KR101772345B1 - 사용자 위치 군집화를 이용한 드론 기반 메시지 전송 방법 및 시스템 - Google Patents

사용자 위치 군집화를 이용한 드론 기반 메시지 전송 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

재난 상황에서 네트워크 인프라가 망가진 지역의 사용자들에게 상황 및 구조 정보를 효과적으로 전달하기 위해 드론을 이용하는 메시지 전달 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 메시지 전달 시스템은, 사용자의 위치를 주기적으로 저장하는 서버의 도움을 받아 재난 상황시 사용자의 위치 파악 후, 파악된 사용자들의 위치를 밀도기반으로 군집화하고, 가능한 한 짧은 시간 안에 많은 사람에게 메시지를 전달하기 위한 최적의 경로를 계산하여, 시스템에서 생성한 메시지를 탑재한 드론을 운용하여 메시지를 사용자들에게 전달한다. 이에 의해, 재난 발생 지역에 고립된 사용자들에게 빠르고 효과적으로 메시지를 전송할 수 있게 된다.

Description

사용자 위치 군집화를 이용한 드론 기반 메시지 전송 방법 및 시스템{Drone based Message Sending Method and System using User Location Clustering}
본 발명은 메시지 전송 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재난으로 인한 네트워크 단절 상황에서 드론을 이용한 신속한 메시지 전송 방법 및 시스템에 관한 것이다.
지진, 태풍, 화재 등 재난상황은 예측하기 힘들기 때문에, 재난 발생 시 올바른 대응을 하기 위해서 정확한 초기 대응 정보를 확보하는 것이 매우 중요하다. 이러한 초기 대응정보의 유무에 따라서 재난에 따른 피해의 정도가 크게 달라진다.
재난 발생 시 초기 대응 정보 확산을 위해, 사이렌, TV방송 등 브로드캐스트 방식의 메시지 전달 방법이 주로 사용된다. 하지만, 이러한 브로드캐스트 방식은 불특정 다수를 대상으로 정보가 제공된다는 점에서, 재난 정보가 필요하지 않은 사람에게 정보가 제공되어 불필요한 사회불안 요소를 증가시키거나, 보다 세밀한 재난 대응 정보를 전달할 수 없다는 단점들이 존재한다.
이러한 브로드캐스트 방식의 단점을 극복하기 위해, 해당 재난과 밀접한 관계가 있는 사용자들에게 선택적으로 관련 정보를 전달하기 위한 멀티캐스트 방식의 기술이 등장하였다. SMS (Short Message Service)도 관련 정보를 수신할 사용자를 선택적으로 고른다는 점에서 멀티캐스트 방식이라고 할 수 있다. 하지만 SMS의 경우 선형적으로 연산을 수행함으로써 메시지 전달에 있어 전송시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 멀티캐스트 방식에서 메시지 전송시간을 줄이기 위해서, 병렬적으로 메시지를 전송하는 오버레이 네트워크 기반의 메시지 전달 어플리케이션들이 연구되었다. 이러한 멀티캐스팅 어플리케이션을 활용하면 수 초내에 수십만명에게 1K미만의 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 특징 때문에, 재난경보시스템에서는 멀티캐스팅 어플리케이션을 활용하여 메시지를 다양한 그룹을 사용자들에게 전달한다.
이러한 멀티캐스팅 어플리케이션들이 제대로 동작하기 위해서는 재난경보시스템과 사용자의 기기 간의 네트워크 연결이 제공되어야 한다는 가정이 있다. 하지만, 재난 상황 시에는 재난이 발생한 지역의 네트워크 인프라스트럭쳐가 장애를 일으켜 해당지역에 있는 사용자들이 더 이상 재난경보시스템과 연결할 수 있는 상황이 발생한다.
이러한 네트워크 인프라스트럭쳐 장애시, 해당 구역의 사용자들에게 네트워크 연결을 제공하기 위한 방법으로 네트워크 연결 제공 장비를 해당 구역에 제공하여 네트워크를 구성하는 방법이 있다. 구체적으로는 NERV (Network Emergency Response Vehicle)와 같은 이동형 긴급 네트워크 차량, 배낭형 기지국, 소형 드론 기지국과 같은 방안들이 있다. 상지 NERF는 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, 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. 배낭형 기지국의 경우, 사람 또는 드론이 해당 기지국을 운반함으로써 보다 복잡한 지역에서도 네트워크를 구성할 수 있다는 장점이 있으나, 이동 시간 등의 문제로 서비스 제공 준비에 많은 시간이 필요한 단점이 있다.
따라서, 초기 준비 시간이 오래 걸리는 재난지역에서 네트워크를 구성하는 방법을 보조하기 위한 방편으로, 재난발생 초기대응을 위한 골든타임 이내에 사용자들에게 적절한 재난 대응 정보를 전달하기 위한 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 재난 발생 지역에서 네트워크 인프라스트럭쳐에 장애가 발생해 통신이 단절된 사용자들에게, 현재 재난상황 및 재난대응방법을 효과적으로 빠른 시간 안에 전달하기 위한 방안으로, 사용자 위치정보 군집화를 이용한 드론 기반 메시지 전송 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 재난으로 인한 네트워크 단절 상황에서 사용자 위치정보 군집화를 이용한 드론기반 메시지 전송 시스템은 사용자들의 위치정보를 주기적으로 수집하는 위치 수집 장치, 경보메시지를 생성하는 경보 메시지 인터페이스, 위치 수집 장치와 경보 메시지 인터페이스로부터 전달받은 데이터를 이용하여 재난 상황 시 관련 사용자들의 위치 리스트를 준비하고 위치기반 메시지를 생성하는 재난 메시지 분석 장치, 재난 메시지 분석 장치로부터 전달받은 사용자들의 위치 리스트를 이용하여 드론의 경로를 결정하고 위치기반 메시지를 드론에 탑재하는 지상 제어 장치, 지상 제어 장치에 의해 제어되고 사용자들에게 메시지를 전달하는 드론, 드론으로부터 메시지를 전달받는 스마트폰용 사용자 어플리케이션을 포함한다.
그리고, 스마트폰용 사용자 어플리케이션은 현재의 위치를 GPS또는 네트워크 기반으로 파악하여 위치 수집 장치에게 주기적으로 전달할 수 있다.
그리고, 위치 수집 장치는 등록된 사용자들의 현재 위치를 주기적으로 수집하여 장치내의 데이터베이스에 저장할 수 있다.
그리고, 경보 메시지 인터페이스는 임의의 지역에 해당하는 구역을 설정하고, 설정된 지역에 알맞은 메시지를 작성하고 설정할 수 있다.
또한, 설정된 구역 및 메시지는 재난 메시지 분석 장치에 보낼 수 있다.
그리고, 재난 메시지 분석 장치는 경보 메시지 인터페이스에서 생성된 메시지에서 관련 지역정보를 추출하고, 이를 사용하여 위치 수집 장치에게 해당 지역에 위치하는 사용자들의 현재 위치 리스트를 받아 올 수 있다.
또한, 재난 메시지 분석 장치는 재난상황에 따른 네트워크 인프라스트럭쳐의 장애 상황의 지리적 정보를 확보 할 수 있다.
또한, 재난 메시지 분석 장치는 확보된 네트워크 인프라스트럭쳐의 장애 지역 정보를 이용해, 드론을 통해 메시지를 전달해야 하는 사용자들의 위치 리스트와 메시지를 지상 제어 장치에 보낼 수 있다.
그리고, 지상 제어 장치는 무선 AP를 이용하여 드론을 제어할 수 있고, 메시지를 드론에 탑재하고, 사용자들의 위치 리스트를 군집화 하여 드론의 이동 경로를 결정할 수 있다.
그리고, 드론은 지상 제어 장치와 통신하기 위한 무선 AP와 사용자들과 통신하기 위한 무선 AP를 탑재하고, 지상 제어장치에서 설정한 이동 경로를 따라 이동하고, 이동경로의 각 꼭짓점(Vertex)에서 일정시간 머물며 사용자 어플리케이션에 해당 메시지를 전달 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 재난으로 인한 네트워크 단절 상황에서 사용자 위치정보 군집화를 이용한 드론기반 메시지 전송 방법은 재난 메시지 분석 장치에서 네트워크 단절 상태에 빠진 사용자들의 위치 리스트를 도출하고, 이를 지상 제어 장치에 전달하는 단계; 지상 제어 장치가 사용자들의 위치를 기반으로 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계; 분할된 각 사용자 클러스터의 범위를 드론의 무선 AP 통신 범위로 모두 덮기 위한 꼭짓점(Vertex)를 구하는 단계; 꼭짓점들을 이용하여 드론의 이동경로를 결정하는 단계; 드론이 꼭짓점에서 일정시간 머무르면서 탑재된 메시지를 사용자 어플리케이션에게 전달하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 지상 제어 장치가 사용자들의 위치를 기반으로 몇 개의 클러스터로 분할하는 단계는 밀도기반 군집화 알고리즘을 이용할 수 있다.
바람직하게는, 분할된 각 사용자 클러스터의 범위를 드론의 무선 AP 통신 범위로 모두 덮기 위한 꼭짓점(Vertex)를 구하는 단계는 무선 AP 통신 범위를 단위 유닛으로 사용하는 고정 격자 오버레이를 활용할 수 있다.
바람직하게는, 꼭짓점들을 이용하여 드론의 이동경로를 결정하는 단계는 각 꼭짓점을 잇는 최소신장트리(MST : Minimum Spanning Tree)기반의 이동경로 결정 알고리즘을 활용할 수 있다.
바람직하게는, 드론이 꼭짓점에서 일정시간 머무르면서 탑재된 메시지를 사용자 어플리케이션에게 전달하는 단계는 드론에 탑재된 MQTT서버를 이용한 Pub/Sub기반의 메시지 전달 방법을 활용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 재난 지역내 네트워크 단절을 겪고 있는 사용자들에게 상세한 재난정보 및 재난대응정보를 빠르게 제공할 수 있어, 네트워크가 단절된 사용자들이 보다 효과적으로 재난에 대응하고 구조를 받을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자 위치정보를 군집화 함에 따라, 드론에 탑재해야 하는 데이터양을 줄일 수 있고, 각 군집의 꼭짓점을 따라 이동경로가 결정됨에 따라, 모든 사용자 위치를 기반으로 드론의 이동경로를 결정하는 것에 비해 메시지 전달에 소요되는 드론의 이동시간을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 드론이 사용자와 통신을 위한 AP를 탑재하고 MQTT 서버를 이용한 Pub/Sub 기반의 메시지 전달방법을 사용함에 따라, 메시지를 받기 위한 사용자 어플리케이션을 단순화 시킬 수 있고, 드론의 개인키를 이용한 암호화를 통해 사용자 맞춤형 메시지 전달이 가능하고, 메시지 신뢰도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위치 군집화를 이용한 드론 기반 메시지 전송 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경보 메시지 인터페이스의 구성 예시이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 메시지를 수신한 사용자 단말의 화면 구성 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 어플리케이션이 드론에 탑재된 무선 AP에 접속하기 위한 설정을 하는 화면 구성 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 위치 군집화에 따른 드론의 이동경로를 계산하는 방법에 대한 처리 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 위치 군집에서 드론 이동시 잠시 멈추기 위한 꼭짓점을 설정하는 내용을 도식화 한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 위치 군집 꼭짓점들을 모두 방문하기 위한 경로를 계산한 내용을 도식화 한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 드론이 사용자들에게 메시지를 전송하는 방법에 대한 처리 절차를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 위치 클러스터링을 이용한 드론 기반 메시지 전송 시스템의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 드론 기반 메시지 전송 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지상제어장치(100), 드론(200), 재난 메시지 분석 장치(150), 위치 수집 장치(250), 경보 메시지 인터페이스(300)를 포함한다.
위치 수집 장치(250)는, 등록된 사용자의 위치정보를 주기적으로 내부 데이터베이스에 저장하며, 재난 메시지 분석 장치(150)에 의해 요청된 재난관련 위치 정보와 관련된 사용자들의 위치 정보 리스트를 재난 메시지 분석 장치(150)에 전달한다.
경보 메시지 인터페이스(300)는 지리정보시스템(GIS :Geographical Information system) 사용자 프로그래밍 인터페이스 (API: Application Programming Interface)를 활용하여 재난 장소 및 관련 메시지를 생성한다.
재난 메시지 분석 장치(150)는, 경보 메시지 인터페이스(300)에서 제공되는 재난 위치 및 메시지와 위치 수집 장치(250)에서 제공되는 사용자 위치 리스트 정보를 이용하여 각 사용자에게 적절한 재난 정보 및 대응 메시지를 생성하고 관련된 사용자의 위치 리스트를 지상 제어 장치(100)에게 전달한다.
지상제어장치(100)는 사용자 위치정보와 관련 메시지를 드론에 탑재하고, 드론의 이동경로를 설정한다.
드론(200)은, 지상제어장치로부터 제어되며 사용자와 통신하기 위한 무선 AP 및 MQTT 서버를 탑재한다. 드론(200)에는, UAV, 무인 비행선, 무인 행체 등 사람이 탑승하지 않고 원격으로 조종하거나 사전 정보에 따라 비행하는 모든 비행체를 포함하는 개념이다.
도 2는, 도 1에 도시된 경보 메시지 인터페이스(300)의 구성 예시이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 경보 메시지 인터페이스(300)는 지리정보시스템 사용자 프로그래밍 인터페이스를 활용하여 재난관련 메시지를 전송하고자 하는 위치를 선택하고, 선택된 위치에 해당하는 재해를 선택하며, 해당 위치에 있는 사람들에게 전달하고자 하는 메시지의 제목 및 내용을 설정하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 경보 메시지 인터페이스(300)에서 생성된 재난 관련 위치와 메시지는 재난 메시지 분석 장치(150)로 전달되고, 재난 메시지 분석 장치(150)은 해당 재난 관련 위치에 존재하는 사용자들의 위치 리스트를 위치 수집 장치(250)에 요청한다.
위치 수집 장치(250)에서 해당 사용자들의 위치 리스트를 재난 메시지 분석 장치(150)에 전달하면, 재난 메시지 분석 장치(150)는 지상 제어 장치(100)에 재난 관련 위치, 메시지, 그리고 사용자들의 위치 리스트를 전달한다.
그러면, 지상 제어 장치(100)는 사용자들을 위치 기반으로 클러스터링 하고, 해당 클러스터들로부터 드론(200)이 일정 시간 동안 머물려 사용자들에게 메시지를 전달하기 위한 꼭짓점 좌표를 계산하고, 각 꼭짓점들을 빠른 시간 안에 모두 방문하기 위한 드론(200)의 이동 경로를 계산하여 드론(200)에 해당 경로를 탑재한다.
지상 제어 장치(100)으로부터 사용자 리스트, 메시지, 이동경로를 전달 받은 드론(200)은 이동경로 상의 모든 꼭짓점에서 일정시간 동안 가만히 떠 있게 되고, 그 동안 드론(200)에 탑재된 무선 AP의 통신 범위 안에 속하는 모든 사용자들에 메시지를 전달한다.
이에, 네트워크 단절 지역에 있는 사용자는 스마트폰에 미리 설치된 사용자 어플리케이션을 통하여 드론(200)에 의해 제공되는 무선 AP의 네트워크 ID를 식별하고 해당 무선 AP에 접속하여 재난관련 메시지를 전달 받는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 메시지를 수신하는 스마트폰용 사용자 어플리케이션의 화면 구성 예시이다. 사용자 어플리케이션은 사용자의 스마트폰에 설치되어, 드론(200)으로부터 메시지를 수신하면 사용자의 스마트폰에 알림창을 팝업한다. 이때, 사용자가 사용자 어플리케이션을 실행하거나 알림창을 터치할 경우 해당 메시지의 상세내용을 확인할 수 있는 화면으로 전환된다.
도 4는 사용자 어플리케이션이 드론(200)에 탑재된 무선 AP에 접속하기 위한 설정을 하는 화면 구성 예시이다. 드론(200)에 탑재된 무선 AP는 고정 SSID를 가지도록 하고, 별도의 비밀번호가 없는 공개 AP로 설정한다. 해당 고정 SSID는 사용자 어플리케이션의 업데이트 기능을 통해 배포되며, 여러 대의 드론을 운영할 경우 사용자는 각 드론의 무선 AP마다 신호세기를 확인하고 해당 SSID를 클릭하면 바로 접속될 수 있도록 한다. 또한, 비상시에는 사용자가 직접 SSID를 입력하여 주변의 사용가능한 네트워크를 검색할 수 있도록 한다. 사용자 어플리케이션은 드론의 무선 AP에 접속하기 위하여 주기적으로 주위의 네트워크를 검색할 수 있고, 이 검색 주기를 변경할 수 있다. 사용자 어플리케이션과 드론의 무선 AP간의 접속이 완료된 후에는 사용자 어플리케이션은 메시지 수신을 위해 드론에 탑재된 MQTT 서버에 메시지 구독을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 위치에 따른 드론(200)의 이동경로를 계산하는 과정에 대한 처리 흐름도이다. 본 발명의 일실시예에 따라 드론 이동경로를 계산하는 방법에 대해, 도 1 및 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 단계 S100에서, 위치 수집 장치(250)는 주기적으로 수집된 사용자들의 위치 중에서 재난 메시지 분석 장치(150)이 요청한 지역 내에 포함되는 사용자들의 위치 리스트를 골라서 재난 메시지 분석 장치(150)에게 넘겨주고, 재난 메시지 분석 장치(150)은 해당 위치 리스트를 지상 제어 장치(100)에게 전달한다.
단계 S200에서, 지상 제어 장치(100)는 사용자들의 위치 리스트와 드론(200)에 탑재된 무선 AP의 통신 범위에 기초하여 사용자들을 몇 개의 군집으로 분할한다. 분할 시에는, 밀도기반 군집화 알고리즘인 DBSCAN 기법을 이용할 수 있다. 이를 위해 각 사용자의 위치에서 인접 사용자의 위치 사이의 거리를 계산하고, 사용자들의 밀도 반경인 EPS를 드론에 탑재된 무선 AP의 통신 범위로 설정하고, 해당 밀도 반경 내의 각 사용자 주변에 최소 몇 명의 사용자가 들어오면 군집화를 계속하는 지를 나타내는 MinPts를 1로 설정한다. 이러한 설정은 S100에서 확인된 모든 사용자들의 위치를 드론에 탑재된 무선 AP 범위 안에 모두 담기 위함이다. 즉 단일 사용자로 이루어진 군집과 같이 일반적인 DBSCAN 군집화에서는 노이즈로 처리 될 수 있는 군집들도 개별 군집으로 고려한다.
단계 S300에서, 지상 제어 장치(100)는 S200에서 구한 사용자 군집들을 드론(200)에 탑재된 무선 AP 범위 안에 모두 담기 위한 경로를 찾기 위해서 각 군집내의 꼭짓점을 설정한다. 꼭짓점이란 드론이 사용자들과 메시지 교환을 하기 위해 일정시간 멈춰 있는 위치이다. 이 계산을 위해서 고정단위의 격자를 재난 메시지 분석 장치(150)에서 요청한 지역상에 적용하고, S200에서 구한 사용자 군집들을 고정단위의 격자에 같이 투사함으로써, 각 군집들에 해당하는 격자들을 선택하고, 선택된 격자들의 중심점들을 사용자 군집들의 꼭짓점들로 설정한다.
도 6은 단계 S200에서 수행되는 사용자 군집들이 단계 S300을 거치면서 해당 꼭짓점들을 설정하는 내용을 도식화 하고 있다. 도 6에서 색깔을 띤 원형은 각각의 군집을 나타내고, 까만색 점들도 단일 사용자로 구성된 군집을 나타내고, 회색 사각형은 고정단위 격자에 해당 군집들이 겹쳐있음을 내고, 이러한 회색 사각형들의 중심 좌표가 꼭짓점이 된다.
이후, 단계 S400에서, 지상 제어 장치(100)는 모든 꼭짓점들을 방문하는 경로를 계산한다. 이를 위해서, 우선 사용자 군집들 중에서 가상 많은 사용자가 포함되어 있는 군집의 임의의 꼭짓점을 시작으로 다른 모든 꼭짓점들을 방문하기 위한 최소신장트리 (MST:Minimum Spanning Tree)를 생성한다. 이후 최소신장트리 기반의 순회외판원문제(TSP: Traveling Salesperson Problem) 근사적 알고리즘을 이용해 꼭짓점 방문 경로를 계산한다. 이를 통해, 빠른 시간 안에 효과적인 사용자 방문 경로 설정이 가능해진다. 바람직하게는, 이러한 방문 경로 계산을 다수의 시작 꼭짓점을 기준으로 수행하고, 계산된 꼭짓점 방문 경로를 순회하는데 걸리는 시간을 비교하서 가장 작은 시간이 걸리는 경로를 선택하도록 한다. 이때, 드론이 꼭짓점 방문 경로를 순회하는데 걸리는 시간 Ttotal은
Figure 112016126061614-pat00001
로 나타낸다. 이때, Tinit은 드론이 지상 제어 장치(100)에서 첫 번째 꼭짓점을 향해 이동하는데 걸리는 시간, Tback은 드론이 마지막 꼭짓점에서 지상 제어 장치(100)로 복귀하는데 걸리는 시간, Tw은 꼭짓점에 도달 후 메시지 전송을 위해 기다리는 시간, Tr은 다음 꼭짓점을 향해 이동하는데 걸리는 시간을 의미한다.
도 7은 단계 S300에서 설정된 꼭짓점들을 이용해 단계 S400에서 꼭짓점 방문 경로를 계산한 내용을 도식화 하고 있다. 가운데 까만색 큰 점이 첫 번째 꼭짓점이다.
단계 S500에서, 드론(200)은 지상 제어 장치(100)로부터 단계 S400에서 구한 꼭짓점 방문 경로에 따른 꼭짓점 위치의 리스트를 탑재하는 방식으로 드론의 이동경로를 설정한 후 꼭짓점들을 순회한다. 꼭짓점들을 순회하는 동안 드론은 사용자들에게 지상 제어 장치(100)가 탑재한 메시지를 전달한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 드론이 임의의 꼭짓점에서 일정 시간 멈추어 있는 동안, 드론에 탑재된 무선 AP와 사용자 어플리케이션간의 통신 채널이 설정된 후, 사용자들에게 메시지를 전송하는 방법에 대한 처리 절차를 도식화 하고 있다. 도 8을 참조하면, 드론(200)은 메시지를 전송하기 위한 Publisher(300)와 Broker(400)의 역할을 수행하며 단말들에 설치된 사용자 어플리케이션이 Subscriber(500)의 역할을 수행하여 메시지를 전송 및 수신한다. 드론이 꼭짓점 순회를 시작하기 직전, 드론내에 탑재된 MQTT 서버를 활성화 하고, 지상 제어 장치(100)로부터 받은 메시지를 드론의 개인키를 이용해서 암호화 하고, Broker에서 암호화된 메시지의 전송을 준비한다. 사용자 어플리케이션은 드론의 무선 AP와 연결된 후, 드론에 탑재된 Broker에게 사용자의 메시지 구독 요청을 보내고, Broker는 암호화된 메시지를 사용자 어플리케이션에게 전달한다. 사용자 어플리케이션은 드론의 공개키를 이용해 암호화된 메시지를 복호화 하고, 사용자 화면에 그 내용을 출력한다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 지상제어장치
150 : 재난 메시지 분석 장치
200 : 드론
250 : 위치 수집 장치
300 : 경보 메시지 인터페이스

Claims (13)

  1. 사용자들의 위치정보를 수집하는 위치 수집 장치;
    경보메시지를 생성하는 경보 메시지 인터페이스;
    위치 수집 장치로부터 전달받은 위치정보와 경보 메시지 인터페이스로부터 전달받은 경보메시지를 이용하여 재난 상황 시 관련 사용자들의 위치 리스트를 준비하고 위치 기반 메시지를 생성하는 재난 메시지 분석 장치;
    재난 메시지 분석 장치로부터 전달받은 사용자들의 위치 리스트를 이용하여 드론의 경로를 결정하고, 위치기반 메시지를 드론에 탑재하는 지상 제어 장치;를 포함하고,
    위치 수집 장치는,
    드론으로부터 메시지를 전달받는 사용자 모바일 기기의 어플리케이션들로부터 사용자들의 위치정보를 수집하며,
    경보 메시지 인터페이스는,
    임의의 지역에 해당하는 구역을 설정하고, 설정된 지역에 대한 메시지를 작성하고,
    재난 메시지 분석 장치는,
    경보 메시지 인터페이스에서 생성된 메시지에서 지역 정보를 추출하여, 해당 지역에 위치하는 사용자들의 위치 리스트를 위치 수집 장치로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    지상 제어 장치에 의해 제어되고, 사용자들에게 메시지를 전달하는 드론;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    지상 제어 장치는,
    사용자들을 위치를 기반으로 몇 개의 클러스터로 분할하여 드론의 이동 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    지상 제어 장치는,
    밀도기반 군집화 알고리즘을 이용하여, 사용자들을 클러스터로 분할하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  8. 사용자들의 위치정보를 수집하는 위치 수집 장치;
    경보메시지를 생성하는 경보 메시지 인터페이스;
    위치 수집 장치로부터 전달받은 위치정보와 경보 메시지 인터페이스로부터 전달받은 경보메시지를 이용하여 재난 상황 시 관련 사용자들의 위치 리스트를 준비하고 위치 기반 메시지를 생성하는 재난 메시지 분석 장치;
    재난 메시지 분석 장치로부터 전달받은 사용자들의 위치 리스트를 이용하여 드론의 경로를 결정하고, 위치기반 메시지를 드론에 탑재하는 지상 제어 장치;를 포함하고,
    지상 제어 장치는,
    분할된 클러스터의 범위를 드론의 통신 범위로 모두 덮기 위한 꼭짓점(Vertex)들을 구하고, 꼭짓점들을 이용하여 드론의 이동경로를 결정하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.

  9. 청구항 8에 있어서,
    지상 제어 장치는,
    드론의 무선 통신 범위를 단위 유닛으로 사용하는 고정 격자 오버레이를 활용하여, 꼭짓점들을 구하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    지상 제어 장치는,
    각 꼭짓점을 잇는 최소신장트리(MST : Minimum Spanning Tree) 기반의 이동경로 결정 알고리즘을 활용하여, 드론의 이동경로를 결정하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    드론은,
    꼭짓점들에서 일정시간 머무르면서 탑재된 메시지를 사용자들에게 전달하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    드론은,
    탑재된 MQTT 서버를 이용한 Pub/Sub 기반의 메시지 전달 방법으로, 탑재된 메시지를 사용자들에게 전달하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 시스템.
  13. 사용자들의 위치정보를 수집하는 단계;
    경보메시지를 생성하는 단계;
    위치정보와 경보메시지를 이용하여 재난 상황 시 관련 사용자들의 위치 리스트를 준비하고 위치 기반 메시지를 생성하는 단계; 및
    사용자들의 위치 리스트를 이용하여 드론의 경로를 결정하고, 위치기반 메시지를 드론에 탑재하는 단계;를 포함하고,
    위치정보 수집단계는,
    드론으로부터 메시지를 전달받는 사용자 모바일 기기의 어플리케이션들로부터 사용자들의 위치정보를 수집하며,
    경보메시지 생성단계는,
    임의의 지역에 해당하는 구역을 설정하고, 설정된 지역에 대한 메시지를 생성하고,
    위치 리스트 준비 및 위치기반 메시지 생성단계는,
    경보메시지 생성단계에서 생성된 메시지에서 지역 정보를 추출하여, 해당 지역에 위치하는 사용자들의 위치 리스트를 위치정보 수집단계에서 수집된 위치정보로부터 준비하는 것을 특징으로 하는 드론 기반 메시지 전송 방법.
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