KR102450210B1 - 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 사생활 보호를 목적으로 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 도심 지역의 건물에 음향 탐지 센서에 의해 드론의 프로펠라에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 드론 스캐너를 설치한 다음 탐지 영역내로 드론이 침입하면 프로펠러에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하여 서버로 전송하면 미리 저장된 데이터와 비교 분석하여 클라이언트 컴퓨터의 브라우저로 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 전송하여 사생활을 보호하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 장애물이 있어도 드론을 탐지 가능하고, RF 신호를 내보내지 않는 드론도 탐지 가능하다.

Description

사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법{Anti-drone detection method for privacy protection}
본 발명은 사생활 보호를 목적으로 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 도심 지역의 건물에 음향 탐지 센서에 의해 드론의 프로펠라에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 드론 스캐너를 설치한 다음 탐지 영역내로 드론이 침입하면 프로펠러에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하여 서버로 전송하면 미리 저장된 데이터와 비교 분석하여 클라이언트 컴퓨터의 브라우저로 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법에 관한 것이다.
일반적으로 무인 항공기 또는 벌이 윙윙거리는 소리를 따 만들어진 이름인 드론(drone)은 조종사가 비행체에 직접 탑승하지 않고 지상에서 원격조종, 사전 프로그램된 경로에 따라 자동 또는 반자동 형식으로 자율비행하거나 인공지능 탑재하여 자체 환경판단에 따라 임무를 수행하는 비행체와 지상통제장비 및 통신장비 지원장비 등의 전체 시스템을 통칭한다.
활용분야에 따라 다양한 장비(광학, 적외선, 레이더센서 등)를 탑재하여 감시, 정찰, 정밀공격무기의 유도, 통신/정보중계, EA/EP, Decoy 등의 임무를 포함하여 주요 군사력 수단으로 주목을 받고 있다.
최근 몇년 간 드론은 빠른 성장이 이루어지고 있는 추세이며, 프로펠러의 회전에 의해 공중에 뜰 수 있으며, 무선 전파의 유도에 의해서 비행될 수 있으며, 원거리에서 원격 조정되므로, 제어가 용이하도록 설계된다.
일 예로, 드론에는 복수의 프로펠러 및 복수의 모터가 마련될 수 있다.
한편, 무선 기술의 발달로 최근 군사용이 아닌 개인이 소장한 소형의 무선 정찰용 비행 물체인 드론(drone)이 시판되어 사용되고 있다.
드론은 지형 정보를 캡쳐하거나, 방송용, 군사용 등의 목적으로 카메라들이 장착되어 비행할 수 있도록 조작된다.
대개 드론은 GNSS 위치 정보에 기초하여 무선조종장치에 의해 조작되며, 대개의 드론은 헬리콥터와 수평 회전익을 다수개 사용하여 위치 및 방향을 조절이 매우 용이한 구조이다.
특히 정지상태에서의 촬영도 가능하여 셀카용이나 방송을 위한 동영상 촬영 등에도 사용되고 있으나, 셀카 촬영은 사용자가 스스로 단말로 드론을 조작하여야하고, 동영상촬영은 별도의 드론 조종자에 의해 촬영이 이루어지는 구조이다.
그러나 여러 산업 분야에서 드론을 활용한다는 것은 긍적적이지만은 않다.
조금만 숙련이 되면 누구나 쉽게 드론을 날려 사람이 접근하기 힘든 곳으로 보낼 수 있어, 하늘을 날아다니는 드론은 항상 추락과 사고의 위험이 있을뿐더러 군사용으로 개발된 드론이 가지고 있는 기능적 특성은 범죄나 테러에 악용된다.
또한, 최근들어 드론이 민간에 의해 취미 및 엔터테인먼트용 사용이 급격히 늘어남에 따라 사생활 침해 민원이 급증하고 있는 게 현실이다.
드론에 장착되는 고성은 카메라를 통해 광범위한 정보가 수집, 기록됨에도 개인정보의 무분별난 유출에 대한 법적, 제도적 장치가 미비한 실정이다.
상기 이유는 대부분의 드론에 카메라가 장착되어 있음에도 불구하고 개인정보보호법상 "영상처리기기"에 드론은 포함되지않기 때문이다.
예를 들어 설명하면 2019년9월 인천시 연수구에서는 야간에 드론 비행으로 인해 창문 앞까지 드론을 목격한 입주민들이 많으며, 이로 인해 사생활 침해뿐만 아니라 소음으로 인한 정신적 피해를 호소하는 안티(불법) 드론으로 인한 민원이 접수되어 사회적 문제을 유발하고 있다.
또한, 개인의 사유지나 건물에 무단으로 들어가거나 그곳을 영상 촬영하는 등의 사생활 침해 가능이 점점 커지고 있는게 현실이다.
이와 같은 드론 활용의 부작용에 대응하고자 드론 관련 국내 규제법이 "항공안전법, 항공사업법, 공항 시설법"으로 세분화되어 2017년3월30일부터 시행되고 있으며, "항공 안전법 제 129조 "④무인비행장치를 사용하여 [개인정보 보호법] 제2조 제1호에 따른 개인정보(이하 "개인정보"라 한다) 또는 [위치정보의 보호 및 이용등에 관한 법] 제2조 제2호에 따른 개인위치정보(이하 "개인위치정보"라 한다)를 수집하거나 이를 전송하는 경우 개인정보 및 개인위치정보의 보호에 관하여는 각각 해당 법률에서 정하는 바에 따른다.”며 개인정보와 개인프라이버시 침해에 대한 규정을 명시하고 있으나 드론으로 인한 사생활 침해 방지에는 한계가 있다.
따라서 선진국을 중심으로 사생활 보호가 우선이라는 인식이 증가하기 시작하여 민간 영역에서 드론을 탐지할 수 있는 드론 탐지 시스템을 필요로 한다.
시중에 사용되고 있는 드론 탐지 시스템은 드론 탐지를 위한 센서로는 레이더, RF 스캐너, 광학/적외선(EO/IR) 카메라, LiDAR 등이 사용되고 있다.
상기 드론 탐지 시스템은 하기와 표와 같은 특징 및 장단점을 가지고 있다.
- 종래의 드론 탐지 센서

중분류

소분류

기술개념





탐지

레이더

X-band(8 ∼12㎓)와 Ku-band(12 ∼18㎓)를 사용하여 탐지

RF 스캐너

드론과 조종자간의 통신신호를 분석해 드론탐지

광학 카메라

광학 센서를 탑재한 카메라를 사용하여 탐지

IR 카메라

IR 센서를 탑재한 카메라를 사용하여 탐지
- 드론 탐지 센서별 장단점

종류

장점

단점







레이다



능동

- 장거리 탐지 가능
- 기상 상황에 영향을 받지 않음
- 저조도 상황에서 동작
- RF 신호송출을 안하는 드론도 탐지
가능

- 물체마다 레이다 신호 반사율이 달라 모든 물체에 효과적인 것은 아님
- 새, 드론의 구분 난해
- 높은 전력 소모
- 장애물 뒤쪽 탐지 불가



수동

- 별도의 송신장치 불필요
- 이동통신 기지국 선호, 방송신호 이용가능
- 능동형 레이다에 수신기를 추가 설치하여 탐지성능 개선 가능

- 다수의 수신기 설치(고정시켜 설치하거나유ㆍ무인 이동체에 탑재 가능)
- 송신기 위치와 주변환경에 성능 의존적



EO/IR 카메라



- 표적 위치방위각, 고각)의 정확도 높음.
- 표적탐지와 분류를 SW 처리로 가능
-RF/음향에 비해 장거리 탐지 가능

- 기상 상황에 영향 크게 받음
- 거리와 속도 정확도가 높지 않음
- 렌즈의 지속적인 유지관리 필요
- 장애물 뒤쪽 탐지 불가



LiDAR




- 3D 이미지 생성가능

- 열악한 환경(악천후, 강한 햇빛 등)
에서 원거리 인식 성능 저하
- 탐지 거리 제한적
-장애물 뒤쪽 탐지 불가



RF



- 신호송신 불필요
- RF 신호를 이용하는 원격조정 드론탐지에 용이

- RF 신호를 송출안하면 탐지 불가
- ISM 대역의 경우 드론 신호 탐지 난해
- 이동통신 활용한 경우 신호 탐지난해
종래의 드론 탐지방법은 레이더, RF 스캐너, 광학/적외선(EO/IR) 카메라, LiDAR 등을 사용함으로 이해 부피가 크고, 고가이므로 민간을 위한 영역에서 상용화가 불가능한 문제점이 있다.
또한, 레이더, RF 스캐너 등은 사용 주파수에 따라 전파인증 등 상용화를 위한 절차적으로 어려움 문제점이 많다.
국내·외 드론 탐지 및 안티드론 시스템 개발은 군수시장을 중심으로 형성되어 있으며, 군사적 방어 및 국가 주요시설 보안을 위한 고성능 시스템 개발에 치중되어 있기때문에 민간분야에서 활용 가능한 저가의 상용화 제품이 없는 문제점이 있다.
따라서 종래의 드론 탐지 시스템은 탐지 센서마다 장단점이 존재하나 워낙 고가이기 때문에 개인을 위한 드론 탐지방법으로 사용할 수 없는 문제점이 있다.
고가의 특수목적의 드론 탐지방법 외에 사생활 침해 방지를 위해 개인이 쉽게 사용할 수 있는 저가형, 소형 드론 탐지 시스템이 필수적으로 요구되는 게 현실이다.
한국 특허출원번호 제10 - 2020 - 0080646호 "딥러닝 모델을 이용한 이미지 기반 안티 드론 감지 장치 및 방법"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 사생활 침해를 유발하는 안티 드론의 비행은 근거리에서 이루어진다는 점을 고려할 때 개인의 사생활 보호를 위해 음향 탐지 센서를 통해 드론의 프로펠러에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 방법으로 안티 드론을 탐지하여 사용자 및 클라이먼트에게 드론의 위지 및 알려주는 것은 물론 음향 탐지 센서는 기존 레이더, RF 스캐너, 광학/적외선(EO/IR) 카메라, LiDAR 등에 사용하는 센서보다 상대적으로 가격이 저렴하고 부피가 작아 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 도심 지역의 건물등 원하는 위치에 설치하여 사용할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결수단으로 본 발명은 음향 탐지 센서에 의해 드론의 프로펠라에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 사운드 캠(Sound Cam)과, 상기 사운드 캠은 허브(Hub)와 이더넷(Ethernet)으로 연결되고, 상기 허브는 사운드 캠에 부착된 통신부(POE: Power over Ethernet)와 이더넷으로 연결되고, 상기 통신부는 서버와 이더넷으로 연결되며, 상기 사운드 캠과 연결되어 전후좌우로 구동하는 구동모터로 구성된 드론 스캐너와,
상기 드론의 프로펠라에서 발생하는 음향(소음)을 음향 탐지 센서를 통해 드론별, 각도 및 거리별 자료를 수집한 데이터를 저장한 데이터 베이스와 데이터 베이스에 저장된 데이터와 탐지된 드론의 정보를 분석하여 처리한 다음 링크된 클라이언트 컴퓨터에 드론의 침입을 알려주는 서버로 구성되어 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 건물에 드론 스캐너를 설치한 다음 탐지 영역내로 드론이 침입하면 구동시 프로펠러에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하여 서버로 전송하면 미리 입력된 데이터와 비교 분석하고 저장한 후 클라이언트 컴퓨터의 브라우저로 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법은 사생활 보호를 목적으로 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 도심 지역의 건물에 설치된 음향 탐지 센서에 의해 탐지 영역내로 드론이 침입하면 모터 구동으로 프로펠라에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지한 데이터를 서버로 전송하면 미리 저장된 데이터와 비교 분석하여 클라이언트 컴퓨터의 브라우저로 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 전송하여 안티 드론을 쉽게 탐지하여 사용자 및 고객의 사생활을 보호할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 사용 주파수에 따라 전파인증 등을 받을 필요가 없어 원하는 장소에 설치가 용이하다.
따라서 본 발명은 음향 탐지 센서를 통한 저가형 제품으로 제작이 가능하고, 부피를 최소화하여 제조비용이 저렴하여 민간분야에서 널리 사용할 수있는 효과가 있다.
또한, 탐지 목적 물체에 따라 음향 감지 센서의 데이터 분석법을 수정하여 적용할 수 있으며, 드론 비행으로부터 사생활 보호 효과를 증대할 수 있는 효과가 있다.
안티(불법) 드론에 의해 침해되는 개인 사생활 보호 및 불법 영상 촬영방지를 위한 시스템을 확보하는 효과가 있다.
본 발명은 이동통신망을 통해 이동형 클라이언트 브라우저로 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보급형, 저감형, 소형 드론 탐지 시스템을 개발하여 초기 시장 개척을 통해 글로벌 시장 선점이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 장애물이 있어도 드론을 탐지 가능하고, RF 신호를 내보내지 않는 드론도 탐지 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법을 도시해 보인 순서도.
도 2는 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지 시스템을 도시해 보인 블럭도.
도 3은 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지 방법에서 드론 스캐너를 도시해 보인 사시도.
도 4은 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지 방법에서 드론 스캐너를 도시해 보인 측면도.
상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법을 도시해 보인 순서도이고, 도 2는 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지시스템을 도시해 보인 블럭도이며, 도 3은 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지 방법에서 드론 스캐너를 도시해 보인 사시도이다.
본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지하기 위하여 크게 드론 스캐너(2), 통신부(POE: Power over Ethernet)(6), 서버, 클라이언트 컴퓨터 브라우저(7)로 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지시스템(1)이 구성된다.
상기 드론 스캐너(2) 음향 탐지 센서에 의해 드론의 모터 구동으로 프로펠라에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 사운드 캠(Sound Cam)(3)과, 상기 사운드 캠(3)은 허브(Hub)(4)와 이더넷(Ethernet)으로 연결되고, 상기 허브(4)는 사운드 캠(3)에 부착된 통신부(POE: Power over Ethernet)(6)와 이더넷으로 연결되고, 상기 통신부(6)는 서버(9)와 이더넷으로 연결되며, 상기 사운드 캠(3)과 연결되어 전후좌우로 구동하는 구동모터(5)로 구성된다.
상기 사운드 캠(3)은 구동모터(5)에 의해 각도별 좌우 ±30°, 상하 0~30°, 거리 200m 이내 드론 탐지가 가능하다.
상기 서버(9)는 프로펠라에서 발생하는 음향(소음)을 음향 탐지 센서를 통해 드론별, 각도 및 거리별 자료를 수집한 데이터를 저장한 데이터 베이스와, 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터와 탐지된 드론의 데이터를 분석한 다음 링크된 클라이언트 컴퓨터 브라우저(7)로 드론의 침입을 알려주도록 신호를 전송한다.
상기 클라이언트 컴퓨터 브라우저(7)는 서버에 전송된 정보를 사용자 및 고객에게 신호를 제공하여 인지하도록 한다.
상기 음향 탐지 센서는 드론의 운동모드에 따라 두개의 프로펠러를 하나의 단위로 묶어서 회전수의 차이가 발생하면 방출하는 음향 패턴이 다르고 이에 따라 음향 시차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 기술을 사용하여 탐지한다.
상기 드론의 운동모드는 정지 비행하는 호버링(hovering), 상하운동, 전후운동, 제자리 회전운동, 좌우운동을 이루어지고 이를 탐지한다.
상기 음향 탐지 센서는 300m 내외의 근거리에서 여러 음향 감지 센서에서 탐지된 드론 음향(소음)의 시차(TDoA: Time Difference of Arrival: 소음 시차로, 소음이 도착하는 시간의 차이)를 계산하여 드론의 정확한 위치를 탐지한다.
상기 드론의 모터 구동시 프로펠러에서 방출하는 음향 패턴을 TDoA 기술을 사용하여 드론을 탐지하고, 드론의 운동 모드에 따라 두 개의 프로펠러 단위로 회전수 차이가 발생하며 이에 따라 방출하는 음향 패턴이 달라지고 이를 탐지한다.
드론의 운동 모드에 따른 프로펠러 회전수 변화
Figure 112022027980936-pat00001
본 발명은 음향 탐지 센서에 의해 드론을 탐지하기 위해서는 드론 종류, 각도, 거리, 드론 운동 모드 등 각 상황의 프로펠러 회전수 차이에 따른 주파수별 음압(Sound pressure level:SPL) 그래프 분석이 필요하며 드론별 주 주파수 영역 및 overall SPL 도출 기술이 필요로하고 이를 수집하여 데이터를 저장한다.
본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법은 음향 탐지 센서에 의해 드론을 탐지하기위해서는 1단계는 드론의 운동 모드 등 측정 방법 및 기준 수립 후 음향 센서 데이터 수집, 2단계는 암소음(Background noise)와 드론의 local SPL 그래프 비교 분석, 3단계는 드론의 운동 모드에 따른 스펙트로그램 분석, 4단계는 2, 3단계 분석을 통한 드론의 주된 음향 주파수, overall SPL, 거리 및 각도별 SPL 도출, 4단계의 결과를 기반으로, 실시간으로 수집되는 음향 센서 데이터를 통하여 드론 탐지 및 드론의 위치 추정이 가능하도록 음향 감지 센서의 드론 탐지 적합성 및 센서 데이터 분석 기술 확보하여 데이터 베이스에 저장한다.
또한, 상기 서버는 이동통신망을 통해 AWG Cloud(10)와 이동형 클라이언트 브라우저(11)와 연결되어 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 전송한다.
본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법은 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 건물(구조물)에 드론 스캐너(2)를 설치한다.
상기 드론 스캐너(2)의 음향 탐지 센서 탐지 영역내로 드론이 침입하면 프로펠러에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지한다.
상기 탐지한 드론의 음향 주파수 데이터를 통신부(7)를 통해 서버(9)로 전송한다.
상기 서버(9)로 전송된 탐지한 드론의 음향 주파수 데이터를 미리 입력된 데이터와 비교 분석하고 저장한다.
상기 분석한 데이터를 통해 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 클라이언트 컴퓨터 브라우저(7)로 전송하여 알려준다.
상기와 같이 음향 탐지 센서를 기반으로 드론을 탐지하면 저렴하면서 안전하고 사생활 보호가 가능하고, 기존 레이더(전자파) 방식이 아닌 모터, 프로펠러 등에서 발생하는 음향(음파) 주파수를 탐지하여 사생활을 침범하는 드론을 포함한 기존 모든 비행 물체를 탐지할 수 있다.
본 발명은 사생활침범 관련 소형, 중형, 대형 드론의 특징 음향(음파) 주파수를 수집 및 분석할 수 있다.
따라서 본 발명 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법은 음향 탐지 센서에 의해 탐지 거리 300미터 이내에 들어온 드론은 탐지 가능하여 사생활을 보호한다.
1: 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지시스템
2: 드론 스캐너 3: 사운드 캠(Sound Cam)
4: 허브(Hub) 5: 구동모터
6: 통신부 7: 클라이언트 컴퓨터 브라우저(Browser)
8: 데이터 베이스 9: 서버
10: AWS Cloud 11: 이동형 클라이언트 브라우저

Claims (4)

  1. 드론의 운동모드에 따라 두개의 프로펠러를 하나의 단위로 묶어서 회전수의 차이가 발생하면 방출하는 음향 패턴이 다르고 이에 따라 음향 시차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 기술을 사용하여 탐지하는 음향 탐지 센서에 의해 드론의 모터 구동으로 프로펠라에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 사운드 캠(Sound Cam)(3)과, 상기 사운드 캠(3)은 허브(Hub)(4)와 이더넷(Ethernet)으로 연결되고, 상기 허브(4)는 사운드 캠(3)에 부착된 통신부(POE: Power over Ethernet)(6)와 이더넷으로 연결되고, 상기 통신부(6)는 서버(9)와 이더넷으로 연결되며, 상기 사운드 캠(3)과 연결되어 전후좌우로 구동하는 구동모터(5)로 구성된 드론 스캐너(2)와,
    상기 프로펠라에서 발생하는 음향(소음)을 음향 탐지 센서를 통해 드론별, 각도 및 거리별 자료를 수집한 데이터를 저장한 데이터 베이스와, 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터와 탐지된 드론의 데이터를 분석한 다음 링크된 클라이언트 컴퓨터의 브라우저로 드론의 침입을 알려주는 서버로 구성된 상태에서 고층 빌딩, 아파트, 호텔 등을 포함한 건물(구조물)에 드론 스캐너(2)를 설치하는 단계; 와
    상기 드론 스캐너(2)의 음향 탐지 센서 탐지 영역내로 드론이 침입하면 프로펠러에서 발생하는 음향(소음) 주파수를 탐지하는 단계; 와
    상기 탐지한 드론의 음향 주파수 데이터를 통신부(7)를 통해 서버(9)로 전송하는 단계; 와
    상기 서버(9)로 전송된 탐지한 드론의 음향 주파수 데이터를 미리 입력된 데이터와 비교 분석하고 저장하는 단계; 와
    상기 분석한 데이터를 통해 드론의 위치 및 침입을 알리는 신호를 클라이언트 컴퓨터 브라우저(7)로 전송하는 것을 특징으로 하는 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 드론의 운동모드는 정지 비행하는 호버링(hovering), 상하운동, 전후운동, 제자리 회전운동, 좌우운동으로 이루어진 것을 특징으로 하는 사생활 보호를 위한 안티 드론 탐지방법.

  4. 삭제
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