KR101917860B1 - 무인 비행체의 최적 경로 탐색 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템 - Google Patents

무인 비행체의 최적 경로 탐색 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템 Download PDF

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Abstract

사용자 단말로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 수신하는 운항 정보 수신부, 상기 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보, 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 최적 경로 탐색부 및 상기 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 상기 사용자 단말 또는 상기 무인 비행체로 전송하는 운항 정보 전송부를 포함하는 최적 경로 탐색 서버.

Description

무인 비행체의 최적 경로 탐색 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템{METHOD FOR OPTIMAL PATH SEARCH OF DRONE, OPTIMAL PATH SEARCHING SERVER AND SYSTEM}
본 발명은 무인 비행체의 최적 경로 탐색 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템에 관한 것이다.
드론(Drone)은 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 무인 비행체이다. 처음에는 군사용으로 주로 이용되었으나, 현재는 스포츠 중계부터 재해 현장 촬영, 탐사 보도, 배달 서비스 등의 다양한 산업분야에서 활용되고 있으며, 상업용 드론 시장이 매우 빠른 속도로 커지고 있다.
2015년 백악관 앞마당에 드론이 불시착하고, 국내 촬영팀이 조종하던 드론이 두오모 성당에 충돌하는 등의 사고가 발생하며 드론을 비행함으로 인한 안전에 대한 이슈가 크게 부각되었다.
드론은 가시거리 내에서는 육안을 통해 제어가 가능하나 육안으로 확인할 수 있는 거리가 매우 짧고(평균 500m), 드론과 조종사의 시야 불일치 및 조종사의 비행 착각으로 인하여 사고 위험성이 큰 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 드론 관점의 1인칭 시점을 보여주는 FPV(First Person View) 시스템이 도입되었다. 종래의 PV 시스템은 드론의 전면부에 부착된 카메라에서 촬영되는 영상을 송출하고, 수신기가 부착된 디스플레이 화면을 통해 도 7과 같은 드론 시점의 영상을 제공받을 수 있다.
종래의 FPV는 실제 드론에 탑승하여 비행하는 듯한 몰입감과 현장감을 줄 수 있어 드론 레이싱이나 게임 등 엔터테인먼트 영역에서 드론의 성장을 이끌고 있으며, 산업용 드론의 원거리 임무를 수행하기 위한 필수 시스템으로 주목받고 있다.
하지만, 종래의 FPV 시스템은 전면부 카메라에서 송출되는 영상만을 그대로 보여주거나 영상위에 단순한 수치정보를 보여주는 방식으로 제공되고 있어, 비행에 있어 꼭 필용한 정보(고도, 위치, 속도 등)를 확인하는 것이 매우 어렵다. 따라서, 드론의 비행 중 조종사의 정보 인지 능력 부족으로 야기되는 비행체의 추락이나 충돌사고의 가능성이 여전히 높다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 FPV 시스템은 단순히 전면부 카메라에서 송출되는 영상만을 그대로 보여주고 있을 뿐, 자율 주행을 위한 경로를 탐색하는 기능은 제공하고 있지 않다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 드론의 안정적인 자율 주행을 위해 다양한 환경 변수를 고려한 최적 경로 탐색 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템을 제공하고자 한다.
드론의 안전, 편의, 효율적인 비행을 위한 3차원 증강 현실 비행 영상을 제공하는 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템을 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 무인 비행체의 최적 경로를 탐색하는 최적 경로 탐색 서버에 있어서, 사용자 단말로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 수신하는 운항 정보 수신부, 상기 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 최적 경로 탐색부 및 상기 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 상기 사용자 단말 또는 상기 무인 비행체로 전송하는 운항 정보 전송부를 포함하고, 상기 환경 정보는 지형 고도 정보 및 지오 펜스(Geo fense) 정보를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 서버를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 무인 비행체의 최적 경로 탐색 방법에 있어서, 사용자 단말로부터 도착지의 위치 정보 및 상ㄱ기 무인 비행체의 기체 정보를 수신하는 단계, 상기 도착지의 위치 정보, 무인 비행체의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 단계, 상기 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 상기 사용자 단말 또는 상기 무인 비행체로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 환경 정보는 지형 고도 정보 및 지오 펜스(Geo fense) 정보를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는 무인 비행체의 최적 경로를 탐색하는 시스템에 있어서, 최적 경로 탐색 서버 및 사용자 단말을 포함하고, 상기 최적 경로 탐색 서버는 도착지의 위치 정보, 무인 비행체의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하고, 상기 무인 비행체로부터 상기 무인 비행체가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 수신하고, 상기 수신한 비행 영상 위에 상기 최적 경로에 해당하는 가이던스 항로 및 상기 비행 정보를 오버레이하여 3차원 증강 현실 비행 영상을 생성하도록 구성되고, 상기 사용자 단말은 상기 3차원 증강 현실 비행 영상을 상기 최적 경로 탐색 서버로부터 수신하여 출력하고, 상기 3차원 증강 현실 비행 영상을 통해 상기 무인 비행체를 제어하도록 구성되는 것인, 시스템을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 드론의 안정적인 자율 주행을 위해 다양한 환경 변수를 고려한 최적 경로 탐색 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 드론의 안전, 편의, 효율적인 비행을 위한 3차원 증강 현실 비행 영상을 제공하는 방법, 최적 경로 탐색 서버 및 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 서버의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강 현실 비행 영상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증강 현실 비행 영상을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최적 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 종래의 FPV(First Person View) 시스템을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 최적 경로 탐색 시스템은 최적 경로 탐색 서버(100) 및 사용자 단말(110)을 포함할 수 있다. 또한 최적 경로 탐색 시스템은 무인 비행체(120)를 포함할 수 있다.
최적 경로 탐색 서버(100), 사용자 단말(110) 및 무인 비행체(120)는 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(120)의 일 예에는 인터넷(Internet), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, LTE(Long Term Evolution), WiFi(Wireless Fidelity), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), WiGig(Wireless Gigabit) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
무인 비행체(120)는 조종사 없이 원격으로 조종 가능한 비행이 가능한 무인 항공기(UAV, unmanned aerial vehicle)로서, 영상 촬영을 위한 촬영 모듈을 구비하고 있다. 또한, 무인 비행체(120)는 요(Yaw), 피치(Pitch), 롤(Roll)로 정의되는 회전운동상태를 측정하기 위한 3축 자이로센서(Gyroscopes), 3축 가속도센서(Accelerometers), 3축 지자기센서(Magnetometers)가 구비하고 있다. 또한, 무인 비행체(120)는 병진운동상태를 측정하기 위한 GPS 모듈과 기압 센서(Barometric Pressure Sensor)가 구비하고 있다.
무인 비행체(120)는 최적 경로 탐색 서버(100) 또는 사용자 단말(110)로부터 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 수신할 수 있다. 무인 비행체(120)는 최적 경로에 기초하여 비행할 수 있다. 무인 비행체(120)는 무인 비행체(120)의 카메라를 통해 촬영된 비행 영상 및 비행 정보를 최적 경로 탐색 서버(100)로 전송할 수 있다.
사용자 단말(110)의 일예는 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트패드(smartpad), 태블릿 PC, VR(Virtual Reality) 기기, HMD(Head Mounted Display) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치가 포함될 수 있다.
사용자 단말(110)은 드론을 제어할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(110)은 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 최적 경로 탐색 서버(100)로 전송하여, 도착지의 위치 정보, 무인 비행체의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 도착지까지의 최적 경로를 요청할 수 있다. 이와 달리, 사용자 단말(110)이 직접 드론의 경로를 탐색 및 결정할 수도 있다.
사용자 단말(110)은 최적 경로 탐색 서버(100)로부터 3차원 증강 현실 비행 영상을 수신하여 출력할 수 있다. 사용자 단말(110)은 3차원 증강 현실 비행 영상을 통해 무인 비행체(120)를 제어할 수 있다.
최적 경로 탐색 서버(100)는 드론의 비행 경로를 탐색 및 결정할 수 있다. 예를 들면, 사용자 단말(110)로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체(120)의 기체 정보를 수신하여, 도착지의 위치 정보, 무인 비행체(120)의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 도착지까지의 최적 경로를 탐색할 수 있다.
최적 경로 탐색 서버(100)는 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 사용자 단말(110) 또는 무인 비행체(120)로 전송하여 무인 비행체(120)가 최적 경로를 통해 비행하도록 할 수 있다.
최적 경로 탐색 서버(100)는 무인 비행체(120)의 비행 중에 무인 비행체(120)로부터 무인 비행체(120)가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 수신할 수 있다.
최적 경로 탐색 서버(100)는 수신한 비행 영상 위에 최적 경로에 해당하는 가이던스 항로 및 비행 정보를 오버레이하여 3차원 증강 현실 비행 영상을 생성할 수 있다. 최적 경로 탐색 서버(100)는 3차원 증강 현실 비행 영상을 사용자 단말(120)로 전송할 수 있다.
이하에서는 최적 경로 탐색 서버(100)의 각 구성에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 서버의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 최적 경로 탐색 서버(100)는 환경 정보 수신부(200), 운항 정보 수신부(210), 최적 경로 탐색부(220), 운항 정보 수신부(230), 비행 정보 수신부(240), 증강 현실 비행 영상 생성부(250), 증강 현실 비행 영상 전송부(260)를 포함할 수 있다.
환경 정보 수신부(200)는 다양한 외부 서버로부터 환경 정보를 수신하고 저장한다. 여기서, 환경 정보는 풍향, 풍속, 시야, 운고 및 자기장 세기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 환경 정보 수신부(200)는 기상 서버로부터 풍향, 풍속, 시야, 운고 및 자기장 세기 등의 기상 데이터를 실시간으로 수신할 수 있다.
또한, 환경 정보는 지역 고도 정보(예컨대, 수치 표고 모델(DEM, digital elevation model)) 지오 펜스(Geo fense) 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 지오 펜스 정보는 비행 금지 구역, 비행 제한 구역, 군 작전 구역, 비행 구역에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 환경 정보는 지상 시설물 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 지상 시설물 정보는 송전탑, 건물 등의 높이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 환경 정보 수신부(200)는 공공 데이터 예컨대, 수치 지도, 등고선 데이터, 건축물 대장 등을 수집하여 환경 정보를 저장할 수 있다.
운항 정보 수신부(210)는 사용자 단말(110)로부터 출발지의 위치(위/경도 데이터), 도착지의 위치 정보(위/경도 데이터) 및 무인 비행체(120)의 기체 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 무인 비행체(120)의 기체 정보는 무인 비행체(120)의 최대 비행 고도, 비행 가능 시간, 배터리 용량 및 비행체 무게를 포함할 수 있다.
운항 정보 수신부(210)는 무인 비행체(120)의 임무 정보를 더 수신할 수 있다. 여기서, 임무 정보는 예를 들면, 군사, 물류, 탐사, 긴급 이송 등을 포함할 수 있다.
최적 경로 탐색부(220)는 도착지의 위치 정보, 무인 비행체(120)의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 도착지까지의 최적 경로를 탐색할 수 있다. 여기서, 환경 정보에 포함되는 지형 고도 정보, 지오 펜스 정보, 기상 정보 및 지상 시설물의 높이 정보 각각은 기설정된 우선 순위 또는 서로 상이한 가중치를 가지고 있을 수 있다.
최적 경로 탐색부(220)는 예를 들어, 다익스트라 알고리즘(Dijkstra algorithm)을 이용하되, 환경 정보 각각의 우선 순위 또는 서로 상이한 가중치를 고려하여 최적 경로를 탐색할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최적 경로 탐색부(220)는 지형 고도 정보, 지상 시설물의 높이 및 지오 펜스 정보에 기초하여 출발지로부터 도착지까지의 1차 최적 경로를 탐색한다. 예를 들면, 최적 경로 탐색부(220)는 지오 펜스 정보에 기초하여 비행 금지/제한 구역을 제외하고, 지형 고도 정보 및 지상 시설물의 높이를 고려하여 1차 최적 경로를 탐색할 수 있다(1 단계-지형 고도 정보, 지상 시설물의 높이 및 지오 펜스 정보를 고려).
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 최적 경로 탐색부(220)는 무인 비행체(120)의 기체 정보를 먼저 고려하여 1차 최적 경로를 탐색할 수 있다. 일반적으로, 고도가 높은(예컨대, 100m 이상) 상공보다 고도가 낮은(예컨대, 50m 이하) 상공에 송전탑, 건물, 산 등의 장애물이 많다. 따라서, 고도가 높을수록 최적 경로를 탐색하는데 유리하고, 무인 비행체(120)가 장애물에 충돌하는 위험을 줄일 수 있다. 이에 따라, 최적 경로 탐색부(220)는 무인 비행체(120)의 최대 비행 고도에서 최적 경로를 탐색할 수 있다. 이 때, 고고도 비행시에 배터리 소모가 더욱 심하기 때문에 최적 경로 탐색부(220)는 배터리 용량도 추가적으로 고려할 수도 있다.
이 후, 최적 경로 탐색부(220)는 기상 정보에 기초하여 탐색된 1차 최적 경로를 통해 비행이 가능한지 여부를 판단한다. 예를 들면, 최적 경로 탐색부(220)는 풍속이 기설정된 값 이상이거나, 운고에 따라 시야 확보가 불가능한 경우에 1차 최적 경로를 통해 비행이 불가능하다고 판단할 수 있다. 또한, 최적 경로 탐색부(220)는 자기장 세기가 기설정된 값 이상인 경우 최적 경로 탐색 서버(100) 및 사용자 단말(110)과의 통신이 두절될 가능성이 높아 1차 최적 경로를 통해 비행이 불가능하다고 판단할 수 있다(2 단계-기상 정보를 고려).
이 후, 최적 경로 탐색부(220)는 무인 비행체(120)의 기체 정보에 기초하여 탐색된 1차 최적 경로를 통한 비행이 가능한지 여부를 판단한다. 예를 들면, 최적 경로 탐색부(220)는 무인 비행체(120)의 배터리 용량 및 비행 가능 시간에 기초하여 탐색된 1차 최적 경로를 통해 도착지까지 비행이 가능한지 판단할 수 있다. 또한, 2 단계에서 기상이 좋지 못한 경우로서, 풍속이 강한 경우를 가정한다. 일반적으로, 무인 비행체(120)의 무게가 무거운 경우 또는 무인 비행체(120)의 비행 능력이 좋은 경우에는 비행 안정성이 뛰어나다. 따라서, 최적 경로 탐색부(220)는 풍속이 강한 경우에 무인 비행체(120)의 무게 및 비행 능력에 기초하여 탐색된 1차 최적 경로를 통해 도착지까지 비행이 가능한지 판단할 수 있다(3 단계-기체 정보를 고려).
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 최적 경로 탐색부(220)는 무인 비행체(120)의 임무 정보에 기초하여 최적 경로를 탐색할 수도 있다. 임무 정보는 예를 들면, 군사, 물류, 탐사, 긴급 이송 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 무인 비행체(120)가 제 1 임무(예컨대, 긴급 이송 임무)를 수행 중인 경우, 최적 경로 탐색부(220)는 신속성을 위해 최단 경로를 최적 경로로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 무인 비행체(120)가 제 2 임무(예컨대, 군사, 탐사)를 수행 중인 경우, 최적 경로 탐색부(220)는 안정성을 위해 안전한 경로를 최적 경로로 결정할 수 있다.
3 단계에서 탐색된 1차 최적 경로를 통해 도착지까지 비행이 불가능하다고 판단된 경우, 최적 경로 탐색부(220)는 2차 최적 경로를 탐색하여 1 단계 내지 3 단계의 과정을 거칠 수 있다.
이와 같이, 다양한 환경 정보와 무인 비행체(120)의 기체 정보를 고려하여 최적 경로를 탐색함으로써 에너지 효율을 극대화하여 무인 비행체(120)의 비행 거리 및 비행 시간을 연장시킬 수 있다.
운항 정보 전송부(230)는 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 사용자 단말(110) 또는 무인 비행체(120)로 전송할 수 있다. 여기서, 운항 정보는 비행체 예상 배터리 소모율, 비행체 예상 비행 시간, 경로 거리, 경로 상 노드 개수(Wn)를 포함할 수 있다.
비행 정보 수신부(240)는 무인 비행체(120)의 비행 중에 무인 비행체(120)로부터 무인 비행체(120)가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 수신할 수 있다. 비행 정보는 예를 들면, 무인 비행체의 고도, 위치, 속도를 포함할 수 있다.
증강 현실 비행 영상 생성부(250)는 수신한 비행 영상 위에 최적 경로(300) 및 비행 정보(310)를 오버레이하여 3차원 증강 현실 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 비행 정보는 무인 비행체(120)의 고도, 위치 및 속도를 포함할 수 있다. 또한, 증강 현실 비행 영상 생성부(250)는 최적 경로(300) 위에 무인 비행체(120)를 나타내는 아이콘(320)을 표시할 수도 있다(도 3).
또한, 증강 현실 비행 영상 생성부(250)는 수신한 비행 영상 위에 가이던스 항로(400)을 오버레이하여 3차원 증강 현실 영상을 생성할 수 있다. 또한, 증강 현실 비행 영상 생성부(250)는 무인 비행체(120)의 속도(410) 및 고도(420)를 표시할 수도 있다(도 4).
증강 현실 비행 영상 전송부(260)는 3차원 증강 현실 비행 영상을 사용자 단말(110)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 예컨대, VR(Virtual reality) 기기를 통해 3차원 증강 현실 영상을 보며 무인 비행체(120)를 제어할 수 있다.
이와 같이, 종래의 단순 영상만을 보여주는 FPV 시스템과 달리 비행에 필요한 정보들을 3차원 증강 현실 형태의 직관적인 그래픽으로 제공하여 조종사의 인지 능력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 조종사의 정보 인지 능력 부족으로 야기되는 비행체의 추락이나 충돌사고의 가능성을 낮출 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다. 디바이스로 제공하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 방법은 도 1에 도시된 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 5에 도시된 일 실시예에 따라 수행되는 최적 경로 탐색 방법에도 적용된다.
단계 S500에서 사용자 단말(110)은 최적 경로 탐색 서버(100)로 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 전송할 수 있다.
단계 S510에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 도착지의 위치 정보, 무인 비행체(120)의 기체 정보, 환경 정보 및 무인 비행체(120)의 임무 정보에 기초하여 출발지로부터 도착지까지의 최적 경로를 탐색할 수 있다.
단계 S520에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 사용자 단말(110) 또는 무인 비행체(120)로 전송할 수 있다.
단계 S530에서 무인 비행체(120)는 무인 비행체(120)가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 최적 경로 탐색 서버(100)로 전송할 수 있다.
단계 S540에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 수신한 비행 영상 위에 최적 경로에 해당하는 가이던스 항로 및 비행 정보를 오버레이하여 3차원 증강 현실 비행 영상을 생성할 수 있다.
단계 S550에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 3차원 증강 현실 비행 영상을 사용자 단말(110)로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최적 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시된 일 실시예에 따른 최적 경로 탐색 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 최적 경로 탐색 서버(100)에서 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 6에 도시된 일 실시예에 따라 수행되는 최적 경로 탐색 방법에도 적용된다.
단계 S600에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 사용자 단말(110)로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체(120)의 기체 정보를 수신할 수 있다.
단계 S610에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 도착지의 위치 정보, 무인 비행체(120)의 기체 정보, 환경 정보 및 무인 비행체(120)의 임무 정보에 기초하여 출발지로부터 도착지까지의 최적 경로를 탐색할 수 있다.
단계 S620에서 최적 경로 탐색 서버(100)는 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 사용자 단말(110) 또는 무인 비행체(120)로 전송할 수 있다.
도 5 및 도 6을 통해 설명된 최적 경로 탐색 방법은 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현되거나, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 최적 경로 탐색 서버
110: 사용자 단말
120: 무인 비행체

Claims (16)

  1. 무인 비행체의 최적 경로를 탐색하는 최적 경로 탐색 서버에 있어서,
    사용자 단말로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 수신하는 운항 정보 수신부;
    상기 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보, 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 최적 경로 탐색부; 및
    상기 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 상기 사용자 단말 또는 상기 무인 비행체로 전송하는 운항 정보 전송부
    를 포함하고,
    상기 환경 정보는 지형 고도 정보 및 지오 펜스(Geo fense) 정보를 포함하고,
    상기 운항 정보 수신부는 상기 무인 비행체의 복수의 임무를 포함하는 임무 정보를 더 수신하고,
    상기 최적 경로 탐색부는 상기 임무 정보, 상기 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보, 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하되,
    상기 최적 경로 탐색부는 상기 복수의 임무 각각마다 상기 최적 경로를 다르게 탐색하고,
    상기 복수의 임무는 제 1 임무 및 제 2 임무를 포함하고,
    상기 최적 경로 탐색부는,
    상기 무인 비행체가 상기 제 1 임무를 수행중인 경우, 상기 출발지부터 상기 도착지까지의 경로 중 제 1 경로를 상기 최적 경로로 결정하고,
    상기 무인 비행체가 상기 제 2 임무를 수행중인 경우, 상기 출발지부터 상기 도착지까지의 경로 중 제 2 경로를 상기 최적 경로로 결정하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환경 정보는 풍향, 풍속, 시야, 운고 및 자기장 세기 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보 및 지상 시설물의 높이 정보를 더 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 정보는 상기 무인 비행체의 최대 비행 고도 정보, 비행 가능 시간 정보, 배터리 정보, 무게 정보, 비행 능력 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 지형 고도 정보, 상기 지오 펜스 정보, 상기 기상 정보, 상기 지상 시설물의 높이 정보 및 상기 기체 정보 각각은 기설정된 우선 순위를 가지고 있고,
    상기 최적 경로 탐색부는 다익스트라 알고리즘(Dijkstra algorithm)을 이용하되, 상기 지형 고도 정보, 상기 지오 펜스 정보, 상기 기상 정보 및 상기 지상 시설물의 높이 정보 각각의 우선 순위를 고려하여 상기 최적 경로를 탐색하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 운항 정보는 상기 무인 비행체의 예상 배터리 소모율, 예상 비행 시간, 경로 거리 및 노드 개수 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 무인 비행체의 비행 중에 상기 무인 비행체로부터 상기 무인 비행체가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 수신하는 비행 정보 수신부; 및
    상기 수신한 비행 영상 위에 상기 최적 경로에 해당하는 가이던스 항로 및 상기 비행 정보를 오버레이하여 3차원 증강 현실 비행 영상을 생성하는 증강 현실 비행 영상 생성부; 및
    상기 3차원 증강 현실 비행 영상을 상기 사용자 단말로 전송하는 증강 현실 비행 영상 전송부
    를 더 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비행 정보는 상기 비행 중인 무인 비행체의 고도, 위치, 속도를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 서버.
  9. 무인 비행체의 최적 경로 탐색 방법에 있어서,
    사용자 단말로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 수신하는 단계;
    상기 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 단계; 및
    상기 최적 경로를 포함하는 운항 정보를 상기 사용자 단말 또는 상기 무인 비행체로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 환경 정보는 지형 고도 정보 및 지오 펜스(Geo fense) 정보를 포함하고,
    상기 사용자 단말로부터 도착지의 위치 정보 및 무인 비행체의 기체 정보를 수신하는 단계에서 상기 무인 비행체의 복수의 임무를 포함하는 임무 정보를 더 수신하고,
    상기 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 단계는 상기 임무 정보, 상기 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보, 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 단계 및 상기 복수의 임무 각각마다 상기 최적 경로를 다르게 탐색하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 임무는 제 1 임무 및 제 2 임무를 포함하고,
    상기 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하는 단계는 상기 무인 비행체가 상기 제 1 임무를 수행중인 경우, 상기 출발지부터 상기 도착지까지의 경로 중 제 1 경로를 상기 최적 경로로 결정하는 단계; 및
    상기 무인 비행체가 상기 제 2 임무를 수행중인 경우, 상기 출발지부터 상기 도착지까지의 경로 중 제 2 경로를 상기 최적 경로로 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 환경 정보는 풍향, 풍속, 시야, 운고 및 자기장 세기 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보 및 지상 시설물의 높이 정보를 더 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기체 정보는 상기 무인 비행체의 최대 비행 고도 정보, 비행 가능 시간 정보, 배터리 정보, 무게 정보, 비행 능력 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 지형 고도 정보, 상기 지오 펜스 정보, 상기 기상 정보, 상기 지상 시설물의 높이 정보 및 상기 기체 정보 각각은 기설정된 우선 순위를 가지고 있고,
    상기 최적 경로를 탐색하는 단계는
    다익스트라 알고리즘(Dijkstra algorithm)을 이용하되, 상기 지형 고도 정보, 상기 지오 펜스 정보, 상기 기상 정보 및 상기 지상 시설물의 높이 정보 각각의 우선 순위를 고려하여 상기 최적 경로를 탐색하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 운항 정보는 상기 무인 비행체의 예상 배터리 소모율, 예상 비행 시간, 경로 거리 및 노드 개수 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 무인 비행체의 비행 중에 상기 무인 비행체로부터 상기 무인 비행체가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 비행 영상 위에 상기 최적 경로에 해당하는 가이던스 항로 및 상기 비행 정보를 오버레이하여 3차원 증강 현실 비행 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 3차원 증강 현실 비행 영상을 상기 사용자 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비행 정보는 상기 비행 중인 무인 비행체의 고도, 위치, 속도를 포함하는 것인, 최적 경로 탐색 방법.
  16. 무인 비행체의 최적 경로를 탐색하는 시스템에 있어서,
    최적 경로 탐색 서버; 및
    사용자 단말
    을 포함하고,
    상기 최적 경로 탐색 서버는,
    상기 사용자 단말로부터 무인 비행체의 복수의 임무를 포함하는 임무 정보를 수신하고,
    상기 임무 정보, 도착지의 위치 정보, 상기 무인 비행체의 기체 정보 및 환경 정보에 기초하여 출발지로부터 상기 도착지까지의 최적 경로를 탐색하고,
    상기 무인 비행체로부터 상기 무인 비행체가 촬영하는 비행 영상 및 비행 정보를 수신하고,
    상기 수신한 비행 영상 위에 상기 최적 경로에 해당하는 가이던스 항로 및 상기 비행 정보를 오버레이하여 3차원 증강 현실 비행 영상을 생성하도록 구성되고,
    상기 사용자 단말은 상기 3차원 증강 현실 비행 영상을 상기 최적 경로 탐색 서버로부터 수신하여 출력하고,
    상기 3차원 증강 현실 비행 영상을 통해 상기 무인 비행체를 제어하도록 구성되고,
    상기 최적 경로 탐색 서버는 상기 복수의 임무 각각마다 상기 최적 경로를 다르게 탐색하고,
    상기 복수의 임무는 제 1 임무 및 제 2 임무를 포함하고,
    상기 최적 경로 탐색 서버는,
    상기 무인 비행체가 상기 제 1 임무를 수행중인 경우, 상기 출발지부터 상기 도착지까지의 경로 중 제 1 경로를 상기 최적 경로로 결정하고,
    상기 무인 비행체가 상기 제 2 임무를 수행중인 경우, 상기 출발지부터 상기 도착지까지의 경로 중 제 2 경로를 상기 최적 경로로 결정하는 것인, 시스템.
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