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무인기에 설치되어 비행을 제어하는 장치로서, 다중 카메라를 통해 다중 영상을 획득하고, 다중 영상 처리를 통해 깊이 정보를 포함하는 깊이 지도를 생성하는 깊이 지도 생성부;상기 깊이 지도에 기초하여 획득한 깊이 정보로부터 상기 다중 영상 내에 존재하는 장애물을 감지하는 장애물 감지부;감지된 상기 장애물에 대해 상기 깊이 지도에서의 위치를 관성 프레임(inertial frame)의 절대 위치로 변환하는 맵핑부; 및상기 무인기와 상기 장애물의 위치 관계에 따라 상기 무인기의 위치 및 자세를 제어하는 무인기 기동부를 포함하되,상기 장애물의 위치 및 형상은 미지(unknown) 상태인 것을 특징으로 하는 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제1항에 있어서,상기 무인기 기동부는 상기 관성 프레임의 xy평면에 평행한 경로를 생성하기 위해 상기 무인기의 수평 위치를 제어하는 수평 위치 제어부를 포함하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제3항에 있어서,상기 수평 위치 제어부는, 상기 무인기가 상기 장애물로부터 미리 설정된 거리로부터 미리 설정된 범위를 벗어나 상기 장애물에 가까워지는 경우에는 상기 장애물에 대한 접선 벡터에는 0의 가중치를 주고 상기 장애물에 대한 법선 벡터에는 1의 가중치를 주어 상기 장애물로부터 멀어지는 방향으로 상기 무인기를 기동시키고, 상기 무인기가 미리 설정된 거리로부터 미리 설정된 범위를 벗어나 상기 장애물로부터 멀어지는 경우에는 상기 접선 벡터에는 0의 가중치를 주고 상기 법선 벡터에는 -1의 가중치를 주어 상기 장애물로 가까워지는 방향으로 상기 무인기를 기동시키며, 상기 무인기가 미리 설정된 거리로부터 미리 설정된 범위 이내에 있는 경우에는 상기 접선 벡터의 가중치와 상기 법선 벡터의 가중치를 -1과 1 사이의 값으로 설정하여 상기 장애물의 형상 맵핑이 수행되도록 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제3항에 있어서,상기 수평 위치 제어부는 하기 수학식에 따라 상기 무인기의 수평 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치, 여기서, 는 상기 무인기가 제어될 수평 위치 상태, 은 위치 가중 파라미터, 는 접선 벡터, 는 법선 벡터, 는 상기 무인기의 현재 위치 벡터, , 은 상기 무인기와 상기 장애물의 최근접 거리, 는 상기 무인기와 상기 장애물의 미리 설정된 거리, 은 위치 가중 파라미터의 변곡 기준점임
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제1항에 있어서,상기 무인기의 이동 방향으로 상기 장애물의 일부분과의 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 더 포함하되,상기 무인기 기동부는 상기 무인기의 이동 방향으로 상기 장애물의 일부분이 미리 지정된 간격 이내에 근접할 경우 무인기의 헤딩각을 회전시켜 상기 무인기의 센서 시선 방향과 상기 이동 방향이 변경되도록 하는 헤딩각 제어부를 포함하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제6항에 있어서,상기 헤딩각 제어부는 하기 수학식에 따라 상기 무인기의 헤딩각을 제어하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치, 여기서, 는 상기 무인기가 제어될 요 각도 상태, 는 자세 가중 파라미터, 는 센서 시선 방향의 요 각도, 는 무인기 이동 방향의 요 각도, 는 이동 방향으로의 상기 무인기와 상기 장애물 사이의 간격, 는 허용간격 상한, 는 허용간격 하한임
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제1항에 있어서,상기 무인기 기동부는 감지된 상기 장애물의 형상이 상기 다중 영상의 이미지 평면 내에 포함되지 않을 경우 위 혹은 아래 방향으로 상기 무인기를 기동시켜 상기 장애물이 상기 이미지 평면 내에 놓여지도록 하는 수직 위치 제어부를 포함하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제8항에 있어서,상기 수직 위치 제어부는 상기 장애물이 위아래 방향으로 모두 상기 이미지 평면 내에 맞춰지지 않는다면, 위 혹은 아래 방향 중 일 방향을 선택하여 상기 무인기를 기동시키고, 상기 장애물의 일 끝단에 도달하면 타 방향으로 상기 무인기를 기동시키는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제9항에 있어서,상기 맵핑부는 상기 무인기가 타 방향으로 이동할 때 맵핑을 수행하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제1항에 있어서,상기 맵핑부는 상기 장애물에 대해 수집된 데이터 지점의 시차(disparity)를 이용하여 중복 데이터를 제거하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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제11항에 있어서,상기 맵핑부는 임의의 데이터 지점을 중심으로 미리 지정된 범위 내에 존재하는 타 데이터 지점과의 시차를 비교하여 높은 시차를 가지는 데이터 지점을 제외한 나머지 데이터 지점을 제거하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 장치
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무인기에 설치되어 상기 무인기의 비행을 제어하는 무인기 비행 제어 장치에 의해 수행되는 무인기 비행 제어 방법으로서, (a) 다중 카메라를 통해 다중 영상을 획득하고, 다중 영상 처리를 통해 깊이 정보를 포함하는 깊이 지도를 생성하는 단계;(b) 상기 깊이 지도에 기초하여 획득한 깊이 정보로부터 상기 다중 영상 내에 존재하는 장애물을 감지하는 단계;(c) 상기 무인기와 상기 장애물의 위치 관계에 따라 상기 무인기의 위치 및 자세를 제어하는 단계; 및(d) 감지된 상기 장애물에 대해 상기 깊이 지도에서의 위치를 관성 프레임(inertial frame)의 절대 위치로 변환하는 단계를 포함하되,상기 장애물의 위치 및 형상은 미지(unknown) 상태인 것을 특징으로 하는 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제13항에 있어서,상기 단계 (c)는 상기 관성 프레임의 xy평면에 평행한 경로를 생성하기 위해 상기 무인기의 수평 위치를 제어하는 단계 (c1)을 포함하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제15항에 있어서,상기 단계 (c1)는, 상기 무인기가 상기 장애물로부터 미리 설정된 거리로부터 미리 설정된 범위를 벗어나 상기 장애물에 가까워지는 경우에는 상기 장애물에 대한 접선 벡터에는 0의 가중치를 주고 상기 장애물에 대한 법선 벡터에는 1의 가중치를 주어 상기 장애물로부터 멀어지는 방향으로 상기 무인기를 기동시키고, 상기 무인기가 미리 설정된 거리로부터 미리 설정된 범위를 벗어나 상기 장애물로부터 멀어지는 경우에는 상기 접선 벡터에는 0의 가중치를 주고 상기 법선 벡터에는 -1의 가중치를 주어 상기 장애물로 가까워지는 방향으로 상기 무인기를 기동시키며, 상기 무인기가 미리 설정된 거리로부터 미리 설정된 범위 이내에 있는 경우에는 상기 접선 벡터의 가중치와 상기 법선 벡터의 가중치를 -1과 1 사이의 값으로 설정하여 상기 장애물의 형상 맵핑이 수행되도록 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제15항에 있어서,상기 단계 (c1)는 하기 수학식에 따라 상기 무인기의 수평 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법, 여기서, 는 상기 무인기가 제어될 수평 위치 상태, 은 위치 가중 파라미터, 는 접선 벡터, 는 법선 벡터, 는 상기 무인기의 현재 위치 벡터, , 은 상기 무인기와 상기 장애물의 최근접 거리, 는 상기 무인기와 상기 장애물의 미리 설정된 거리, 은 위치 가중 파라미터의 변곡 기준점임
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제13항에 있어서,상기 무인기의 이동 방향으로 상기 장애물의 일부분과의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하되,상기 단계 (c)는 상기 무인기의 이동 방향으로 상기 장애물의 일부분이 미리 지정된 간격 이내에 근접할 경우 무인기의 헤딩각을 회전시켜 상기 무인기의 센서 시선 방향과 상기 이동 방향이 변경되도록 하는 단계 (c2)를 포함하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제18항에 있어서,상기 단계 (c2)는 하기 수학식에 따라 상기 무인기의 헤딩각을 제어하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법, 여기서, 는 상기 무인기가 제어될 요 각도 상태, 는 자세 가중 파라미터, 는 센서 시선 방향의 요 각도, 는 무인기 이동 방향의 요 각도, 는 이동 방향으로의 상기 무인기와 상기 장애물 사이의 간격, 는 허용간격 상한, 는 허용간격 하한임
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제13항에 있어서,상기 단계 (c)는 감지된 상기 장애물의 형상이 상기 다중 영상의 이미지 평면 내에 포함되지 않을 경우 위 혹은 아래 방향으로 상기 무인기를 기동시켜 상기 장애물이 상기 이미지 평면 내에 놓여지도록 하는 단계 (c3)를 포함하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제20항에 있어서,상기 단계 (c3)는 상기 장애물이 위아래 방향으로 모두 상기 이미지 평면 내에 맞춰지지 않는다면, 위 혹은 아래 방향 중 일 방향을 선택하여 상기 무인기를 기동시키고, 상기 장애물의 일 끝단에 도달하면 타 방향으로 상기 무인기를 기동시키는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제21항에 있어서,상기 단계 (d)는 상기 무인기가 타 방향으로 이동할 때 맵핑을 수행하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제13항에 있어서,상기 단계 (d)는 상기 장애물에 대해 수집된 데이터 지점의 시차(disparity)를 이용하여 중복 데이터를 제거하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제23항에 있어서,상기 단계 (d)는 임의의 데이터 지점을 중심으로 미리 지정된 범위 내에 존재하는 타 데이터 지점과의 시차를 비교하여 높은 시차를 가지는 데이터 지점을 제외한 나머지 데이터 지점을 제거하는 것을 특징으로 하는, 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법
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제13항, 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 사물 형상 맵핑 및 실시간 유도를 위한 무인기 비행 제어 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체
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