KR101894409B1 - 드론 관제 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR101894409B1
KR101894409B1 KR1020170161804A KR20170161804A KR101894409B1 KR 101894409 B1 KR101894409 B1 KR 101894409B1 KR 1020170161804 A KR1020170161804 A KR 1020170161804A KR 20170161804 A KR20170161804 A KR 20170161804A KR 101894409 B1 KR101894409 B1 KR 101894409B1
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김용덕
류민지
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주식회사 무지개연구소
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 시스템은 초기 관찰을 위해 임무 현장에 출동하는 시점으로부터 도착 및 회귀할 때까지의 전 과정에서 주변 환경 및 상기 임무 현장에 관한 영상을 촬영하거나 임무 관련 정보를 수집하는 드론; 상기 드론과 근거리 무선 통신을 통해, 상기 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 상기 드론에 전송하여 상기 드론의 비행을 자동 모드로 제어하되, 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 관제 근무자의 수동 조작 시 상기 드론에 조종 신호를 전송하여 상기 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하고, 상기 드론으로부터 상기 주변 환경 및 상기 임무 현장에 관한 촬영 영상과 상기 임무 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 현장 근무자 단말기에 스트리밍으로 전송하는 관제 센터; 및 상기 현장 근무자 단말기에 설치되고, 상기 관제 센터로부터 상기 현장 근무자 단말기를 통해 상기 촬영 영상 및 상기 임무 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 실시간으로 상기 현장 근무 단말기의 화면에 표시함으로써 상기 현장 근무자가 상기 현장의 상황에 대해 파악할 수 있도록 하는 어플리케이션을 포함한다.

Description

드론 관제 시스템 및 방법{DRONE CONTROL SYSTEM AND METHOD}
본 발명의 실시예들은 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드론 관제 시스템 및 방법에 관한 것이다.
초기 군사용으로 주로 활용되던 드론(Drone)은 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해 비행과 조종이 가능한 무인 항공기로서, 그 간편성, 신속성, 경제성 등 여러 이점으로 인하여, 최근에는 군사용 외에도 물류 배송, 재난 구조, 방송 레저 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이처럼 드론의 여러 장점으로 인하여 그 활용과 보급이 확대되고 있지만, 바람 등 외부 환경의 변화와 운전 조작의 미숙으로 인해 추락하는 경우도 종종 발생되고 있으며, 이 경우 드론을 구성하는 고가의 부품들이 파손됨으로 인하여 상당한 경제적 피해를 입게 되는 문제점이 있었다.
그에 따라, 최근에는 인공지능에 의한 자동비행이 가능하게 한 스마트한 드론을 구현하고자 하는 시도들이 이루어지고 있으나, 이 경우 드론에서 자동 비행을 위해 구비해야 하는 다수의 센서나 통신 장치 또는 제어 모듈들의 구비를 위해 더 고가의 부품들이 사용될 수 밖에 없었는바, 파손 시 겪게 되는 경제적 손실이 오히려 더 증가하게 될 우려가 생기는 문제점이 있었다.
또한, 지금까지의 드론은 지상에서 무선 조종기를 이용하여 사용자가 조작하여야 하였는바, 카메라 등을 탑재하는 경우라 하더라도 조종이 가능한 범위가 사용자의 시야 범위 이내로 제한되는 한계가 있었으며, 그로 인하여 사용 지역이 한정되는 불편함이 있었다. 또한, 사용자의 시야가 확보된다 하더라도 무선 조종기와 드론 사이의 통신 거리 한계로 인하여 원거리 비행이 어려운 문제점이 있었다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공제 제10-2017-0014817호(발명의 명칭: 드론 관제 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 및 시스템과 드론 관제 서버, 공개일자: 2017.02.08)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 드론과 관제 센터 간의 쌍방향 통신을 통해 원격 조정 및 데이터 통신을 수행하여 현장의 촬영 영상을 현장 근무자에게 스트리밍 서비스로 제공함으로써 현장 근무자가 촬영 영상을 통해 현장의 상황에 대해 미리 파악할 수 있으며, 이를 통해 사고 등의 초기 대응을 위한 골든 타임을 확보할 수 있도록 하는 드론 관제 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 LTE 이동통신망과 같은 데이터 통신망을 이용하여 맞춤형 임무(mission)를 수행하는 드론과 관제 센터 간에 임무 수행 상황을 실시간으로 통신하고 피드백할 수 있는 임무형 스마트드론을 관제하는 드론 관제 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 시스템은 임무 현장에 출동하는 시점으로부터 도착 및 회귀할 때까지의 전 과정에서 비행 경로 주변 환경 및 상기 임무 현장에 관한 영상을 촬영하거나 임무 관련 정보를 수집하는 드론; 상기 드론과 근거리 무선 통신을 통해, 상기 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 상기 드론에 전송하여 상기 드론의 비행을 자동 모드로 제어하거나, 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 상기 드론에 조종 신호를 전송하여 상기 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하고, 상기 드론으로부터 상기 비행 경로 주변 환경 및 상기 임무 현장에 관한 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 또는 상기 드론의 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 현장 근무자 단말기에 스트리밍으로 전송하는 관제 센터; 및 상기 현장 근무자 단말기에 설치되고, 상기 관제 센터로부터 상기 현장 근무자 단말기를 통해 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 실시간으로 상기 현장 근무자 단말기의 화면에 표시하는 어플리케이션을 포함한다.
상기 관제 센터는 상기 드론의 비행 제어 시 해당 기지국의 통신 영역을 벗어나는 경우, 핸드오프(Hand-off) 기능을 이용하여 상기 드론이 해당 통신 영역의 다른 기지국과 LTE 이동통신망으로 연결되도록 함으로써 상기 드론에게 심리스(Seamless)한 통신 서비스를 제공할 수 있다.
상기 관제 센터는 상기 드론에 의해 촬영된 상기 촬영 영상, 수집된 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 상기 LTE 이동통신망을 통해 상기 드론으로부터 실시간으로 수집하여, 관제 근무자 및 현장 근무자의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 수행하는 통합 관리 서버를 포함할 수 있다.
상기 관제 센터는 상기 드론의 비행 제어 시, 상기 LTE 이동통신망에 연결된 상기 드론을 인터넷 네트워크 기반으로 조종할 수 있는 드론 컨트롤 장치; 및 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 통해 상기 드론의 비행을 원격에서 상기 자동 모드 또는 상기 수동 모드로 제어하고, 상기 드론의 비행 제어 시 상기 드론이 비행 경로를 벗어나는지를 판단하여 상기 비행 경로를 벗어나는 경우 비행 경로 이탈 신호를 발생하는 관제 프로그램을 더 포함할 수 있다.
상기 드론 컨트롤 장치는 상기 비행 경로 이탈 신호의 발생 시, 상기 관제 근무자의 수동 조작에 따라 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 미리 정의된 프로토콜을 이용하여 상기 드론에 조종 신호를 전송할 수 있다.
상기 통합 관리 서버는 상기 관제 프로그램과 연동하여 상기 드론으로부터 상기 드론의 비행 제어와 관련한 부가 정보를 더 수신하고, 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 및 상기 부가 정보를 이용하여 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 생성할 수 있다.
상기 부가 정보는 상기 드론의 상태와 관련한 비행 상황 정보, 상기 드론의 조종과 관련한 비행 프로파일, 상기 관제 근무자의 프로파일, 상기 현장 근무자의 프로파일, 미션 종류 중 적어도 하나를 포함하되, 상기 비행 상황 정보는 신호 수신 강도, 배터리 잔량, 기체 기울기(roll, pitch, yaw), GPS 상 위치, 고도, 기압, 온도, 풍향, 풍속, 비행 중인 지역 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 비행 프로파일은 상기 관제 근무자의 수동 조작에 의해 발생된 조종 신호에 따른 비행 조종 명령, 상기 비행 조종 명령 당시의 시간, 상기 관제 근무자의 조종 숙달 능력, 비행 조종 매뉴얼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 통합 관리 서버는 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 지속적으로 업데이트하고, 상기 업데이트된 빅데이터를 자율 비행에 활용하거나, 비행 중 발생 가능 사건에 대한 건별(case by case) 대응 매뉴얼로 활용할 수 있다.
상기 드론은 상기 관제 센터로부터 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 수신하는 경우, 일정 거리 내에 인접한 적어도 하나의 다른 드론과의 통신을 통해 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 공유하고, 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호에 따라 군집 비행을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 방법은 관제 센터가 드론과 무선 통신을 통해, 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 상기 드론에 전송하여 상기 드론의 비행을 자동 모드로 제어하거나, 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 상기 드론에 조종 신호를 전송하여 상기 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 상기 드론의 비행을 제어하는 단계; 상기 관제 센터가 상기 드론으로부터 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 상기 드론의 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 현장 근무자 단말기에 스트리밍으로 전송하는 단계; 및 상기 현장 근무자 단말기에 설치되는 어플리케이션이 상기 관제 센터로부터 상기 현장 근무자 단말기를 통해 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 실시간으로 상기 현장 근무자 단말기의 화면에 표시함으로써 상기 현장 근무자가 상기 현장의 상황에 대해 파악할 수 있도록 하는 단계를 포함한다.
상기 스트리밍으로 전송하는 단계는 상기 관제 센터의 통합 관리 서버가 상기 드론에 의해 촬영된 상기 촬영 영상, 수집된 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 상기 드론과 통신 연결된 LTE 이동통신망을 통해 실시간으로 수집하여 관제 근무자 및 현장 근무자의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 드론의 비행을 제어하는 단계는 상기 관제 센터의 관제 프로그램이 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 통해 상기 드론의 비행을 원격에서 상기 자동 모드 또는 상기 수동 모드로 제어하는 단계; 및 상기 관제 프로그램이 상기 드론의 비행 제어 시 상기 드론이 비행 경로를 벗어나는지를 판단하여 상기 비행 경로를 벗어나는 경우 비행 경로 이탈 신호를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 드론의 비행을 제어하는 단계는 상기 비행 경로 이탈 신호의 발생 시, 상기 관제 센터의 드론 컨트롤 장치가 상기 관제 근무자의 수동 조작에 따라 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 미리 정의된 프로토콜을 이용하여 상기 드론에 조종 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 방법은 상기 통합 관리 서버가 상기 관제 프로그램과 연동하여 상기 드론으로부터 상기 드론의 비행 제어와 관련한 부가 정보를 더 수신하는 단계; 및 상기 통합 관리 서버가 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 및 상기 부가 정보를 이용하여 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 방법은 상기 통합 관리 서버가 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 지속적으로 업데이트하는 단계; 및 상기 통합 관리 서버가 상기 업데이트된 빅데이터를 자율 비행에 활용하거나, 비행 중 발생 가능 사건에 대한 건별(case by case) 대응 매뉴얼로 활용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론과 관제 센터 간의 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해 원격 조정 및 데이터 통신을 수행하여 현장의 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 드론의 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 현장 근무자에게 스트리밍 서비스로 제공함으로써 현장 근무자가 촬영 영상을 통해 현장의 상황에 대해 미리 파악할 수 있으며, 이를 통해 임무 관련 초기 대응을 위한 골든 타임을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론이 LTE 이동통신망과 같은 데이터 통신망을 이용하여 맞춤형 임무(mission)를 수행할 때, 드론과 관제 센터 간에 임무 수행 상황 또는 드론의 수동 비행 제어 관련 정보를 실시간으로 통신하고 상호 피드백할 수 있기 때문에 요구되는 임무의 수행 완성도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 시스템을 설명하기 위해 도시한 시스템 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 드론의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 관제 센터의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서 드론의 비행 제어 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 5의 A 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 근거리 무선 통신을 통해 입력된 비행 제어 명령에 따른 자동 모드 비행 중에 LTE 이동통신망을 이용해 조종 신호를 드론에 전송하여 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 비행하는 과정을 구체적으로 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 시스템을 설명하기 위해 도시한 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 시스템(100)은 드론(110), 관제 센터(120), 및 어플리케이션(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 드론(110)은 초기 관찰 또는 임수 수행을 위해 임무 현장에 출동하여 비행 경로 주변 환경 및 임무 현장에 관한 영상을 촬영하거나 센서 등을 통해 임무 관련 정보를 수집할 수 있다. 다시 말해, 상기 드론(110)은 임무 수행이 요구되는 현장 또는 사고가 발생한 현장에 현장 근무자가 도착하기 전에 그 현장에 먼저 출동하여 임무와 관련된 영상을 촬영하거나 임무 수행에 필요한 정보(임무 관련 정보)를 수집할 수 있다.
이때, 상기 드론(110)은 상기 임무 현장에 출동하는 시점으로부터 도착 및 회귀할 때까지의 전 과정에서 비행 경로 주변 환경 및 임무 현장에 관한 영상을 촬영하거나 상기 임무 관련 정보를 수집할 수 있다. 상기 드론(110)은 상기 임무 현장에 관한 촬영 영상 및 상기 임무 관련 정보를 후술하는 관제 센터(120)에 실시간으로 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 드론(110)이 수행해야 하는 임무가 화재 진압 또는 화재 감시인 경우 상기 드론(110)은 그 현장에 현장 근무자인 소방관이 도착하기 전에 먼저 화재 발생 현장에 출동하여 화재 현장 또는 화재 현장 주변의 실시간 영상을 촬영하고, 그 촬영 영상을 상기 관제 센터(120)에 실시간으로 전송할 수 있다. 또한, 상기 드론(110)은 각종 센서를 통해 비행 경로 주변 환경 또는 임무 현장의 온도, 습도, 풍속, 풍향과 같은 날씨 정보 등을 포함하는 임무 관련 정보를 수집하여 상기 관제 센터(120)에 실시간으로 전송할 수 있다.
이를 위해, 상기 드론(110)은 상기 관제 센터(120)로부터 상기 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 수신하고, 상기 수신된 비행 제어 명령에 따라 드론(110) 스스로 자율 비행 제어를 수행함으로써 상기 현장에 도달할 수 있다. 구체적으로, 상기 드론(110)은 상기 관제 센터(120)와 블루투스 등과 같은 근거리 무선 통신 또는 LTE 이동통신망 기반의 무선 통신을 통해, 상기 관제 센터(120)로부터 상기 비행 제어 명령을 수신하고, 상기 수신된 비행 제어 명령에 따라 상기 드론의 비행을 자동 모드로 제어할 수 있다. 이때, 상기 드론(110)이 주어진 임무 현장에 도달하지 못하거나 기상 변화로 인해 임무를 수행하지 못하는 등 초기 상황과 다른 상황의 변화가 발생하면, 상기 관제 센터(120)는 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 관제 근무자의 수동 조작에 따른 조종 신호를 상기 드론(110)에게 보내거나 상기 관제 센터(120)로부터 수신하고, 상기 수신된 조종 신호에 따라 상기 드론(110)의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 수동 모드의 비행 제어를 할 수 있다.
이와 같은 자동 모드 및 수동 모드의 비행 제어 기능을 수행하기 위해, 상기 드론(110)은 도면에는 도시되지 않았지만 자이로 센서나 가속도 센서 등의 센서 모듈과, 상기 관제 센터(120)와 통신하기 위한 통신 모듈, 프로펠러와 연결된 모터를 구동시키기 위한 모터 구동 모듈, 및 상기 모터 구동 모듈과 상기 통신 모듈, 상기 모터 구동 모듈 각각과 연동하여 비행을 제어하기 위한 비행 제어 모듈 등을 포함할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 드론(110)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 바디 프레임, 프로펠러(220), 스마트폰 연결부(230), 및 스마트폰(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바디 프레임은 상기 스마트폰(300)이 결합되는 지지 케이스(210), 및 비행 제어 모듈과 모터 구동 모듈, 배터리 등이 수납되는 수납 케이스(212)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 상기 지지 케이스(210)의 일단에 상기 수납 케이스(212)가 위치하는 형태의 바디 프레임을 도시하였으나, 이 형상에 제한되지 않고 상기 수납 케이스(212)가 상기 지지 케이스(210)의 저면 일측에 접이식 형태로 위치할 수도 있는 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에서는 상기 지지 케이스(210)가 상기 스마트폰(300)의 양 측면 일부만을 지지할 수 있게 한 형태로 도시되어 있으나, 이는 다양한 형상의 지지 케이스(210) 중 하나의 예일 뿐이며, 비행 중 추락하거나 장애물에 부딪힐 경우에도 상기 스마트폰(300)이 파손되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 스마트폰(300)을 견고하게 감싸는 덮개를 포함하여 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 프로펠러(220)는 상기 스마트폰(300)에서 전송되는 비행 제어 명령에 따른 모터 구동 신호에 의해 회전하며 비행을 가능하게 함으로써 비행을 위한 실질적인 양력을 생성하는 비행 수행부로 작용하며, 각 프로펠러의 위치가 상기 스마트폰(300)에 미리 저장되어 있어 호버링(Hovering)과 같이 균형을 유지해야 하는 경우 특정 프로펠러 회전 속도의 선택적인 증감 조절이 가능하다.
상기 스마트폰 연결부(230)는 상기 스마트폰(300)에서 전송되는 비행 제어 명령을 상기 수납 케이스(212)에 구비된 비행 제어 모듈에서 수신할 수 있도록, 상기 스마트폰(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 상기 스마트폰 연결부(230)는 상기 스마트폰(300)을 상기 수납 케이스(212)에 구비된 비행 제어 모듈과 전기적으로 연결시키기 위한 인터페이스로서 기능할 수 있다.
이에 따라, 상기 비행 제어 모듈은 상기 스마트폰 연결부(230)를 통해 상기 스마트폰(300)으로부터 비행 제어 명령을 수신하고, 상기 수신된 비행 제어 명령에 따라 모터 구동 신호를 생성하여 상기 모터 구동 모듈로 전송함으로써 상기 각 프로펠러와 물리적으로 연결된 각 모터를 독립적으로 제어할 수 있다.
한편, 상기 드론(110)은 상기 관제 센터(120)로부터 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 수신하는 경우, 일정 거리 내에 인접한 적어도 하나의 다른 드론(110)과의 통신을 통해 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 공유할 수 있다. 이때, 각 드론(110) 간의 통신은 LTE 이동통신 방식으로 이루어질 수 있다. 상기 드론(110)은 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호에 따라 적어도 하나의 다른 드론(110)과 군집 비행을 할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 관제 센터(120)는 상기 비행 제어 명령(임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함함)을 상기 드론(110)에 전송하여 상기 드론(110)의 비행을 자동 모드로 제어할 수 있다. 이를 위해, 상기 관제 센터(120)는 블루투스 등과 같은 근거리 무선 통신 또는 LTE 이동통신망 기반의 무선 통신을 통해 상기 드론(110)과 무선 통신을 수행할 수 있으며, 상기 근거리 무선 통신을 통해 상기 비행 제어 명령을 상기 드론(110)에 전송하여 상기 드론(110)의 비행을 자동 모드로 원격에서 제어할 수 있다. 예를 들어, 자동 모드의 경우, 드론(110)은 임무 현장까지 스스로 자율 비행을 하고 임무 현장에 도착하면 수행해야 할 임무를 수행하게 된다.
또한, 상기 관제 센터(120)는 관제 근무자의 수동 조작 시 상기 드론(110)에 조종 신호를 전송하여 상기 드론(110)의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 상기 드론(110)을 수동 모드로 비행 제어할 수 있다. 예를 들어, 수동 모드로 드론(110)의 비행을 제어하는 경우, 관제 근무자는 드론(110)에서 송신되는 영상 등의 정보를 직접 보면서 관계 센터(120)에 구비된 조이 스틱 등 드론 컨트롤 장치(420)를 사용하여 드론(110)의 비행을 수동으로 제어할 수 있다.이를 위해, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)과 LTE 이동통신망으로 연결되어 통신할 수 있다. 즉, 상기 관제 센터(120)는 4세대(4G)의 LTE 이동통신 방식(5G 이동통신 방식을 포함할 수 있음)으로 상기 드론(110)과 쌍방향 통신을 수행함으로써, 상기 조종 신호를 상기 드론(110)에 전송하여 상기 드론(110)의 비행을 수동 모드로 원격에서 제어할 수 있다.
종래 기술에서는 무선 주파수(RF) 신호 등을 통해 드론의 비행을 제어하기 때문에 무선 통신의 거리 제약으로 인해 자동 비행 제어와 수동 비행 제어를 동시에 수행할 수 없는 문제가 있었으나, 본 발명의 일 실시예에서는 자동 비행 제어와 관련해서는 처음에 근거리 무선 통신을 통해 상기 드론(110)에 상기 비행 제어 명령을 입력하고, 그 이후에 수동 비행 제어를 위해서 상기 관제 센터(120)가 LTE 이동통신을 통해 상기 드론(110)과 통신하여 상기 조종 신호를 전송하기 때문에 자동 비행 제어 중에도 상기 관제 근무자의 유연한 개입을 통하여 수동 비행 제어가 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 드론(110)과 상기 관제 센터(120) 간에, LTE 이동통신망을 이용하여 상기 조종 신호를 포함한 모든 정보를 암호화된 메시지 형태로 주고 받기 때문에, 재밍(Jamming)이나 하이재킹(Hijacking) 등으로부터 정보를 보호할 수 있으며, 이를 통해 RF 등의 무선 주파수로 정보를 주고 받는 종래 기술에 비해 보안을 강화할 수 있다.
상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)으로부터 상기 촬영 영상, 임무 수행과 관련하여 수집한 정보(임무 관련 정보) 또는 드론(110)의 수동 비행 제어 관련 정보 등을 수신하여 현장 근무자 단말기(135)에 스트리밍(Streaming)으로 전송할 수 있다. 즉, 상기 관제 센터(120)는 LTE 이동통신을 통해 상기 드론(110)의 비행을 수동으로 제어함과 동시에 상기 드론(110)으로부터 수신한 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 드론(110)의 수동 비행 제어 관련 정보 등을 모두 수집할 수 있으며, 그러한 후에 상기 현장 근무자 단말기(135)에 상기 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 수동 비행 제어 관련 정보를 바로 전송하는 것이 아니라, 상기 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 수동 비행 제어 관련 정보 등을 수집한 후 또는 그와 동시에 상기 현장 근무자 단말기(135)에 전송하여, 상기 현장 근무자 단말기(135)에서 실시간으로 촬영 영상이 재생되거나 임무 관련 정보가 표시되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 드론(110)의 수동 비행 제어 관련 정보는, 관제 근무자가 LTE 이동통신망을 통해 드론(110)을 수동으로 조정하는 경우 관제 근무자가 조이 스틱 등 드론 컨트롤 장치(420)를 조작한 정보, 관제 근무자의 드론 컨트롤 장치(420)에 의해 신호를 전달 받은 드론(110)의 실제 움직임 내지 비행 정보 등 수동 모드에서 관제 근무자와 드론(110)이 주고 받는 모든 정보를 의미한다.
한편, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)의 비행 제어 시 해당 기지국의 통신 영역을 벗어나는 경우, 핸드오프(Hand-off) 기능을 이용하여 상기 드론(110)이 해당 통신 영역의 다른 기지국과 LTE 이동통신망으로 연결되도록 함으로써 상기 드론(110)에게 심리스(Seamless)한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 다시 말해, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)과 LTE 이동통신 기반의 통신을 수행함으로써 비행 거리에 상관 없이 상기 드론(110)의 비행을 원격에서 제어할 수 있다. 참고로, 상기 관제 근무자는 상기 드론(110)에 의해 촬영된 영상, 임무 관련 정보 또는 수동 비행 제어 관련 정보 등을 인지하여 상기 드론(110)을 원격에서 수동 모드로 제어할 수 있다.
또한, 상기 관제 센터(120)는 화재 등의 재난 신고가 들어오면 소방관 등의 현장 근무자가 출동 준비를 하는 동안에 해당 현장에 상기 드론(110)을 먼저 출동시킬 수 있는데, 이때 해당 현장으로부터 일정 거리 이내에 임무를 완수한 다른 드론(110)이 존재하는 경우 상기 다른 드론(110)을 해당 현장으로 출동시킬 수 있다.
예컨대, 출동 준비 중인 드론(110)을 드론 A라 하고, 임무를 완수한 다른 드론(110)을 드론 B라 가정한다. 이러한 경우, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론 A와 드론 B의 현재 위치 정보에 기초하여 해당 현장으로부터 각각 떨어진 거리를 측정하고, 측정된 각각의 거리를 비교하여 거리가 더 가까운 드론(110)을 해당 현장에 출동시킬 수 있다. 상기 드론 A에 비해 상기 드론 B의 거리가 더 가까우면, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론 B를 해당 현장에 출동시킬 수 있다. 다만, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론 B의 배터리 잔량 정보를 획득하여 미리 설정된 기준치 이상인 경우에 한해서 상기 드론B를 해당 현장에 출동시킬 수 있다.
또한, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)으로부터 수집한 촬영 영상 또는 임무 관련 정보 등을 분석하여, 현장 위치와 인접한 진입 경로상의 불법 주차 차량으로 인해 상기 현장 근무자(출동대)의 진입이 불가능하다고 판단되는 경우, 상기 촬영 영상으로부터 상기 불법 주차 차량의 차주 전화번호를 획득하고, 상기 차주 전화번호를 통해 상기 불법 주차 차량에 대한 위치 변경을 요청하도록 하는 상황 모니터링 메시지를 관제 모니터에 출력할 수 있다. 이로써, 상기 현장 근무자가 화재 등의 현장에 출동할 때 불법 주차 차량으로 인해 진입 경로가 막혀 초기 화재 대응이 지연되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 관제 센터(120)의 상세 구성에 대해 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다. 상기 관제 센터(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 통합 관리 서버(410), 드론 컨트롤 장치(420), 관제 프로그램(430), 및 제어부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 통합 관리 서버(410)는 상기 드론(110)에 의해 촬영된 촬영 영상, 상기 드론(110)에 의해 수집된 임무 관련 정보 또는 드론(110)의 수동 비행 제어 관련 정보를 상기 LTE 이동통신망을 통해 상기 드론(110)으로부터 실시간으로 수집하여 관제 근무자 및 현장 근무자의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 수행할 수 있다. 즉, 상기 통합 관리 서버(140)는 실시간 영상, 임무 관련 정보, 수동 비행 제어 관련 정보의 저장 및 스트리밍 영상 서비스 등의 기능을 수행할 수 있다.
상기 드론 컨트롤 장치(420)는 상기 드론(110)의 비행 제어 시, 상기 LTE 이동통신망에 연결된 상기 드론(110)을 인터넷 네트워크 기반으로 조종할 수 있다. 이를 위해, 상기 드론 컨트롤 장치(420)는 도면에는 도시되지 않았지만 관제 근무자의 수동 조작을 위한 비행 조이스틱과, 상기 비행 조이스틱의 수동 조작에 따라 조종 신호를 발생하는 신호 발생기를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 관제 프로그램(430)은 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 통해 상기 드론(110)의 비행을 원격에서 상기 자동 모드 또는 상기 수동 모드로 제어할 수 있다. 즉, 상기 관제 프로그램(430)은 맵(Map) 데이터 및 기존의 비행 관련 데이터를 기반으로 상기 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 생성하여 상기 비행 제어 명령에 포함시켜 근거리 무선 통신 모듈(블루투스 모듈 등)과 연동하여 상기 드론(110)에 전송함으로써 상기 드론(110)을 원격에서 상기 자동 모드로 비행 제어할 수 있으며, 상기 드론 컨트롤 장치(420)에 구비된 비행 조이스틱의 수동 조작에 따라 발생한 상기 조종 신호를 LTE 이동통신 모듈과 연동하여 상기 드론(110)에 전송함으로써 상기 드론(110)을 원격에서 상기 수동 모드로 비행 제어할 수 있다.
이때, 상기 관제 프로그램(430)은 상기 드론(110)의 비행 제어 시, 상기 드론(110)의 현재 위치에 따른 비행 경로 정보와 상기 비행 제어 명령에 포함된 비행 경로 정보를 비교 분석하여 상기 드론(110)이 비행 경로를 벗어나는지를 판단할 수 있다.
상기 드론(110)이 비행 경로를 벗어나는 것으로 판단된 경우, 상기 관제 프로그램(430)은 비행 경로 이탈 신호를 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 관제 센터(120)의 관제 모니터 시스템은 상기 드론(110)이 정상적인 비행 경로를 이탈했음을 알리는 경보 신호를 모니터를 통해 시각적으로 출력하거나 스피커를 통해 청각적으로 출력할 수 있다.
이와 같이 상기 비행 경로 이탈 신호의 발생 시, 상기 관제 근무자는 상기 경보 신호의 출력에 대응하여 상기 드론 컨트롤 장치(420)에 구비된 비행 조이스틱을 수동 조작하여 상기 드론(110)의 비행 경로를 보정할 수 있다. 즉, 상기 비행 경로 이탈 신호의 발생 시, 상기 드론 컨트롤 장치(420)는 상기 관제 근무자의 수동 조작에 따라 상기 드론(110)과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 미리 정의된 프로토콜을 이용하여 상기 드론(110)에 상기 조종 신호를 송신하여 상기 드론(110)의 비행 경로를 바로잡을 수 있으며, 또는 상기 관제 근무자가 원하는 경로로 비행 궤적을 수정할 수도 있다.
한편, 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 드론(110)의 비행 제어 시, 상기 관제 프로그램(430)과 연동하여 상기 드론(110)으로부터 상기 드론(110)의 비행 제어와 관련한 부가 정보를 더 수신할 수 있다. 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 부가 정보를 이용하여 비행 경로의 최적화를 위한 빅데이터를 생성할 수 있다. 또한, 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 부가 정보와 함께, 상기 촬영 영상 및 상기 임무 관련 정보를 더 이용하여 상기 드론(110)의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 부가 정보는 상기 드론의 상태와 관련한 비행 상황 정보, 상기 드론의 조종과 관련한 비행 프로파일, 상기 관제 근무자의 프로파일, 상기 현장 근무자의 프로파일, 미션 종류 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 비행 상황 정보는 신호 수신 강도, 배터리 잔량, 기체 기울기(roll, pitch, yaw), GPS 상 위치, 고도, 기압, 온도, 풍향, 풍속, 비행 중인 지역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 비행 프로파일은 상기 관제 근무자(조종사)의 수동 조작에 의해 발생된 조종 신호에 따른 비행 조종 명령, 상기 비행 조종 명령 당시의 시간, 상기 관제 근무자의 조종 숙달 능력, 비행 조종 매뉴얼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 통합 관리 서버(410)는 상기 드론(110)의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 지속적으로 업데이트할 수 있다. 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 업데이트된 빅데이터를 자율 비행에 활용할 수 있다. 또 달리, 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 업데이트된 빅데이터를 비행 중 발생 가능 사건에 대한 건별(case by case) 대응 매뉴얼로 활용할 수도 있다.
상기 제어부(440)는 상기 관제 센터(120), 즉 상기 통합 관리 서버(410), 상기 드론 컨트롤 장치(420), 및 상기 관제 프로그램(430) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 어플리케이션(130)은 상기 현장 근무자 단말기(135)에 설치될 수 있다. 상기 어플리케이션(130)은 상기 임무 현장에 상기 현장 근무자가 도착하기 전에, 상기 관제 센터(120)로부터 상기 현장 근무자 단말기(135)를 통해 상기 드론(110)에 의해 촬영된 촬영 영상, 수집된 임무 관련 정보 또는 수동 비행 제어 관련 정보를 수신하여 실시간으로 상기 현장 근무자 단말기(135)의 화면에 표시할 수 있다. 이로써, 상기 현장 근무자는 상기 촬영 영상 또는 상기 임무 관련 정보 등의 표시 화면을 통해 상기 임무 현장의 상황에 대해 미리 파악할 수 있으며, 이를 통해 사고 등의 임무 초기 대응을 위한 골든 타임을 확보할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 관제 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 드론 관제 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 관제 센터(120)는 드론(110)과의 근거리 무선 통신을 통해, 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 상기 드론(110)에 전송하여 상기 드론(110)의 비행을 자동 모드로 제어할 수 있다.
다음으로, 단계(520)에서 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 관제 근무자의 수동 조작 시 상기 드론(110)에 조종 신호를 전송하여 상기 드론(110)의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 상기 드론(110)의 비행을 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 단계(510)과 단계(520)을 상기 관제 근무자의 선택(자동/수동 모드)에 따라 채용하여, 상기 드론(110)의 비행 제어 시 상기 관제 근무자의 개입이 언제든지 자유롭게 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 이를 통하여 상기 드론(110)의 비행 제어 유연성 및 임무 완수 기능을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 단계(530)에서 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)으로부터 상기 현장에 관한 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 드론(110)의 수동 비행 제어 관련 정보를 수신하여 현장 근무자 단말기(135)에 스트리밍으로 전송할 수 있다.
즉, 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)에 의해 촬영된 촬영 영상, 상기 드론(110)에 의해 수집된 임무 관련 정보 또는 상기 드론(110)의 수동 비행 제어 관련 정보를 상기 드론(110)과 통신 연결된 LTE 이동통신망을 통해 실시간으로 수집하여 현장 근무자의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 수행할 수 있다. 이때, 상기 관제 센터(120)는 관제 근무자에게도 실시간 수집 정보의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 제공할 수 있다.
다음으로, 단계(540)에서 어플리케이션(130)은 상기 관제 센터(120)로부터 상기 현장 근무자 단말기(135)를 통해 상기 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 수동 비행 제어 정보를 수신하여 실시간으로 재생(또는 상기 현장 근무자 단말기(135)의 화면에 표시)할 수 있다. 이로써, 상기 현장 근무자는 상기 촬영 영상의 실시간 재생(표시) 화면을 통해 상기 현장의 상황에 대해 미리 파악할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서 드론의 비행 제어 과정(도 5의 "510" 참조)을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 단계(610)에서 상기 관제 센터(120)는 상기 비행 제어 명령을 통해 상기 드론(110)의 비행을 원격 제어할 수 있다.
다음으로, 단계(620)에서 상기 관제 센터(120)는 상기 드론(110)의 비행 제어 시 상기 드론(110)이 비행 경로를 벗어나는지를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과 상기 드론(110)이 상기 비행 경로를 이탈한 경우(630의 "예" 방향), 단계(640)에서 상기 관제 센터(120)는 비행 경로 이탈 신호를 발생할 수 있다. 반면에, 상기 판단 결과 상기 드론(110)이 상기 비행 경로를 이탈하지 않은 경우(630의 "아니오" 방향), 단계(620)으로 리턴(Return)할 수 있다.
도 7은 도 5의 A 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1, 도 4 및 도 7을 참조하면, 단계(710)에서 상기 관제 센터(120)의 통합 관리 서버(410)는 상기 드론(110)의 비행 제어 시, 상기 관제 센터(120)의 관제 프로그램(430)과 연동하여 상기 드론(110)으로부터 상기 드론(110)의 비행 제어와 관련한 부가 정보를 수신할 수 있다.
다음으로, 단계(720)에서 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 부가 정보, 상기 촬영 영상 및 상기 임무 관련 정보를 이용하여 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 생성할 수 있다.
다음으로, 단계(730)에서 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 생성된 빅데이터를 상기 통합 관리 서버(410)와 연계하는 데이터베이스(DB, 미도시)에 저장하고 업데이트할 수 있다.
다음으로, 단계(740)에서 상기 통합 관리 서버(410)는 상기 빅데이터를 자율 비행 또는 비행 중 발생 가능 사건에 대한 건별 대응 매뉴얼로 활용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 근거리 무선 통신을 통해 입력된 비행 제어 명령에 따른 자동 모드 비행 중에 LTE 이동통신망을 이용해 조종 신호를 드론에 전송하여 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 비행하는 과정을 구체적으로 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1, 도 4 및 도 8을 참조하면, 단계(810)에서 상기 관제 센터(120)는 드론(110)과 근거리 무선 통신으로 상기 드론(110)에 상기 비행 제어 명령을 입력(전송)할 수 있다.
그러면, 단계(820)에서 상기 드론(110)은 상기 비행 제어 명령에 따라 자동 모드로 비행할 수 있다.
이때, 상기 관제 근무자가 직접 조종할 상황이 발생한 경우(830의 "예" 방향), 단계(840)에서는 상기 관제 센터(120)의 드론 컨트롤 장치(410)를 통해 상기 드론(110)과 LTE 이동통신망을 기반으로 쌍방향 통신을 수행할 수 있다. 반면, 상기 관제 근무자가 직접 조종할 상황이 발생하지 않은 경우(830의 "아니오" 방향), 상기 단계(820)으로 리턴할 수 있다.
여기서, 상기 관제 근무자가 직접 조종할 상황이 발생한 경우의 예로는 상기 드론(110)이 정해진 비행 경로를 벗어나서 비행 경로 이탈 신호가 발생한 경우, 바람이나 폭우 등의 기후 조건이 기준치를 상회하는 경우, 비행 궤적 변경을 위해 상기 관제 근무자가 조종에 개입한 경우 등이 포함될 수 있다.
다음으로, 단계(850)에서 상기 관제 센터(120)는 상기 관제 근무자의 수동 조작에 따라 미리 정의된 프로토콜을 이용하여 상기 드론(110)에 조종 신호를 전송할 수 있다.
다음으로, 단계(860)에서 상기 드론(110)은 비행 제어 모드를 상기 비행 제어 명령에 따른 자동 모드에서 수동 모드로 전환하고, 상기 조종 신호에 따라 수동 모드로 비행할 수 있다.
다음으로, 상기 관제 근무자의 수동 조작이 종료되면(870의 "예" 방향), 단계(880)에서 상기 드론(110)은 비행 제어 모드를 상기 수동 모드에서 원래의 자동 모드로 전환하고, 상기 비행 제어 명령에 따라 자동 모드로 비행할 수 있다. 반면, 상기 관제 근무자의 수동 조작이 종료되지 않으면(870의 "아니오" 방향), 상기 단계(850)으로 리턴할 수 있다.
다음으로, 상기 드론(110)의 임무가 종료되면(890의 "예" 방향), 본 실시예를 종료하고, 상기 드론(110)의 임무가 종료되지 않으면(890의 "아니오" 방향), 상기 단계(830)으로 리턴할 수 있다.
본 실시예에서는 드론이 수행하는 임무를 화재 진압으로 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고 그 밖의 재난(홍수, 산사태 등)이나 사고, 안전 감시, 시설물 안전 점검(전력시설, 가스설비, 고층시설 등), 택배/물류(물류 사각지대, 긴급 물자 등) 등과 같이 긴급 대응이 필요한 모든 임무를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110: 드론
120: 관제 센터
130: 어플리케이션(APP)
135: 현장 근무자 단말기
410: 통합 관리 서버
420: 드론 컨트롤 장치
430: 관제 프로그램
440: 제어부

Claims (15)

  1. 임무 현장에 출동하는 시점으로부터 도착 및 회귀할 때까지의 전 과정에서 비행 경로 주변 환경 및 상기 임무 현장에 관한 영상을 촬영하거나 임무 관련 정보를 수집하는 맞춤형 임무 수행 드론;
    상기 드론과 근거리 무선 통신을 통해, 상기 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 상기 드론에 전송하여 상기 드론의 비행을 자동 모드로 제어하거나, 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 상기 드론에 조종 신호를 전송하여 상기 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 상기 드론에서 송신되는 정보에 기반하여 상기 드론의 비행을 원격에서 수동으로 제어하고, 상기 드론으로부터 상기 비행 경로 주변 환경 및 상기 임무 현장에 관한 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 또는 상기 드론의 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 현장 근무자 단말기에 스트리밍으로 실시간 전송하는 관제 센터; 및
    상기 현장 근무자 단말기에 설치되고, 상기 관제 센터로부터 상기 현장 근무자 단말기를 통해 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 실시간으로 상기 현장 근무자 단말기의 화면에 표시하는 어플리케이션
    을 포함하고,
    상기 관제 센터는
    상기 드론의 비행 제어 시 해당 기지국의 통신 영역을 벗어나는 경우, 핸드오프(Hand-off) 기능을 이용하여 상기 드론이 해당 통신 영역의 다른 기지국과 LTE 이동통신망으로 연결되도록 함으로써 상기 드론에게 심리스(Seamless)한 통신 서비스를 제공하여 상기 드론의 비행 거리에 상관 없이 상기 드론의 비행을 원격에서 제어하고,
    상기 드론을 출동시키기 전에, 상기 임무 현장으로부터 일정 거래 이내에 임무를 완수한 다른 드론이 존재하는 경우, 상기 드론과 임무를 완수한 다른 드론 각각의 현재 위치 정보에 기초하여 상기 드론과 상기 임무를 완수한 다른 드론이 상기 임무 현장으로부터 각각 떨어진 거리를 측정하고, 측정된 각각의 거리를 비교하여 상기 임무 현장과 더 가까운 거리에 있는 드론을 출동시키는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관제 센터는
    상기 드론에 의해 촬영된 상기 촬영 영상, 수집된 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 상기 LTE 이동통신망을 통해 상기 드론으로부터 실시간으로 수집하여, 관제 근무자 및 현장 근무자의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 수행하는 통합 관리 서버
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 관제 센터는
    상기 드론의 비행 제어 시, 상기 LTE 이동통신망에 연결된 상기 드론을 인터넷 네트워크 기반으로 수동 조종하는 비행 조이스틱 및 상기 비행 조이스틱의 수동 조작에 따라 상기 조종 신호를 발생하는 신호 발생기를 포함하는 드론 컨트롤 장치; 및
    맵(Map) 데이터 및 기존의 드론 비행 관련 데이터를 기반으로 상기 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 상기 비행 제어 명령을 통해 또는 상기 비행 조이스틱의 수동 조작에 따라 발생한 상기 조종 신호를 LTE 이동통신망과 연동하여 상기 드론에 전송하여 상기 드론의 비행을 원격에서 상기 자동 모드 또는 상기 수동 모드로 제어하고, 상기 드론의 비행 제어 시 상기 드론의 현재 위치에 따른 비행 경로 정보와 상기 비행 제어 명령에 포함된 비행 경로 정보를 비교 분석하여 상기 드론이 비행 경로를 벗어나는지를 판단하여 상기 비행 경로를 벗어나는 경우 비행 경로 이탈 신호를 발생하는 관제 프로그램
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 드론 컨트롤 장치는
    상기 비행 경로 이탈 신호의 발생 시, 상기 관제 근무자의 수동 조작 또는 상기 수동 모드에 따라 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 미리 정의된 프로토콜을 이용하여 상기 드론에 상기 조종 신호를 송신하여 상기 드론의 비행 경로를 수정하거나 상기 관제 근무자의 명령에 따라 비행 궤적을 수정하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통합 관리 서버는
    상기 관제 프로그램과 연동하여 상기 드론으로부터 상기 드론의 비행 제어와 관련한 부가 정보를 더 수신하고, 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 및 상기 부가 정보를 이용하여 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부가 정보는
    상기 드론의 상태와 관련한 비행 상황 정보, 상기 드론의 조종과 관련한 비행 프로파일, 상기 관제 근무자의 프로파일, 상기 현장 근무자의 프로파일, 미션 종류 중 적어도 하나를 포함하되,
    상기 비행 상황 정보는
    신호 수신 강도, 배터리 잔량, 기체 기울기(roll, pitch, yaw), GPS 상 위치, 고도, 기압, 온도, 풍향, 풍속, 비행 중인 지역 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 비행 프로파일은
    상기 관제 근무자의 수동 조작에 의해 발생된 조종 신호에 따른 비행 조종 명령, 상기 비행 조종 명령 당시의 시간, 상기 관제 근무자의 조종 숙달 능력, 비행 조종 매뉴얼 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 통합 관리 서버는
    상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 지속적으로 업데이트하고, 상기 업데이트된 빅데이터를 자율 비행에 활용하거나, 비행 중 발생 가능 사건에 대한 건별(case by case) 대응 매뉴얼로 활용 가능한 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 관제 센터로부터 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 수신하는 경우, 일정 거리 내에 인접한 적어도 하나의 다른 드론과의 통신을 통해 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 공유하고, 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호에 따라 군집 비행을 하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 시스템.
  10. 제9항에 따른 드론 관제 시스템을 사용한 드론 관제 방법에 있어서,
    상기 관제 센터가 상기 드론과 근거리 무선 통신을 통해, 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 상기 드론에 전송하여 상기 드론의 비행을 자동 모드로 제어하거나, 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 상기 드론에 조종 신호를 전송하여 상기 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 상기 드론에서 송신되는 정보에 기반하여 상기 드론의 비행을 원격에서 수동으로 제어하는 단계;
    상기 관제 센터가 상기 드론으로부터 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 상기 드론의 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 현장 근무자 단말기에 스트리밍으로 실시간 전송하는 단계; 및
    상기 현장 근무자 단말기에 설치되는 어플리케이션이 상기 관제 센터로부터 상기 현장 근무자 단말기를 통해 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 실시간으로 상기 현장 근무자 단말기의 화면에 표시함으로써 상기 현장 근무자가 상기 임무 현장의 상황에 대해 파악할 수 있도록 하는 단계
    를 포함하고,
    상기 관제 센터는
    상기 드론의 비행 제어 시 해당 기지국의 통신 영역을 벗어나는 경우, 핸드오프(Hand-off) 기능을 이용하여 상기 드론이 해당 통신 영역의 다른 기지국과 LTE 이동통신망으로 연결되도록 함으로써 상기 드론에게 심리스(Seamless)한 통신 서비스를 제공하여 상기 드론의 비행 거리에 상관 없이 상기 드론의 비행을 원격에서 제어하고,
    상기 드론을 출동시키기 전에, 상기 임무 현장으로부터 일정 거래 이내에 임무를 완수한 다른 드론이 존재하는 경우, 상기 드론과 임무를 완수한 다른 드론 각각의 현재 위치 정보에 기초하여 상기 드론과 상기 임무를 완수한 다른 드론이 상기 임무 현장으로부터 각각 떨어진 거리를 측정하고, 측정된 각각의 거리를 비교하여 상기 임무 현장과 더 가까운 거리에 있는 드론을 출동시키는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스트리밍으로 전송하는 단계는
    상기 관제 센터의 통합 관리 서버가 상기 드론에 의해 촬영된 상기 촬영 영상, 수집된 상기 임무 관련 정보 또는 상기 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 상기 드론과 통신 연결된 LTE 이동통신망을 통해 실시간으로 수집하여 관제 근무자 및 현장 근무자의 관제 모니터링이 가능하도록 스트리밍 서비스를 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 드론의 비행을 제어하는 단계는
    상기 관제 센터의 관제 프로그램이 상기 비행 제어 명령 또는 상기 조종 신호를 통해 상기 드론의 비행을 원격에서 상기 자동 모드 또는 상기 수동 모드로 제어하는 단계; 및
    상기 관제 프로그램이 상기 드론의 비행 제어 시 상기 드론이 비행 경로를 벗어나는지를 판단하여 상기 비행 경로를 벗어나는 경우 비행 경로 이탈 신호를 발생하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 드론의 비행을 제어하는 단계는
    상기 비행 경로 이탈 신호의 발생 시, 상기 관제 센터의 드론 컨트롤 장치가 상기 관제 근무자의 수동 조작에 따라 상기 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 미리 정의된 프로토콜을 이용하여 상기 드론에 상기 조종 신호를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 통합 관리 서버가 상기 관제 프로그램과 연동하여 상기 드론으로부터 상기 드론의 비행 제어와 관련한 부가 정보를 더 수신하는 단계; 및
    상기 통합 관리 서버가 상기 촬영 영상, 상기 임무 관련 정보 및 상기 부가 정보를 이용하여 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 통합 관리 서버가 상기 드론의 비행 제어 및 임무 수행의 최적화를 위한 빅데이터를 지속적으로 업데이트하는 단계; 및
    상기 통합 관리 서버가 상기 업데이트된 빅데이터를 자율 비행에 활용하거나, 비행 중 발생 가능 사건에 대한 건별(case by case) 대응 매뉴얼로 활용하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제 방법.
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