KR102388501B1 - 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지상관제수단의 비행 제어신호에 따라 비행경로가 제어되는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호의 생성 방법에 있어서, 상기 지상관제수단에서, 상기 다수의 비행체가 수행해야 할 임무비행 관련 정보를 입력받는 임무 수집단계(S100), 상기 다수의 비행체들로부터 임무비행을 수행하기 전 대기하고 있는 각각의 위치 관련 정보 및 상기 다수의 비행체들 각각의 배터리 상태 정보를 전송받는 상태 입력단계(S200) 및 기저장된 알고리즘에 상기 임무 수집단계(S100)와 상태 입력단계(S200)에 의해 입력받은 정보들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 생성하는 임무 분배단계(S300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요구되는 임무비행에 따라 다수의 무인 비행체가 장기 체공을 통해서 지속적으로 촬영 영상 데이터를 제공하여 유의미하게 활용될 수 있도록, 다수의 무인 비행체들 각각의 최적의 비행 제어신호를 제공할 수 있는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 관한 것이다.
현재의 기술 수준에서, 멀티콥터형 드론은 완충 후 비행 시, 최대 20 ~ 30분 비행이 가능하나, 이 역시도 높은 고도 상승이 요구되는 임무 비행을 수행하거나, 강한 바람 등에 의한 외란 영향이 발생할 경우, 비행가능 시간이 10분 내외로 매우 짧은 문제점이 있다.
이에 따라, 드론을 통해서 촬영한 영상 데이터, 습득한 센싱 정보 등을 다양한 어플리케이션을 통해서 활용할 수 있으나, 짧은 비행 시간 등으로 인해 유의미하게 이용되지 못하는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 인공위성 또는 유인기 등을 기반으로 촬영한 영상 데이터 등을 활용하기에는, 영상 데이터를 획득하는 자체만으로 막대한 비용과 인력이 소요될 뿐 아니라, 실시간 전송 및 획득한 영상 데이터의 포맷을 처리하는 데에도 막대한 시간 및 비용이 발생하기 때문에, 또다른 문제점을 포함하게 된다.
뿐만 아니라, 재난 감시 및 실종자 수색 등의 임무 비행의 경우, 위성 영상이나 유인기 등을 활용하기에는 막대한 비용 대비 의미있는 결과물 획득에 어려움이 있을 뿐 아니라, 실시간의 신속 대처가 어렵기 때문에, 적용에 한계가 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은, 태생적인 한계로 인해 짧은 비행 시간을 갖는 무인 비행체(드론 등)의 비행 제어신호를 효율적으로 생성하여, 요구되는 임무비행에서 유의미한 영상 데이터 등을 획득할 수 있는 충분한 시간의 장기 체공이 가능하도록 다수의 무인 비행체들의 최적의 임무를 배분할 수 있는 기술에 관한 것이다.
이와 관련해서, 국내등록특허 제10-1962846호("장시간 체공이 가능한 드론")에서는 최소한 10시간 이상 장시간 동안 비행할 수 있도록 하여 산림 화재 감시, 해양 불법조업 감시, 군 또는 경찰의 감시용, 한전 고전압 감시 등 장시간 동안 지속적으로 감시할 수 있는 활동에 적합하도록 개선된 드론을 개시하고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 요구되는 임무비행에 따라 다수의 무인 비행체가 장기 체공을 통해서 지속적으로 촬영 영상 데이터를 제공하여 유의미하게 활용될 수 있도록, 헝가리안 알고리즘(hungarian algorithm)을 적용하여 다수의 무인 비행체들 각각의 최적의 비행 제어신호를 제공할 수 있는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은, 지상관제수단의 비행 제어신호에 따라 비행경로가 제어되는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호의 생성 방법에 있어서, 상기 지상관제수단에서, 상기 다수의 비행체가 수행해야 할 임무비행 관련 정보를 입력받는 임무 수집단계(S100), 상기 다수의 비행체들로부터 임무비행을 수행하기 전 대기하고 있는 각각의 위치 관련 정보 및 상기 다수의 비행체들 각각의 배터리 상태 정보를 전송받는 상태 입력단계(S200) 및 기저장된 알고리즘에 상기 임무 수집단계(S100)와 상태 입력단계(S200)에 의해 입력받은 정보들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 생성하는 임무 분배단계(S300)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 상기 임무 분배단계(S300)를 수행하고 난 후, 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들로부터 각각의 배터리 상태 정보, 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 대기하는 비행체들로부터 각각의 배터리 상태 정보 및 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 대기하는 비행체들의 각각의 위치 관련 정보를 수집하는 수집 단계(S400) 및 기저장된 알고리즘에 상기 수집 단계(S400)에 의해 입력받은 정보들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 추가 생성하는 임무 추가 분배단계(S500)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 상기 임무 추가 분배단계(S500)를 수행하고 난 후, 상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들과 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 새롭게 임무비행을 수행하는 비행체들 간의 위치 교대 및 임무 교대를 수행하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들과 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들로부터, 촬영 영상 데이터를 전송받는 영상 데이터 수집단계(S600) 및 상기 영상 데이터 수집단계(S600)에 의해 수집한 상기 촬영 영상 데이터들을 기저장된 영상 정합 알고리즘을 적용하여 영상 정합을 수행하는 정합 단계(S700);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 기저장된 인공지능 알고리즘에 적용하여 상기 정합 단계(S700)에 의해 정합한 영상 데이터 내에 포함되어 있는 객체 탐지 및 인식을 수행하는 영상 분석단계(S800)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은, 요구되는 임무비행에 따라 다수의 무인 비행체가 장기 체공을 통해서 지속적으로 촬영 영상 데이터를 제공하여 유의미하게 활용될 수 있도록, 헝가리안 알고리즘(hungarian algorithm)을 적용하여 다수의 무인 비행체들 각각의 최적의 비행 제어신호를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이를 통해서, 특정 지역(임무비행을 수행하고자 한 위치 지역)을 지속적으로 감시 및 정찰할 수 있어, 실종자 수색과 같은 임무수행에 보다 유의미한 분석 데이터를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 보안 감시에도 활용될 수 있어, 광역의 넓은 지역을 다수의 비행체들을 통해서 신속하게 이동하면서 감시를 수행할 수 있는 장점이 있다.
더불어, 다수의 무인 비행체를 동시에 운용하면서 정밀위치 인식 군집 비행 알고리즘 및 인공지능 기반 객체 탐지, 영상 정합 기술을 동시에 활용함으로써, 그 효용성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 저장된 헝가리안 알고리즘의 적용 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법을 나타낸 순서 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 따라 다수의 비행체들의 위치 교대 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법을 나타낸 순서 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법에 따라 다수의 비행체들의 위치 교대 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은, 이착륙이 용이하고 구조적으로 간단한 멀티콥터 형태의 무인 비행체(드론 등)가 가지는 비행시간의 한계를 해결하기 위하여, 다수의 비행체들의 비행을 동시에 제어하여 위치 교대 및 임무 교대(임무 비행 교대) 등을 세밀하게 제어하고자 하는 기술에 관한 것이다. 특히, 헝가리안 알고리즘(Hungarian algorithm)을 적용하여 도출되는 최소 비용함수를 이용함으로써, 각 무인 비행체의 비행 제어를 극대화시킬 수 있다.
이 때, 헝가리안 알고리즘이란 노동자의 집합을 I, 작업의 집합을 J라고 하고, 어떤 노동자 i가 작업 j를 처리할 때 들어가는 비용을 c(i, j)라고 할 때, I에서 J로 가는 일대일 대응(bijectrion) 중에서 가장 비용이 적은 것을 찾는 것을 의미한다.
간단하게는, 노동자 집합 I를 왼쪽에 나열하고 작업 집합 J를 오른쪽에 나열한 후, 노동자 i와 작업 j를 잇는 간선을 만들고 그 비용을 c(i, j)로 설정하게 되면, I와 J로 양분되고 edge cost가 c인 complete bipartite graph를 얻게 된다. 이 때, 모든 노동자는 한 개의 작업을 할당받아야 하며, 모든 작업은 한 명의 노동자로부터 처리되어야 하기 때문에, 모든 정점이 참여하게 되는 perfect matching을 찾으면서도 비용을 최소화시킬 수 있는, 
가 가장 작은 perfect matching M을 찾는 것이 헝가리안 알고리즘의 목표이다.
도 1을 참조로 상기 헝가리안 알고리즘의 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
노동자(I)는 행에 대응하며, 작업(J)을 열에 대응하도록 행렬을 생성(단, 
, 비용 c : I * J -> Q 임.)하며, 각 행/열 원소는 c(i, j)로 생성하도록 한다.(즉, 노동자 i1가 작업 j1을 할당받으면 발생하는 비용을 원소로 입력함.)
이 후, 모든 행에 대해서, 그 행의 각 원소에 그 행에서 가장 작은 값을 뺀다.
이 후, 모든 열에 대해서, 그 열의 각 원소에 그 열에서 가장 작은 값을 뺀다.
이 후, 행과 열을 합해서 n개보다 적게 도출하여 행렬의 모든 0의 값을 갖는 원소를 덮는 방법이 없을 때까지 아래를 반복한다.
- 가장 크기가 작은 것을 
라고 가정하여, |I'| + |J'|가 가장 작은 것을 도출한다.
- I'와 J'에 의해서 덮어지지 않은 원소 중 가장 작은 값을 
라고 가정한다.
- I'에 속하지 않은 행에 대해서, 그 행의 각 원소를 
만큼 뺀다.
- J'에 속하는 열에 대해서, 그 열의 각 원소를 
만큼 더한다.
이 후, 행렬에서 '의 값을 갖는 원소로만 모든 노동자를 서로 다른 작업에 할당하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 상술한 상기 헝가리안 알고리즘을 적용하여, 각 무인 비행체의 최적의 임무를 분배하여 최종적으로 장기 체공을 유지하면서 장시간의 임무비행을 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법을 나타낸 순서 예시도로서, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 임무 수집단계(S100), 상태 입력단계(S200) 및 임무 분배단계(S300)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 지상관제수단의 비행 제어신호에 따라 비행경로에 제어되는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호의 생성 방법으로서, 지상관제수단에서 동작이 수행되는 것이 바람직하다.
상기 임무 수집단계(S100)는 상기 지상관제수단에서, 상기 다수의 비행체가 수행해야 할 임무비행 관련 정보를 입력받는 것이 바람직하다. 이는 외부의 관리자(제어자, 관제사 등)로부터 입력받는 것이 바람직하며, 상기 임무비행 관련 정보로는 임무비행이 요구되는 위치 관련 정보, 임무비행에 필요한 최소 무인 비행체의 개수 정보, 촬영 영상 데이터의 획득 시간 정보 등을 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.
상기 상태 입력단계(S200)는 상기 지상관제수단에서, 상기 다수의 비행체들로부터 각각의 비행체가 임무비행을 수행하기 전 대기하고 있는 위치 관련 정보와 상기 다수의 비행체들 각각의 배터리 상태 정보를 전송받는 것이 바람직하다.
이를 위해서, 상기 다수의 비행체들 각각과 상기 지상관제수단은 네트워크 연결되는 것이 바람직하다.
상기 다수의 비행체가 임무비행의 수행을 대기하는 만큼, 각각 상이한 위치에서 임무비행을 수행하기 전 대기하는 것이 바람직하고, 상기 지상관제수단에서는 상기 다수의 비행체들 각각 대기하고 있는 위치 관련 정보를 상기 비행 제어신호의 생성에 활용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 비행체들이 대기하고 있는 위치에 따라, 충전이 가능할 수도 충전이 불가능할 수 있기 때문에, 임무비행 수행 전 모든 비행체가 완충이라고 가정하지 않고, 실시간으로 각각의 배터리 상태 정보를 전송받는 것이 바람직하다.
상기 임무 분배단계(S300)는 상기 지상관제수단에서, 미리 저장된 동적 헝가리안 알고리즘을 이용하여, 상기 동적 헝가리안 알고리즘에 상기 임무 수집단계(S100)에 의해 입력받은 상기 임무비행 관련 정보(작업의 집합), 상기 상태 입력단계(S200)에 의해 입력받은 상기 위치 관련 정보, 배터리 상태 정보(작업자의 집합)들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 생성하는 것이 바람직하다.
즉, 임무비행에 의해 요구되는 최소 무인 비행체의 개수, 무인 비행체의 현재 위치 정보를 기준으로 임무비행을 수행해야 할 위치 정보까지의 거리, 무인 비행체의 현재 배터리 상태 정보를 기준으로 임무비행을 수행해야 할 위치 정보까지의 거리, 요구되는 영상 데이터의 획득 시간을 기준으로 무인 비행체의 현재 배터리 상태 정보를 감안한 촬영 가능한 시간 정보 등에 대한 가중치를 두고 상기 동적 헝가리안 알고리즘의 입력변수로 적용하여, 각 무인 비행체별로 도출되는 비용함수가 최소화될 수 있는 다시 말하자면, 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 임무 분배단계(S300)를 수행하고 난 후, 수집 단계(S400) 및 임무 추가 분배단계(S500)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
언제든지 외부 영향을 받을 수 있는 무인 비행체인 만큼, 현재 배터리 상태 정보를 감안하여 비행할 수 있는 거리, 촬영할 수 있는 시간 정보를 생성하여 분석하였지만, 외부 영향에 의해 분석한 비행 거리보다 실제 비행 거리가 더 짧을 수 있고 그 만큼 배터리를 많이 소비하여 촬영 가능 시간이 줄어들 수 있다.
이러한 점을 감안하여, 상기 수집 단계(S400) 및 임부 추가 분배단계(S500)를 통해서 지속적으로 임무비행을 진행할 수 있도록 비행 중인 무인 비행체의 위치와 대기 중인 무인 비행체의 위치를 교대하면서 임무 교대를 수행하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 수집 단계(S400)는 상기 지상관제수단에서, 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들로부터 실시간으로 각각의 배터리 상태 정보, 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 대기하는 비행체들로부터 실시간으로 각각의 배터리 상태 정보 및 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 대기하는 비행체들의 각각의 위치 관련 정보들을 전송받는 것이 바람직하다.
상기 임무 추가 분배단계(S500)는 상기 지상관제수단에서, 상기 동적 헝가리안 알고리즘에 상기 수집 단계(S400)에 의해 입력받은 정보들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 추가 생성하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들의 위치 관련 정보들은 이미 임무비행을 수행 중임을 감안하여 상기 지상관제수단에서 이를 알고 있기 때문에, 임무비행을 대기하는 비행체들로부터 실시간으로 각각의 배터리 상태 정보와, 임무비행을 대기하는 비행체들의 각각의 위치 관련 정보와 임무비행을 수행 중인 비행체들의 실시간 배터리 상태 정보 뿐 아니라, 남아있는 임무비행 관련 정보 등에 대한 가중치를 두고 상기 동적 헝가리안 알고리즘의 입력변수로 적용하여, 각 무인 비행체별로 도출되는 비용함수가 최소화될 수 있는 다시 말하자면, 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 추가 생성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 임무 분배단계(S300)를 통해서 임무비행 전 상기 다수의 비행체들이 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있도록 상기 비행 제어신호를 생성하였으나, 실제 임무비행을 수행하는 과정에서 예기치 못한 외력 등에 의해 조건이 상이해질 수 있음을 감안하여 상기 비행 제어신호를 추가 생성하는 것이 바람직하다.
이를 통해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들과 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 새롭게 임무비행을 수행하는 비행체들 간의 위치 교대 및 임무 교대를 수행하게 된다.
이 때, 상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호와 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호가, 상기 다수의 비행체들 각각을 기준으로 비행경로에 변화가 없을 수 있으나, 경우에 따라 변화가 발생할 수 있어, 변화가 발생할 경우, 나중에 생성한 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 상기 비행 제어신호를 기준으로 상기 다수의 비행체들의 비행경로가 제어되는 것이 바람직하다.
일 예를 들자면, A, B, C, D 무인 비행체가 상기 임무 분배단계(S300)에 의해서 A, B 무인 비행체가 선제 비행을 통해서 10분의 비행을 수행하고, 이 후, C, D 무인 비행체가 후발 비행을 통해서 5분의 비행을 이어서 수행하도록 상기 비행 제어신호를 생성하였으나, 이 후, 생성된 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 임무비행을 수행하는 곳의 외력 등의 영향으로 인해 선제 비행을 수행한 A, B 무인 비행체가 8분의 비행을 수행하고, 이 후, C, D 무인 비행체가 7분의 비행을 이어서 수행하도록 상기 비행 제어신호를 추가 생성함으로써, 관리자(관제사 등) 입장에서는 원하는 촬영 위치에 대한 15분 간의 촬영 영상 데이터를 획득하여 장기 체공에 따른 충분한 영상 데이터를 획득하였으나, 해당 촬영 영상 데이터를 제공하는 무인 비행체는 상이할 수 있다. 물론, 외력 등의 영향이 존재하지 않을 경우, 상기 임무 분배단계(S300)에 의한 상기 비행 제어신호와 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의한 상기 비행 제어신호가 동일하게 생성될 수도 있다.
이를 통해서, 다수의 비행체들이 장기 체공을 하면서 원하는 만큼의 임무비행을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 영상 데이터 수집단계(S600), 정합 단계(S700) 및 영상 분석단계(S800)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 영상 데이터 수집단계(S600)는 상기 지상관제수단에서, 상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들과 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들로부터, 촬영 영상 데이터를 전송받는 것이 바람직하다.
즉, 상기 지상관제수단의 입장에서는 원하는 위치에 대한 장기체공 결과로 얻을 수 있는 촬영 영상 데이터를 전송받게 된다.
상기 정합 단계(S700)는 상기 영상 데이터 수집단계(S600)에 의해 수집한 상기 촬영 영상 데이터들을 미리 저장된 영상 정합 알고리즘을 적용하여, 영상 정합을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 영상 정합 알고리즘으로는 종래에 널리 적용되는 다수의 무인 비행체로부터 획득된 각각의 촬영 영상 데이터를 고도, 위도, 등의 위치 정보 등을 기준으로 영상 정합을 수행하는 것으로서, 이에 대해서 한정하는 것은 아니다.
상기 영상 분석단계(S800)는 상기 정합 단계(S700)에 의해 정합한 상기 영상 데이터를 미리 저장된 인공지능 알고리즘에 적용하여, 정합한 영상 데이터 내에 포함되어 있는 객체 탐지 및 인식을 수행하는 것이 바람직하다.
이를 통해서, 임무비행을 수행하고자 하는 지역(일 예를 들자면, 접근이 힘든 지역 및 광대역 등)을 다수의 무인 비행체의 장기 체공을 통해서 획득되는 영상 데이터를 이용하여 정확도 높은 분석을 통해서 다양한 분야에서 활용될 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, 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 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (5)
- 지상관제수단의 비행 제어신호에 따라 비행경로가 제어되는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호의 생성 방법에 있어서, 상기 지상관제수단에서,
상기 다수의 비행체가 수행해야 할 임무비행 관련 정보를 입력받는 임무 수집단계(S100);
상기 다수의 비행체들로부터 임무비행을 수행하기 전 대기하고 있는 각각의 위치 관련 정보 및 상기 다수의 비행체들 각각의 배터리 상태 정보를 전송받는 상태 입력단계(S200);
기저장된 알고리즘에 상기 임무 수집단계(S100)와 상태 입력단계(S200)에 의해 입력받은 정보들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 생성하는 임무 분배단계(S300);
상기 임무 분배단계(S300)를 수행하고 난 후,
상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들로부터 각각의 배터리 상태 정보, 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 대기하는 비행체들로부터 각각의 배터리 상태 정보 및 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 대기하는 비행체들의 각각의 위치 관련 정보를 수집하는 수집 단계(S400); 및
기저장된 알고리즘에 상기 수집 단계(S400)에 의해 입력받은 정보들을 입력변수로 적용하여, 각각의 비행체 별로 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 상기 비행 제어신호를 추가 생성하는 임무 추가 분배단계(S500);
를 포함하여 구성되며,
상기 임무 분배단계(S300)와 임무 추가 분배 단계(S500)는
동적 헝가리안 알고리즘을 이용하여, 다수의 비행체들 각각에 대한 가장 최적의 임무비행을 수행할 수 있는 각각의 상기 비행 제어신호를 생성하되,
상기 각각의 비행체들은 상기 임무 분배단계(S300)에 의한 상기 비행 제어신호와 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의한 상기 비행 제어신호가 상이할 경우, 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의한 상기 비행 제어신호를 기준으로 비행경로가 제어되는 것을 특징으로 하는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은
상기 임무 추가 분배단계(S500)를 수행하고 난 후,
상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들과 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 새롭게 임무비행을 수행하는 비행체들 간의 위치 교대 및 임무 교대를 수행하는 것을 특징으로 하는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은
상기 임무 분배단계(S300)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들과 상기 임무 추가 분배단계(S500)에 의해 생성한 상기 비행 제어신호에 의해 상기 다수의 비행체들 중 임무비행을 수행하는 비행체들로부터, 촬영 영상 데이터를 전송받는 영상 데이터 수집단계(S600); 및
상기 영상 데이터 수집단계(S600)에 의해 수집한 상기 촬영 영상 데이터들을 기저장된 영상 정합 알고리즘을 적용하여 영상 정합을 수행하는 정합 단계(S700);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법은
기저장된 인공지능 알고리즘에 적용하여 상기 정합 단계(S700)에 의해 정합한 영상 데이터 내에 포함되어 있는 객체 탐지 및 인식을 수행하는 영상 분석단계(S800);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 비행체들의 장기 체공을 위한 비행 제어신호 생성 방법.
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