KR101804240B1 - 무인항공기 외부조종사 지원 시스템 - Google Patents

무인항공기 외부조종사 지원 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인항공기 외부조종사 지원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인항공기의 자동 이착륙 동작이 안정화될 때까지 외부조종사가 이착륙을 제어할 수 있도록, 무인항공기로부터 항공기 정보를 수신하고 그 중에서 조종에 필요한 고도, 속도 및 엔진 정보 등을 스마트 안경을 통해 외부조종사에게 제공함으로써 안전하게 무인항공기의 이착륙을 제어할 수 있도록 하는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템에 관한 것이다.

Description

무인항공기 외부조종사 지원 시스템{System For Supporting External Pilot Of Unmanned Aerial Vehicle}
본 발명은 무인항공기 외부조종사 지원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인항공기의 자동 이착륙 동작이 안정화될 때까지 외부조종사가 이착륙을 제어할 수 있도록, 무인항공기로부터 항공기 정보를 수신하고 그 중에서 조종에 필요한 고도, 속도 및 엔진 정보 등을 스마트 안경을 통해 외부조종사에게 제공함으로써 안전하게 무인항공기의 이착륙을 제어할 수 있도록 하는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템에 관한 것이다.
무인항공기(UAV:Unmanned Aeriel Vehicle) 또는 무인항공기시스템(UAS : Unmanned Aircraft System)이란 일반적으로 조종사가 탑승하지 않은 상태에서 지상의 내부조종사의 원격조정에 의해 또는 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위환경을 인식하고 판단하여 자율적으로 비행하는 비행체, 또는 이러한 기능의 일부나 전부를 가진 비행체계를 말한다.
이와 같이 무인항공기는 조종사 없이 자동으로 이착륙이 가능해야 하기 때문에 수회 검증을 거쳐야만 한다. 이를 위해 무인항공기의 자동 이착륙 동작이 완벽해질 때까지 외부조종사가 직접 항공기를 보면서 이착륙을 진행한다. 일반적으로 외부조종사는 무인항공기의 이착륙 시 외부에서 조종을 담당하는 인원으로, 내부조종사와 협조하여 이륙 전 준비 상태를 확인하고 착륙 시 항공기를 안전하게 회수하도록 한다.
이때 외부조종사는 직접 항공기를 바라보고 조종을 하기 때문에 조종에 필요한 엔진정보, 속도, 고도 등의 정보를 눈으로 직접 보고 판단해야 한다. 그러나 눈으로 확인할 수 있는 정보는 한정되어 있을 뿐만 아니라, 정확하지 않다는 문제가 있다. 또한, 항공기가 크고 빠를수록 외부조종사의 판단은 더욱 어려워진다.
도 1에 종래의 무인항공기 조종을 위한 정보가 전달되는 과정이 간략히 도시되어 있다. 간단히 설명하면, 내부조종사는 지상통신장치로부터 수신된 항공기의 운행 정보가 도시되는 지상통제장치의 도시 프로그램 화면을 보면서 항공기의 운행 정보를 확인하며, 외부조종사는 항공기가 시야에 들어오면 육안으로 보면서 항공기 정보를 판단하고 내부조종사와 무전 또는 인터콤 등을 통해 속도, 고도, 엔진정보 등을 전달받아 항공기의 이착륙을 수행하였다.
이러한 방법은 외부조종사가 내부조종사를 통해 정보를 전달받기 때문에 다양한 정보를 실시간으로 전달받기는 어려운 문제가 있으며, 숙련되지 않으면 정확한 판단을 내릴 수 없는 문제도 있다.
국내공개특허 제 10-2015-0019771호 (2015.02.25.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 외부에서 무인항공기의 이착륙을 조종하는 외부조종사에게 보다 편리하고 효율적으로 항공기 정보를 전달하여 조종 시 정확한 판단을 할 수 있도록 지원하는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 무인항공기의 자동 이착륙 성능의 검증 완료시까지 외부에서 무인항공기의 이착륙을 제어하는 외부조종사를 지원하기 위한 시스템(1000)에 있어서, 상기 무인항공기로부터 고도, 속도, 엔진정보를 포함한 항공기 정보를 수신하는 지상통신부(100); 상기 지상통신부(100)에서 상기 항공기 정보를 전송받아 분석 및 관리하며, 일부 데이터를 미리 설정된 형태로 가공하고 인코딩하여 송신하는 비행통제부(200); 및 외부조종사가 착용하며, 상기 비행통제부(200)로부터 수신된 데이터를 디스플레이하고 음성으로 송출하는 스마트 안경(300);을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 스마트 안경(300)은 빛이 투과되는 투명 재질로 이루어지되 글자 또는 그림이 표시 가능한 화면, 및 소리를 출력하는 스피커를 포함하는 안경 몸체(310); 상기 비행통제부(200)로부터 수신된 데이터를 디코딩하며, 송신 데이터는 인코딩하여 상기 비행통제부(200)로 송신하는 인터페이스 모듈(320); 상기 인터페이스 모듈(320)로부터 수신된 데이터를 상기 화면에 디스플레이하는 화면처리 모듈(330); 및 상기 인터페이스 모듈(320)로부터 수신된 데이터를 음성으로 송출하는 음성처리 모듈(340);을 포함하여 이루어질 수 있다.
또, 상기 스마트 안경(300)은 상기 화면에 표시할 항목을 설정하도록 외부조종사로부터 입력되는 음성 정보를 판독하는 음성판독 모듈(350); 을 더 포함하며, 상기 화면처리 모듈(330) 및 음성처리 모듈(340)은 상기 음성판독 모듈(350)에서 판독된 정보를 바탕으로 상기 비행통제부(200)에서 수신된 데이터 중 설정된 항목만을 화면에 디스플레이하고 음성 송출할 수 있다.
아울러, 상기 스마트 안경(300)은 상기 외부조종사가 착용했을 때, 상기 화면의 전면이 향하는 방향 및 지면에 대한 화면의 기울기를 측정하여 상기 인터페이스 모듈(320)로 전달하는 센서 모듈(360); 을 더 포함하며, 상기 비행통제부(200)는 상기 인터페이스 모듈(320)을 통해 수신된 상기 센싱 정보를 디코딩하며, 디코딩된 센싱 정보와 상기 항공기 정보를 바탕으로 상기 무인항공기가 외부조종사의 시야에 없는 경우에도 상기 화면에 상기 무인항공기의 위치를 표시하도록 하는 데이터를 상기 스마트 안경(300)으로 송신할 수 있다.
마지막으로, 상기 무인항공기와 상기 비행통제부(200) 간의 통신이 두절되는 긴급 상황 시, 상기 비행통제부(200)는 상기 스마트 안경(300)으로 경고 신호를 전송함과 동시에 이전에 수신된 항공기 정보를 바탕으로 상기 무인항공기가 외부조종사의 시야 내로 들어올 수 있도록 하는 조치사항을 전송할 수 있다.
본 발명의 무인항공기 외부조종사 지원 시스템은 외부조종사가 스마트 안경을 착용하고 비행통제부와 통신하여 조종에 필요로 되는 정보를 안경의 화면에 나타내며, 스피커를 통해 음성으로 송출함으로써, 외부조종사가 더욱 수월하고 안정적으로 항공기를 이착륙시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 스마트 안경에 음성판독 모듈을 더 구비함으로써, 외부조종사가 현재 항공기를 조종하는데 필요로 되는 항목들만 선택하여 제공받을 수 있는 장점이 있다.
아울러, 무인항공기가 외부조종사의 시야에 없는 상황에서 무인항공기에서 비행통제부로의 신호 전송이 끊어지는 긴급 상황이 발생하더라도, 외부조종사가 항공기를 시야 내로 유도하여 안전하게 회수할 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 1은 종래의 무인항공기 조종을 위한 정보가 전달되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 무인항공기 외부조종사 지원 시스템의 개략구성도.
도 3 및 4는 본 발명의 스마트 안경 화면의 실시예.
도 5는 본 발명의 스마트 안경의 개략구성도.
도 6은 본 발명의 무인항공기 외부조종사 지원 시스템에서 외부조종사에게 항공기 정보가 전달되는 흐름을 도시한 일예.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 무인항공기의 자동 이착륙 성능의 안정화될 때까지 외부에서 무인항공기(U)의 이착륙을 제어하는 외부조종사를 지원하기 위한 시스템(1000)으로, 본 발명의 개략구성도를 도 2에 도시하였다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 무인항공기 외부조종사 지원 시스템(1000)은 크게 지상통신부(100), 비행통제부(200), 및 스마트 안경(300)을 포함하여 이루어질 수 있다.
지상통신부(100)는 무인항공기(U)로부터 고도, 속도, 엔진정보를 포함한 각종 항공기 관련 정보를 수신하는 역할을 한다.
또한, 비행통제부(200)의 실시간 제어부(210)는 지상통신부(100)로부터 항공기 정보를 전송받아 분석 및 관리하며, 그 중에서 외부조종사에게 필요한 일부 데이터를 미리 설정된 형태(스마트 안경에서 별다른 처리과정을 거치지 않고 바로 디스플레이 및 음성 송출 가능한 형태)로 가공하고 인코딩(encoding)하여 스마트 안경(300)으로 송신한다.
스마트 안경(300)은 외부조종사가 착용하는 것으로, 비행통제부(200)로부터 수신된 데이터를 디스플레이하고 음성으로 송출하여 외부조종사에게 항공기 정보를 제공하는 구성이다.
상술한 바와 같이, 종래에는 외부조종사가 직접 항공기를 관찰하면서 항공기 정보를 파악하고, 내부조종사와 음성 통신을 통해 정보를 전달받아 항공기의 이착륙을 조종해야만 했다. 따라서 종래에는 외부조종사의 숙련도에 의존하는 경향이 크고, 다양한 정보를 한 번에 수용하지 못하므로 정확한 판단을 내리기 어려운 문제가 있었다.
본 발명의 무인항공기 외부조종사 지원 시스템(1000)은 외부조종사가 스마트 안경(300)을 착용하고 비행통제부(200)와 통신하여 조종에 필요로 되는 정보를 안경의 화면에 나타냄으로써, 외부조종사가 더욱 수월하고 안정적으로 항공기를 이착륙시킬 수 있는 장점이 있다.
도 3 및 4는 본 발명의 스마트 안경(300) 화면의 실시예를 도시한 것이다. 먼저, 도 3에 도시된 것처럼, 외부조종사는 화면을 통해 직접 항공기를 보고 있는 상태이며, 화면의 일부 영역에 항공기의 현재 고도와 속도, 항공기의 자세 정보(롤(roll), 피치(pitch), 헤딩(heading)) 및 엔진 RPM이 표시될 수 있다. 또한, 도 4는 장주 비행 시 스마트 안경(300) 화면의 일예로, 항공기가 멀어졌을 경우 외부조종사에게 비행체의 방향을 알려주며, 항공기가 일정 크기 이하로 작아지면 항공기 위치를 사각형 등으로 표시하여 외부조종사가 쉽게 확인할 수 있도록 할 수 있다. 이는 본 발명이 적용되는 화면의 일예로서, 본 발명이 도시된 도면의 형태로 한정되는 것이 아니라 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 5는 본 발명의 스마트 안경의 개략구성도를 도시한 것이다. 본 발명의 스마트 안경(300)은 크게 안경 몸체(310), 인터페이스 모듈(320), 화면처리 모듈(330) 및 음성처리 모듈(340)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나 안경 몸체(310)는 일반적인 고글 안경과 유사한 형태일 수 있으며, 프레임에 의해 고정되어 외부조종사가 착용했을 때 시야가 확보될 수 있도록 빛이 투과되는 투명 재질로 이루어지는 화면과 소리를 출력하는 스피커를 포함할 수 있다. 이때, 화면은 글자 또는 그림이 표시 가능하도록 구성되어야 함은 물론이다.
인터페이스 모듈(320)은 비행통제부(200)와 데이터를 송수신하는 모듈로, 비행통제부(200)로부터 수신된 데이터를 디코딩(decoding)하며, 비행통제부(200)로 송신할 데이터는 인코딩하여 송신하는 역할을 한다.
또한, 화면처리 모듈(330)은 인터페이스 모듈(320)로부터 디코딩된 데이터를 수신하여 화면에 디스플레이하는 모듈이며, 음성처리 모듈(340)은 수신된 데이터를 스피커로 보내 음성으로 송출하는 모듈이다.
이때, 인터페이스 모듈(320), 화면처리 모듈(330), 및 음성처리 모듈(340)은 안경 몸체(310)의 일부 영역에 장착되어 데이터 처리를 하는 소형 프로세서인 것이 바람직하다.
한편, 스마트 안경(300)은 화면에 표시할 항목을 설정하도록 외부조종사로부터 입력되는 음성 정보를 판독하는 음성판독 모듈(350)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 화면처리 모듈(330) 및 음성처리 모듈(340)은 음성판독 모듈(350)에서 판독된 정보를 바탕으로 비행통제부(200)에서 수신된 데이터 중 설정된 일부 항목만을 화면에 디스플레이하고 스피커로 송출한다.
비행통제부(200)는 수많은 항공기 관련 정보들을 수신하여 외부조종사에게 필요한 정보들을 스마트 안경(300)으로 전송하지만, 많은 정보들이 화면에 표시되면 외부조종사의 시야가 가려지게 되는 문제가 있다. 따라서, 외부조종사가 현재 항공기를 조종하는데 필요로 되는 항목들만 선택하여 제공받을 수 있도록, 가장 편리한 방법으로 음성 인식을 적용한 것이다. 따라서, 외부조종사가 항공기 조종 중에 스마트 안경을 따로 조작하지 않아도 설정된 명령어를 말하면 되기 때문에 매우 간편하다는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 무인항공기 외부조종사 지원 시스템(1000)에서 외부조종사에게 항공기 정보가 전달되는 흐름을 도시한 일예이다. 도시된 것처럼, 외부조종사가 항목 설정과 관련되어 미리 설정해놓은 단어를 말하면, 음성판독 모듈(350)에서 이를 인식하여 화면처리 모듈(330)의 도시 항목 및/또는 음성처리 모듈(340)의 송출 항목을 설정해놓는다. 비행통제부(200)의 실시간 제어부(210)에서 인터페이스 모듈(320)로 항공기 정보들을 전송하면, 인터페이스 모듈(320)은 수신된 정보를 디코딩하여 화면처리 모듈(330)과 음성처리 모듈(340)로 전달하여 외부조종사는 설정 항목에 대해서 새로 수신된 정보를 제공받는다.
또한, 본 발명의 스마트 안경(300)에는 음성 통신 모듈이 장착되어 종래와 마찬가지로 비행통제부(200)의 도시 프로그램 화면을 보고 있는 내부조종사와 음성 통신을 할 수 있다.
한편, 무인항공기가 외부조종사의 시야에서 벗어난 경우 외부조종사는 항공기의 위치를 확인할 수가 없다. 일반적으로 이착륙을 제외한 항공기의 통제는 내부조종사에 의해 이루어지기 때문에 외부조종사가 항공기의 위치를 알지 못해도 관계가 없기 때문이다.
그러나, 무인항공기와 비행통제부(200) 간의 통신이 두절되는 긴급 상황이 발생되면, 외부조종사가 긴급하게 무인항공기를 조종하여 임무수행을 중단하고 항공기를 회수하는 것이 바람직하다. 이때, 외부조종사의 시야에 항공기가 보이지 않는 경우라면 아무리 숙련된 외부조종사라 하더라도 항공기를 안전하게 착륙시키는 것은 매우 어려울 수밖에 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 스마트 안경(300)은 외부조종사가 착용했을 때, 화면의 전면이 향하는 방향 및 지면에 대한 화면의 기울기를 측정하며, 측정된 센싱 정보를 인터페이스 모듈(320)로 전달하는 센서 모듈(360)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 센서 모듈(360)은 현재 외부조종사가 바라보고 있는 방향과 외부조종사의 위치를 센싱하는 센서들로 구성되어 안경 몸체(310)에 장착될 수 있으며, 인터페이스 모듈(320)에서 센싱된 값을 인코딩하여 비행통제부(200)로 전송한다.
비행통제부(200)는 수신된 센싱 정보를 디코딩하고, 디코딩된 센싱 정보와 지상통신부(100)에서 전달받은 항공기 정보를 바탕으로 무인항공기가 외부조종사의 시야에 없는 경우에도 화면에 무인항공기의 위치를 표시하도록 하는 데이터를 산출하여 스마트 안경(300)으로 송신한다.
따라서, 외부조종사는 항공기가 시야에 없는 경우에도 화면에 항공기의 위치가 표시됨에 따라 개략적인 위치를 파악할 수 있다.
만약 무인항공기와 상기 비행통제부(200로의 신호 전송이 끊어지는 긴급 상황이 발생하더라도 외부조종사는 항공기를 시야 내로 유도할 수 있다. 또한, 이 경우 비행통제부(200)는 스마트 안경(300)으로 경고 신호를 전송하여 스마트 안경(300)은 외부조종사에게 경고음을 보내고, 경고등(예 : 경고 - 적색등, 주의 - 황색등, 보통 - 녹색등)을 통해서도 전달할 수 있다.
아울러, 비행통제부(200)는 통신이 두절되기 이전에 수신된 항공기 정보를 바탕으로 외부조종사에게 항공기를 안전하게 회수할 수 있도록 안내하는 조치사항을 스마트 안경(300)으로 송신함으로써, 조치사항이 화면에 도시되거나 음성으로 송출되어 외부조종사를 지원하도록 할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 무인항공기 외부조종사 지원 시스템
U : 무인항공기
100 : 지상통신부
200 : 비행통제부
300 : 스마트 안경
310 : 안경 몸체 320 : 인터페이스 모듈
330 : 화면처리 모듈 340 : 음성처리 모듈
350 : 음성판독 모듈 360 : 센서 모듈

Claims (5)

  1. 무인항공기의 자동 이착륙 성능의 검증 완료시까지 외부에서 무인항공기의 이착륙을 제어하는 외부조종사를 지원하기 위한 시스템(1000)에 있어서,
    상기 무인항공기로부터 고도, 속도, 엔진정보를 포함한 항공기 정보를 수신하는 지상통신부(100);
    상기 지상통신부(100)에서 상기 항공기 정보를 전송받아 분석 및 관리하며, 일부 데이터를 미리 설정된 형태로 가공하고 인코딩하여 송신하는 비행통제부(200); 및
    외부조종사가 착용하며, 상기 비행통제부(200)로부터 수신된 데이터에 포함된 항공기 정보 중 상기 무인항공기의 고도, 속도, 엔진정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 항공기 정보를 디스플레이하고 음성으로 송출하는 스마트 안경(300);
    을 포함하여 이루어지는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트 안경(300)은
    빛이 투과되는 투명 재질로 이루어지되 글자 또는 그림이 표시 가능한 화면, 및 소리를 출력하는 스피커를 포함하는 안경 몸체(310);
    상기 비행통제부(200)로부터 수신된 데이터를 디코딩하며, 송신 데이터는 인코딩하여 상기 비행통제부(200)로 송신하는 인터페이스 모듈(320);
    상기 인터페이스 모듈(320)로부터 수신된 데이터를 상기 화면에 디스플레이하는 화면처리 모듈(330); 및
    상기 인터페이스 모듈(320)로부터 수신된 데이터를 음성으로 송출하는 음성처리 모듈(340);
    을 포함하여 이루어지는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스마트 안경(300)은
    상기 화면에 표시할 항목을 설정하도록 외부조종사로부터 입력되는 음성 정보를 판독하는 음성판독 모듈(350); 을 더 포함하며,
    상기 화면처리 모듈(330) 및 음성처리 모듈(340)은
    상기 음성판독 모듈(350)에서 판독된 정보를 바탕으로 상기 비행통제부(200)에서 수신된 데이터 중 설정된 항목만을 화면에 디스플레이하고 음성 송출하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스마트 안경(300)은
    상기 외부조종사가 착용했을 때, 상기 화면의 전면이 향하는 방향 및 지면에 대한 화면의 기울기를 측정하여 상기 인터페이스 모듈(320)로 전달하는 센서 모듈(360); 을 더 포함하며,
    상기 비행통제부(200)는
    상기 인터페이스 모듈(320)을 통해 수신된 상기 센싱 정보를 디코딩하며, 디코딩된 센싱 정보와 상기 항공기 정보를 바탕으로 상기 무인항공기가 외부조종사의 시야에 없는 경우에도 상기 화면에 상기 무인항공기의 위치를 표시하도록 하는 데이터를 상기 스마트 안경(300)으로 송신하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 무인항공기와 상기 비행통제부(200) 간의 통신이 두절되는 긴급 상황 시,
    상기 비행통제부(200)는
    상기 스마트 안경(300)으로 경고 신호를 전송함과 동시에 이전에 수신된 항공기 정보를 바탕으로 상기 무인항공기가 외부조종사의 시야 내로 들어올 수 있도록 하는 조치사항을 전송하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 외부조종사 지원 시스템.
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