned rotorcraft (aka, drone) is a multicopter, and depending on the number of rotors (rotary wings or propellers), a tricopter (3), a quadcopter (4), and a hexacopter (6) , Octocopter (10), etc. 1 shows a quadcopter.

무인 회전익기는 4개의 로터(M1, M2, M3, M4)를 가진다. 로터(M1, M3)와 로터(M2, M4)는 각각 쌍으로 같은 방향으로 회전하지만, 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 기체의 반동 토크를 서로 상쇄시킨다. 4개의 로터(M1, M2, M3, M4)를 동일하게 회전 속도를 올리면 기체는 상승하고, 동일하게 회전 속도를 낮추면 기체는 하강하게 된다. 로터(M3)의 속도만 올리면 기체가 앞으로 기울어지고 기울어진 만큼 수평 방향으로 힘이 발생하게 되어 기체가 전진하게 되고 반면에 로터(M1)의 속도만 높이면 기체는 뒤로 기울어져 후진하게 된다. 로터(M2)의 속도만을 올리면 기체는 왼쪽으로 기울어져 왼쪽으로 이동하게 되고 반면에 로터(M4)의 속도만 올리면 기체는 오른쪽으로 기울어져 오른쪽으로 이동한다. 그리고 로터(M1, M3)의 속도를 동일하게 증가시키면 기체의 반토크 균형이 깨져 기체 후미가 왼쪽으로 돌아가며, 로터(M2, M3)의 속도를 동일하게 증가시키면 기체의 후미가 오른쪽으로 돌아간다.The unmanned rotorcraft has four rotors (M1, M2, M3, M4). The rotors M1 and M3 and the rotors M2 and M4 rotate in the same direction in pairs, respectively, but by rotating in opposite directions, the recoil torque of the aircraft cancels each other out. If the rotation speed of the four rotors M1, M2, M3, and M4 is raised in the same way, the gas rises, and if the rotation speed is lowered in the same way, the gas descends. If only the speed of the rotor (M3) is increased, the aircraft is tilted forward and a force is generated in the horizontal direction as much as the inclination is made to move the aircraft forward. If only the speed of the rotor (M2) is increased, the aircraft is inclined to the left and moves to the left. On the other hand, if only the speed of the rotor (M4) is increased, the aircraft is inclined to the right and moves to the right. And if the speed of the rotors (M1, M3) is increased equally, the anti-torque balance of the aircraft is broken and the tail of the aircraft turns to the left.

도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무인 회전익기의 고도 측정 방법을 설명하는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시되 거리 측정기의 고도 측정 시 발생하는 오차를 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a method for measuring an altitude of an unmanned rotorcraft according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining an error occurring when measuring an altitude of a rangefinder shown in FIG. 2 .

도 2 및 도 3을 참고하면, 무인 회전익기는 몸체(110), 로터(120) 및 비행 제어기(130)를 포함한다. 로터(120)는 모터(도시하지 않음)에 결합된다. 2 and 3 , the unmanned rotorcraft includes a body 110 , a rotor 120 , and a flight controller 130 . The rotor 120 is coupled to a motor (not shown).

무인 회전익기의 고도 측정을 위한 거리 측정기(200)가 비행 제어기(130)의 밑부분에 지면과 수직 방향으로 설치된다. A distance measuring device 200 for measuring the altitude of the unmanned rotorcraft is installed at the bottom of the flight controller 130 in a direction perpendicular to the ground.

무인 회전익기의 비행 시, 도 2에 도시한 바와 같이 호버링 상태에서는 비행 자세가 기울어지지 않아 거리 측정기(200) 자체의 오차만이 포함된 거리 정보가 측정된다. 거리 측정기(200)에 의해 측정된 거리 정보가 고도 정보가 된다.When the unmanned rotorcraft is flying, as shown in FIG. 2 , the flight posture is not tilted in the hovering state, so distance information including only the error of the range finder 200 itself is measured. Distance information measured by the distance meter 200 becomes altitude information.

그러나 도 3에 도시한 바와 같이, 이동 시에는 비행 자세가 기울어진다. 비행 자세는 피치(pitch)와 롤(roll)로 표현될 수 있다. 이와 같이, 비행 자세에 의해 거리 측정기(200)도 기울어진 상태에서 거리 정보를 측정하기 때문에 거리 측정기(200)의 측정 정보와 실제 고도간 오차가 발생하게 된다.However, as shown in FIG. 3, the flight posture is inclined during movement. The flight posture may be expressed in pitch and roll. As such, since the distance measuring device 200 also measures the distance information in a tilted state due to the flight posture, an error between the measured information of the distance measuring device 200 and the actual altitude occurs.

도 4는 고도가 높아졌을 때 거리 측정기의 오차가 증가하는 것을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining that the error of the distance finder increases when the altitude increases.

도 4에 도시한 바와 같이, 거리 측정기(200)는 기체가 기울어지고 비행하는 고도가 높아질수록 실제 고도와 거리 측정기(200)를 통해 측정되는 거리 정보의 오차가 커지기 때문에, 높은 고도에서 비행하는 실외 환경에서는 짐벌 없이는 거리 측정기를 활용하여 무인 회전익기의 고도를 유지하는 것에 문제가 있다. As shown in FIG. 4 , the distance measuring device 200 increases the error between the actual altitude and the distance information measured through the distance measuring device 200 as the aircraft is tilted and the flying altitude increases, so the outdoor flying at a high altitude In the environment, there is a problem in maintaining the altitude of the unmanned rotorcraft using a rangefinder without a gimbal.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정기의 고도 정보의 오차를 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of correcting an error in altitude information of a distance measurer according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 비행 제어기(130)가 구동되면(S510), 비행 제어기(130)는 IMU(Inertial Measurement Unit)의 측정 정보를 수신하여 현재 기체의 자세를 계산한다(S520). IMU는 무인 회전익기의 움직임, 자세, 방향 및 위치를 측정하는 장치로서, 자세 정보는 무인 회전익기의 피치, 롤 및 요(yaw) 등을 통해 표현될 수 있다. Referring to FIG. 5 , when the flight controller 130 is driven ( S510 ), the flight controller 130 receives measurement information of an Inertial Measurement Unit (IMU) and calculates the current posture of the aircraft ( S520 ). The IMU is a device for measuring the movement, posture, direction, and position of the unmanned rotorcraft, and the attitude information may be expressed through pitch, roll, and yaw of the unmanned rotorcraft.

거리 측정기(200)는 지면까지의 거리 정보를 측정한다. The distance meter 200 measures distance information to the ground.

거리 측정기(200)는 거리 정보를 측정하고 나면(S530), 비행 제어기(130)에 의해 계산된 자세 정보 중 롤 값과 피치 값을 바탕으로, 거리 정보를 보정한다(S540). 거리 측정기(200)는 롤 값과 피치 값을 바탕으로 측정된 거리 정보를 삼각함수를 통해 보정할 수 있다. 무인 회전익기가 기울어진 방향으로 나아가는 비행 방식으로 인해, 거리 측정기(200)는 지면과 드론 사이의 수직 높이가 아닌 기울어진 거리 값을 측정하게 된다. 따라서, 거리 측정기(200)는 비행 제어기(130)에서 계산된 자세 정보를 토대로, 기울어진 거리 값을 수직 높이 값으로 보정함으로써, 무인 회전익기의 정확한 고도를 측정한다. After measuring the distance information (S530), the distance measuring device 200 corrects the distance information based on the roll value and the pitch value among the posture information calculated by the flight controller 130 (S540). The distance measurer 200 may correct the distance information measured based on the roll value and the pitch value through a trigonometric function. Due to the flight method in which the unmanned rotorcraft advances in the inclined direction, the distance measurer 200 measures the value of the inclined distance, not the vertical height, between the ground and the drone. Accordingly, the range finder 200 measures the accurate altitude of the unmanned rotorcraft by correcting the inclined distance value to the vertical height value based on the attitude information calculated by the flight controller 130 .

거리 측정기(200)는 보정된 거리 정보를 비행 제어기(130)로 전달한다(S550).The distance meter 200 transmits the corrected distance information to the flight controller 130 (S550).

비행 제어기(130)는 보정된 거리 정보를 통해 모터를 제어하여 고도를 유지한다(S560). 비행 제어기(130)는 보정된 거리 정보를 통해 회전 속도를 증가시키거나 감소시켜 고도를 유지할 수 있다.The flight controller 130 maintains the altitude by controlling the motor through the corrected distance information (S560). The flight controller 130 may maintain the altitude by increasing or decreasing the rotation speed through the corrected distance information.

비행 제어기(130)는 구동 정지 신호가 수신되었는지 확인한다(S570). 비행 제어기(130)는 비행 제어기(130)의 구동 정지 신호가 수신되면 동작을 정지한다(S580).The flight controller 130 checks whether a driving stop signal is received (S570). The flight controller 130 stops the operation when the driving stop signal of the flight controller 130 is received (S580).

비행 제어기(130)의 동작이 정지될 때까지 상기 과정(S510~S570)은 반복된다.The above process (S510 ~ S570) is repeated until the operation of the flight controller 130 is stopped.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정기를 이용해 실내 환경에서 거리 정보를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a method of measuring distance information in an indoor environment using a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 실내 환경에서는 실외 환경과 다르게 천장이 있기 때문에 실제 고도 정보도 중요하지만 천장까지의 실제 거리 정보 또한 중요한 요소이다.Referring to FIG. 6 , since there is a ceiling differently from an outdoor environment in an indoor environment, the actual altitude information is important, but the actual distance information to the ceiling is also an important factor.

거리 측정기(200)는 바닥에서 무인 회전익기까지 측정한 거리 정보를 무인 회전익기의 자세 정보를 토대로 보정함으로써, 실내 환경에서 기존 방식보다 더 정확한 고도를 측정할 수 있다.By correcting the distance information measured from the floor to the unmanned rotorcraft based on the attitude information of the unmanned rotorcraft, the rangefinder 200 can measure the altitude more accurately than the conventional method in an indoor environment.

또한 비행 제어기(100)의 윗면에도 거리 측정기(200)를 장착하면, 기존의 방식에서는 측정할 수 없었던 무인 회전익기부터 천장까지의 거리도 구할 수 있다. 이를 토대로 무인 회전익기의 충돌 회피나 자율 비행 알고리즘에도 활용이 가능하다. In addition, if the distance measuring device 200 is mounted on the upper surface of the flight controller 100, the distance from the unmanned rotorcraft to the ceiling, which could not be measured in the conventional method, can also be obtained. Based on this, it can be used for collision avoidance of unmanned rotorcraft or autonomous flight algorithms.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고도 측정 장치를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an altitude measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 고도 측정 장치(700)는 측정부(710) 및 보정부(720)를 포함한다. 고도 측정 장치(700)는 앞에서 설명한 거리 측정기(200)일 수 있다.Referring to FIG. 7 , the altitude measuring apparatus 700 includes a measuring unit 710 and a correcting unit 720 . The altitude measuring device 700 may be the distance measuring device 200 described above.

측정부(710)는 무인 회전익기의 고도 정보를 측정한다. 고도 정보는 바닥에서 무인 회전익기의 위치까지의 거리 정보일 수 있다.The measurement unit 710 measures altitude information of the unmanned rotorcraft. The altitude information may be distance information from the floor to the position of the unmanned rotorcraft.

보정부(720)는 비행 제어기(130)로부터 무인 회전익기의 자세 정보를 수신한다. 보정부(720)는 무인 회전익기의 자세 정보 중 중 롤 값과 피치 값을 바탕으로 측정부(710)에 의해 측정된 고도 정보를 보정한다.The correction unit 720 receives the attitude information of the unmanned rotorcraft from the flight controller 130 . The correction unit 720 corrects the altitude information measured by the measurement unit 710 based on the roll value and the pitch value among the attitude information of the unmanned rotorcraft.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the right.

Claims

In the method of measuring the altitude of the unmanned rotorcraft with a distance measuring device mounted on the unmanned rotorcraft,
Receiving the measured posture information from the IMU (Inertial Measurement Unit) of the unmanned rotorcraft;
Measuring an altitude corresponding to the distance from the floor to the unmanned rotorcraft; and
correcting the distance based on the posture information
Altitude measurement method comprising.