KR101803005B1 - 드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법 - Google Patents

드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드론이 운항되는 공역을 고도별로 복수개의 드론공역들로 각각 분할하고 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부, 공역 상에 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 시스템 및 드론공역체계부을 바탕으로 드론이 임무에 대응하여 해당하는 드론 스카이-하이웨이 시스템을 따라 운항되도록 드론의 운항을 제어하고 관리하는 드론 운항제어부를 포함하되, 드론공역체계부는, 지상으로부터 설정된 고도까지 형성되며 드론의 이착륙이 이루어지고 드론의 비행이 제한되는 드론비행 제한공역과, 드론비행 제한공역과 인접한 상공에 위치하며, 단발성임무를 수행하는 드론이 운항되는 단발성임무공역과, 단발성임무공역과 인접한 상공에 위치하며, 운송임무 또는 원거리임무를 수행하는 드론이 운항되는 비행공역과, 단발성임무공역과 상기 비행공역 사이의 상공에 위치하는 완충공역을 포함하는 드론공역들로 형성된 드론 스카이-하이웨이 구축시스템을 제공한다.
따라서 고도별 드론공역체계를 확립하고 이를 이용하여 드론 스카이-하이웨이 시스템을 개발하여 드론의 사고 및 법규위반을 예방하는 등 드론을 효율적으로 운항할 수 있다.

Description

드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법 {Drone sky-highway building system and method of drone flight using the same}
본 발명은 드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론공역체계를 확립하고, 이를 이용한 드론 운항제어부를 구축하여 드론의 운항을 효율적으로 운영 및 관리할 수 있는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법에 관한 것이다.
최근에는 드론(Drone; 무인비행장치)의 관심도가 높아지면서 사회적으로도 큰 이슈가 되고 있으며, 드론을 레저나 스포츠 등 취미용으로 활용하면서 일반인들의 활용도가 높아지고 있다.
한편, 상기 드론은 고속비행을 하기도 하며, 운송, 촬영, 산불감시, 안전진단 및 도로교통과 같은 다양한 임무를 수행하는데 활용되거나, 상기한 바와 같이 일반인들이 레저나 스포츠에 이용되는 등 다양한 분야에 활용되는 추세이다.
그런데, 상기한 드론의 관심도와 활용도가 높아짐에도 불구하고 종래에는 이렇게 급격히 증가한 대량의 드론이 비행할 수 있는 공역에 대한 체계가 확립되지 않고 협소한 공역으로 인하여 드론의 사고 및 법규위반이 급증하는 등 효율적인 드론 운영을 이루지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1527210호
본 발명은, 드론이 비행할 수 있는 드론공역체계를 확립하고, 이를 이용한 드론 운항제어부를 구축하여 드론의 효율적인 운항을 이룰 수 있는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 드론이 운항되는 드론 스카이-하이웨이(Sky-highway)를 구축하기 위한 드론 스카이-하이웨이 구축시스템으로서, 상기 드론이 운항되는 공역을 고도별로 복수개의 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부, 상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 시스템 및 상기 드론공역체계부을 바탕으로 상기 드론이 임무에 대응하여 해당하는 상기 드론 스카이-하이웨이 시스템을 따라 운항되도록 상기 드론의 운항을 제어하고 관리하는 드론 운항제어부를 포함하되, 상기 드론공역체계부는, 지상으로부터 설정된 고도까지 형성되며 상기 드론의 이착륙이 이루어지고 상기 드론의 비행이 제한되는 드론비행 제한공역과, 상기 드론비행 제한공역과 인접한 상공에 위치하며, 단발성임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 단발성임무공역과, 상기 단발성임무공역과 인접한 상공에 위치하며, 운송임무 또는 원거리임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 비행공역과, 상기 단발성임무공역과 상기 비행공역 사이의 상공에 위치하는 완충공역을 포함하는 상기 드론공역들로 형성된 드론 스카이-하이웨이 구축시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 상기 드론이 운항되는 공역을 고도별로 지상으로부터 설정된 고도까지 형성되며 상기 드론의 이착륙이 이루어지고 상기 드론의 비행이 제한되는 드론비행 제한공역과, 상기 드론비행 제한공역과 인접한 상공에 위치하며 단발성임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 단발성임무공역과, 상기 단발성임무공역과 인접한 상공에 위치하며 운송임무 또는 원거리임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 비행공역과, 상기 단발성임무공역과 상기 비행공역 사이의 상공에 위치하는 완충공역을 포함하는 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부와, 상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템을 이용하여, 드론 운항제어부가 상기 드론으로 해당하는 임무에 대한 임무코드를 발송하는 단계, 상기 드론 운항제어부가 상기 드론을 구동시켜 상기 드론비행 제한공역에서 상기 드론을 이륙시키고 상기 완충공역으로 고도 상승 시키는 단계, 상기 완충공역에 위치하는 상기 드론이 상기 드론 운항제어부로 비행공역으로의 진입을 요청하는 단계, 상기 드론 운항제어부가 상기 드론의 진입요청을 접수하여 상기 드론의 진입을 허가하는 단계, 진입이 허가된 상기 드론에 대하여 상기 드론 운항제어부가 상기 드론의 고도를 상승시켜 상기 비행공역으로 유도하고, 상기 비행공역에서 상기 드론을 상기 드론 스카이-하이웨이를 따라 운항되도록 자동비행모드로 전환하는 단계 및 상기 드론의 임무가 완료되면 상기 드론 운항제어부가 상기 드론을 상기 완충공역으로 하강시키고, 상기 드론에 대하여 착륙 허가하여 상기 드론을 착륙시키는 단계를 포함하는 드론 운항방법을 제공한다.
본 발명에 따른 드론 스카이-하이웨이 구축시스템 및 이를 이용한 드론 운항방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 고도별 드론공역체계를 확립하고 이를 이용하여 드론 운용시스템을 개발하여 드론의 사고 및 법규위반을 예방하는 등 드론을 효율적으로 운항할 수 있다.
둘째, 드론 운용시스템 구축을 토대로 인프라지원이 확립된 후 공공 및 민간 드론들이 안전하고 자유롭게 비행할 수 있으며, 이를 통해 드론 활용분야 확대와 수요 증대 및 관련 산업 활성화에 기여할 수 있다.
셋째, 통합 드론 운용시스템을 구축하여 드론의 운용기준 마련 및 드론의 표준화를 도모할 수 있다.
넷째, 드론 스카이-하이웨이 시스템을 구축하여, 드론의 운항을 원활하고 효율적으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 스카이-하이웨이 구축시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 드론공역체계부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 드론 운항제어부의 구성의 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 드론 운항제어부의 역할 및 기능을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 드론 스카이-하이웨이 시스템의 드론 스카이-하이웨이의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 도 1의 드론 스카이-하이웨이 시스템의 사이버펜스를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 1의 드론 스카이-하이웨이 시스템의 사이버 가드레일을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론 운항방법을 나타내는 절차도이다.
도 9는 도 8의 드론 운항방법에서 이탈절차를 나타내는 절차도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 스카이-하이웨이(Sky-highway) 구축시스템(400)은 드론이 운항되는 드론 스카이-하이웨이를 구축하기 위한 것으로서, 드론공역체계부(100)와, 드론 스카이-하이웨이 시스템(200)과, 드론 운항제어부(300) 포함한다.
상기한 드론 스카이-하이웨이 구축시스템(400)의 구성을 설명함에 앞서, 드론에 대하여 살펴보면, 상기 드론은 위치정보 및 주변 영상정보를 상기 드론 운항제어부(200)로 송신하는 송신부와, 비행을 할 수 있도록 하고 상기 드론 운항제어부(200)에 의하여 제어되는 드론비행제어부를 포함하며, 상기 드론 운항제어부(200)와 통신을 할 수 있는 통신모듈이 설치되어 있다. 또한, 상기 드론은 운송임무를 수행할 경우를 대비하여 물품을 적재한 상태에서 운항할 수 있도록 물품적제장치를 설치할 수 있으며, 비행속도에 대응하여 프로펠러 사이즈를 다양하게 할 수 있다. 여기서, 상기 물품을 쓰레기, 구호품, 의류, 식료품 및 의약품 등 다양한 물품이 적용될 수 있다.
상기 드론공역체계부(100)는, 드론 공역의 협소함을 해결하고, 효율적인 드론 비행을 도모할 수 있도록 상기 드론의 임무에 대응하여 상기 드론이 운항되는 공역을 고도별로 복수개의 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 역할을 한다.
상기 드론공역체계부(100)는, 베이직룰(Basic rule)과, 옵셔널룰(Optional rule)을 토대로 하여 드론공역 체계를 형성한다. 상기 베이직룰은, 구간별 최저/최고 속도제한 준수에 대한 상기 드론의 속도, 구간별 최저/최고 고도제한 준수에 대한 상기 드론의 고도, 고속구간 진입요청 및 허가절차 준수에 대한 해당하는 상기 드론공역 진입 및 구간별 이탈 시 감속비행 및 진행방향 탐지를 위한 이탈 및 고속구간 이외의 구간에서 정지비행 가능을 위한 상기 드론의 정지비행과 완충공역(150)에서의 관제권 이양절차에 대한 권한과, 모든 구간의 ADS-B활성화를 위한 정보를 토대로 하여 형성된다.
상기 옵셔널룰은, 재난/재해 임무와 상기 베이직룰의 예외에 대한 우선상황, 돌발상황에 대한 안전장치 활성화를 포함하는 돌발상황과, 재난/재해 발생 주변지역 폐쇄에 대한 사항을 토대로 하여 형성된다.
도 2를 참조하면, 상기 드론공역체계부(100)는, 드론비행 제한공역(Flight restriction layer;110)과, 단발성임무공역(Solitary mission flight layer;120)과, 비행공역(Cruise flight layer;130)과, 긴급회피공역(Emergency Run-up flight layer;140)과, 완충공역(Route change buffer layer;150)을 포함하는 드론공역들로 형성되어 있다.
상기 드론비행 제한공역(110)은, 지상으로부터 설정된 고도까지 형성되며 상기 드론의 이착륙은 이루어지지만, 상기 드론의 비행은 제한되는 공역이다.
상기 단발성임무공역(120)은 상기 드론비행 제한공역(110)과 인접한 상공에 위치하며, 단발성임무를 수행하는 공역으로, 사업자 권한 영역이기도 하다. 여기서, 상기 단발성임무는 운송을 제외한 물품의 적재지점 및 하역지점 판단, 감시, 통신 등 다양한 임무를 포함할 수 있다.
상기 단발성임무공역(120)은, 저공의 상기 비행제한구역의 고도와, 드론 및 임무장비의 성능과 임무의 특성을 감안한 고도 범위로서 소음 최소화, 개인정보촬영억제, 복잡한 임무환경처리, 통신가시거리 확보, 정지/저속/회전 비행, 유인 조종 등을 고려하여 고도범위를 설정한다.
한편, 상기 단발성임무공역(120)은 해당 지역의 고층건물, 인구밀집, 기상변화, 지상시설물 등과 관련한 환경특성과, 향후 제정되는 표준 및 기술 기준에 따른 제원에 대한 드론의 제원을 고려하여 유연하게 고도범위를 설정할 수 있다. 이에, 상기한 사항을 고려하여 상기 단발성임무공역(120)은 75m 내지 85m 범위의 고도로 형성되며, 이중 80m 고도 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 이는 상기 단발성임무공역(120)의 바람직한 고도범위 또는 기준값이 되는 고도범위로서 상기한 고려사항에 따라 변경 가능함은 물론이다.
상기 비행공역(130)은 상기 단발성임무공역(120)과 인접한 상공에 위치하며, 운송임무, 원거리임무, 상기 단발성 임무공역으로의 이동을 위한 비행, 복귀를 위한 비행이 이루어지는 공역이다.
상세하게, 상기 비행공역(130)은, 탑재물건의 무게 또는 전체 하중 또는 상기한 탑재물건의 무게와 전체 하중에 대한 비행성능에 따라 분류된 중량운송 저속구간(131)과, 경량운송 고속구간(132)을 포함한다. 상기 중량운송 저속구간(131)은 상기 단발성임무공역(120)과 인접한 상공에 위치하고 중량의 운송물을 저속으로 운송하거나, 운송임무 이외의 임무용 드론의 자체무게가 저속구간 기준중량을 초과한 경우 자체비행을 하기 위한 구간이다. 여기서, 상기 물품의 중량, 경량의 기준은 상기 드론의 사양과 물품의 중량 등을 고려하여 설정할 수 있다.
상기 경량운송 고속구간(132)은 상기 중량운송 저속구간(131)과 인접한 상공에 위치하고 상기 중량의 운송물보다 무게가 적은 경량의 운송물을 고속으로 운송하거나, 운송임무 이외의 임무용 드론의 자체무게가 저속구간 기준중량 이하인 경우 자체비행을 하기 위한 구간이다.
상기 중량운송 저속구간(131)과, 상기 경량운송 고속구간(132) 각각은 저공의 상기 단발성임무공역(120) 고도를 감안하고, 유인항공기 운용고도, 고층건물 및 시설물의 높이, 드론의 비행성능과 배터리 소모량, 통신가시거리, 돌발 상황으로 추락에 따른 안전장치 활성화 등을 감안하여, 신속하고 계획된 시간에 이동할 수 있는 것을 감안하여 고도범위를 설정한다.
이에, 상기 중량 저속구간(131)과, 상기 경량 고속구간(132)은 55m 내지 65m 범위의 고도로 형성되며, 60m 고도 범위로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하지는 않는다.
상기 긴급회피공역(140)은 상기 비행공역(130)과 인접한 상공과 비행기 운항구역의 저공 사이에 위치하여, 상기 드론이 긴급 회피할 수 있는 공역이다.
상기 완충공역(150)은, 상기 단발성 임무공역과, 상기 비행공역(130)과, 긴급회피공역(140) 사이에 형성되며, 상기 비행공역(130)의 상기 중량운송 저속구간(131)과 상기 경량운송 고속구간(132) 사이에 형성된다.
상기 완충공역(150)은, 상기 드론의 임무를 수행과는 별도로 진입대기 등 운용적인 측면에서 대기하는 공역으로, 각 드론공역의 고도를 감안하고, 드론의 상승 및 하강속도, 기상조건에 따른 정지비행 성능 등을 감안한 고도 범위로서 각 공역 간의 안전한 이동을 할 수 있도록 고도범위를 설정한다. 이에, 상기 완충공역(150)은 15m 내지 25m 범위의 고도로 형성되며, 20m 고도 범위로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하지는 않는다.
상기 드론 운항제어부(200)은, 상기 드론공역체계부(100)를 바탕으로 상기 드론의 임무에 대응하여 해당하는 상기 드론공역에서 운항되도록 드론통신망을 통하여 상기 드론의 운항을 제어하고 관리하는 역할을 한다.
상기 드론 운항제어부(200)은, 경찰청의 불법비행정보와, 기상청의 기상정보와, 국토부의 3D공간정보와, 국토부의 ATM의 공공정보와, 차량탑재 이동 감시장치로부터 불법 무인비행장치의 탐색과 무인비행장치 운용자를 통한 비행경로 정보 등 다양한 정보를 획득하여 이를 통해 드론을 운항시킬 수 있다.
상기 드론통신망은, 상기 송신부로부터 상기 드론의 위치정보와 주변 영상보를 수신하여 상기 드론비행제어부를 제어하는 드론통합운영서버와, 상기 드론통합운영서버와 상기 드론의 상기 송신부 및 상기 드론비행제어부와 서로 통신되게 하는 유무선통신망과 LTE 이동통신망을 포함하는 통신수단을 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 드론 운항제어부(200)는, 드론등록부(210)와, 임무관리부(220)와, 드론 운항관리부(230)와, 드론 관리부(240)를 포함한다.
상기 드론등록부(210)는, 드론의 인·허가 및 드론등록코드를 부여하고 관리하는 역할을 한다. 상기 드론등록부(210)는, 상기 드론의 비행거리와, 비행속도와, 비행고도를 포함하는 드론성능과 드론 인증정보를 토대로 하여 상기 드론등록코드를 발급하고, 상기 드론등록코드는 상기 드론의 성능, 적재량 및 자체중량에 대응하여 변동하여 설정한다. 상기 드론등록부(210)는 식별코드를 확인한 후 등록관리하는 피아식별과, 드론의 현재위치확인 및 공역관리를 위한 위치식별과, 지형지물확인 및 충돌관리를 위한 지형식별과, 비행상태확인 및 상태관리를 위한 상태식별을 할 수 있도록 한다.
상기 임무관리부(220)는, 상기 드론의 임무를 생성하고 해당하는 상기 드론에 임무코드를 발급하는 역할을 한다. 상기 임무코드는, 재난/재해현장 또는 사건/사고현장에 투입되는 공공감시임무와, 대기환경/산불감시/수질감시/병충해감시를 포함하는 환경감시임무를 포함하는 감시임무코드와, 응급환자 또는 긴급물품을 운송하는데 투입되는 공공운송임무와, 일반택배를 운송하는데 투입되는 물류운송임무를 포함하는 운송임무코드를 포함한다.
상기 드론 운항관리부(230)는, 상기 드론의 운항을 관리하는 역할을 한다. 상기 드론 운항관리부(230)는, 상기 드론의 운항 노선 상의 지형을 고려하여 상기 드론의 운항 노선을 관리하는 드론 노선관리부(231)와, 상기 드론의 임무 수행에 대한 상기 드론의 비행위치와 비행상태를 모니터링하고 상기 드론의 운항을 관리하는 드론 비행관리부(232)를 포함한다. 상기 드론 노선관리부(231)는, 상기 드론의 운항 노선의 3D공간정보를 이용하고, 상기 드론의 운항 노선 상의 지형지물을 확인하여 상기 드론의 운항노선을 생성한다.
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Figure 112016048437423-pat00002
Figure 112016048437423-pat00003
Figure 112016048437423-pat00004
상기한 표 1 내지 표 4는 상기한 임무코드를 나타내며, 표 1은 트랜스폰더 확장코드를 나타내고, 표 2는 감시임무코드를 나타내고, 표 3은 운송임무코드를 나타내고, 표 4는 공통 비행코드를 나타낸다.
상기 드론 비행관리부(232)는, 상기 드론에 설치된 근거리탐지센서로부터 수신된 근거리정보와, 상기 드론의 비행위치와, 비행중인 상기 드론의 노선 상에 있는 지형지물을 각각 확인하여 상기 드론의 충돌을 방지하는 충돌방지부와, 상기 드론의 비행위치와 비행상태를 모니터링하여 상기 드론공역체계부(100)의 해당하는 드론공역에 위치하도록 하고, 상기 드론의 임무에 대응하여 상기 드론의 비행을 제어 및 관리하는 비행제어관리부를 포함한다.
상기 드론 관리부(240)는 상기 드론의 임무를 수행할 수 있도록 상기 드론을 관리하는 역할을 한다. 상기 드론 관리부(240)는, 상기 드론을 각 관리대상으로 분류하고, 운향정보를 분석하여 상기 드론의 보안을 감시하는 보안감시부와, 상기 드론의 위치를 모니터링하고 상기 드론의 운항정보를 분석하여 상기 드론의 불법사용을 방지하는 불법사용예방부와, 상기 드론의 위치를 모니터링하여 상기 드론의 도난을 방지하기 위한 도난방지부를 포함한다.
상기 드론 스카이-하이웨이 시스템은, 상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 역할을 하며, 상기 드론의 안전운항을 유도하고, 임무수행을 신속 및 정확하게 할 수 있게 한다. 상세하게, 상기 드론 스카이-하이웨이 시스템은, 복수개의 스마트 스테이션들과, 드론 스카이-하이웨이를 포함한다.
상기 스마트 스테이션은 지상 또는 해상에 위치하여 상기 드론의 이착륙이 이루어지며, 상기 드론의 무선충전소, 경정비, 격납시설, 임무, 중요정보, 프로그램 등의 원격 업데이트를 지원하도록 되어 있다. 상기 스마트 스테이션은 운영자 안전접근로를 형성하고, 상기 운영자 안전접근로 주변으로 상기 드론이 이착륙할 수 있는 복수개의 플랫폼을 형성하며, 상기 플랫폼은 상기 드론이 착륙할 시 상기 드론을 무선충전할 수 있는 충전설비가 설치되어 있다. 상기 충전설비는 태양열을 이용하여 충전될 수 있는 태양열충전시스템을 적용할 수 있는 등 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성이 적용가능하다.
상기 드론 스카이-하이웨이는 도 5에 나타난 바와 같이 상기 공역 상에 상기 스마트 스테이션들끼리 연결하여 상기 드론이 운항되는 경로를 형성하며, 사이버펜스(Cyber fence;20)와, 사이버 가드레일(Cyber guard rail;30)을 형성한다. 도면에서 'H'는 스마트 스테이션을 각각 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상기 사이버펜스(20)는 평면적을 기준으로 상기 드론의 사방에 대하여 설정된 거리로 형성되며, 이에 상기 드론은 상기 사이버펜스(20) 형성지역의 특성에 따라 상기 사이버펜스(20) 내외부에서 자체항법에 따른 개별적 안전기준에 의하여 운항된다. 미설명부호 10은 드론을 나타낸다.
상기 사이버펜스(20)는, 상기 드론을 기준으로 사방에 대하여 설정된 평면적으로 형성된 비행공간(Flight space;21)과, 상기 비행공간(21)과 인접하고 상기 비행공간(21)으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 회피공간(Avoidance space;22)과, 상기 회피공간(22)과 인접하고 상기 회피공간(22)으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 충돌공간(Collision space;23)을 포함하여 형성된다.
도 7을 참조하면, 상기 사이버 가드레일(30)은 고도를 기준으로 상기 드론(10)의 사방에 대하여 설정된 고도범위로 형성되며, 이에 상기 드론은 상기 사이버 가드레일(30) 내에서 관제항법에 따른 관제 안전기준에 의하여 운항된다.
상기 사이버 가드레일(30)은, 상기 드론을 기준으로 설정된 고도범위로 형성된 비행공간(Flight space;31)과, 상기 비행공간과 인접하고 상기 비행공간(31)으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 회피공간(Avoidance space;32)과, 상기 회피공간(32)과 인접하고 상기 회피공간(32)으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 충돌공간(Collision space;33)을 포함한다.
이하에서는, 상기 드론 스카이-하이웨이 구축시스템을 이용한 드론 운항방법에 대하여 살펴보기로 하며, 상기 드론 스카이-하이웨이 구축시스템에 대해서는 전술하였으므로 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 우선 상기 드론 운항제어부(200)가 상기 드론으로 해당하는 임무에 대한 임무코드를 발송한다(S110).
그런 다음 상기 드론 운항제어부(200)가 상기 드론을 구동시켜 상기 드론비행 제한공역(110)에서 상기 드론을 이륙시키고 상기 완충공역(150)으로 고도 상승 시킨다(S120).
이후 상기 완충공역(150)에 위치하는 상기 드론이 상기 드론 운항제어부(200)로 비행공역으로의 진입을 요청하고(S130), 이에 상기 드론 운항제어부(200)가 상기 드론의 진입요청을 접수하여 상기 드론의 진입을 허가한다(S140). 이때, 상기 드론 운항제어부(200)는, 상기 드론의 임무와, 상기 드론이 성능과, 상기 드론의 등록여부를 판단하여 진입을 허가한다.
진입이 허가된 상기 드론에 대하여 상기 드론 운항제어부(200)는 상기 드론의 고도를 상승시켜 상기 비행공역으로 진입시켜 유도하고(S150), 상기 비행공역에서 상기 드론을 상기 드론 스카이-하이웨이를 따라 운항되도록 자동비행모드로 전환시킨다(S160).
이후, 상기 드론 운항제어부(200)가 상기 드론을 임무지역으로 이동(S170)시키고, 임무완료 후에는 상기 드론을 상기 완충공역으로 하강시킨 후 상기 드론에 대하여 착륙 허가하여 상기 드론을 착륙시키도록 한다.
한편, 자동비행모드로 운항중인 상기 드론에게 임무가 변경된 경우 또는 상기 드론에게 상기 드론의 기기이상 또는 상기 드론의 다중 목적지설정을 포함하는 이탈상황이 발생하면, 상기 드론 운항제어부(200)는 해당하는 상기 드론에게 이탈절차를 수행하도록 한다.
이에 도 9를 참조하여 상기 이탈절차에 대하여 살펴보면, 먼저 상기 드론 운항제어부(200)가 자동비행모드 중인 상기 드론의 자동비행모드를 해제하고(S210), 감속비행시킨 다음(S220), 상기 드론을 하강시켜 비행공역을 이탈시킨 후(S230), 상기 완충공역으로 유도한다.
그런 다음 상기 완충공역에서 대기(S240)하는 상기 드론을 상기 단발성임무공역으로 진입시켜(S250), 임무코드를 발송(S260)를 발송하여 임무를 수행하게 한다(S270). 이후, 상기 임무를 완수하면 상기 드론 운항제어부(200)는 상기 드론을 상기 완충공역으로 진입을 허가하여 상기 완충공역에 대기시키고, 착륙허가 후 상기 드론을 착륙시킨다.
한편, 상기 드론의 기기이상 또는 상기 드론의 다중 목적지설정을 포함하는 이탈상황이 발생한 경우의 이탈절차에 대하여 살펴보면, 먼저 상기 드론 운항제어부(200)가 자동비행모드 중인 상기 드론의 자동비행모드를 해제하고 상기 드론을 하강시켜 상기 완충공역으로 유도한다. 그런 다음 상기 드론 운항제어부(200)는 상기 완충구간으로 상기 드론의 진입을 허가하여 상기 완충공역에 대기시키고, 착륙허가 후 상기 드론을 드론비행 제한공역으로 착륙시킨다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
20... 사이버펜스 30... 사이버 가드레일
100... 드론공역체계부 110... 드론비행 제한공역
120... 단발성임무공역 130... 비행공역
131... 중량운송 저속구간 132... 경량운송 고속구간
140... 긴급회피공역 150... 완충공역
200... 드론 스카이-하이웨이 시스템
210... 드론등록부 220... 임무관리부
230... 드론 운항관리부 231... 드론 노선관리부
232... 드론 비행관리부 240... 드론 관리부
300... 드론 운항제어부
400... 드론 스카이-하이웨이 구축시스템

Claims (18)

  1. 드론이 운항되는 드론 스카이-하이웨이(Sky-highway)를 구축하기 위한 드론 스카이-하이웨이 구축시스템에 있어서,
    상기 드론이 운항되는 공역을 고도별로 복수개의 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부;
    상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 시스템; 및
    상기 드론공역체계부을 바탕으로 상기 드론이 임무에 대응하여 해당하는 상기 드론 스카이-하이웨이 시스템을 따라 운항되도록 상기 드론의 운항을 제어하고 관리하는 드론 운항제어부를 포함하고,
    상기 드론 스카이-하이웨이 시스템은,
    지상 또는 해상에 위치하여 상기 드론의 이착륙이 이루어지는 복수개의 스마트 스테이션들과,
    상기 공역 상에 상기 스마트 스테이션들끼리 연결하여 상기 드론이 운항되는 경로를 형성하는 드론 스카이-하이웨이 포함하고,
    상기 드론 스카이-하이웨이는, 평면적을 기준으로 상기 드론의 사방에 대하여 설정된 거리의 사이버펜스(Cyber fence)를 형성하고,
    상기 드론은 상기 사이버펜스에 대응하여 자체항법에 따른 개별적 안전기준에 의하여 운항되는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 사이버펜스는,
    상기 드론을 기준으로 사방에 대하여 설정된 평면적으로 형성된 비행공간(Flight space)과,
    상기 비행공간과 인접하고 상기 비행공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 회피공간(Avoidance space)과,
    상기 회피공간과 인접하고 상기 회피공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 충돌공간(Collision space)을 포함하여 형성되는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  5. 드론이 운항되는 드론 스카이-하이웨이(Sky-highway)를 구축하기 위한 드론 스카이-하이웨이 구축시스템에 있어서,
    상기 드론이 운항되는 공역을 고도별로 복수개의 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부;
    상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 시스템; 및
    상기 드론공역체계부을 바탕으로 상기 드론이 임무에 대응하여 해당하는 상기 드론 스카이-하이웨이 시스템을 따라 운항되도록 상기 드론의 운항을 제어하고 관리하는 드론 운항제어부를 포함하고,
    상기 드론 스카이-하이웨이 시스템은,
    지상 또는 해상에 위치하여 상기 드론의 이착륙이 이루어지는 복수개의 스마트 스테이션들과,
    상기 공역 상에 상기 스마트 스테이션들끼리 연결하여 상기 드론이 운항되는 경로를 형성하는 드론 스카이-하이웨이 포함하고,
    상기 드론 스카이-하이웨이는, 고도를 기준으로 상기 드론의 사방에 대하여 설정된 고도의 사이버 가드레일(Cyber guard rail)을 형성하고,
    상기 드론은 상기 사이버 가드레일 내에서 관제항법에 따른 관제 안전기준에 의하여 운항되는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 사이버 가드레일은,
    상기 드론을 기준으로 설정된 고도범위로 형성된 비행공간(Flight space)과,
    상기 비행공간과 인접하고 상기 비행공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 회피공간(Avoidance space)과,
    상기 회피공간과 인접하고 상기 회피공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 충돌공간(Collision space)을 포함하여 형성되는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 드론공역체계부는,
    지상으로부터 설정된 고도까지 형성되며 상기 드론의 이착륙이 이루어지고 상기 드론의 비행이 제한되는 드론비행 제한공역과,
    상기 드론비행 제한공역과 인접한 상공에 위치하며, 단발성임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 단발성임무공역과,
    상기 단발성임무공역과 인접한 상공에 위치하며, 운송임무 또는 원거리임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 비행공역과,
    상기 단발성임무공역과 상기 비행공역 사이의 상공에 위치하는 완충공역과,
    상기 비행공역과 인접한 상공과 비행기 운항구역의 저공 사이에 위치하여, 상기 드론이 긴급 회피할 수 있는 긴급회피공역을 포함하는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 비행공역은,
    상기 단발성임무공역과 인접한 상공에 위치하고 자체비행 또는 중량의 운송물을 저속으로 운송하기 위한 중량운송 저속구간과,
    상기 중량운송 저속구간과 인접한 상공에 위치하고 자체비행 또는 상기 중량의 운송물보다 무게가 적은 경량의 운송물을 고속으로 운송하기 위한 경량운송 고속구간을 포함하는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  9. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 드론 운항제어부은,
    드론의 인·허가 및 드론등록코드를 부여하고 관리하는 드론등록부와, 상기 드론의 임무를 생성하고 해당하는 상기 드론에 임무코드를 발급하는 임무관리부와, 상기 드론의 운항을 관리하는 드론 운항관리부와, 상기 드론의 임무를 수행할 수 있도록 상기 드론을 관리하는 드론 관리부를 포함하고,
    상기 드론등록부는,
    상기 드론의 비행거리와, 비행속도와, 비행고도를 포함하는 드론성능과 드론 인증정보를 토대로 하여 상기 드론등록코드를 발급하고, 상기 드론등록코드는 상기 드론의 성능과 적재량과 자체중량에 대응하여 변동하여 설정하고,
    상기 임무코드는,
    재난/재해현장 또는 사건/사고현장에 투입되는 공공감시임무와, 대기환경/산불감시/수질감시/병충해감시를 포함하는 환경감시임무를 포함하는 감시임무코드와, 응급환자 또는 긴급물품을 운송하는데 투입되는 공공운송임무와, 일반택배를 운송하는데 투입되는 물류운송임무를 포함하는 운송임무코드를 포함하는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  10. 드론이 운항되는 드론 스카이-하이웨이(Sky-highway)를 구축하기 위한 드론 스카이-하이웨이 구축시스템에 있어서,
    상기 드론이 운항되는 공역을 고도별로 복수개의 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부;
    상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 시스템; 및
    상기 드론공역체계부을 바탕으로 상기 드론이 임무에 대응하여 해당하는 상기 드론 스카이-하이웨이 시스템을 따라 운항되도록 상기 드론의 운항을 제어하고 관리하는 드론 운항제어부를 포함하고,
    상기 드론 운항제어부은,
    드론의 인·허가 및 드론등록코드를 부여하고 관리하는 드론등록부와, 상기 드론의 임무를 생성하고 해당하는 상기 드론에 임무코드를 발급하는 임무관리부와, 상기 드론의 운항을 관리하는 드론 운항관리부와, 상기 드론의 임무를 수행할 수 있도록 상기 드론을 관리하는 드론 관리부를 포함하고,
    상기 드론등록부는,
    상기 드론의 비행거리와, 비행속도와, 비행고도를 포함하는 드론성능과 드론 인증정보를 토대로 하여 상기 드론등록코드를 발급하고, 상기 드론등록코드는 상기 드론의 성능과 적재량과 자체중량에 대응하여 변동하여 설정하고,
    상기 임무코드는,
    재난/재해현장 또는 사건/사고현장에 투입되는 공공감시임무와, 대기환경/산불감시/수질감시/병충해감시를 포함하는 환경감시임무를 포함하는 감시임무코드와, 응급환자 또는 긴급물품을 운송하는데 투입되는 공공운송임무와, 일반택배를 운송하는데 투입되는 물류운송임무를 포함하는 운송임무코드를 포함하고,
    상기 드론 운항관리부는,
    상기 드론의 운항 노선 상의 지형을 고려하여 상기 드론의 운항 노선을 관리하는 드론 노선관리부와, 상기 드론의 임무 수행에 대한 상기 드론의 비행위치와 비행상태를 모니터링하고 상기 드론의 운항을 관리하는 드론 비행관리부를 포함하고,
    상기 드론 노선관리부는, 상기 드론의 운항 노선의 3D공간정보를 이용하고, 상기 드론의 운항 노선 상의 지형지물을 확인하여 상기 드론의 운항노선을 생성하고,
    상기 드론 비행관리부는, 상기 드론에 설치된 근거리탐지센서로부터 수신된 근거리정보와, 상기 드론의 비행위치와, 비행중인 상기 드론의 노선 상에 있는 지형지물을 각각 확인하여 상기 드론의 충돌을 방지하는 충돌방지부와, 상기 드론의 비행위치와 비행상태를 모니터링하여 상기 드론공역체계부의 해당하는 드론공역에 위치하도록 하고, 상기 드론의 임무에 대응하여 상기 드론의 비행을 제어 또는 관리 하는 비행제어관리부를 포함하고,
    상기 드론 관리부는, 상기 드론을 각 관리대상으로 분류하고, 운항정보를 분석하여 상기 드론의 보안을 감시하는 보안감시부와, 상기 드론의 위치를 모니터링하고 상기 드론의 운항정보를 분석하여 상기 드론의 불법사용을 방지하는 불법사용예방부와, 상기 드론의 위치를 모니터링하여 상기 드론의 도난을 방지하기 위한 도난방지부를 포함하는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 드론이 운항되는 공역을 고도별로 지상으로부터 설정된 고도까지 형성되며 상기 드론의 이착륙이 이루어지고 상기 드론의 비행이 제한되는 드론비행 제한공역과, 상기 드론비행 제한공역과 인접한 상공에 위치하며 단발성임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 단발성임무공역과, 상기 단발성임무공역과 인접한 상공에 위치하며 운송임무 또는 원거리임무를 수행하는 상기 드론이 운항되는 비행공역과, 상기 단발성임무공역과 상기 비행공역 사이의 상공에 위치하는 완충공역을 포함하는 드론공역들로 각각 분할하고 상기 드론공역들을 관리하는 드론공역체계부와, 상기 공역 상에 상기 드론이 운항되는 경로를 생성하는 드론 스카이-하이웨이 구축시스템을 이용하여, 드론 운항제어부가 상기 드론으로 해당하는 임무에 대한 임무코드를 발송하는 단계;
    상기 드론 운항제어부가 상기 드론을 구동시켜 상기 드론비행 제한공역에서 상기 드론을 이륙시키고 상기 완충공역으로 고도 상승 시키는 단계;
    상기 완충공역에 위치하는 상기 드론이 상기 드론 운항제어부로 비행공역으로의 진입을 요청하는 단계;
    상기 드론 운항제어부가 상기 드론의 진입요청을 접수하여 상기 드론의 진입을 허가하는 단계;
    진입이 허가된 상기 드론에 대하여 상기 드론 운항제어부가 상기 드론의 고도를 상승시켜 상기 비행공역으로 유도하고, 상기 비행공역에서 상기 드론을 상기 드론 스카이-하이웨이를 따라 운항되도록 자동비행모드로 전환하는 단계; 및
    상기 드론의 임무가 완료되면 상기 드론 운항제어부가 상기 드론을 상기 완충공역으로 하강시키고, 상기 드론에 대하여 착륙 허가하여 상기 드론을 착륙시키는 단계를 포함하는 드론 운항방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 드론 운항제어부은,
    상기 드론의 임무와, 상기 드론이 성능과, 상기 드론의 등록여부를 판단하여 진입을 허가하는 드론 운항방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    자동비행모드로 운항중인 상기 드론에게 임무가 변경되면, 상기 드론 운항제어부는 해당하는 상기 드론에게 이탈절차를 수행하도록 하며,
    상기 이탈절차는,
    상기 드론 운항제어부가 자동비행모드 중인 상기 드론의 자동비행모드를 해제하고 상기 드론을 하강시켜 상기 완충공역으로 유도하는 단계와,
    상기 완충공역에서 대기하는 상기 드론을 상기 단발성임무공역으로 이동시켜 변경된 임무를 수행하게 하는 단계와,
    상기 임무를 완수하면 상기 드론 운항제어부는 상기 드론을 상기 완충공역으로 진입을 허가하여 상기 완충공역에 대기시키고, 착륙허가 후 상기 드론을 착륙시키는 단계를 포함하는 드론 운항방법.
  16. 청구항 15항에 있어서,
    자동비행모드로 운항중인 상기 드론에게 상기 드론의 기기이상 또는 상기 드론의 다중 목적지설정을 포함하는 이탈상황이 발생하면, 상기 드론 운항제어부는 해당하는 상기 드론에게 이탈절차를 수행하도록 하며,
    상기 이탈절차는,
    상기 드론 운항제어부가 자동비행모드 중인 상기 드론의 자동비행모드를 해제하고 상기 드론을 하강시켜 상기 완충공역으로 유도하는 단계와,
    상기 드론 운항제어부는 상기 완충공역으로 상기 드론의 진입을 허가하여 상기 완충공역에 대기시키고, 착륙허가 후 상기 드론을 드론비행 제한공역으로 착륙시키는 단계를 포함하는 드론 운항방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 드론 스카이-하이웨이 시스템은, 지상 또는 해상에 위치하여 상기 드론의 이착륙이 이루어지는 복수개의 스마트 스테이션들과, 상기 공역 상에 상기 스마트 스테이션들끼리 연결하여 상기 드론이 운항되는 경로를 형성하는 드론 스카이-하이웨이 포함하고,
    상기 드론 스카이-하이웨이는, 평면적을 기준으로 상기 드론의 사방에 대하여 설정된 거리의 사이버펜스(Cyber fence)를 형성하고,
    상기 사이버펜스는, 상기 드론을 기준으로 사방에 대하여 설정된 평면적으로 형성된 비행공간(Flight space)과, 상기 비행공간과 인접하고 상기 비행공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 회피공간(Avoidance space)과, 상기 회피공간과 인접하고 상기 회피공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 충돌공간(Collision space)을 포함하여 형성되는 드론 운항방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 드론 스카이-하이웨이 시스템은, 지상 또는 해상에 위치하여 상기 드론의 이착륙이 이루어지는 복수개의 스마트 스테이션들과, 상기 공역 상에 상기 스마트 스테이션들끼리 연결하여 상기 드론이 운항되는 경로를 형성하는 드론 스카이-하이웨이 포함하고,
    상기 드론 스카이-하이웨이는, 고도를 기준으로 상기 드론의 사방에 대하여 설정된 고도의 사이버 가드레일(Cyber guard rail)을 형성하고,
    상기 사이버 가드레일은, 상기 드론을 기준으로 설정된 고도범위로 형성된 비행공간(Flight space)과, 상기 비행공간과 인접하고 상기 비행공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 회피공간(Avoidance space)과, 상기 회피공간과 인접하고 상기 회피공간으로부터 확장되어 설정된 거리로 형성된 충돌공간(Collision space)을 포함하여 형성되는 드론 운항방법.
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