KR102267287B1 - LSTM-based future threat prediction method and apparatus - Google Patents

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KR102267287B1
KR102267287B1 KR1020200024735A KR20200024735A KR102267287B1 KR 102267287 B1 KR102267287 B1 KR 102267287B1 KR 1020200024735 A KR1020200024735 A KR 1020200024735A KR 20200024735 A KR20200024735 A KR 20200024735A KR 102267287 B1 KR102267287 B1 KR 102267287B1
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박영택
전명중
김민성
이민호
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed are a long short term memory (LSTM)-based future threat prediction method which does not rely on visual information and considers influence f radio interference. According to the present invention, an LSTM-based future threat prediction apparatus comprises a processor and a memory connected to the processor. The memory stores executable program instructions allowing the processor to set a first travel path of a drone having a plurality of steps; to input a feature vector of a past step before the current step included in the first travel path to an LSTM model to determine influence from a threat entity in a future step, wherein the feature vector includes information about a threat entity signal reception direction and a threat entity signal type received from the threat entity; and toreset the first travel path to a second travel path in consideration of the influence of the threat entity in the future step.

Description

LSTM 기반 미래 위협 요소 예측 방법 및 장치{LSTM-based future threat prediction method and apparatus}LSTM-based future threat prediction method and apparatus

본 발명은 LSTM 기반 미래 위협 요소 예측 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론의 안전한 주행을 보장할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for predicting future threats based on LSTM, and more particularly, to a method and apparatus for ensuring safe driving of a drone.

최근 드론은 개인용, 상업용 및 군사용으로 다양하게 활용되고 있다. 이에 따른 드론 관련 사고들도 많이 발생하고 있다. 예를 들어 드론과 여객기처럼 개체와 개체 간 충돌 사고로 인명 피해가 발생할 수 있으며, 일반 사용자들이 주파수 간섭이 많은 대도시에서 드론 운용 중 주파수 간섭으로 추락하는 사고가 발생할 수도 있다. Recently, drones have been widely used for personal, commercial and military purposes. As a result, many drone-related accidents have occurred. For example, collisions between objects, such as drones and passenger planes, may result in human casualties, and general users may fall due to frequency interference while operating drones in large cities with high frequency interference.

최근 드론과 같은 무인 개체의 충돌 회피에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 대표적으로 카메라를 통해 시야를 확보하여 시각적 정보를 가지고 주변 환경으로부터의 충돌 위험이 있는 물체나 지형을 회피할 수 있도록 한다. Recently, research on collision avoidance of unmanned entities such as drones has been actively conducted. Typically, a field of view is secured through a camera so that an object or terrain with a risk of collision from the surrounding environment can be avoided with visual information.

또한, 지상국에서 무인 개체나 지상에서 관측한 데이터를 사용하여 회피 명령을 제공하는 방법도 있다. 근래에는 스스로 장애물을 탐지하고 회피하는 기술 연구에 대한 관심도 높아지고 있다. In addition, there is a method of providing an evasion command using an unmanned object or data observed from the ground by a ground station. In recent years, interest in technology research that detects and avoids obstacles by itself is also increasing.

도 1은 카메라 또는 초음파 기반의 충돌 회피 기술을 도시한 것이다. 1 illustrates a camera- or ultrasound-based collision avoidance technology.

도 1을 참조하면, 드론에 카메라를 탑재하여 장애물을 인식하고 회피하거나 초음파 센서를 탑재하여 드론으로부터 발생한 초음파가 물체에 도달하고 돌아오는 정보를 분석하여 장애물을 회피할 수 있다. Referring to FIG. 1 , obstacles can be avoided by mounting a camera on a drone to recognize and avoid obstacles, or by mounting an ultrasonic sensor to analyze information that an ultrasonic wave generated from a drone arrives at an object and returns.

카메라나 초음파 센서를 탑재한 드론은 주변 물체에 대한 인식과 탐지가 가능하기 때문에 위협 요소로부터의 회피 기능이 뛰어나다. A drone equipped with a camera or ultrasonic sensor is capable of recognizing and detecting surrounding objects, so it has an excellent ability to avoid threats.

하지만 비교적 속도가 빠른 비행 물체나 위치를 알수 없는 전파 간섭과 같은 위협 요소로부터의 회피는 어려운 문제점이 있다. However, it is difficult to avoid threats such as relatively fast flying objects or radio wave interference with unknown locations.

카메라와 같은 장비는 시각적 의존도가 높아 시야에 보이지 않는 전파 간섭과 같은 위협 요소를 회피할 수 없고 초음파 센서는 물체를 인지할 수 있는 거리가 비교적 짧기 때문에 빠른 속도로 접근하는 위협 요소로부터의 회피가 어려운 문제점이 있다. Equipment such as a camera cannot avoid threats such as radio wave interference that is invisible to the field of view due to its high visual dependence, and ultrasonic sensors have a relatively short distance to recognize objects, making it difficult to avoid threats approaching at high speed. There is a problem.

대한민국등록특허 10-2054713Republic of Korea Patent 10-2054713

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 시각적 정보에 의존하지 않고 또한 전파 간섭에 대한 영향도 고려할 수 있는 LSTM 기반 미래 위협 요소 예측 방법 및 장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art, the present invention intends to propose a method and apparatus for predicting future threats based on LSTM that do not depend on visual information and can also consider the effect on radio wave interference.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미래 위협 요소 예측 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 복수의 스텝을 갖는 드론의 제1 주행 경로를 설정하고, LSTM(Long Short Term Memory) 모델에 상기 제1 주행 경로에 포함되는 현재 스텝 이전의 과거 스텝에서의 특징 벡터를 입력하여 미래 스텝에서 위협 개체에 의한 영향을 판단하도록, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하며, 상기 특징 벡터는, 상기 위협 개체로부터 위협 개체 신호 수신 방향 및 위협 개체 신호 타입에 관한 정보를 포함하는 미래 위협 요소 예측 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, as a future threat element prediction apparatus, a processor; and a memory connected to the processor, wherein the memory sets a first driving path of the drone having a plurality of steps, and before a current step included in the first driving path in a Long Short Term Memory (LSTM) model store program instructions executable by the processor to determine the influence of the threat entity in the future step by inputting the feature vector in the past step of An apparatus for predicting future threats including information on the type of entity signal is provided.

상기 특징 벡터는, 상기 현재 스텝을 기준으로, 상기 드론의 주행 방향, 상기 위협 개체 신호 수신 방향, 상기 위협 개체 신호의 타입, 미래의 드론 주행 방향, 상기 위협 개체 신호의 평균 변화 각도, 상기 위협 개체에 의한 제1 위협 영역에 포함된 스텝의 수 및 상기 위협 개체에 의한 제2 위협 영역에 포함된 스텝의 수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The feature vector may include, based on the current step, the driving direction of the drone, the receiving direction of the threat entity signal, the type of the threat entity signal, the future drone driving direction, the average angle of change of the threat entity signal, and the threat entity. It may include at least one of the number of steps included in the first threat zone by the threat entity and the number of steps included in the second threat zone by the threat entity.

상기 드론의 주행 방향 및 상기 신호 수신 방향은 미리 설정된 개수의 방향 중 하나로 정의될 수 있다. The traveling direction of the drone and the signal receiving direction may be defined as one of a preset number of directions.

상기 위협 개체 신호의 타입은 상기 드론이 상기 제1 위협 영역과 상기 제2 위협 영역에 포함되는지 여부에 따라 다르게 정의될 수 있다. The type of the threat entity signal may be defined differently depending on whether the drone is included in the first threat region and the second threat region.

상기 미래의 드론 주행 방향은 상기 제1 주행 경로상에서 상기 현재 스텝 다음의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에서의 드론 주행 방향일 수 있다. The future drone driving direction may be a drone driving direction in each of a preset number of steps following the current step on the first driving route.

상기 제1 위협 영역은 상기 위협 개체로부터의 제1 반경으로 정의되고, 상기 제2 위협 영역은 상기 위협 개체로부터의 제2 반경으로 정의되며, 상기 제1 위협 영역은 상기 제1 반경으로 정의되는 영역에서 상기 제2 반경으로 정의되는 영역을 제외한 영역으로 정의될 수 있다. The first threat area is defined by a first radius from the threat entity, the second threat area is defined as a second radius from the threat entity, and the first threat area is an area defined by the first radius may be defined as an area excluding the area defined by the second radius.

상기 위협 개체 신호의 평균 변화 각도는, 상기 현재 스텝까지의 상기 위협 개체 신호가 수신되는 각 스텝에서의 상기 위협 개체 신호의 수신 각도의 평균일 수 있다. The average change angle of the threat entity signal may be an average of the reception angles of the threat entity signal at each step at which the threat entity signal is received up to the current step.

상기 LSTM 모델은 인코더-디코더 모델이며, 상기 인코더에 현재 스텝 이전의 미리 설정된 개수의 스텝 각각의 특징 벡터가 입력되고, 상기 디코더는 상기 인코더로부터 입력되는 정보를 이용하여 상기 현재 스텝 이후의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에서 상기 위협 개체에 의한 영향을 확률적으로 판단할 수 있다. The LSTM model is an encoder-decoder model, in which feature vectors of a preset number of steps before a current step are input to the encoder, and the decoder uses information input from the encoder to a preset number after the current step In each step of , the influence of the threat entity can be determined probabilistically.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 미래 위협 요소를 예측하는 방법으로서, 복수의 스텝을 갖는 드론의 제1 주행 경로를 설정하는 단계; 및 LSTM(Long Short Term Memory) 모델에 상기 제1 주행 경로에 포함되는 현재 스텝 이전의 과거 스텝에서의 특징 벡터를 입력하여 미래 스텝에서 위협 개체에 의한 영향을 판단하는 단계를 포함하되, 상기 특징 벡터는, 상기 위협 개체로부터 위협 개체 신호 수신 방향 및 위협 개체 신호 타입에 관한 정보를 포함하는 미래 위협 요소 예측 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of predicting a future threat in a device including a processor and a memory, the method comprising: setting a first driving route of a drone having a plurality of steps; and inputting a feature vector in a past step before the current step included in the first driving path into a Long Short Term Memory (LSTM) model to determine the influence of the threat entity in a future step, wherein the feature vector is provided, a method for predicting future threat elements including information on a threat entity signal reception direction and threat entity signal type from the threat entity.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 방법을 수행하는 기록매체에 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable program stored in a recording medium for performing the above method.

본 발명에 따르면, 시야가 확보되지 않고 위협 요소의 위치를 알지 못하더라도 드론의 주행 경로가 안전한지 여부를 판단할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, there is an advantage in that it is possible to determine whether the driving path of the drone is safe even if visibility is not secured and the location of the threat is not known.

도 1은 카메라 또는 초음파 기반의 충돌 회피 기술을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미래 위협 요소 예측 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미래 위협 요소 예측을 통한 드론의 주행 경로 재설정 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 드론의 주행 경로를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 특정 스텝에서의 특징 벡터를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LSTM 모델을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LSTM 모델의 학습 과정을 도시한 도면이다.
1 illustrates a camera- or ultrasound-based collision avoidance technology.
2 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for predicting future threats according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of resetting a driving route of a drone through prediction of future threats according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram exemplarily illustrating a traveling route of a drone according to the present embodiment.
5 is a diagram illustrating a feature vector in a specific step of FIG. 4 .
6 is a diagram illustrating an LSTM model according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a learning process of an LSTM model according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.

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. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명은 드론의 주행 중 미래 위협 요소를 예측하는 것으로서, 미리 설정된 주행 경로가 위협 개체와의 관계에서 안전한지 여부를 판단한다. The present invention predicts future threats while driving a drone, and determines whether a preset driving route is safe in relation to a threat entity.

여기서, 위협 개체는 전파 간섭과 특정 신호를 발생하는 여객기나 탐지기와 같은 요소일 수 있다. Here, the threat entity may be an element such as a passenger plane or a detector that generates radio interference and a specific signal.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미래 위협 요소 예측 장치의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for predicting future threats according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 미래 위협 요소 예측 장치는 프로세서(200) 및 메모리(202)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the apparatus for predicting future threats according to the present embodiment may include a processor 200 and a memory 202 .

프로세서(200)는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 CPU(central processing unit)나 그밖에 가상 머신 등을 포함할 수 있다. The processor 200 may include a central processing unit (CPU) capable of executing a computer program or other virtual machines.

메모리(202)는 고정식 하드 드라이브나 착탈식 저장 장치와 같은 불휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 착탈식 저장 장치는 컴팩트 플래시 유닛, USB 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 메모리(202)는 각종 랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리도 포함할 수 있다.Memory 202 may include a non-volatile storage device such as a fixed hard drive or a removable storage device. The removable storage device may include a compact flash unit, a USB memory stick, and the like. Memory 202 may also include volatile memory, such as various random access memories.

이와 같은 메모리(202)에는 프로세서(200)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들이 저장된다. The memory 202 stores program instructions executable by the processor 200 .

본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 명령어들은, 복수의 스텝을 갖는 드론의 제1 주행 경로를 설정하고, LSTM(Long Short Term Memory) 모델에 제1 주행 경로에 포함되는 현재 스텝 이전의 과거 스텝에서의 특징 벡터를 입력하여 미래 스텝에서 위협 개체에 의한 영향을 판단한다. The program commands according to an embodiment of the present invention set a first travel path of the drone having a plurality of steps, and in a past step before the current step included in the first travel path in a Long Short Term Memory (LSTM) model. Input the feature vector of to determine the influence of the threat entity in the future step.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미래 위협 요소 예측을 통한 드론의 주행 경로 재설정 과정을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a process of resetting a driving route of a drone through prediction of future threats according to an embodiment of the present invention.

도 3a와 같이 복수의 스텝을 갖는 드론의 제1 주행 경로(path #1)가 설정되어 있는 경우, 본 실시예에 따른 장치는 7번 스텝(현재 스텝)에서 특징 벡터를 이용하여 미리 스텝에서의 위협 개체에 의한 영향을 판단한다.When the first travel path (path #1) of the drone having a plurality of steps is set as shown in FIG. 3A , the device according to the present embodiment uses the feature vector in step 7 (current step) in advance. Determine the impact of the threat entity.

미래 스텝에서 위협 개체에 의한 영향(위협도)은 안전(safe), 경고(warning) 및 위협(threat) 중 하나일 수 있다.In the future step, the effect (threat level) by the threat entity may be one of safe, warning, and threat.

도 3b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 장치는 위협 개체의 의한 영향을 최소화하는 방향으로 제1 주행 경로를 제2 주행 경로(path #2)로 재설정할 수 있다. As shown in FIG. 3B , the device according to the present embodiment may reset the first travel path to the second travel path path #2 in a direction to minimize the influence of the threat entity.

도 4는 본 실시예에 따른 드론의 주행 경로, 도 5는 도 4의 특정 스텝에서의 특징 벡터를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating a driving path of a drone according to the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating a feature vector in a specific step of FIG. 4 .

도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 특징 벡터는, 상기한 위협 개체로부터 위협 개체 신호 수신 방향 및 위협 개체 신호 타입에 관한 정보를 포함할 수 있다. 4 to 5 , the feature vector according to the present embodiment may include information on a threat entity signal reception direction and threat entity signal type from the threat entity.

보다 상세하게, 본 실시예에 따른 특징 벡터는 현재 스텝(도 4의 스텝 11)을 기준으로, 드론의 주행 방향, 위협 개체 신호 수신 방향, 위협 개체 신호의 타입, 미래의 드론 주행 방향, 위협 개체 신호의 평균 변화 각도, 위협 개체에 의한 제1 위협 영역에 포함된 스텝의 수 및 상기 위협 개체에 의한 제2 위협 영역에 포함된 스텝의 수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In more detail, the feature vector according to the present embodiment is based on the current step (step 11 of FIG. 4 ), the driving direction of the drone, the threat entity signal reception direction, the threat entity signal type, the future drone driving direction, and the threat entity. It may include at least one of the average change angle of the signal, the number of steps included in the first threat region by the threat entity, and the number of steps included in the second threat region by the threat entity.

드론의 주행 방향 및 위협 개체 신호 수신 방향은 미리 설정된 개수의 방향 중 하나로 정의될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 개수의 방향은 8 방향일 수 있고, 드론의 주행 방향 및 상기 신호 수신 방향은 이 중 하나로 결정될 수 있다. The driving direction of the drone and the threat object signal reception direction may be defined as one of a preset number of directions. For example, the preset number of directions may be 8 directions, and the driving direction of the drone and the signal reception direction may be determined as one of them.

본 실시예에 따른 위협 개체 신호의 타입은 드론이 위협 개체로부터 제1 위협 영역과 제2 위협 영역에 포함되는지 여부에 따라 다르게 정의될 수 있다. The type of the threat entity signal according to the present embodiment may be defined differently depending on whether the drone is included in the first threat region and the second threat region from the threat entity.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 위협 영역(녹색 영역)은 위협 개체로부터의 제1 반경으로 정의될 수 있고, 제2 위협 영역(적색 영역)은 위협 개체로부터의 제2 반경으로 정의될 수 있으며, 제1 위협 영역은 제1 반경으로 정의되는 영역에서 제2 반경으로 정의되는 영역을 제외한 영역으로 정의될 수 있다. 4 , the first threat area (green area) may be defined as a first radius from the threat entity, and the second threat area (red area) may be defined as a second radius from the threat entity. In addition, the first threat area may be defined as an area excluding the area defined by the second radius from the area defined by the first radius.

위협 개체를 레이더라 가정할 때, 녹색 영역은 드론이 위협 개체를 인식할 수 있지만 위협 개체와의 거리가 멀어 위협 개체는 드론을 인지할 수 있는 영역이며, 적색 영역은 거리가 근접하여 드론과 위협 개체 모두 서로를 인지할 수 있는 영역일 수 있다. Assuming that the threat object is a radar, the green area is the area where the drone can recognize the threat object, but the threat object is far away from the threat object so the drone can be recognized, and the red area is the drone and the threat object because the distance is close. All objects may be regions in which they can recognize each other.

본 실시예에 따른 위협 개체 신호의 타입은 상기한 2개의 위협 영역을 구분하기 위한 정보가 되며, 예를 들어, 녹색 영역은 0, 적색 영역은 1의 값을 가질 수 있다. The type of the threat entity signal according to the present embodiment is information for distinguishing the two threat areas. For example, a green area may have a value of 0 and a red area may have a value of 1.

미래의 드론 주행 방향은 현재 스텝 다음의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에서의 드론 주행 방향이며, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 5개의 스텝에 대해 8 방향 중 하나로 정의될 수 있다. The future drone traveling direction is the drone traveling direction in each of a preset number of steps following the current step, and for example, as shown in FIG. 5 , may be defined as one of 8 directions for 5 steps.

또한, 위협 개체 신호 평균 변화 각도는, 현재 스텝까지 위협 개체 신호가 수신되는 각 스텝에서의 위협 개체 신호의 수신 각도의 평균이다. In addition, the average change angle of the threat entity signal is an average of the reception angles of the threat entity signal at each step at which the threat entity signal is received up to the current step.

도 4와 같이, 4번 스텝에서부터 위협 개체의 영향을 받는 것을 고려할 때, 4번 스텝에서 10번 스텝까지, 각각의 위협 개체 신호 수신 각도를 평균한 값이 현재 스텝(11번 스텝)에서의 위협 개체 신호 평균 변화 각도가 된다. As shown in Figure 4, when considering the influence of the threat entity from step 4, the average value of each threat entity signal reception angle from step 4 to step 10 is the threat at the current step (step 11). It is the average angle of change of the individual signal.

다음으로, 특징 벡터는 현재 스텝까지의 제1 위협 영역에 포함된 스텝의 수 및 제2 위협 영역에 포함된 스텝의 수에 관한 정보를 포함한다. Next, the feature vector includes information on the number of steps included in the first threat zone and the number of steps included in the second threat zone up to the current step.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LSTM 모델을 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating an LSTM model according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, LSTM 모델은 인코더-디코더(encoder-decoder) 모델이며, 인코더에 현재 스텝 이전의 미리 설정된 개수의 스텝 각각의 특징 벡터가 입력되고, 디코더는 인코더로부터 입력되는 정보를 이용하여 현재 스텝 이후의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에서 상기 위협 개체에 의한 영향을 확률적으로 판단한다. As shown in FIG. 6 , the LSTM model is an encoder-decoder model, and a feature vector of each preset number of steps before the current step is input to the encoder, and the decoder uses information input from the encoder Thus, the influence of the threat entity is probabilistically determined in each of the preset number of steps after the current step.

전술한 바와 같이, 위협 개체에 의한 영향을 안전/경고/위협 중 하나로 구분할 때, 디코더는 현재 스텝 이후의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에 대해 안전/경고/위협 중 하나를 확률적으로 판단하여 출력할 수 있다. As described above, when the effect of the threat entity is divided into one of safety/warning/threat, the decoder probabilistically determines and outputs one of safety/warning/threat for each of the preset number of steps after the current step. can

도 6에서는 본 실시예에 따른 인코더 및 디코더가 2개 레이어로 구성되는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. Although FIG. 6 illustrates that the encoder and the decoder according to the present embodiment are composed of two layers, the present invention is not limited thereto.

이를 통해, 본 실시예에 다른 미래 위협 요소 예측 장치는 드론의 주행 경로가 위협 개체와의 관게에서 안전한지 여부를 판단한다. Through this, the device for predicting future threats according to the present embodiment determines whether the driving path of the drone is safe in relation to the threat entity.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 미래 위협 요소 예측은 LSTM(Long Short Term Memory) 모델 기반으로 수행될 수 있으며, 이를 위해 LSTM 모델의 미래 위협 요소 학습 과정이 선행된다.As described above, the prediction of future threats according to the present embodiment may be performed based on a Long Short Term Memory (LSTM) model, and for this purpose, a process of learning future threats of the LSTM model is preceded.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LSTM 모델의 학습 과정을 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a learning process of an LSTM model according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 그리드 맵의 좌하측에서 우상측으로 드론의 제1 주행 경로를 설정한다(단계 700). 7 shows a first driving path of the drone is set from the lower left to the upper right of the grid map (step 700).

단계 700은 그리드 맵에 대한 사이즈, 드론의 복수의 주행 경로 및 방향 정보 등과 같은 초기 파라미터를 이용하여 수행될 수 있다. Operation 700 may be performed using initial parameters such as a size of the grid map, a plurality of driving routes and direction information of the drone, and the like.

다음으로, 구름 및 산(Cloud 및 Mt.)와 같은 환경 파리미터를 이용하여 드론의 주행 경로 주변에 드론 주행 환경을 랜덤하게 생성한다(단계 702).Next, a drone driving environment is randomly generated around the driving path of the drone by using environmental parameters such as clouds and mountains (Cloud and Mt.) (step 702).

이후, 위협 개체를 드론 주행 경로 주변에 랜덤하게 배치한다(단계 704).Thereafter, the threat entity is randomly placed around the drone driving path (step 704).

제1 주행 경로에 따라 모의 운용을 통한 LSTM 데이터를 수집한다(단계 706).LSTM data through the simulation operation is collected according to the first driving route (step 706).

여기서, LSTM 데이터는 제1 주행 경로에 포함된 각 스텝에서 드론에 의해 센싱되는 정보로서, 각 스텝에서의 특징 벡터이다.Here, the LSTM data is information sensed by the drone in each step included in the first travel path, and is a feature vector in each step.

마지막으로 랜덤한 주행 경로 변경을 통해 LSTM 데이터를 수집을 반복한다(단계 708).Finally, the collection of LSTM data is repeated through a random driving route change (step 708).

단계 708에서의 랜덤하게 변경된 주행 경로에서 수집된 데이터를 이용하여 위협 개체에 의한 영향이 최소화되는 주행 경로 재설정에 대한 학습 과정이 수행될 수 있다. A learning process for resetting the driving route in which the influence of the threat entity is minimized may be performed using the data collected from the randomly changed driving route in step 708 .

드론의 주행 중 수집되는 LSTM 데이터는 순차적인 각 스텝에서의 데이터로서 시계열적인 시퀀스 데이터이다. The LSTM data collected while the drone is driving is time-series sequence data as data in each sequential step.

본 실시예에 따른 시퀀스 데이터는 시퀀스 훈련 데이터셋(Sequence Training dataset) 및 시퀀스 테스트 데이터셋(Sequence Test dataset)으로 분류된다. The sequence data according to the present embodiment is classified into a sequence training dataset and a sequence test dataset.

시퀀스 훈련 데이터셋을 이용하여 LSTM 모델의 학습이 수행되고, 학습이 완료된 LSTM 모델은 시퀀스 테스트 데이터셋을 입력 받아 미래 위협 요소를 예측하고, 드론 주행 경로를 재설정한다.Learning of the LSTM model is performed using the sequence training dataset, and the LSTM model that has been trained receives the sequence test dataset as an input to predict future threats and resets the drone driving route.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for the purpose of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention, and such modifications, changes and additions should be regarded as belonging to the following claims.

Claims (10)

미래 위협 요소 예측 장치로서,
프로세서; 및
상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되,
상기 메모리는,
복수의 스텝을 갖는 드론의 제1 주행 경로를 설정하고,
LSTM(Long Short Term Memory) 모델에 상기 제1 주행 경로에 포함되는 현재 스텝 이전의 과거 스텝에서의 특징 벡터를 입력하여 미래 스텝에서 위협 개체에 의한 영향을 판단하도록,
상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하며,
상기 특징 벡터는, 상기 위협 개체로부터 위협 개체 신호 수신 방향, 위협 개체 신호 타입에 관한 정보, 상기 드론의 주행 방향, 미래의 드론 주행 방향, 상기 위협 개체 신호의 평균 변화 각도, 상기 위협 개체에 의한 제1 위협 영역에 포함된 스텝의 수 및 상기 위협 개체에 의한 제2 위협 영역에 포함된 스텝의 수를 포함하고,
상기 위협 개체 신호의 타입은 상기 드론이 상기 제1 위협 영역과 상기 제2 위협 영역에 포함되는지 여부에 따라 다르게 정의되고,
상기 제1 위협 영역은 상기 위협 개체로부터의 제1 반경으로 정의되고, 상기 제2 위협 영역은 상기 위협 개체로부터의 제2 반경으로 정의되며, 상기 제1 위협 영역은 상기 제1 반경으로 정의되는 영역에서 상기 제2 반경으로 정의되는 영역을 제외한 영역으로 정의되는 미래 위협 요소 예측 장치.
As a future threat prediction device,
processor; and
a memory coupled to the processor;
The memory is
Setting a first driving route of a drone having a plurality of steps,
input the feature vector in the past step before the current step included in the first travel path into the LSTM (Long Short Term Memory) model to determine the influence of the threat entity in the future step;
store program instructions executable by the processor;
The feature vector includes: a direction of receiving a threat entity signal from the threat entity, information on a threat entity signal type, a driving direction of the drone, a future drone driving direction, an average angle of change of the threat entity signal, and a second by the threat entity. 1 includes the number of steps included in the threat zone and the number of steps included in the second threat zone by the threat entity,
The type of the threat entity signal is defined differently depending on whether the drone is included in the first threat region and the second threat region,
The first threat area is defined by a first radius from the threat entity, the second threat area is defined as a second radius from the threat entity, and the first threat area is an area defined by the first radius A device for predicting future threats defined as an area excluding the area defined by the second radius in the .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 드론의 주행 방향 및 상기 신호 수신 방향은 미리 설정된 개수의 방향 중 하나로 정의되는 미래 위협 요소 예측 장치.
According to claim 1,
A future threat element prediction device in which the driving direction of the drone and the signal reception direction are defined as one of a preset number of directions.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 미래의 드론 주행 방향은 상기 제1 주행 경로상에서 상기 현재 스텝 다음의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에서의 드론 주행 방향인 미래 위협 요소 예측 장치.
According to claim 1,
The future drone driving direction is a drone driving direction in each of a preset number of steps following the current step on the first driving path.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 위협 개체 신호의 평균 변화 각도는, 상기 현재 스텝까지의 상기 위협 개체 신호가 수신되는 각 스텝에서의 상기 위협 개체 신호의 수신 각도의 평균인 미래 위협 요소 예측 장치.
According to claim 1,
The average change angle of the threat entity signal is an average of the reception angles of the threat entity signal at each step at which the threat entity signal is received up to the current step.
제1항에 있어서,
상기 LSTM 모델은 인코더-디코더 모델이며, 상기 인코더에 현재 스텝 이전의 미리 설정된 개수의 스텝 각각의 특징 벡터가 입력되고, 상기 디코더는 상기 인코더로부터 입력되는 정보를 이용하여 상기 현재 스텝 이후의 미리 설정된 개수의 스텝 각각에서 상기 위협 개체에 의한 영향을 확률적으로 판단하는 미래 위협 요소 예측 장치.
According to claim 1,
The LSTM model is an encoder-decoder model, a feature vector of each of a preset number of steps before a current step is input to the encoder, and the decoder uses information input from the encoder to a preset number after the current step A device for predicting future threats to probabilistically determine the influence of the threat entity in each step of
프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 미래 위협 요소를 예측하는 방법으로서,
복수의 스텝을 갖는 드론의 제1 주행 경로를 설정하는 단계; 및
LSTM(Long Short Term Memory) 모델에 상기 제1 주행 경로에 포함되는 현재 스텝 이전의 과거 스텝에서의 특징 벡터를 입력하여 미래 스텝에서 위협 개체에 의한 영향을 판단하는 단계를 포함하되,
상기 특징 벡터는, 상기 위협 개체로부터 위협 개체 신호 수신 방향 및 위협 개체 신호 타입에 관한 정보, 상기 드론의 주행 방향, 미래의 드론 주행 방향, 상기 위협 개체 신호의 평균 변화 각도, 상기 위협 개체에 의한 제1 위협 영역에 포함된 스텝의 수 및 상기 위협 개체에 의한 제2 위협 영역에 포함된 스텝의 수를 포함하고,
상기 위협 개체 신호의 타입은 상기 드론이 상기 제1 위협 영역과 상기 제2 위협 영역에 포함되는지 여부에 따라 다르게 정의되고,
상기 제1 위협 영역은 상기 위협 개체로부터의 제1 반경으로 정의되고, 상기 제2 위협 영역은 상기 위협 개체로부터의 제2 반경으로 정의되며, 상기 제1 위협 영역은 상기 제1 반경으로 정의되는 영역에서 상기 제2 반경으로 정의되는 영역을 제외한 영역으로 정의되는 미래 위협 요소 예측 방법.
A method for predicting future threats in a device comprising a processor and memory, the method comprising:
setting a first driving route of the drone having a plurality of steps; and
Comprising the step of inputting a feature vector in a past step before the current step included in the first driving path into an LSTM (Long Short Term Memory) model to determine the influence of the threat entity in the future step,
The feature vector includes information on a direction of receiving a threat entity signal from the threat entity and information on a threat entity signal type, a driving direction of the drone, a future drone driving direction, an average angle of change of the threat entity signal, and a second by the threat entity. 1 includes the number of steps included in the threat zone and the number of steps included in the second threat zone by the threat entity,
The type of the threat entity signal is defined differently depending on whether the drone is included in the first threat region and the second threat region,
The first threat area is defined by a first radius from the threat entity, the second threat area is defined as a second radius from the threat entity, and the first threat area is an area defined by the first radius A method for predicting future threats defined as an area excluding the area defined by the second radius in the .
제9항에 따른 방법을 수행하는 기록매체에 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.







A computer readable program stored in a recording medium for performing the method according to claim 9 .







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