KR102100967B1 - 드론 비행 금지 구역 회피 경로 제공 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

비행 경로 제공 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 제공 방법은 비행 경로 제공 장치가, 드론이 비행하고자 하는 출발지(S)와 목적지(D)의 직선 경로 사이에 비행 금지 구역이 있는 경우, 상기 출발지(S)를 기준으로 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제1 꼭지점을 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 단계; 상기 비행 경로 제공 장치가, 제i 중간 목적지(Ni)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제j 꼭지점을 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 단계; 및 상기 비행 경로 제공 장치가, 제k 중간 목적지(Nk)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 목적지(D)만 존재하는 경우, 상기 출발지(S)-상기 제1 중간 목적지(N1)-복수 개의 중간 목적지-상기 제k 중간 목적지(Nk)-상기 목적지(D)를 잇는 경로를 상기 비행 금지 구역을 회피하는 비행 경로로 상기 드론에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

드론 비행 금지 구역 회피 경로 제공 방법 및 장치 {Method and apparatus for providing path for avoiding no drone zone}

본 발명은 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는 드론의 비행이 금지가 된 구역(NFZ; No-fly zone)을 회피하여 출발지부터 목적지까지 이르는 경로를 제공하는 방법 및 그 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

무인항공기(UAV; Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사가 비행체에 직접 탑승하지 않고 지상에서 원격 조종 또는 사전에 설정된 경로에 따라 자동 또는 반자동으로 자율 비행하는 비행체를 말한다. 무인항공기를 다른 말로 드론(Drone)이라고도 하는데 이는 "벌이 윙윙거린다"는 뜻에서 유래했다.

드론은 감시정찰, 방송, 택배, 농업 등 다양한 응용 분야에서 활용되고 있고 향후 이용과 응용 범위가 급격히 확대될 전망이다. 이렇게 드론을 활용하여 편리하고 안전한 생활환경을 구축할 수 있지만, 반대로 사용자 실수나 고의로 또는 드론의 장애로 인하여 안전이나 사생활 침해 등 역기능도 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위하여 법으로 드론 금지 구역을 설정하고 있으며 드론 사용자는 이 지역을 회피하여 비행하여야 한다. 또한 드론이 비행 중 철탑이나 구조물과 충돌 위험이 있을 때 이 지역을 회피하여 비행할 필요가 있다. 이에 드론이 비행 금지 구역을 회피하여 출발지부터 목적지까지 비행할 수 있는 경로 제공 방법이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 제공 방법은, 비행 경로 제공 장치가, 드론이 비행하고자 하는 출발지(S)와 목적지(D)의 직선 경로 사이에 비행 금지 구역이 있는 경우, 상기 출발지(S)를 기준으로 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제1 꼭지점을 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 단계; 상기 비행 경로 제공 장치가, 제i 중간 목적지(Ni)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제j 꼭지점을 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 단계; 및 상기 비행 경로 제공 장치가, 제k 중간 목적지(Nk)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 목적지(D)만 존재하는 경우, 상기 출발지(S)-상기 제1 중간 목적지(N1)-복수 개의 중간 목적지-상기 제k 중간 목적지(Nk)-상기 목적지(D)를 잇는 경로를 상기 비행 금지 구역을 회피하는 비행 경로로 상기 드론에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 단계는, 상기 목적지(D)와 상기 출발지(S) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DSAx를 기준으로 상기 제1 중간 목적지를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 단계는, 상기 목적지(D)와 상기 제i 중간 목적지(Ni) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DNiAx를 기준으로 상기 제j 중간 목적지를 설정하는 단계를 포함하되, 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점(Ax)는 상기 제i 중간 목적지(Ni)에서 상기 제1 방향으로 존재하는 꼭지점만 해당되는 것이다.

바람직하게는, 상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 출발지(S) 또는 상기 목적지(D) 중 어느 하나라도 상기 비행 금지 구역에 포함되는 경우에는 비행이 불가한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 회피 경로를 탐색하고, 상기 제1 방향의 회피 경로와 상기 제2 방향의 회피 경로를 비교하여 최단 회피 경로를 상기 드론에게 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 비행 금지 구역이 복수 개가 있는 경우, 상기 복수 개의 비행 금지 구역을 모두 포함하는 하나의 비행 금지 구역을 모델링 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 하나의 비행 금지 구역을 모델링 하는 단계는, 상기 하나의 비행 금지 구역의 면적에 기초하여 n개의 꼭지점을 갖는 다각형을 상기 하나의 비행 금지 구역으로 모델링 하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 비행 금지 구역이 복수 개가 있는 경우, 제1 비행 금지 구역을 회피하기 위한 제1 회피 경로를 탐색하는 단계; 상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 제1 회피 경로의 제m 중간 목적지와 제n 중간 목적지 사이에 존재하는 제2 비행 금지 구역을 회피하기 위해, 상기 제m 중간 목적지를 새로운 출발점으로 하고 상기 제n 중간 목적지를 새로운 목적지로 하는 제2 회피 경로를 탐색하는 단계; 및 상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 제1 회피 경로에서 상기 제m 중간 목적지와 상기 제n 중간 목적지 사이의 경로만 상기 제2 회피 경로로 대체하여, 상기 제2 회피 경로를 상기 제1 회피 경로에 병합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 비행 경로 제공 장치가, 면적이 가장 큰 제1 비행 금지 구역의 제1 회피 경로를 우선하여 탐색하고, 상기 제1 비행 금지 구역보다 면적이 작은 제2 비행 금지 구역의 제2 회피 경로를 탐색하고, 상기 제2 회피 경로를 상기 제1 회피 경로에 병합하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 제공 장치는, 네트워크 인터페이스;

하나 이상의 프로세서; 상기 프로세서에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드하는 메모리; 및 드론이 비행할 수 없는 비행 금지 구역 관한 정보를 저장하는 스토리지를 포함하되, 상기 컴퓨터 프로그램은, 드론이 비행하고자 하는 출발지(S)와 목적지(D)의 직선 경로 사이에 상기 비행 금지 구역이 있는 경우, 상기 출발지(S)를 기준으로 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제1 꼭지점을 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 오퍼레이션; 제i 중간 목적지(Ni)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제j 꼭지점을 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 오퍼레이션; 및 제k 중간 목적지(Nk)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 목적지(D)만 존재하는 경우, 상기 출발지(S)-상기 제1 중간 목적지(N1)-복수 개의 중간 목적지-상기 제k 중간 목적지(Nk)-상기 목적지(D)를 잇는 경로를 상기 비행 금지 구역을 회피하는 비행 경로로 상기 드론에 제공하는 오퍼레이션을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 오퍼레이션은, 상기 목적지(D)와 상기 출발지(S) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DSAx를 기준으로 상기 제1 중간 목적지를 설정하는 오퍼레이션을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 오퍼레이션은, 상기 목적지(D)와 상기 제i 중간 목적지(Ni) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DNiAx를 기준으로 상기 제j 중간 목적지를 설정하는 오퍼레이션을 포함하되, 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점(Ax)는 상기 제i 중간 목적지(Ni)에서 상기 제1 방향으로 존재하는 꼭지점만 해당되는 것이다.

본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.

본 발명에서 제안하는 경로 제공 방법을 이용하면, 드론 비행 금지 구역 또는 위험 지역을 회피하고 최단 거리로 목적지에 도달할 수 있다. 이를 통해 보안상의 문제나 개인 프라이버시 문제를 사전에 차단할 수 있다. 또한 비행 금지 구역을 회피한 최단 경로를 제공하여 드론의 불필요한 전력 소모를 예방할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 비행 금지 구역 및 비행 제한 구역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법을 구현하기 위한 의사코드이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 비행 금지 구역 모델링을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 재귀적인 회피 경로 탐색을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 장치의 하드웨어 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 비행 금지 구역 및 비행 제한 구역을 설명하기 위한 도면이다.

항공법 제23조를 참고하면, 초경량 비행장치의 비행에 대한 규제가 언급되고 있다. 특히 시행규칙 제68조에는 비행 금지 구역을 법제화하여 정하고 있다. 이를 통해 무분별한 비행을 금지하고 비행승인을 통해 사전에 허가를 받은 사용자만 드론을 비행할 수 있도록 규제하고 있다.

이에 대해서 간단하게 살펴보면, 1) 휴전선 인근과 서울도심 상공 일부가 비행 금지 구역으로 설정되어 있다. 이는 보안상의 문제로 인해 설정된 비행 금지 구역이다. 2) 전국 비행장(민간공항, 군공항) 반경 9.3km 이내도 비행 금지 구역으로 설정되어 있다. 이는 비행기의 안전을 위해서 설정된 비행 금지 구역이다. 그 외에도 3) 모든 지역에서 비행고도 150m 이상은 비행이 금지된다. 또한 4) 모든 지역에서 인구밀집지역 또는 사람이 많이 모인 곳의 상공도 비행이 금지된다.

이처럼 드론은 아무 곳에서나 비행이 가능한 것이 아니라 비행이 가능한 지역과 불가능한 지역으로 나뉘어져 있다. 도 1을 참고하면, 서울과 수도권 인근의 지도에서 드론의 비행이 가능한 지역과 불가능한 지역이 표시된 것을 볼 수 있다. P-518 지역은 군사시설로 인해 비행 금지 구역으로 설정되었으며, P-73A 지역은 청와대를 포함한 국가 중요 시설로 인해 비행 금지 구역으로 설정되었다.

이처럼 법적으로 설정된 비행 금지 구역 외에도 철탑이나 구조물이 있는 지역도 현실적으로 드론의 비행이 어려운 지역이므로 이러한 지역도 비행 금지 구역에 준하는 위험 구역으로 볼 수 있다. 이때 자율주행을 통해 드론을 비행하려고 하는 경우에는 반드시 비행 금지 구역을 회피하여 경로를 설정할 필요가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참고하면 비행 금지 구역이 다각형의 형태로 도시가 되어 있다. 출발지(S, 110)에서 목적지(D, 130)에 이르는 최단 경로 상에는 비행 금지 구역이 위치하고 있어 최단 경로를 따라서는 자율 비행이 불가능한 상황이다. 이 때에는 비행 금지 구역을 회피한 대체 경로가 필요하다.

이를 위해서 본 발명에서는 출발지(110)에서 목적지 (130)에 이르기까지 복수개의 중간 목적지(N)를 설정하는 방식을 통해 회피 경로를 탐색하는 방법을 제안한다. 드론은 실제로는 3차원 공간을 자유자재로 비행이 가능하지만 본 발명에서는 이해의 편의를 돕기 위해 2차원 상에서 설명을 하기로 한다.

도 2를 참고하면 출발지(110)에서 목적지(130)에 도달하기 위해서는 비행 금지 구역을 회피해야 하는데, 2차원 상에서 설명을 하기로 하였으므로 비행 금지 구역을 회피하는 방법은 오른쪽으로 반시계 방향으로 회피하는 방법과 왼쪽으로 시계 방향으로 회피하는 방법이 있을 수 있다.

우선 오른쪽으로 반시계 방향으로 회피하는 방법을 기준으로 설명하면, 출발지(110)에서 목적지(130)까지 이르는 직선과 출발지(110)가 비행 금지 구역이 형성하는 다각형의 각 꼭지점까지 이르는 직선을 비교하여 그 사잇각이 가장 큰 다각형의 꼭지점을 중간 목적지로 설정한다.

즉 ∠DSN1과 ∠DSN2, ∠DSN3를 비교해보면 ∠DSN1이 가장 큰 각을 가진다. 즉 출발지(S)에서 목적지(D)에 이르기까지 우선 꼭지점 N1을 중간 목적지로 설정하는 것이 비행 금지 구역을 회피하기에 가장 바람직하다. 이렇게 N1을 제1 중간 목적지(121)로 설정한 후에는 다시 N1을 기준으로 사잇각을 비교한다.

즉 ∠DN1N2와 ∠DN1N3를 비교해보면 ∠DN1N2가 가장 큰 각을 가진다. 이 때에는 제1 중간 목적지(121) 다음으로 N2를 제2 중간 목적지(122)로 설정하는 것이 비행 금지 구역을 회피하는데 가장 바람직한 것임을 알 수 있다. 마찬가지 과정을 거쳐서 N2 다음에는 N3를 제3 중간 목적지(123)로 설정하고, 최종적으로 제3 중간 목적지(123)에서 목적지(D)로 이동하여 비행 금지 구역을 효율적으로 회피할 수 있다.

즉 출발지(110) → 제1 중간 목적지(121) → 제2 중간 목적지(122) → 제3 중간 목적지(123)의 경로를 통해 비행 금지 구역을 회피한 최단 경로를 재설정 할 수 있다. 만약 왼쪽방향으로 시계 방향으로 비행 금지 구역을 회피한 경로를 탐색한다면 역시 비슷한 과정을 통해 사잇각을 기준으로 최단 경로를 설정할 수 있다.

오른쪽으로 회피하는 경로와 왼쪽으로 회피하는 경로를 비교하고 보다 더 짧은 경로를 최종 회피 경로로 선정하고 드론에 제공하면 드론은 제공된 회피 경로를 따라 비행 금지 구역을 침범하지 않고 최단 경로로 출발지(110)에서 목적지(130)까지 비행할 수 있다. 이를 통해 드론의 전력 소모도 아끼고 감시정찰, 방송, 택배, 농업 등 원래의 목적에 보다 충실하게 임할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법을 구현하기 위한 의사코드이다.

도 3을 참고하면 도 2에서 설명한 회피 경로 제공 방법의 의사코드(Pseudocode)를 확인할 수 있다. 우선 출발지(110)와 목적지(130)이 비행 금지 구역에 포함되어 있는지 확인한다. 만약 둘 중에 하나라도 비행 금지 구역에 포함되어 있다면 회피 경로는 불가능하다. 이때는 비행 불가로 프로세스를 종료한다.

그렇지 않다면, 출발지(110)와 목적지(130) 사이의 최단 직선 경로를 확인하고 최단 직선 경로가 비행 금지 구역과 교점을 가지는지 확인한다. 만약 교점을 가진다면 출발지(110)와 목적지(130) 사이에 비행 금지 구역이 위치하고 있는 상황이므로 회피 경로를 탐색할 필요가 있다.

회피 경로를 탐색하기 위해서는 우선 출발지(110)를 현재 위치로 설정하고, 비행 금지 구역의 각 꼭지점 중에서 목적지(130)-출발지(110)-꼭지점 사이의 각이 가장 큰 꼭지점을 선별한다. 선별된 꼭지점은 중간 목적지로 설정되고, 목적지(130)에 이르기 전까지는 중간 목적지를 다시 현재 위치로 재설정하여 사잇각을 비교하는 과정을 반복 수행한다.

이때, 오른쪽으로 회피하는 경우에는 중간 목적지에서 오른편에 있는 다각형의 꼭지점에 대해서만 사잇각을 비교한다. 왼편에 있는 다각형의 꼭지점은 오히려 후퇴하는 경로이므로 사잇각을 비교하는 대상에서 제외한다. 마찬가지로 왼쪽으로 회피하는 경우에는 중간 목적지에서 왼편에 있는 다각형의 꼭지점에 대해서만 사잇각을 비교한다.

이처럼 출발지(110)에서 목적지(130)에 이르기까지 최대각을 기준으로 중간 목적지를 반복해서 설정하는 과정을 통해 비행 금지 구역을 회피하는 경로를 탐색할 수 있다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위해 2차원을 기준으로 회피 경로를 탐색하는 과정을 설명하였지만, 이는 동일하게 3차원으로 확장이 가능하다.

다만 대부분의 비행 금지 구역이 지면을 기준으로 연직 방향 상공을 모두 포함하므로 지금까지 설명한 2차원 형태의 회피 경로 탐색 방법은 여전히 유효하게 사용될 수 있다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 비행 금지 구역 모델링을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참고하면 복수개의 비행 금지 구역이 설정된 경우에 이를 병합한 비행 금지 구역을 설정하는 과정을 볼 수 있다. 우선 직사각형 형태로 제1 비행 금지 구역(151)이 위치하고 있고, 제1 비행 금지 구역(151)의 오른쪽 아래에 제2 비행 금지 구역(152)이 위치하고 있는 것을 볼 수 있다.

이러한 경우에는 제1 비행 금지 구역(151)과 제2 비행 금지 구역(152)를 모두 포함하는 다각형을 새로운 비행 금지 구역(150)으로 모델링 할 수 있다. 도 4a에서는 팔각형의 형태로 새로운 비행 금지 구역(150)을 모델링 한 것을 볼 수 있다.

비행 금지 구역이 복수개가 있는 경우에는 이를 모두 병합하되 병합 후의 면적을 최소화 하는 다각형을 새로운 비행 금지 구역(150)으로 설정할 수 있다. 이때 새로운 다각형의 꼭지점의 수를 많이 사용하면 사용할수록 새로운 비행 금지 구역(150)의 면적을 최소화 할 수 있고, 그러면 보다 더 짧은 최단 거리로 회피 경로를 설정할 수 있다.

그러나, 새로운 비행 금지 구역(150)의 다각형의 꼭지점의 수가 많아질수록 회피 경로를 설정하기 위한 연산량이 증가하므로 다각형의 꼭지점의 수는 적절하게 사용할 필요가 있다. 이때 새로운 비행 금지 구역(150)을 모델링 하기 위한 꼭지점의 수를 결정하는 기준으로 비행 금지 구역(150)의 면적을 기준으로 할 수 있다.

예를 들면 새롭게 모델링 한 비행 금지 구역(150)의 면적이 기 설정된 값 이상이면 꼭지점의 수를 K개 추가하여 비행 금지 구역을 다시 설정하여, 비행 금지 구역(150)의 면적을 최소화하도록 유도할 수 있다.

도 4b를 참고하면 비행 금지 구역이 다각형이 아닌 경우에 새로운 비행 금지 구역(150)을 모델링 하는 경우를 볼 수 있다. 경우에 따라서는 비행 금지 구역은 다각형이 아닌 선이나 점의 형태로 나타날 수도 있다. 예를 들면 송전탑의 경우 지도 상에서는 점의 형태로 나타날 수 있다.

이처럼 비행 금지 구역이 다각형이 아닌 경우에도 해당 비행 금지 구역을 포함하여 새로운 비행 금지 구역(150)을 설정할 수 있다. 도 4b의 예에서는 제1 비행 금지 구역(151)과 3개의 선분으로 구성된 제3 비행 금지 구역(153)을 병합한 새로운 비행 금지 구역(150)을 모델링 한 것을 볼 수 있다.

비행 금지 구역이 다각형이 아닌 경우에도 마찬가지로 새로운 비행 금지 구역(150)의 면적이 최소화 되도록 새로운 비행 금지 구역(150)을 설정할 수 있다. 이렇게 비행 금지 구역이 복수개가 있는 경우에는 이를 모두 병합하여 새로운 비행 금지 구역(150)을 설정함으로써, 회피 경로를 탐색하기 위한 연산량을 최소화 할 수 있다.

특히 회피 경로 제공 장치가 드론에 내장되는 경우에는 드론의 자원량이 제한적이므로 이처럼 비행 금지 구역을 단순화하는 과정이 필수적이라 할 것이다. 물론 회피 경로 제공 장치는 드론의 외부에서 통신을 통해 회피 경로를 제공하는 경우도 가능하다.

또한, 도 4a 내지 도 4b에 예시한 것처럼 출발지(S)와 목적지(D) 사이에 복수 개의 비행 금지 구역이 존재하는 경우, 이를 모두 병합하여 하나의 비행 금지 구역으로 모델링 하는 방법 외에도, 복수 개의 비행 금지 구역을 병합하지 않고서 회피 경로를 탐색하는 방법도 가능하다.

예를 들면, 제1 비행 금지 구역을 회피하기 위해서 제i 중간 목적지와 제j 중간 목적지를 포함하는 제1 회피 경로를 탐색했다고 가정해보자. 이때, 제i 중간 목적지와 제j 중간 목적지 사이에 제2 비행 금지 구역이 있는 경우에는 제i 중간 목적지를 새로운 출발지로 보고(S=i), 제j 중간 목적지를 새로운 목적지(D=j)로 하는 제2 회피 경로를 탐색한 후에, 제1 회피 경로에서 제i 중간 목적지와 제j 중간 목적지 사이의 경로만 제2 회피 경로로 대체할 수 있다. 이를 재귀적인 회피 경로 탐색 방법이라 칭하며 도 5a 내지 도 5c에서 이에 대해 보다 자세히 살펴보기로 한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 재귀적인 회피 경로 탐색을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a를 참고하면 출발지(110)와 목적지(130) 사이에 제1 비행 금지 구역(151)과 제2 비행 금지 구역(152)이 존재하는 것을 볼 수 있다. 이처럼 출발지(110)와 목적지(130) 사이에 복수 개의 비행 금지 구역이 존재하는 경우, 우선 어느 한 비행 금지 구역을 회피하기 위한 회피 경로를 먼저 탐색할 수 있다. 도 5a의 경우에는 제1 비행 금지 구역(151)을 기준으로 제1 회피 경로를 먼저 탐색할 수 있다.

도 5b를 참고하면 제1 비행 금지 구역(151)을 회피하기 위한 제1 회피 경로를 탐색한 것을 볼 수 있다. 출발지(110)-제1 중간 목적지(121)-제2 중간 목적지(122)-목적지(130)으로 이어지는 제1 회피 경로를 통해 제1 비행 금지 구역(151)의 회피가 가능하다. 이때, 제1 회피 경로를 탐색할 때는 제2 비행 금지 구역(152)은 무시하고 우선 제1 회피 경로를 탐색한다.

도 5b를 참고하면 제1 회피 경로의 출발지(110)와 제1 중간 목적지(121) 사이에 제2 비행금지 구역이 존재하는 것을 볼 수 있다. 이 경우 출발지(110)를 새로운 출발지로 보고, 제1 중간 목적지를 새로운 목적지로 하여, 제2 비행 금지 구역(152)를 회피하기 위한 제2 회피 경로를 탐색할 수 있다.

도 5c를 참고하면 제2 비행 금지 구역(152)을 회피하기 위해서 제3 중간 목적지(123)를 경유하는 빨간색의 제2 회피 경로를 탐색한 것을 볼 수 있다. 이렇게 제1 회피 경로의 출발지(110)와 제1 중간 목적지(121) 사이의 부분 경로만 다시 제2 회피 경로를 탐색하여 제1 회피 경로에 병합하면 복수 개의 비행 금지 구역이 존재하더라도 최단 거리의 회피 경로를 탐색할 수 있다.

도 5c를 참고하면 출발지(110)-제3 중간 목적지(123)-제1 중간 목적지(121)로 이어지는 제2 회피 경로를 제1 중간 목적지(121)-제2 중간 목적지(122)-목적지(130)로 이어지는 제1 회피 경로를 병합하여, 출발지(110)-제3 중간 목적지(123)-제1 중간 목적지(121)-제2 중간 목적지(122)-목적지(130)로 이어지는 최종 회피 경로를 탐색할 수 있다.

이처럼 복수 개의 비행 금지 구역이 존재하는 경우, 도 4a 내지 도 4b와 같이 이를 모두 병합하여 단 하나의 비행 금지 구역을 모델링 한 후에 단 하나의 회피 경로를 설정하는 방법도 가능하고, 도 5a 내지 도 5c와 같이 복수 개의 비행 금지 구역 중에서 제1 비행 금지 구역을 회피하는 제1 회피 경로를 탐색한 후에, 제1 회피 경로 사이에 다른 제2 비행 금지 구역이 존재하는 경우 제2 비행 금지 구역만 회피할 수 있는 제2 회 경로를 탐색하여 제1 회피 경로와 병합하는 방법도 가능하다.

이때 복수 개의 비행 금지 구역이 존재하는 경우 어느 비행 금지 구역을 제일 먼저 회피하는 경로를 탐색할 지는 다양한 기준에 의해서 결정할 수 있다. 예를 들면 가장 면적이 큰 비행 금지 구역을 제일 먼저 선정하여 회피 경로를 탐색할 수 있다. 또는 출발지(S)에서 가장 가까운 비행 금지 구역을 제일 먼저 선정하여 회피 경로를 탐색할 수 있다.

정리하면 출발지와 목적지 사이에 복수 개의 비행 금지 구역이 있는 경우, 비행 금지 구역 모델링을 통한 비행 금지 구역 병합 방법 또는 재귀적인 회피 경로 탐색을 통한 회피 경로 병합 방법 2가지 모두 복수 개의 비행 금지 구역을 회피하는 경로를 탐색하기 위한 방법으로 활용 가능하다. 어느 방법에 의하더라도 비슷한 연산량으로 최단 회피 경로의 탐색이 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 방법의 순서도이다.

도 6을 참고하면 우선 출발지(110) 또는 목적지(130)가 비행 금지 구역에 포함되는지 확인하고(S1100), 출발지(110) 또는 목적지(130) 중에서 하나라도 비행 금지 구역에 포함되는 경우에는 비행 불가로 판단하고(S1500) 회피 경로를 탐색하는 과정을 종료한다.

반대로 출발지(110)와 목적지(130) 모두 비행 금지 구역에 포함되어 있지 않은 경우에는 출발지(110)와 목적지(130) 사이에 비행 금지 구역이 있는지 판단한다. 만약 출발지(110)와 목적지(130) 사이에 비행 금지 구역이 있지 않은 경우에는 출발지(110)와 목적지(130)를 잇는 직선 경로가 최단 경로가 된다.

그러나 출발지(110)와 목적지(130) 사이에 비행 금지 구역이 있는 경우에는 회피 경로가 필요하다. 이 때에는 현재 위치를 출발지로 설정하고(S1200), 목적지(130)-현재 위치-비행 금지 구역을 구성하는 각 꼭지점의 각도를 비교하고 가장 각도가 큰 꼭지점을 중간 목적지로 설정한다(S1400).

현재 위치가 목적지(130)와 같기 전까지는(S1300), 중간 목적지를 현재 위치로 재설정하고 다시 중간 목적지를 탐색하는 과정을 반복 수행한다(S1400). 이와 같은 재귀적인 과정을 거쳐서 현재 위치가 목적지(130)와 같다면, 즉 목적지(130)에 도달했다면 비행을 종료한다(S1550).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 장치의 하드웨어 구성도이다.

*도 7을 참고하면 드론의 비행 금지 구역을 회피하기 위한 경로를 제공하는 장치(10)는 하나 이상의 프로세서(510), 메모리(520), 스토리지(560) 및 인터페이스(570)을 포함할 수 있다. 프로세서(510), 메모리(520), 스토리지(560) 및 인터페이스(570)는 시스템 버스(550)를 통하여 데이터를 송수신한다.

프로세서(510)는 메모리(520)에 로드 된 컴퓨터 프로그램을 실행하고, 메모리(520)는 상기 컴퓨터 프로그램을 스토리지(560)에서 로드(load) 한다. 상기 컴퓨터 프로그램은, 경로 입력 수신 오퍼레이션(521), 비행 경로 설정 오퍼레이션(523), 회피 경로 탐색 오퍼레이션(525) 및 비행 금지 구역 모델링 오퍼레이션(529)을 포함할 수 있다.

경로 입력 수신 오퍼레이션(521)은 인터페이스(570)을 통해서 드론이 비행해야 하는 출발지와 목적지에 관한 위치 정보를 수신하고 시스템 버스(550)를 통해 스토리지(560)의 출발지(561)와 목적지(563)로 저장한다. 출발지(561)와 목적지(563)의 위치 정보는 추후 회피 경로를 설정할 때 활용된다.

비행 경로 설정 오퍼레이션(523)은 출발지(561)와 목적지(563)를 잇는 직선 최단 경로와 스토리지(560)에 저장된 비행 금지 구역(567)를 비교하고, 출발지(561)와 목적지(563) 사이에 비행 금지 구역(567)이 존재하는지 확인한다. 만약 출발지(561)와 목적지(563) 사이에 비행 금지 구역(567)이 존재하지 않는다면 출발지(561)와 목적지(563)를 잇는 직선 최단 경로가 비행 경로가 된다.

그러나 출발지(561)와 목적지(563) 사이에 비행 금지 구역(567)이 존재하는 경우에는 회피 경로를 설정해야 한다. 회피 경로를 탐색하는 과정은 회피 경로 탐색 오퍼레이션(525)가 담당한다.

회피 경로 탐색 오퍼레이션(525)은 제1 방향으로 회피하기로 결정한 경우에, 목적지(563)-출발지(561)-비행 금지 구역(567)의 각 꼭지점이 이루는 사잇각을 비교하고 그 중에서 가장 큰 사잇각을 갖는 꼭지점을 제1 중간 목적지로 설정한다.

회피 경로 탐색 오퍼레이션(525) 다시 목적지(563)-제1 중간 목적지-비행 금지 구역(567)의 각 꼭지점 중에서 제1 중간 목적지보다 제1 방향에 위치한 꼭지점이 이루는 사잇각을 비교하고 그 중에서 가장 큰 사잇각을 갖는 꼭지점을 제2 중간 목적지로 설정한다.

이처럼 중간 목적지를 반복해서 설정하는 과정을 통해 출발점(561)부터 목적지(563)에 이르는 회피 경로를 탐색하고 이를 시스템 버스(550)를 통해 스토리지(560)의 비행 경로(565)로 저장한다. 이는 추후에 드론에 제공되어 비행 금지 구역을 회피하는 최단 비행 경로로 활용된다.

비행 금지 구역 모델링 오퍼레이션(527)은 출발지(561)와 목적지(563) 사이에 비행 금지 구역(567)이 복수 개 존재하는 경우 회피 경로 탐색의 효율을 높이기 위해서 복수 개의 비행 금지 구역(567)을 모두 포함하는 새로운 하나의 비행 금지 구역을 설정할 수 있다.

새로운 하나의 비행 금지 구역은 복수 개의 비행 금지 구역(567)을 모두 포함하면서도 최소 면적을 갖도록 모델링 된다. 이때 새로운 비행 금지 구역은 새롭게 생성된 비행 금지 구역의 면적을 기준으로 꼭지점의 수를 결정할 수 있다. 새로운 비행 금지 구역의 꼭지점의 수가 많아질수록 새로운 비행 금지 구역의 면적은 작아지지만 회피 경로를 탐색하는 연산량은 증가하기 때문이다.

그러므로 새로운 비행 금지 구역의 면적이 작은 경우에는 많은 꼭지점을 갖지 않더라도 회피 경로를 최적화하지 못한데서 오는 손해가 적다. 그러나 새로운 비행 금지 구역의 면적이 큰 데도 적은 꼭지점의 수를 갖는 경우에는 회피 경로가 너무 돌아가는 상황이 발생할 수 있다.

그러므로 새로운 비행 금지 구역의 면적을 구간으로 두어 제1 구간에는 몇 개의 꼭지점, 제1 구간보다 면적이 넓은 제2 구간에는 제1 구간보다 더 많은 꼭지점의 수를 배정할 수 있다. 이를 통해 새로운 비행 금지 구역을 최적화하여 모델링 할 수 있다.

도 7의 각 구성 요소는 소프트웨어(Software) 또는, FPGA(Field Programmable Gate Array)나 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어(Hardware)를 의미할 수 있다. 그렇지만, 상기 구성 요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(Addressing) 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분된 구성 요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성 요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성 요소로 구현될 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

1. 비행 경로 제공 장치가, 드론이 비행하고자 하는 출발지(S)와 목적지(D)의 직선 경로 사이에 비행 금지 구역이 있는 경우, 상기 출발지(S)를 기준으로 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제1 꼭지점을 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 단계;
   상기 비행 경로 제공 장치가, 제i 중간 목적지(Ni)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제j 꼭지점을 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 단계; 및
   상기 비행 경로 제공 장치가, 제k 중간 목적지(Nk)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 목적지(D)만 존재하는 경우, 상기 출발지(S)-상기 제1 중간 목적지(N1)-복수 개의 중간 목적지-상기 제k 중간 목적지(Nk)-상기 목적지(D)를 잇는 경로를 상기 비행 금지 구역을 회피하는 비행 경로로 상기 드론에 제공하는 단계를 포함하고,
   상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 비행 금지 구역이 복수 개 있는 경우, 상기 복수 개의 비행 금지 구역을 모두 포함하는 하나의 비행 금지 구역을 모델링하는 단계; 및
   상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 모델링된 하나의 비행 금지 구역의 면적이 소정의 기준값 이상이면, 상기 하나의 비행 금지 구역에 소정 개수의 꼭지점을 추가하여 재설정하는 단계를 더 포함하는,
   비행 경로 제공 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 단계는,
   상기 목적지(D)와 상기 출발지(S) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DSAx를 기준으로 상기 제1 중간 목적지를 설정하는 단계를 포함하는,
   비행 경로 제공 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 단계는,
   상기 목적지(D)와 상기 제i 중간 목적지(Ni) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DNiAx를 기준으로 상기 제j 중간 목적지를 설정하는 단계를 포함하되,
   상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점(Ax)는 상기 제i 중간 목적지(Ni)에서 상기 제1 방향으로 존재하는 꼭지점만 해당되는 것인,
   비행 경로 제공 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 출발지(S) 또는 상기 목적지(D) 중 어느 하나라도 상기 비행 금지 구역에 포함되는 경우에는 비행이 불가한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는,
   비행 경로 제공 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 비행 경로 제공 장치가, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 회피 경로를 탐색하고, 상기 제1 방향의 회피 경로와 상기 제2 방향의 회피 경로를 비교하여 최단 회피 경로를 상기 드론에게 제공하는 단계를 더 포함하는,
   비행 경로 제공 방법.
6. 네트워크 인터페이스;
   하나 이상의 프로세서;
   상기 프로세서에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드하는 메모리; 및
   드론이 비행할 수 없는 비행 금지 구역 관한 정보를 저장하는 스토리지를 포함하되,
   상기 컴퓨터 프로그램은,
   드론이 비행하고자 하는 출발지(S)와 목적지(D)의 직선 경로 사이에 상기 비행 금지 구역이 있는 경우, 상기 출발지(S)를 기준으로 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제1 꼭지점을 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 오퍼레이션;
   제i 중간 목적지(Ni)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 비행 금지 구역을 벗어나는 최대 각도를 이루는 상기 비행 금지 구역의 제j 꼭지점을 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 오퍼레이션;
   제k 중간 목적지(Nk)를 기준으로 상기 제1 방향으로 상기 목적지(D)만 존재하는 경우, 상기 출발지(S)-상기 제1 중간 목적지(N1)-복수 개의 중간 목적지-상기 제k 중간 목적지(Nk)-상기 목적지(D)를 잇는 경로를 상기 비행 금지 구역을 회피하는 비행 경로로 상기 드론에 제공하는 오퍼레이션;
   상기 비행 금지 구역이 복수 개 있는 경우, 상기 복수 개의 비행 금지 구역을 모두 포함하는 하나의 비행 금지 구역을 모델링 하는 오퍼레이션; 및
   상기 모델링된 하나의 비행 금지 구역의 면적이 소정의 기준값 이상이면, 상기 하나의 비행 금지 구역에 소정 개수의 꼭지점을 추가하여 재설정하는 오퍼레이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 경로 제공 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 중간 목적지(N1)로 설정하는 오퍼레이션은,
   상기 목적지(D)와 상기 출발지(S) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DSAx를 기준으로 상기 제1 중간 목적지를 설정하는 오퍼레이션을 포함하는,
   비행 경로 제공 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제j 중간 목적지(Nj)로 설정하는 오퍼레이션은,
   상기 목적지(D)와 상기 제i 중간 목적지(Ni) 및 상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점 (Ax)이 이루는 사잇각 ∠DNiAx를 기준으로 상기 제j 중간 목적지를 설정하는 오퍼레이션을 포함하되,
   상기 비행 금지 구역의 각 꼭지점(Ax)는 상기 제i 중간 목적지(Ni)에서 상기 제1 방향으로 존재하는 꼭지점만 해당되는 것인,
   비행 경로 제공 장치.

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