KR101636486B1 - Method for forming topology according to user location in drone network - Google Patents

Method for forming topology according to user location in drone network Download PDF

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Abstract

드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법이 개시된다. 본 발명의 방법은 편대를 구성하는 다수의 드론들에 의해 구현되며, 상기 다수의 드론들 각각의 위치, 구성 및 이동성 정보를 관리하는 지상 제어 장치(GCS)에 의해 제어되는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 있어서, 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론 네트워크의 서비스 지역에 포함된 사용자들 및 그 사용자들의 위치를 검출하는 단계; 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 사용자들을 상기 사용자들의 군집 정도에 따라 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계; 및 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 클러스터별로 그 클러스터에 포함된 사용자들 간의 거리 정보에 기초하여 상기 드론들의 배치 형태를 결정하는 토폴로지 구성 단계를 포함한다.A method for configuring a topology of a drone network is disclosed. The method of the present invention is a method for constructing a topology of a drone network which is implemented by a plurality of drones constituting a flight and controlled by a ground control device (GCS) for managing the location, configuration and mobility information of each of the plurality of drones Detecting a location of users and their users included in a service area of the drones network; Dividing the users into a number of clusters according to the degree of cluster of the users; And a topology configuration step in which the terrestrial control apparatus (GCS) determines the arrangement type of the drones based on distance information between users included in the cluster for each cluster.

Description

사용자 위치에 따른 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법{METHOD FOR FORMING TOPOLOGY ACCORDING TO USER LOCATION IN DRONE NETWORK}METHOD FOR FORMING TOPOLOGY ACCORDING TO USER LOCATION IN DRONE NETWORK BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 드론 네트워크에 관한 것으로서, 특히, 재난 발생 지역에서 사용자를 효과적으로 구조하기 위한 드론 네트워크의 토폴로지 구성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a drones network, and more particularly, to a method for configuring a topology of a drones network to efficiently structure users in disaster-prone areas.

재난 지역이나 급격하게 인파가 몰린 지역, 전쟁 지역, 산악 지역의 경우 기지국이 정상적으로 동작하기 어려운 환경이거나, 기지국의 부재 등으로 인하여 네트워크 서비스가 제대로 제공되지 못하고 있다. 이러한 현실은 단순한 불편함을 넘어 사용자들의 안전 보장과도 관련된다. 예를 들어 지진, 전쟁, 항공기 사고와 같은 대형 재난이 발생한 상황에서 인터넷 서비스의 가능 여부는 인명 구조에 직접적인 영향을 끼친다.In the case of disaster areas, sudden crowded areas, war zones or mountainous areas, the base station is difficult to operate normally, or the network service is not properly provided due to the absence of the base station. This reality is not only a mere inconvenience but also a security guarantee for users. For example, in the event of a major disaster such as an earthquake, war, or aircraft accident, the availability of Internet services has a direct impact on life sciences.

따라서 이와 같이 네트워크 서비스가 제대로 제공되지 않는 네트워크 음영지역들에 대하여 네트워크 서비스를 제공하려는 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 이동형 기지국 등을 통하여 해당 지역에 네트워크 서비스를 제공하고자 하고 있다. 하지만 이러한 방법들은 물리적인 한계로 서비스의 제공이 일부 지역으로 제한되거나, 그 품질이 저조한 경우가 대부분이다. Accordingly, various attempts have been made to provide network services for the network shadow areas where the network service is not properly provided. For example, it is attempting to provide network service to a corresponding area through a mobile base station. However, most of these methods are limited due to physical limitations, or the quality of services is limited to some areas.

재난 지역에 파견되어 긴급히 인터넷 서비스를 제공하기 위한 대표 서비스로는 씨스코(Cisco)의 NERV(Network Emergency Response Vehicle)가 있다. 상기 NERV는 각종 네트워크 장비들을 갖춘 트럭의 형태를 지니며, 재난지역에 파견되어 신속하게 위성 통신 기반의 네트워크 서비스를 제공할 수 있도록 한다. 따라서 외부의 다양한 재난 대책 기관들과 해당 지역이 신속하게 연결될 수 있도록 한다. 하지만, 상기 NERV는 그 목적이 재난 지역 내의 사용자들에게 서비스를 제공하기보다는 여러 재난 대책 기관들과 통신 가능한 거점을 만들어 주는 것에 더 의의가 있다. 또한, 지상을 따라 이동하는 한계로 인하여 재난 지역 전체에 네트워크 서비스를 제공하는 것이 제한되거나, 많은 시간이 소모된다는 단점이 있다. Cisco's Network Emergency Response Vehicle (NERV) is a representative service for urgent internet service delivery to disaster areas. The NERV has the form of a truck equipped with various network equipments, and is dispatched to the disaster area to quickly provide satellite communication based network service. Therefore, it can be quickly connected with various disaster prevention agencies outside the area. However, the NERV is more meaningful in that its purpose is to provide a base for communication with various disaster response agencies, rather than providing services to users in the disaster area. In addition, due to the limitation of movement along the ground, it is disadvantageous in that it is limited to provide the network service throughout the disaster area, or a lot of time is consumed.

한편, 재난 지역에서 사람을 찾으려는 기술은 사복스(Savox)의 DELSAR가 있다. 이는, 진동 센서와 소리 센서를 이용하여 지진, 산사태 등에 의해 무너진 구조물에 갇힌 사람들을 찾는 기술로서, 재난 지역에 직접 센서들과 기구를 장착하여 보이지 않는 곳에 갇힌 희생자들을 탐지해낸다. 그런데, 이러한 DELSAR는 재난지역에 센서들을 직접 설치하고 헤드폰을 이용하여 희생자들을 탐지해야 한다. 따라서 대형 재난이 발생하여 접근이 어려운 경우에는 적합하지 않다. 또한 2차 재난의 피해가 우려될 경우 2차 피해의 위험성이 적을 때까지 기다렸다가 작업을 수행하여야 하므로 사람을 탐지하더라도 생존율을 장담하기 힘들다.On the other hand, the technology to find people in the disaster area is DELSAR of Savox. It uses vibration sensors and sound sensors to detect people trapped in structures collapsed by earthquakes, landslides, etc. Detecting victims trapped invisible by attaching sensors and instruments directly to the disaster area. However, these DELSARs have to install the sensors directly in the disaster area and use headphones to detect the victims. Therefore, it is not suitable for cases where large disasters occur and access is difficult. In addition, if the victim of the second disaster is concerned, it is difficult to guarantee the survival rate even if a person is detected because the work should be performed after waiting until the risk of the second damage is small.

결과적으로 종래의 방법으로는 재난 지역에서 사용자를 효과적으로 구조할 수 없었다. As a result, conventional methods have not been able to efficiently rescue users in disaster areas.

따라서 본 발명은 재난 발생 지역에서 사용자를 효과적으로 구조하기 위한 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention provides a method of constructing a topology of a drone network for efficiently managing users in a disaster-affected area.

또한, 본 발명은 사용자의 위치를 검출하고, 그 사용자의 위치에 따라 드론 네트워크의 토폴로지를 구성하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a topology configuration method of a drone network that detects a user's location and configures a topology of a drone network according to the location of the user.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법은 편대를 구성하는 다수의 드론들에 의해 구현되며, 상기 다수의 드론들 각각의 위치, 구성 및 이동성 정보를 관리하는 지상 제어 장치(GCS)에 의해 제어되는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 있어서, 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론 네트워크의 서비스 지역에 포함된 사용자들 및 그 사용자들의 위치를 검출하는 단계; 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 사용자들을 상기 사용자들의 군집 정도에 따라 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계; 및 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 클러스터별로 그 클러스터에 포함된 사용자들 간의 거리 정보에 기초하여 상기 드론들의 배치 형태를 결정하는 토폴로지 구성 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of configuring a topology of a drone network, the method comprising: providing a plurality of drones forming a flight; managing a location, A method of configuring a topology of a drone network controlled by a terrestrial control unit (GCS), the method comprising: detecting a location of users and their users included in a service area of the drones network; Dividing the users into a number of clusters according to the degree of cluster of the users; And a topology configuration step in which the terrestrial control apparatus (GCS) determines the arrangement type of the drones based on distance information between users included in the cluster for each cluster.

바람직하게는, 상기 사용자들의 위치 검출 단계는 상기 지상 제어 장치(GCS)가 사용자로부터 주기적으로 수신한 구조정보 메시지에 의거하여 해당 사용자의 위치를 검출할 수 있다. Preferably, the location detecting step of the users can detect the location of the user based on the structure information message periodically received from the user by the terrestrial control unit (GCS).

바람직하게는, 상기 구조정보 메시지는 상기 메시지가 구조 정보 메시지임을 나타내는 메시지 플래그; 상기 구조정보 메시지를 전송한 사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보; GPS를 통해 얻은 정보와 상기 사용자가 연결된 드론의 정보를 포함하는 상기 사용자의 위치정보; 상기 사용자의 주변 상황을 표시하는 센서정보; 상기 사용자가 연결된 드론의 영역 내에 위치하는 사용자 정보를 포함하는 주변 사용자 정보; 및 상기 사용자 단말의 상태 정보를 포함하는 기타 정보를 포함할 수 있다. Advantageously, said structure information message comprises: a message flag indicating that said message is a structure information message; User identification information for identifying a user who transmitted the structure information message; Location information of the user including information obtained via GPS and information of a dron connected to the user; Sensor information indicative of a circumstance of the user; Surrounding user information including user information located within an area of the dron to which the user is connected; And other information including status information of the user terminal.

바람직하게는, 상기 센서 정보는 사용자의 주변 조도를 측정하여 상기 사용자가 위치한 주변의 상태를 알리기 위한 조도 센서; 및 상기 사용자의 이동성 정보를 알리기 위한 가속도계와 자기계를 포함할 수 있다. Preferably, the sensor information includes an illuminance sensor for measuring the ambient illuminance of the user and notifying the user of the surroundings of the surroundings; And an accelerometer and a magnet for informing the mobility information of the user.

바람직하게는, 상기 사용자들의 위치 검출 단계는 상기 지상 제어 장치(GCS)가 사용자와의 연결이 끊어진 것을 감지한 드론의 최후의 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. Advantageously, the step of detecting the location of the users may further include receiving a last message of the drones that the ground control unit (GCS) detects that the connection with the user is broken.

바람직하게는, 상기 사용자들의 위치 검출 단계는 상기 최후의 메시지를 수신한 상기 지상 제어 장치(GCS)가 응답 메시지(ACK MSG)를 전송할 수 있다. Preferably, the location detecting step of the users may transmit a response message (ACK MSG) to the GCS that has received the last message.

바람직하게는, 상기 사용자들의 위치 검출 단계는 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론들을 제어하여 상기 서비스 지역 내에 위치한 모든 사용자들에게 상기 드론의 위치를 알리도록 제어하는 단계; 상기 지상 제어 장치(GCS)가 드론들에게 주변 메시지 흐름을 도청(overhearing)하도록 제어하는 단계; 상기 지상 제어 장치(GCS)가 드론으로 연결을 시도한 사용자의 ID를 주변 드론들 또는 상기 지상 제어 장치(GCS)에게 알리도록 제어하는 단계; 및 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 연결을 시도한 사용자의 신호 세기를 추출하고, 상기 신호 세기에 의해 사용자의 위치를 파악하는 단계를 포함할 수 있다. Preferably, the step of detecting the position of the users includes the steps of controlling the ground control unit (GCS) to control the drones to inform all users located in the service area of the position of the drones; Controlling the ground control unit (GCS) to overhead the neighboring message flow to the drones; Controlling the ground control device (GCS) to inform the surrounding drills or the ground control device (GCS) of the ID of the user who tried to connect to the drones; And extracting a signal strength of a user who has attempted to make the connection by the ground control unit (GCS), and determining the position of the user based on the signal strength.

바람직하게는, 상기 드론의 위치 알림 단계는 상기 드론들이 비컨 메시지 또는 별도의 사용자 탐지용 메시지를 최대 출력으로 전송하도록 상기 지상 제어 장치(GCS)가 제어할 수 있다. Advantageously, the position notification step of the drones can be controlled by the ground control device (GCS) such that the drones transmit beacon messages or separate user detection messages at full power.

바람직하게는, 상기 사용자의 신호 세기 추출 방법은 상기 지상 제어 장치(GCS)가, 상기 드론이 수신한 패킷 메시지들 중 그 소스 어드레스(Source Address)가 상기 드론에게 연결을 시도한 사용자의 ID인 패킷 메시지들을 검출하고, 그 패킷 메시지의 신호 세기를 추출하도록 제어할 수 있다. Preferably, the method for extracting a signal strength of the user further comprises a step in which the GCS transmits a packet message, which is an ID of a user whose source address of the packet message received by the drones attempts to connect to the drones, And to extract the signal strength of the packet message.

바람직하게는, 상기 사용자의 위치 파악 방법은 상기 지상 제어 장치(GCS)는 패스 로스 모델(path loss model)에 근거하여 상기 드론으로 부터 신호의 세기에 해당하는 거리를 반지름으로 하는 원들의 교집합의 중앙점을 사용자의 위치로 결정할 수 있다. Preferably, the method for locating the user includes: determining whether the center of the intersection of the circles having the radius corresponding to the strength of the signal from the drones, based on a path loss model, The point can be determined by the user's location.

바람직하게는, 상기 토폴로지 구성 단계는 상기 클러스터(Cluster)마다 사용자를 꼭짓점(vertex)으로 하는 최소신장트리(MST: Minimum Spanning Tree)를 생성하는 단계; 상기 최소신장트리(MST) 내에서 모든 꼭짓점들을 가상 꼭짓점으로 변환하는 단계; 최종적으로 얻어진 꼭짓점(Vertex)들의 위치에 드론들을 파견하는 단계; 및 상기 드론들에 의해 생성된 토폴로지 상에서 네트워크 서비스를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. Preferably, the topology configuration step comprises: generating a minimum spanning tree (MST) having a vertex of a user for each cluster; Transforming all vertices into a virtual vertex in the minimum extension tree (MST); Dispatching drones to the positions of the finally obtained vertices; And providing network services over a topology created by the drones.

바람직하게는, 상기 가상 꼭짓점 변환 단계는 상기 최소신장트리(MST) 상에서 리프-꼭짓점(leaf vertex)에서 시작하여 연결된 두 꼭짓점(vertex)이 드론의 최대 통신 가능 거리 d 내부에 속하는 경우 그 둘을 하나로 묶고, 그 평균 위치에 가상의 새로운 꼭짓점(vertex)를 만들어 기존의 최소신장트리(MST)와 연결시키는 과정 반복할 수 있다. Preferably, the virtual vertex transformation step may include a step of, when two vertexes connected at a leaf vertex on the minimum extension tree (MST) are included in the maximum communication distance d of the drones, And it is possible to repeat the process of connecting the existing minimum extension tree (MST) by creating a virtual new vertex at the average position.

바람직하게는, 상기 드론 파견 단계는 상기 꼭짓점들 간의 거리(edge)(L)가 미리 설정된 드론간의 최대 통신 가능 거리(d)를 넘는 경우 ceil(L/d)-1 만큼의 드론을 두 꼭짓점(vertex) 사이에 추가로 파견할 수 있다. Preferably, the dragon dispatching step may include drones of ceil (L / d) -1 when the distance L between the vertexes exceeds a maximum communicable distance d between predetermined drones, vertex).

본 발명은 신속한 대처와 구조가 필요한 상황(예컨대, 재난 발생 등)에서, 드론의 GPS와 네트워크 신호 세기를 이용하여 사용자의 위치를 검출함으로써, 그 위치를 비교적 정확하게 검출할 수 있으며, 상기 위치를 기반으로 드론 네트워크의 네트워크 토폴로지를 구성함으로써 매우 효율적인 구조가 이루어질 수 있다는 장점이 있다.The present invention can detect the position of the user relatively accurately by detecting the position of the user using the GPS and the network signal strength of the drones in a situation (for example, a disaster occurrence) in which quick response and structure are required, The network topology of the drone network can be configured so that a very efficient structure can be achieved.

도 1은 본 발명이 적용된 드론 네트워크에 대한 일반적인 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자 위치에 따른 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 대한 처리 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자가 전송하는 구조 정보 메시지 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자의 위치를 검출하는 과정에 대한 처리 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자의 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 토폴로지를 구성하는 과정에 대한 처리 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 토폴로지를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 1 is a general system configuration diagram of a drone network to which the present invention is applied.
2 is a flowchart illustrating a method of configuring a topology of a drone network according to a user location according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a structure information message structure transmitted by a user according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of detecting a location of a user according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a method of detecting a position of a user according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a process of configuring a topology according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are views for explaining a method of configuring a topology according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification and claims, where a section includes a constituent, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may include other elements.

도 1은 본 발명이 적용된 드론 네트워크에 대한 일반적인 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용된 드론 네트워크는 지상 제어 장치(Ground Control Station, 이하 GCS라 칭함)(200)의 제어를 받고 편대를 구성하는 다수의 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)을 포함하여 구성되며, 다수의 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)이 자신의 영역에 위치한 사용자 단말들(300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f)에게 네트워크 서비스를 제공한다. 여기서 드론이란 UAV, 무인 비행선, 무인 비행체 등 사람이 탑승하지 않고 원격으로 조종하거나 사전 정보에 따라 비행하는 모든 비행체를 포함한다. 한편, 드론 편대란 하나의 큰 임무를 수행하기 위하여 공동으로 임무를 처리하는 드론들의 묶음이다. 드론을 단일 객체가 아닌 편대 단위에서 관리함으로써 하나의 드론이 단독으로 수행하기 힘든 임무를 수행할 수 있도록 하는 것이다. 도 1의 예에서는, 상기 4개의 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)이 편대를 구성하고 GCS(200)의 제어를 받아 네트워크 서비스를 제공하는 예를 도시하고 있다.1 is a general system configuration diagram of a drone network to which the present invention is applied. 1, a drone network to which the present invention is applied includes a plurality of drones 100a, 100b, 100c, and 100d that are controlled by a ground control unit (GCS) And a plurality of drones 100a, 100b, 100c, and 100d provide network services to user terminals 300a, 300b, 300c, 300d, 300e, and 300f located in its own area. Here, the drones include all flying objects, such as UAVs, unmanned aerial vehicles, and unmanned aerial vehicles, which can be operated remotely without any person on board, or according to preliminary information. On the other hand, a dragon squadron is a bundle of drones that are jointly tasked to carry out one great task. By managing the drones in units of units rather than a single object, it is possible for a single dron to carry out tasks that are difficult to perform alone. In the example of FIG. 1, the four drones 100a, 100b, 100c, and 100d constitute a flight and are controlled by the GCS 200 to provide a network service.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자 위치에 따른 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 대한 처리 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일실시 예에 따라 드론 네트워크의 토폴로지를 구성하는 방법은 다음과 같다. 2 is a flowchart illustrating a method of configuring a topology of a drone network according to a user location according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2, a method of configuring a topology of a drone network according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 단계 S100에서는, 도 1에 예시된 바와 같은 드론 네트워크에서, GCS(200)가 상기 드론 네트워크의 서비스 지역에 포함된 사용자들이 전송한 구조 정보 메시지를 수신한다. 즉, GCS(200)는 상기 드론 네트워크 서비스 지역에 위치한 사용자의 사용자 단말로부터 구조 정보 메시지를 수신한다. 이를 위해, 사용자 단말은 상기 구조정보 메시지를 주기적으로 전송하는 것이 바람직하다. First, in step S100, the GCS 200 receives a structure information message transmitted by users included in the service area of the drone network in the drone network as illustrated in FIG. That is, the GCS 200 receives a structure information message from a user terminal of a user located in the service area of the drone network. To this end, the user terminal periodically transmits the structure information message.

단계 S200에서는, GCS(200)가 상기 수신된 구조정보 메시지에 의거하여 해당 사용자의 위치를 검출한다. 이 때, 수신된 구조 정보 메시지의 데이터 포맷의 예가 도 3에 예시되어 있다. In step S200, the GCS 200 detects the location of the user based on the received structure information message. At this time, an example of the data format of the received structure information message is illustrated in FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자가 전송하는 구조 정보 메시지 구조의 예를 도시한 도면으로서, 도 3을 참조하면 구조 정보 메시지(400)는 상기 메시지가 구조 정보 메시지임을 나타내는 메시지 플래그(Msg.flag)(401), 상기 구조정보 메시지를 전송한 사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보(Src.ID)(402), GPS를 통해 얻은 정보와 상기 사용자가 연결된 드론의 정보를 포함하는 상기 사용자의 위치정보(GPS Location)(403), 상기 사용자의 주변 상황을 표시하는 센서정보(Sonsor info.1, Sonsor info.2, , Sonsor info.n)(405,406,407), 상기 사용자가 연결된 드론의 영역 내에 위치하는 사용자 정보를 포함하는 주변 사용자 정보(Neighbor info.)(408); 및 상기 사용자 단말의 상태 정보를 포함하는 기타 정보(Etc.)(409)를 포함한다. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a structure information message structure transmitted by a user according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a structure information message 400 includes a message flag indicating that the message is a structure information message Msg.flag) 401, user identification information (Src.ID) 402 for identifying a user who has transmitted the structure information message, information about the drones connected to the user, (GPS Location) 403 of the user, sensor information (Sonsor info.1, Sonsor info.2, Sonsor info.n) 405, 406, 407 for indicating the user's surroundings, Neighbor user information (Neighbor info) 408 including user information to be located; And other information (Etc.) 409 including status information of the user terminal.

이 때, 사용자 식별 정보(Src.ID)(402)는 예컨대, IP 주소가 될 수 있다. 상기 사용자의 위치 정보(403)는 사용자가 연결된 드론 정보로써, GCS는 드론의 정보를 관리하므로, 사용자와 연결된 드론의 정보를 아는 것만으로도 수색의 범위를 크게 줄일 수 있다. 한편, 센서 정보(405,406,407)는 조도 센서와, 가속도계와 자기계로부터 수신된 정보를 포함한다. 이 때, 상기 조도 센서는 사용자의 주변 조도를 측정하여 상기 사용자가 위치한 주변의 상태(예컨대, 사용자가 실내에 있는지, 실외에 있는지, 혹은 장애물에 의해 고립된 상황인 지 등)를 전달하고, 상기 가속도계와 자기계는 사용자가 자유롭게 움직일 수 있는 상황인지, 움직이지 못하고 멈춰있는 상황인지에 대한 정보를 전달하도록 한다. 이 때, 센서 정보는 그 수가 한정되지 않는다. 따라서, 이와 같이 재난 지역에서 사용자 탐지에 도움을 줄 수 있는 기타 센서의 정보들이 자유롭게 추가될 수 있다. At this time, the user identification information (Src.ID) 402 may be, for example, an IP address. Since the GCS manages the information of the drone as the location information 403 of the user, the GCS can greatly reduce the search range by knowing the information of the drone connected with the user. On the other hand, the sensor information 405, 406, 407 includes an illuminance sensor, and information received from the accelerometer and the machine. At this time, the illuminance sensor measures the ambient illuminance of the user and delivers the surrounding state of the user (for example, whether the user is indoors, outdoors, or isolated by an obstacle) The accelerometer and the jammer communicate information about whether the user is free to move, or whether the user is free to move. At this time, the number of sensor information is not limited. Thus, information from other sensors that can assist in user detection in such a disaster area can be freely added.

다시 도 2를 참조하면, 단계 S300에서는, 상기 검출된 사용자들의 위치 정보에 기초하여 상기 사용자들의 군집 정도에 따라 몇 개의 클러스터로 분할한다. 도 7은 재난 지역(Disaster area)에서 검출된 사용자들을 그 위치 정보에 기초하여 3개의 클러스터(Cluster1, Cluster2, Cluster3)로 분할한 예를 도시하고 있다. Referring back to FIG. 2, in step S300, the user is divided into several clusters according to the degree of cluster of users based on the detected location information of the users. FIG. 7 shows an example in which users detected in a disaster area are divided into three clusters (Cluster1, Cluster2, and Cluster3) based on their location information.

단계 S400에서는, 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 클러스터별로 그 클러스터에 포함된 사용자들 간의 거리 정보에 기초하여 상기 드론들의 배치 형태를 결정한다. In step S400, the terrestrial control unit (GCS) determines the arrangement type of the drones based on the distance information between the users included in the cluster for each cluster.

이 때, 사용자와의 연결이 끊어진 것을 감지한 드론은 상기 사용자의 최후 메시지를 GCS에게 전송하되, GCS로부터 응답 메시지(ACK MSG)가 수신될 때까지 반복하는 단계를 더 포함함으로써, 사용자 위치 정보에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다. At this time, the drones which have detected that the connection with the user is disconnected, further include transmitting the last message of the user to the GCS, repeating the last message until the response message (ACK MSG) is received from the GCS, It is possible to improve the reliability.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자의 위치를 검출하는 과정에 대한 처리 흐름도로서, 도 2의 사용자 위치 검출 과정(S200)에 대한 보다 상세한 처리 과정을 예시하고 있다. FIG. 4 is a flowchart of a process of detecting a location of a user according to an exemplary embodiment of the present invention, illustrating a more detailed process for the user location detection process (S200) of FIG.

도 1 및 도 4를 참조하면, 단계 S210에서, GCS(200)는 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)에게 주기적으로 사용자 탐지용 메시지(예컨대, 비컨 메시지 등)를 전송하도록 함으로써, 네트워크 서비스 지역 내에 위치한 모든 사용자들에게 해당 드론의 위치를 알리도록 한다.1 and 4, in step S210, the GCS 200 periodically transmits a user detection message (e.g., a beacon message) to the drones 100a, 100b, 100c, and 100d, Ensure that all users located within the area are informed of the location of the drones.

단계 S220에서는, GCS(200)가 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)을 제어하여, 상기 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)에게 연결을 시도한 사용자의 ID를 주변 드론 및 GCS(200)에게 전송하도록 한다. 이는 모든 드론들의 위치 정보를 관리하는 GCS가 그 주변 드론의 위치를 참조하여 보다 정확한 사용자의 위치를 검출할 수 있도록 하기 위함이다. 이 단계에서, GCS가 드론들에게 주변 메시지 흐름을 도청(overhearing)하도록 제어할 수도 있다. In step S220, the GCS 200 controls the drones 100a, 100b, 100c, and 100d so that the ID of the user who tried to connect to the drones 100a, 100b, 100c, . This is to allow the GCS, which manages the position information of all drones, to detect the position of the user more precisely by referring to the position of the surrounding drone. At this stage, the GCS may control the drones to overhear the surrounding message flow.

단계 S230에서는, GCS(200)가 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)을 제어하여, 상기 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)에게 연결을 시도한 사용자의 신호 세기를 추출한다. 이를 위해, GCS(200)는 상기 드론이 수신한 패킷 메시지들 중 그 소스 어드레스(Source Address)가 상기 드론에게 연결을 시도한 사용자의 ID인 패킷 메시지들을 검출하고, 그 패킷 메시지의 신호 세기를 추출하도록 제어하는 것이 바람직하다. In step S230, the GCS 200 controls the drones 100a, 100b, 100c, and 100d to extract the signal strength of the user who tried to connect to the drones 100a, 100b, 100c, and 100d. To this end, the GCS 200 detects packet messages whose source address is the ID of the user who tried to connect to the drones among the packet messages received by the drones, and extracts the signal strength of the packet message .

단계 S240에서는, GCS(200)가 위치 측정(localization) 알고리즘을 실행하여 사용자의 위치를 파악한다. 이 때, GCS(200)는 패스 로스 모델(path loss model)에 의한 위치 측정 알고리즘을 적용하는데, 상기 패스 로스 모델(path loss model)은 상기 드론으로부터 신호의 세기에 해당하는 거리를 반지름으로 하는 원들의 교집합의 중앙점을 사용자의 위치로 결정하는 방식을 채택하고 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 사용자의 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 패스 로스 모델(path loss model)을 설명하고 있다. 도 5를 참조하면, GCS(200)는 패스 로스 모델(path loss model) 알고리즘에 기초하여, 제3 드론(100c)과 사용자(300)의 거리(d1)를 반지름으로 하는 원(C1), 제2 드론(100b)과 사용자(300)의 거리(d2)를 반지름으로 하는 원(C2), 제4 드론(100d)과 사용자(300)의 거리(d3)를 반지름으로 하는 원(C3)을 그리고, 상기 원들(C1, C2, C3)의 교집합의 중앙점을 사용자의 위치로 판단한다. In step S240, the GCS 200 executes a localization algorithm to determine the location of the user. In this case, the GCS 200 applies a position measurement algorithm based on a path loss model, wherein the path loss model is a circle having a radius corresponding to the intensity of the signal from the dron, The center point of the intersection of the users is determined as the position of the user. FIG. 5 is a view for explaining a method of detecting a position of a user according to an embodiment of the present invention, which describes the path loss model. Referring to FIG. 5, the GCS 200 generates a circle C1 having a radius d 1 between the third drones 100c and the user 300 as a radius based on a path loss model algorithm, second drone (100b) and the source of the radial distance (d 3) of a circle (C2), the fourth drone (100d) and the user 300 that the distance (d 2) of the user (300) with a radius (C3 And determines the center point of the intersection of the circles C1, C2, and C3 as the position of the user.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 토폴로지를 구성하는 과정에 대한 처리 흐름도로서, 도 2의 토폴로지 구성 과정(S400)을 보다 상세히 설명한다. 한편, 도 8은 이러한 토폴로지 구성과정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 6 is a process flow diagram of a process of configuring a topology according to an embodiment of the present invention, and the topology configuration process (S400) of FIG. 2 will be described in detail. Meanwhile, FIG. 8 is a diagram for explaining the topology configuration process.

도 1, 도 6 및 도 8을 참조하면, 단계 S410에서, GCS(200)은 상기 도 2의 단계 S300에서 생성된 클러스터(Cluster)마다 사용자를 꼭짓점(vertex)으로 하는 최소신장트리(MST: Minimum Spanning Tree)를 생성한다. 도 8의 (a)는 특정 클러스터 내에서 생성된 최소신장트리(MST)의 예를 도시한다. Referring to FIGS. 1, 6, and 8, in step S410, the GCS 200 determines a minimum extension tree (MST: Minimum) having a vertex of a user for each cluster generated in step S300 of FIG. Spanning Tree). 8 (a) shows an example of a minimum extension tree (MST) generated in a specific cluster.

단계 S420에서는, GCS(200)가 상기 최소신장트리(MST) 내에서 모든 꼭짓점들을 가상 꼭짓점으로 변환한다. 이를 위해, GCS(200)는 MST 상에서 임의의 리프 꼭짓점(leaf vertex)으로부터 상기 처리 과정을 실시하되, 비용(cost)가 작은 엣지(edge)와 연결된 꼭짓점(vertex)부터 탐색하여 연결된 두 꼭짓점(vertex)의 거리가 드론의 최대 통신 가능 거리(d) 보다 작다면 두 꼭짓점(vertex)를 지우고 그 평균 위치에 가상의 새로운 꼭짓점(vertex)를 만들어 기존의 MST와 연결한다. 이 때, 생성된 가상의 꼭짓점(vertex)은 자신을 형성할 때 포함된 꼭짓점의 수만큼 가중치를 가지며, 이 가중치는 다음 번 평균 위치 계산에 이용된다. 이는 상기 생성된 가상의 꼭짓점(vertex)이 일반 꼭짓점(vertex)과 같은 중요도로 취급되는 것을 방지하기 위함이다.In step S420, the GCS 200 converts all the vertexes into the virtual vertexes within the minimum extension tree (MST). To do this, the GCS 200 performs the above process from an arbitrary leaf vertex on the MST, and searches for a vertex connected to an edge having a low cost, ) Is less than the maximum communicable distance (d) of the drones, two vertices are erased and a new virtual vertex is created at the average position to connect with the existing MST. At this time, the generated virtual vertex has a weight corresponding to the number of vertexes included when forming the virtual vertex, and this weight is used in the next average position calculation. This is to prevent the generated virtual vertex from being treated as the same importance as the normal vertex.

도 8의 (b) 및 (c)는 이러한 처리 과정에 의해 가상의 꼭짓점들(1 및 2)이 생성된 예를 도시하고 있다. 이러한 과정을 반복하여 모든 꼭짓점들을 가상의 꼭짓점으로 변환하게 되면 상기 최소신장트리(MST)는 도 8의 (d)와 같이 새롭게 구성된다. 이와 같이 토폴로지를 새롭게 구성하는 것은 최소의 드론으로 최대의 사용자들을 커버할 수 있도록 하기 위함이다. 8 (b) and 8 (c) show an example in which virtual vertexes 1 and 2 are generated by this process. When this process is repeated to convert all the vertexes to virtual vertexes, the minimum extension tree (MST) is newly constructed as shown in FIG. 8 (d). This new configuration of the topology is intended to cover the maximum number of users with a minimum of drones.

단계 S430에서는, 도 8의 (d)와 같이 최종적으로 얻어진 꼭짓점들의 위치에 드론들을 파견한다. 이 때, GCS(200)는 상기 꼭짓점들 간의 거리(edge)(L)가 미리 설정된 드론간의 최대 통신 가능 거리(d)를 넘는 경우 ceil(L/d)-1 만큼의 드론을 두 꼭짓점(vertex) 사이에 추가로 파견한다. In step S430, drones are dispatched to the positions of the vertexes finally obtained as shown in FIG. 8 (d). At this time, if the distance L between the vertexes exceeds the maximum communicable distance d between the predetermined drones, the GCS 200 assigns the darts of ceil (L / d) -1 to two vertexes ).

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. The above-described embodiments of the present invention can be embodied in a general-purpose digital computer that can be embodied as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)를 포함한다. The computer readable recording medium includes a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading medium (e.g., CD ROM, DVD, etc.).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. The present invention has been described with reference to the preferred embodiments.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명이 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (13)

편대를 구성하는 다수의 드론들에 의해 구현되며, 상기 다수의 드론들 각각의 위치, 구성 및 이동성 정보를 관리하는 지상 제어 장치(GCS)에 의해 제어되는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 있어서,
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론 네트워크의 서비스 지역에 포함된 사용자들 및 그 사용자들의 위치를 검출하는 단계;
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 사용자들을 상기 사용자들의 군집 정도에 따라 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계; 및
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 클러스터별로 그 클러스터에 포함된 사용자들 간의 거리 정보에 기초하여 상기 드론들의 배치 형태를 결정하는 토폴로지 구성 단계를 포함하고,
상기 사용자들의 위치 검출 단계는
상기 지상 제어 장치(GCS)가 사용자로부터 주기적으로 수신한 구조정보 메시지에 의거하여 해당 사용자의 위치를 검출하고, 상기 지상 제어 장치(GCS)가 사용자와의 연결이 끊어진 것을 감지한 드론의 최후의 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
A method for configuring a topology of a drone network, the method being implemented by a plurality of drone (s) constituting a formation, and controlled by a geotechnical control system (GCS) for managing location, configuration and mobility information of each of the plurality of drones,
Detecting a location of users and their users included in the service area of the drones network by the ground control device (GCS);
Dividing the users into a number of clusters according to the degree of cluster of the users; And
And a topology configuration step in which the terrestrial control device (GCS) determines a layout type of the drone based on distance information between users included in the cluster for each cluster,
The location detection of the users
The GCS detects the position of the user based on the structural information message periodically received from the user, and when the GCS detects that the connection with the user is broken, the last message of the drones Wherein the step of receiving the topology information comprises receiving the topology information of the drones.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 구조정보 메시지는
상기 메시지가 구조 정보 메시지임을 나타내는 메시지 플래그;
상기 구조정보 메시지를 전송한 사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보;
GPS를 통해 얻은 정보와 상기 사용자가 연결된 드론의 정보를 포함하는 상기 사용자의 위치정보;
상기 사용자의 주변 상황을 표시하는 센서정보;
상기 사용자가 연결된 드론의 영역 내에 위치하는 사용자 정보를 포함하는 주변 사용자 정보; 및
사용자 단말의 상태 정보를 포함하는 기타 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
2. The method of claim 1,
A message flag indicating that the message is a structure information message;
User identification information for identifying a user who transmitted the structure information message;
Location information of the user including information obtained via GPS and information of a dron connected to the user;
Sensor information indicative of a circumstance of the user;
Surrounding user information including user information located within an area of the dron to which the user is connected; And
And other information including status information of the user terminal.
제3항에 있어서, 상기 센서 정보는
사용자의 주변 조도를 측정하여 상기 사용자가 위치한 주변의 상태를 알리기 위한 조도 센서; 및
상기 사용자의 이동성 정보를 알리기 위한 가속도계와 자기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
4. The method of claim 3,
An illuminance sensor for measuring the ambient illuminance of the user and informing the user of the surroundings of the surroundings; And
And an accelerometer and a magnetic machine for informing the mobility information of the user.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 사용자들의 위치 검출 단계는
상기 최후의 메시지를 수신한 상기 지상 제어 장치(GCS)가 응답 메시지(ACK MSG)를 전송하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
2. The method of claim 1,
And the GCS receiving the last message transmits a response message (ACK MSG).
편대를 구성하는 다수의 드론들에 의해 구현되며, 상기 다수의 드론들 각각의 위치, 구성 및 이동성 정보를 관리하는 지상 제어 장치(GCS)에 의해 제어되는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 있어서,
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론 네트워크의 서비스 지역에 포함된 사용자들 및 그 사용자들의 위치를 검출하는 단계;
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 사용자들을 상기 사용자들의 군집 정도에 따라 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계; 및
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 클러스터별로 그 클러스터에 포함된 사용자들 간의 거리 정보에 기초하여 상기 드론들의 배치 형태를 결정하는 토폴로지 구성 단계를 포함하고,
상기 사용자들의 위치 검출 단계는
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론들을 제어하여 상기 서비스 지역 내에 위치한 모든 사용자들에게 상기 드론의 위치를 알리도록 제어하는 단계;
상기 지상 제어 장치(GCS)가 드론들에게 주변 메시지 흐름을 도청(overhearing)하도록 제어하는 단계;
상기 지상 제어 장치(GCS)가 드론으로 연결을 시도한 사용자의 ID를 주변 드론들 또는 상기 지상 제어 장치(GCS)에게 알리도록 제어하는 단계; 및
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 연결을 시도한 사용자의 신호 세기를 추출하고, 상기 신호 세기에 의해 사용자의 위치를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
A method for configuring a topology of a drone network, the method being implemented by a plurality of drone (s) constituting a formation, and controlled by a geotechnical control system (GCS) for managing location, configuration and mobility information of each of the plurality of drones,
Detecting a location of users and their users included in the service area of the drones network by the ground control device (GCS);
Dividing the users into a number of clusters according to the degree of cluster of the users; And
And a topology configuration step in which the terrestrial control device (GCS) determines a layout type of the drone based on distance information between users included in the cluster for each cluster,
The location detection of the users
Controlling the drones so that the ground control unit (GCS) informs all users located in the service area of the location of the drones;
Controlling the ground control unit (GCS) to overhead the neighboring message flow to the drones;
Controlling the ground control device (GCS) to inform the surrounding drills or the ground control device (GCS) of the ID of the user who tried to connect to the drones; And
Extracting a signal strength of a user who has attempted the connection by the GCS, and determining a position of a user based on the signal strength.
제7항에 있어서, 상기 드론의 위치 알림 단계는
상기 드론들이 비컨 메시지 또는 별도의 사용자 탐지용 메시지를 최대 출력으로 전송하도록 상기 지상 제어 장치(GCS)가 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
8. The method of claim 7, wherein the step of informing the position of the drones
Wherein the ground control device (GCS) controls the drones to transmit a beacon message or a separate user detection message at maximum power.
제7항에 있어서, 상기 사용자의 신호 세기 추출 방법은
상기 지상 제어 장치(GCS)가, 상기 드론이 수신한 패킷 메시지들 중 그 소스 어드레스(Source Address)가 상기 드론에게 연결을 시도한 사용자의 ID인 패킷 메시지들을 검출하고, 그 패킷 메시지의 신호 세기를 추출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
8. The method of claim 7,
The GCS detects packet messages whose source address is the ID of the user who tried to connect to the drones among the packet messages received by the drones and extracts the signal strength of the packet messages Wherein the controller is configured to control the topology of the drone network.
제7항에 있어서, 상기 사용자의 위치 파악 방법은
상기 지상 제어 장치(GCS)는 패스 로스 모델(path loss model)에 근거하여 상기 드론으로부터 신호의 세기에 해당하는 거리를 반지름으로 하는 원들의 교집합의 중앙점을 사용자의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
8. The method of claim 7,
The ground control unit determines the center point of the intersection of the circles having the radius corresponding to the intensity of the signal from the drones as the position of the user based on the path loss model How to configure the topology of a drone network.
편대를 구성하는 다수의 드론들에 의해 구현되며, 상기 다수의 드론들 각각의 위치, 구성 및 이동성 정보를 관리하는 지상 제어 장치(GCS)에 의해 제어되는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법에 있어서,
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론 네트워크의 서비스 지역에 포함된 사용자들 및 그 사용자들의 위치를 검출하는 단계;
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 사용자들을 상기 사용자들의 군집 정도에 따라 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계; 및
상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 클러스터별로 그 클러스터에 포함된 사용자들 간의 거리 정보에 기초하여 상기 드론들의 배치 형태를 결정하는 토폴로지 구성 단계를 포함하고,
상기 토폴로지 구성 단계는
상기 클러스터(Cluster)마다 사용자를 꼭짓점(vertex)으로 하는 최소신장트리(MST: Minimum Spanning Tree)를 생성하는 단계;
상기 최소신장트리(MST) 내에서 모든 꼭짓점들을 가상 꼭짓점으로 변환하는 단계;
최종적으로 얻어진 꼭짓점(Vertex)들의 위치에 드론들을 파견하는 단계; 및
상기 드론들에 의해 생성된 토폴로지 상에서 네트워크 서비스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
A method for configuring a topology of a drone network, the method being implemented by a plurality of drone (s) constituting a formation, and controlled by a geotechnical control system (GCS) for managing location, configuration and mobility information of each of the plurality of drones,
Detecting a location of users and their users included in the service area of the drones network by the ground control device (GCS);
Dividing the users into a number of clusters according to the degree of cluster of the users; And
And a topology configuration step in which the terrestrial control device (GCS) determines a layout type of the drone based on distance information between users included in the cluster for each cluster,
The topology configuration step
Generating a minimum spanning tree (MST) having a vertex of a user for each of the clusters;
Transforming all vertices into a virtual vertex in the minimum extension tree (MST);
Dispatching drones to the positions of the finally obtained vertices; And
And providing network services on the topology generated by the drones. ≪ Desc / Clms Page number 22 >
제11항에 있어서, 상기 가상 꼭짓점 변환 단계는
상기 최소신장트리(MST) 상에서 리프-꼭짓점(leaf vertex)에서 시작하여 연결된 두 꼭짓점(vertex)이 드론의 최대 통신 가능 거리 d 내부에 속하는 경우 그 둘을 하나로 묶고, 그 평균 위치에 가상의 새로운 꼭짓점(vertex)를 만들어 기존의 최소신장트리(MST)와 연결시키는 과정 반복하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.
12. The method of claim 11, wherein the virtual vertex transformation step
When two vertexes connected starting from a leaf vertex on the minimum extension tree (MST) belong to the maximum communicable distance d of the drones, the two vertexes are grouped into one, and a new virtual vertex and repeating the process of connecting the minimum extension tree (MST) to the existing minimum extension tree (MST).
제11항에 있어서, 상기 드론 파견 단계는
상기 꼭짓점들 간의 거리(edge)(L)가 미리 설정된 드론간의 최대 통신 가능 거리(d)를 넘는 경우 ceil(L/d)-1 만큼의 드론을 두 꼭짓점(vertex) 사이에 추가로 파견하는 것을 특징으로 하는 드론 네트워크의 토폴로지 구성 방법.

12. The method of claim 11, wherein the droning step
If the distance L between the vertexes exceeds the maximum communicable distance d between predetermined drones, it is also possible to further dispatch a dron as ceil (L / d) -1 between two vertexes A method for configuring a topology of a drone network.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190023633A (en) 2017-08-29 2019-03-08 인하대학교 산학협력단 Wide area autonomus search method and system using multi UAVs
KR20200108630A (en) * 2019-03-11 2020-09-21 한국전자기술연구원 Topology and Communication Monitoring System in Multiple Unmanned Vehicle Operating Environment
KR102251282B1 (en) * 2019-11-21 2021-05-12 국방과학연구소 Determining risk points and resource allocation control method
KR20220166135A (en) * 2021-06-09 2022-12-16 주식회사 포스웨이브 System and method for providing location information of space division using multiple unmanned aerial vehicles

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105788341A (en) * 2016-01-04 2016-07-20 北京百度网讯科技有限公司 Method and apparatus for determining vehicle station position
KR101895774B1 (en) * 2016-02-16 2018-09-05 이원찬 Location And Connected Information Service by Stay or Moving Beacon In The Air
KR101651152B1 (en) 2016-03-09 2016-08-26 주식회사 미래엔에스 System for monitoring image area integrated space model
KR101941643B1 (en) 2016-10-06 2019-01-23 동국대학교 산학협력단 System and method for control of multi drone
KR101877864B1 (en) * 2016-10-31 2018-07-12 주식회사 휴인스 A drone system which utilizes mobile communication network and a drone management server which uses the same
KR20180056326A (en) * 2016-11-18 2018-05-28 주식회사 승우 System for communication service using UAV
KR102437149B1 (en) * 2016-11-30 2022-08-26 한국전자통신연구원 Method and apparatus for applying millimeter wave-based mobile communication technology to unmanned aerial vehicle, operation method of unmanned aerial vehicle using the same, and communication method using the same
KR101992958B1 (en) 2016-12-28 2019-06-26 고려대학교 산학협력단 Apparatus and method for controlling multiple drones
US10324462B2 (en) 2016-12-30 2019-06-18 Intel Corporation Drone swarm for increased cargo capacity
KR102339925B1 (en) * 2017-01-10 2021-12-16 한국전자통신연구원 Apparatus for controlling multi-drone networks and method for the same
KR101908435B1 (en) 2017-01-19 2018-10-16 금오공과대학교 산학협력단 Search and reconnaissance method by multiple drones using particle swarm algorithm
KR102007471B1 (en) * 2017-03-14 2019-08-05 정남진 System for managing drone
US10591911B2 (en) 2017-06-22 2020-03-17 Korea University Research And Business Foundation Apparatus and method for controlling drone formation
KR101981918B1 (en) * 2017-07-11 2019-05-28 주식회사 솔탑 System, method and apparatus for wide area drone operation
KR102529198B1 (en) 2017-12-19 2023-05-04 한화에어로스페이스 주식회사 Remote controller system with force feedback using electromagnets and metod thereof
US10834766B2 (en) 2018-01-18 2020-11-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Unmanned vehicle controlling system and method of operating same
KR102118952B1 (en) * 2018-03-12 2020-06-05 광주과학기술원 A device for positioning and tracking control based RF of multi unnamed aerial vehicle
US11212728B2 (en) 2018-04-04 2021-12-28 T-Mobile Usa, Inc. Behavior-based UAV detection for communication networks
KR101988168B1 (en) * 2018-04-13 2019-06-11 이화여자대학교 산학협력단 Progressive uav deployment method for relay node
KR102041126B1 (en) * 2018-04-17 2019-11-06 동명대학교산학협력단 Drone with Routing Route Settings System for data delivery in Ad hok Network
KR101963826B1 (en) * 2018-06-22 2019-03-29 전북대학교 산학협력단 System for flying safety and fault recovery in swarm flight of unmanned aerial vehicles and method thereof
KR20210035276A (en) 2018-09-14 2021-03-31 아사히 가세이 가부시키가이샤 Artificial leather and its manufacturing method
KR102235461B1 (en) * 2019-05-09 2021-04-02 서울대학교산학협력단 System and method for optimally arranging unmanned aerial vehicle
KR20220062099A (en) 2019-10-30 2022-05-13 아사히 가세이 가부시키가이샤 Artificial leather and its manufacturing method
KR102149617B1 (en) * 2019-12-16 2020-08-28 연세대학교 산학협력단 Apparatus and method for energy efficient deployment of unmanned aerial vehicles-base station
CN111200824B (en) * 2020-01-09 2022-11-22 广州大学 Optimal deployment method and device for unmanned aerial vehicle base station, unmanned aerial vehicle base station and medium
US11025501B1 (en) 2020-02-14 2021-06-01 Wipro Limited Method and system for providing seamless connectivity in an internet of things (IoT) network
KR102613703B1 (en) * 2020-07-31 2023-12-19 한국전자통신연구원 Method for guaranteeing reliability of packet and apparatus using the same in synchronous wireless distributed communication system
WO2022104067A1 (en) 2020-11-13 2022-05-19 Intelsat US LLC Communication system for multiple-input-multiple-output (mimo) communication with aerial platform
KR20220112339A (en) 2021-02-03 2022-08-11 금오공과대학교 산학협력단 A system to which the fault recovery technique of the relay unmanned aerial vehicle-based mesh network is applied in the battlefield environment
CN117083915A (en) * 2021-03-31 2023-11-17 三星电子株式会社 Method and system for replacing energy and capacity limited 6G space-time cells
KR20230004092A (en) 2021-06-30 2023-01-06 비아이밀리그램㈜ Ground Control Point
KR102396773B1 (en) * 2021-11-12 2022-05-12 주식회사 스마티 System and method for identifying unmanned aircraft

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002325275A (en) * 2001-01-26 2002-11-08 Docomo Communications Laboratories Usa Inc Fast and dynamic routing in digital network for accessing to mobile unit by radio using mobility estimation
KR100962647B1 (en) * 2003-10-27 2010-06-11 삼성전자주식회사 Method for supporting mobility of mobile terminal and system thereof
KR100779049B1 (en) * 2006-03-29 2007-11-27 경북대학교 산학협력단 Routing method for wireless network and system thereof
US20080194246A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-14 Thierry Etienne Klein Apparatus and Method for Providing a Rapidly Deployable Wireless Network
KR100902486B1 (en) * 2007-10-01 2009-06-10 에스케이 텔레콤주식회사 Method and system for allocating network address based on information of location obtained by location determination technology
KR101079656B1 (en) * 2009-12-11 2011-11-04 한국전자통신연구원 Method for Wireless Communications between Airborne Communication Nodes and Ground Terminals
WO2011078526A2 (en) * 2009-12-21 2011-06-30 주식회사 알에프윈도우 Repeater for providing wireless internet service and method for providing wireless internet service
KR20130010409A (en) * 2011-07-18 2013-01-28 한국과학기술원 Operation method and system for unmanned devices
KR101334131B1 (en) * 2012-05-16 2013-11-28 전자부품연구원 Bundle data relaying method for Swarming UAVs

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190023633A (en) 2017-08-29 2019-03-08 인하대학교 산학협력단 Wide area autonomus search method and system using multi UAVs
KR20200108630A (en) * 2019-03-11 2020-09-21 한국전자기술연구원 Topology and Communication Monitoring System in Multiple Unmanned Vehicle Operating Environment
KR102501348B1 (en) 2019-03-11 2023-02-21 한국전자기술연구원 Topology and Communication Monitoring System in Multiple Unmanned Vehicle Operating Environment
KR102251282B1 (en) * 2019-11-21 2021-05-12 국방과학연구소 Determining risk points and resource allocation control method
KR20220166135A (en) * 2021-06-09 2022-12-16 주식회사 포스웨이브 System and method for providing location information of space division using multiple unmanned aerial vehicles
KR102599649B1 (en) 2021-06-09 2023-11-07 주식회사 포스웨이브 System and method for providing location information of space division using multiple unmanned aerial vehicles

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