KR101792421B1 - 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법 - Google Patents

설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 드론의 비행 제어 소프트웨어를 개발함에 있어서 소스 코드 기반의 구현 중심이 아닌 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 개발하여 구현, 빌드 및 탑재에 이르기까지 일괄적으로 수행하고, 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 지속적으로 평가 및 등록하여 재사용함으로써, 비행 제어 소프트웨어의 개발 생산성 및 유지보수성을 제고하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명을 이용하면 드론의 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 개발하고 관리함으로써 신뢰성 있는 개발은 물론 지속적으로 고품질의 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 축적하는 것이 가능하여 드론의 비행 제어를 보다 안정적이고 고품질로 수행할 수 있다.

Description

설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법{System and Method for Design-Focused Drone Flight-Control Software Development}
본 발명은, 설계 중심 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 기존에 드론의 프로그램 개발을 소스 코드 중심의 구현 수준에서 행하던 것을 발전시켜 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 드론의 비행 제어 소프트웨어 개발을 행하고, 설계 수준으로부터 구현, 빌드 및 탑재에 이르기까지 일괄적으로 관리 통제함으로써 개발 생산성과 유지보수성을 제고하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법에 관한 것이다.
드론(Drone)이란 사람이 탑승하지 않은 상태에서 무선 전파를 이용한 원격 제어를 통해 비행하는 비행체를 의미한다. 드론이 개발된 초기에는 적진을 감시하거나, 인명 손실의 우려가 있는 위험 지역에 무인 비행체 형태로 전투에 참여하거나, 특정 타겟을 불시에 공습하는 등 주로 군사적인 목적으로 활용되었다.
그러던 드론이 최근에 민간 분야로 활용이 확대되면서 무인 촬영, 무인 택배를 포함하여 효용성이 급속히 증대하고 있다. 드론은 소프트웨어를 내장시켜서 동작하는 임베디드 시스템의 형태를 띠고 있기 때문에 비행 제어가 대단히 중요한 역할을 한다. 비행 제어란 단순히 드론의 비행 자체만을 통제하는 기술을 의미하는 것이 아니며, 드론의 비행과 관련한 전 과정에서 비행 자체의 제어, 안전한 비행 또는 비행 목적을 달성하기 위해 장착한 센서나 장비의 제어를 포함하는 드론의 비행과 직간접적으로 연관성을 가진 모든 제어를 의미한다.
드론은 비행 제어를 위한 소프트웨어를 내장하는 임베디드 시스템의 특성을 가진 관계상 프로그램 작성 시 오류가 발생할 경우 드론이 비행을 하는 도중에 문제가 발생하여도 수정이 용이하지 않다. 따라서, 센서 제어나 로직 제어 등에 있어서 불완전한 결함이 잠재할 경우 유사시 이로 인해 돌발적인 오동작을 일으킬 수 있다. 이러한 문제는 인명과 재산에 엄청난 손실을 초래할 가능성을 내포하고 있어 안정적이고 품질 높은 제어 소프트웨어 개발이 필수적으로 요구된다.
그에 불구하고, 이제까지의 드론의 제어 소프트웨어 개발 방법은 주로 소스 코드를 작성하는 형태의 접근 방법을 취하고 있어 잠재적인 오류나 전체적인 로직의 결함을 쉽게 파악하여 해결하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 드론의 제어 소프트웨어의 개발 생산성과 유지보수성을 모두 충족시키고 전체적인 프로세스를 바탕으로 하는 프로그램 제어 로직(control logic)의 이해용이성과 예외 상황에의 대처까지 포함한 전반적인 품질 향상을 용이하게 도모할 수 있는 개발 방법이 절실히 요구되는 상황이다.
등록번호 10-1615169-0000 (2016. 04. 19) 등록번호 10-1615166-0000 (2016. 04. 19) 등록번호 10-1527210-0000 (2015. 06. 02) 등록번호 10-1617383-0000 (2016. 05. 02) 등록번호 10-1496892-0000 (2015. 02. 23) 등록번호 10-1617411-0000 (2016. 04. 26) 출원번호 10-2014-0175330 (2014. 12. 08) 출원번호 10-2014-0175002 (2015. 12. 08) 출원번호 10-2015-0022496 (2015. 02. 13) 출원번호 10-1627348-0000 (2016. 05. 30)
전술한 요구에 부응하기 위해 본 발명은, 드론의 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 행하고, 비행 제어와 관련한 완전성 검증이 이루어진 다양한 알고리즘을 설계 수준에서 지속적으로 축적하고 신속하게 개발에 적용하여 비행 제어 소프트웨어에 잠재할 수 있는 오류의 가능성을 효율성 있게 제거해 나감으로써 안전한 비행 제어가 가능하도록 보장해주는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 드론의 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 통합하여 개발하기 위한 비행 제어 통합 프로세스 설계부; 및 드론의 비행 제어 소프트웨어 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 등록하여 재사용할 수 있도록 관리하기 위한 비행 제어 프로세스 설계 알고리즘 관리부; 및 드론의 비행 제어 소프트웨어의 품질을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 검증하여 안정적인 품질을 보장해주기 위한 비행 제어 프로세스 설계 검증부; 및 드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준으로부터 구현 및 빌드를 거쳐서 드론에의 탑재에 이르기까지의 작업을 일괄적으로 수행하기 위한 비행 제어 프로세스 구현 탑재부; 및 드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준과 구현 수준 간의 쌍방향 자동 변환을 수행하는 비행 제어 프로세스 설계 구현 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 드론 비행 제어 소프트웨어를 설계 중심으로 개발하는 방법에 있어서, (a) 드론의 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 통합하여 개발하는 단계; (b) 설계 중심의 드론 비행 제어 소프트웨어 개발과 관련하여 기존에 이미 안정성 및 완전성 검증을 완료하여 관리하고 있는 중요한 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 선택 적용하는 단계; (c) 설계가 완료된 드론 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 검증하여 품질을 보장해주는 단계; (d) 설계가 완료된 드론 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준으로부터 빌드를 거쳐서 드론에의 탑재에 이르기까지의 작업을 일괄적으로 수행해주는 단계; (e) 소스 프로그램은 프로세스 기반의 프로그램 설계 내역으로 변환하고 프로세스 기반의 프로그램 설계 내역은 소스 프로그램 형태로 변환하는 단계; (f) 구현이 완료된 드론 비행 제어 소프트웨어에서 범용적으로 활용할 수 있는 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준으로 추출하여 관리 등록하는 단계의 전체 또는 일부를 포함하는 설계 중심 비행 제어 소프트웨어 개발 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 드론 비행 제어 소프트웨어를 설계 중심으로 개발하는 기술을 확보함으로써, 드론의 비행 과정에서 발생할 수 있는 센서의 오작동, 기상 등 환경 변화로 인한 예외 대응 미숙, 드론 비행을 방해하는 다양한 간섭 현상에 대한 불완전한 대응 등을 포함한 다양한 문제점에 대한 세심한 대처가 가능한 소프트웨어를 안정적이고 고품질로 개발하는 것을 지원할 수 있다. 또한, 이를 통해 드론 비행 제어 소프트웨어의 안정적 동작을 지원하는 다양한 범용 알고리즘을 설계 수준에서 검증하고 관리함으로써, 드론의 제반 산업에의 신뢰성 있는 응용 확장을 통해 산업 경쟁력 강화를 지원하고, 날이 갈수록 더욱 안정적인 비행 제어 소프트웨어 개발이 가능하도록 진화적 대응을 할 수 있는 결정적인 효과를 창출할 수 있다.
도1은 본 발명의 핵심장치인 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템의 블록도이다.
도1의 100은 드론의 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 통합하여 개발하기 위한 비행 제어 통합 프로그램 설계부이다.
도1의 200은 드론의 비행 제어 소프트웨어 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 등록하여 관리하기 위한 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부이다.
도1의 300은 드론의 비행 제어 소프트웨어의 품질을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 검증 및 보완하여 안정적인 품질을 보장해주기 위한 비행 제어 프로그램 설계 검증부이다.
도1의 400은 드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준으로부터 구현 및 빌드를 거쳐서 드론에의 탑재에 이르기까지의 작업을 일괄적으로 수행하기 위한 드론 비행 제어 프로그램 구현 탑재부이다.
도1의 500은 드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준과 구현 수준 간의 쌍방향 자동 변환을 수행하는 비행 제어 프로그램 설계 구현 변환부이다.
도1의 600은 비행 제어의 대상이 되는 드론부이다.
도2는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 방법을 정보통신 단체표준인 TTAK.KO-11.0196의 소프트웨어 논리 구조 표기 지침에 의거하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시를 위한 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시에 따른 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템은 비행 제어 통합 프로그램 설계부(100), 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부(200), 비행 제어 프로그램 설계 검증부(300), 비행 제어 프로그램 구현 탑재부(400), 비행 제어 프로그램 설계 구현 변환부(500)를 포함하여 구성된다.
도1의 『설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템』의 전체적인 원리를 설명하자면, 도1의 100의 『비행 제어 프로그램 통합 설계부』에서 드론의 비행 제어와 관련한 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 통합적인 시각으로 개발을 중심적으로 수행한다[A100]. 도1의 200의 『비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부』에서 해당 비행 제어의 목적에 맞게 적용할 수 있는 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 선택하여 테일러링하여 적용한다[A200]. 이를 위해 우선 기존에 이미 개발되어 있는 비행 제어 소프트웨어 알고리즘으로 적용 가능한 것들이 있는지를 점검하여 해당되는 프로세스 기반의 프로그램 설계 알고리즘이 있을 경우[A210], 이미 등록하여 관리하고 있던 해당 프로세스 기반의 프로그램 설계 알고리즘을 선택하여[A220] 테일러링한 후 적용한다[A230]. 이 과정에서 도1의 300의 『비행 제어 프로그램 설계 검증부』는 드론의 비행 제어 소프트웨어의 품질을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 검증하여 안정적인 품질을 보장해줄 수 있도록 보완해준다[A300]. 그런 후 도1의 400의 『비행 제어 프로그램 구현 탑재부』에서 프로세스 기반의 프로그램 설계 작업이 완료된 내역을 구현, 빌드를 거쳐서 도1의 600의 『드론부』에의 탑재에 이르기까지 일괄적으로 작업을 수행한다[A400]. 이 과정에서 도1의 500의 비행 제어 프로그램 설계 구현 변환부에서 프로세스 기반의 프로그램 설계와 구현간의 순방향 또는 역방향의 비행 제어 로직의 변환을 행한다[A500]. 또한, 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 개발한 드론 비행 제어 소프트웨어에서 범용적으로 적용이 가능한 새로운 알고리즘이 확보될 경우에는 이것을 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부에 등록하여 또다른 개발 과정에서 재사용할 수 있도록 한다[A600]. 이를 위해 새로운 알고리즘의 확보가 이루어졌는지를 점검하여[A610], 새롭게 확보된 알고리즘을 도1의 200의 『비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부』에 등록한다[A620].
이 방법을 정보통신 단체표준인 TTAK.KO-11.0196의 소프트웨어 논리 구조 표기 지침에 의거하여 흐름도 형태로 나타내면 도2와 같다.
이러한 식으로 드론의 비행 제어 소프트웨어 개발을 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 행할 수 있다. 또한, 이를 통해 드론의 비행 제어를 신뢰성 있게 할 수 있을 뿐만 아니라 비행 제어 소프트웨어 개발 생산성 및 유지보수성을 극대화하고 지속적인 알고리즘 축적을 통한 기술 발전을 안정적으로 도모할 수 있다.
드론의 용용 기술은 최근에 더욱 급속히 발전하여 드론의 활용도는 날이 갈수록 폭과 깊이 측면에서 커지고 있다. 이처럼 드론의 산업 분야에서의 활용도가 높아질수록 드론의 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 높이는 것이 점점 중요해지고 있다. 따라서, 본 발명에서 지향하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템 및 방법을 실제 산업 현장에서 적용하면 시간의 흐름에 따라서 더욱 신뢰성 있는 드론 비행 제어 소프트웨어의 개발이 가능해지며 품질의 검증이 완료된 비행 제어 관련 알고리즘을 재사용하는 것이 용이하게 된다. 이를 통해 드론의 비행 제어 소프트웨어의 안정적인 동작을 확보할 수 있게 되어 산업상에서 안전한 드론의 비행 제어를 기반으로 하는 활용도를 높이는데 결정적인 역할을 할 것으로 예상된다.
100: 비행 제어 프로그램 통합 설계부
200: 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부
300: 비행 제어 프로그램 설계 검증부
400: 비행 제어 프로그램 구현 탑재부
500: 비행 제어 프로그램 설계 구현 변환부
600: 드론부

Claims (8)

  1. 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템에 있어서,
    드론의 비행 제어 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 중심으로 개발하기 위한 비행 제어 통합 프로그램 설계부;
    드론의 비행 제어 소프트웨어 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 등록하여 관리하기 위한 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부;
    드론의 비행 제어 소프트웨어의 품질을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 검증하여 안정적인 품질을 보장해주기 위한 비행 제어 프로그램 설계 검증부;
    드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 설계 수준으로부터 구현 및 빌드를 거쳐서 탑재에 이르기까지의 작업을 일괄적으로 수행하기 위한 비행 제어 프로그램 구현 탑재부;
    드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준과 구현 수준 간의 쌍방향 자동 변환을 수행해주기 위한 비행 제어 프로그램 설계 구현 변환부;
    를 포함하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 드론의 비행 제어 통합 프로그램 설계부는,
    프로세스 기반의 프로그램 설계 부품의 조립, 분해, 추상화, 구체화, 추가, 수정, 삭제 등의 작업을 포함하는 것을 특징으로 하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 드론의 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부는,
    비행 제어 관련 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 등록, 수정, 삭제 및 사용 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 드론의 비행 제어 프로그램 설계 검증부는,
    설계 중심의 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 과정에서 복잡도, 완전성을 포함하는 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서의 품질 검증을 통한 보완을 지원하는 것을 특징으로 하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 드론의 비행 제어 프로그램 설계 구현 변환부는,
    드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준과 구현 수준 간의 쌍방향 자동 변환을 수행할 때, 제어 구조의 문제점을 분석하여 자동 보완해주는 것을 특징으로 하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 시스템.
  6. 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 방법에 있어서,
    (a) 드론의 비행 제어 관련 소프트웨어를 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 통합적인 시각으로 개발하는 단계;
    (b) 드론의 비행 제어의 목적에 맞게 적용할 수 있는 알고리즘을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 선택하여 테일러링하여 적용하는 단계;
    (c) 드론의 비행 제어 소프트웨어의 설계 품질을 프로세스 기반의 프로그램 설계 수준에서 검증하여 보완하는 단계;
    (d) 드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 작업이 완료된 내역을 구현, 빌드를 거쳐서 탑재에 이르기까지 일괄적으로 작업을 수행하는 단계;
    (e) 드론의 비행 제어 소프트웨어의 프로세스 기반의 프로그램 설계 내역의 구현으로의 변환 및 구현 내역의 프로그램 설계로의 변환을 자동적으로 수행해주는 단계;
    (f) 설계 중심으로 개발한 드론 비행 제어 소프트웨어에서 범용적으로 적용하는 것이 가능한 새로운 알고리즘 여부를 평가하여 비행 제어 프로그램 설계 알고리즘 관리부에 등록하여 재사용할 수 있도록 관리하는 단계;
    를 포함하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 방법은,
    상기 단계 (a)~(f)의 단계의 각 내역을 포함하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 방법 및 이를 이용한 연관 교육을 실시하는 것을 특징으로 하는 설계 중심 드론 비행 제어 소프트웨어 개발 방법.
  8. 삭제
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101418487B1 (ko) 2013-03-22 2014-07-14 한국항공우주산업 주식회사 Arinc 653을 이용하는 무인기용 비행제어시스템 및 그 제어방법

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