KR102499995B1 - 무인기 검출을 위한 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법 - Google Patents

무인기 검출을 위한 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법 Download PDF

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Abstract

무인기 보호지역 내 정찰 무인기의 개수를 줄이기 위한 무인기 검출을 위한 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법이 개시된다. 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법은, 무인기 보호지역에 복수의 정찰무인기들에 대한 다수의 비행통로를 설정하는 단계, 및 정찰무인기들 각각을 다수의 인접통로에 걸쳐 일정주기로 교차하여 비행시키는 단계를 포함하며, 비행시키는 단계는 각 정찰무인기의 비행 중에 정찰무인기에 탑재된 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상의 검출 방향을 동적으로 가변시킨다.

Description

무인기 검출을 위한 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법{RECONNAISSANCE UNMANNED AERIAL VEHICLE AND SURVEILLANCE AREA FLIGHT METHOD FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE DETECTION}
본 발명은 무인기 검출을 위한 정찰 무인기 구조 및 감시구역 비행 방식에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무인기 보호지역 내 정찰 무인기의 개수를 줄이기 위한 무인기 검출을 위한 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법에 관한 것이다.
근래에 이르러 소형 무인기에 의한 공항, 공공장소, 보호지역 등에 대한 침범 사고로 사회적 불안이 고조되기에 이러렀고, 특히 군사목적으로 전용되는 소형무인기를 통한 공격으로부터 인명과 재산을 보호하기 위해서 다양한 기술들이 적용되고 있다.
적용 가능한 기술로서 레이더를 통한 탐지기술, 영상신호 분석 기반 무인기 탐지 기술, 소음 특성 기반 무인기 탐지 기술 등이 있으나 무인기의 크기가 소형인 경우 탐지하기가 어려운 실정이다.
무인기 영상 검출기는 원거리에서 무인기의 이미지가 작게 되어 영상 분석에 의한 무인기 검출이 어렵고, 줌잉 렌즈를 사용하여 일정 크기 이상의 무인기 이미지를 확보해야 하며, 이러한 경우 소요되는 카메라의 수가 급증하여 경제적으로 불리한 문제가 발생한다.
공개특허공보 제10-2019-0109478호(2019.09.25.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 정찰 무인기에 영상 및 소음 센서를 설치하여 무인기 보호지역을 효율적으로 비행감시하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 무인기의 소음 및 영상 특징을 분석하여 특정 지역을 무인기의 침범으로부터 보호하기 위해 카메라 및 소음센서를 통해 무인기 보호지역을 실시간으로 24시간 감시할 수 있는 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무인기가 소형인 경우 거리에 따라 무인기 이미지의 크기가 작게 될 뿐 아니라 소음센서에 도달되는 소음의 크기가 작게 되어 딥러닝을 통한 무인기의 검출 확률이 낮아지는 문제점을 해결할 수 있는, 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정찰 무인기에 소음 및 영상센서를 설치하여 무인기를 검출할 때 소요되는 정찰 무인기들의 개수를 줄여, 적은 개수의 정찰 무인기로도 효율적으로 무인기 보호지역을 감시할 수 있는, 정찰 무인기 및 이의 감시구역 비행 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법은, 무인기 보호지역에 복수의 정찰무인기들에 대한 다수의 비행통로를 설정하는 단계; 및 정찰무인기들 각각을 다수의 인접통로에 걸쳐 일정주기로 교차하여 비행시키는 단계를 포함한다. 상기 비행시키는 단계는 각 정찰무인기의 비행 중에 정찰무인기에 탑재된 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상의 검출 방향을 동적으로 가변시킬 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기가, 비콘 메시지를 통해, 마스터 정찰무인기의 식별번호, 마스터 정찰무인기와 멤버 정찰무인기 간의 무선통신링크의 시각동기화에 필요한 PN(Pseudo Noise sequence) 코드, 현재 무인기 보호지역에서 정찰임무를 수행하고 있는 정찰무인기 개수, 감시주기 정보, 정찰무인기들의 비행방식 및 비행경로 위치정보를 상기 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 멤버 정찰무인기들은 마스터 정찰무인기로부터 수신한 비콘 메시지를 분석하여 상향링크 시간에 자신의 식별번호, 위치 정보, 최대 비행속도, 밧데리 사용량, 장착 센서의 종류, 정찰무인기 비행방식, 정찰무인기 비행경로 위치정보를 마스터 정찰무인기로 전송할 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 마스터 정찰무인기가 멤버 정찰무인기들로부터 수신한 정보에 기초하여 멤버 정찰무인기들의 임무 또는 비행방식과 비행경로 위치정보를 포함한 비행스케줄을 생성하여 멤버 정찰무인기들로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무인기 검출을 위한 정찰 무인기는, 광학카메라, 디지털카메라, 열화상카메라 또는 이들의 조합을 구비하는 영상센서; 마이크로폰, 가속도 센서 또는 이들의 조합을 구비하는 소음센서; 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상의 위치를 각각 제어하는 액추에이터; 다른 정찰 무인기나 지상 제어 센터와 통신을 수행하는 무선통신장치; 및 무인기 감시구역에서 일정 경로로 비행하도록 해당 정찰무인기의 동작을 제어하며, 영상센서, 소음센서, 액추에이터 및 무선통신장치의 동작을 제어하고 영상센서나 소음센서를 통해 수집되는 정보에 기초하여 무인기 감시구역 내 무인기를 검출하는 제어장치를 포함한다.
일실시예에서, 제어장치는, 복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기로부터 비콘 메시지를 수신하거나 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로부터 보고 메시지(혹은 정찰무인기 정보 메시지)를 수신하는 메시지 수신부; 보고 메시지에 기초하여 멤버 정찰무인기의 비행스케줄 정보를 생성하는 생성부; 무인기 감시구역 내 무인기 감시주기를 설정하는 설정부; 비행스케줄 및 감시주기를 비콘 메시지로 방송하는 방송부; 및 무인기 감시주기 동안에 수신되는 상향링크 메시지에 기초하여 비행스케줄 정보를 갱신하는 갱신부를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 제어장치는, 복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기로부터 비콘 메시지를 수신하거나 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로부터 보고 메시지를 수신하는 메시지 수신부; 마스터 정찰무인기로 자신의 정찰무인기 정보를 포함한 보고 메시지를 전송하는 메시지 송신부; 비콘 메시지를 분석하여 비행스케줄 정보를 추출하는 추출부; 및 비행스케줄 정보에 기초하여 무인기 감시주기를 설정하는 설정부를 포함할 수 있다. 제어장치는, 무인기 감시주기가 종료되면 자신의 정찰무인기 정보를 포함한 보고 메시지를 마스터 정찰무인기로 전송하고, 무인기 감시주기 동안에 받은 비콘 메시지를 분석하여 비행스케줄 정보를 다시 추출할 수 있다.
일실시예에서, 제어장치는, 자신을 탑재한 정찰무인기가 무인기 감시구역에 처음 진입할 때, 미리 정해진 타이머 작동 시간 내에 마스터 정찰무인기의 비콘 메시지를 수신하면 멤버 정찰무인기로서의 임무를 설정하고, 비콘 메시지를 수신하지 못하면 마스터 정찰무인기로서의 임무를 설정할 수 있다.
일실시예에서, 정찰 무인기는, 복수의 정찰무인기들에 대한 협력 비행을 제어하는 협력비행제어부를 더 포함할 수 있다. 협력비행제어부는 무인기 감시영역을 복수의 정찰무인기들에게 할당하는 기준으로서 무인기 감시영역에 대하여 임무분할가상경계선을 정의하는 임무분할가상경계선 결정부를 구비할 수 있다.
일실시예에서, 협력비행제어부는, 상기 임무분할가상경계선으로 구분되는 분할 감시영역을 순차적으로 감시하는 그리드 혹은 감시위치를 설정하기 위한 랜덤수를 발생시키는 랜덤부 발생부, 및 해당 그리드 또는 감시위치에서 감시하는 점유시간을 매핑하는 매핑부를 더 구비할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법은, 정찰무인기의 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상에 대한 감시가능영역을 단위감시영역으로 설정하는 단계; 정찰무인기가 단위감시영역에서 체공(hovering)하는 시간을 단위체공시간으로 설정하는 단계; 정찰무인기가 비행할 무인기 감시영역을 단위감시영역으로 분할하여 감시그리드로 설정하는 단계; 단위감시영역과 단위체공시간을 랜덤하게 설정하기 위한 의사랜덤수를 발생시키는 단계; 및 의사램덤수를 감시그리드로 매핑하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 매핑하는 단계는 감시그리드 상에 정찰무인기의 현재의 위치에서의 고도, 위도, 속도를 기준으로 다음 위치에서의 고도, 위도 및 속도를 램덤수로 매핑시킬 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 정찰무인기와 다른 정찰무인기 간의 협력을 위한 무선통신링크를 형성하는 단계; 및 정찰무인기 및 다른 정찰무인기 중 하나는 마스터 정찰무인기의 임무를, 나머지는 멤버 정찰무인기의 임무를 각각 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 마스터 정찰무인기는 각 정찰무인기의 센서 성능, 체공 능력 및 연산 능력에 대한 정보에 기초하여 각 멤버 정찰무인기의 임무 또는 비행경로를 결정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법은, 정찰무인기의 개수에 따라 무인기 보호지역의 감시주기를 가변적으로 구성하는 단계; 복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기의 요구 특성을 만족하는 정찰무인기를 마스터 정찰무인기로 선정하고, 마스터 정찰무인기가 나머지 정찰무인기인 하나 또는 복수의 멤버 정찰무인기들에게 임무를 할당하는 단계; 및 마스터 정찰무인기가 비콘 메시지를 통해, 마스터 정찰무인기의 식별번호, 마스터 정찰무인기와 멤버 정찰무인기 간의 무선통신링크의 시각동기화에 필요한 PN(Pseudo Noise sequence) 코드, 현재 무인기 보호지역에서 정찰임무를 수행하고 있는 정찰무인기 개수, 감시주기 정보, 정찰무인기들의 비행방식 및 비행경로 위치정보를 멤버 정찰무인기들로 전송하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 멤버 정찰무인기들은 마스터 정찰무인기에서 전송하는 비콘 메시지를 분석하여 상향링크 시간에 자신의 식별번호, 위치 정보, 최대 비행속도, 밧데리 사용량, 장착 센서의 종류, 정찰무인기 비행방식, 정찰무인기 비행경로 위치정보를 마스터 정찰무인기로 전송할 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 마스터 정찰무인기가 자체적으로 무인기 보호지역 내의 모든 멤버 정찰무인기들의 비행경로 정보를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 멤버 정찰무인기들이 분산 방식으로 자체적으로 계산한 자신들의 비행경로 정보들을 참조하여, 마스터 정찰무인기가 멤버 정찰무인기들의 비행경로 정보를 통합 또는 조정하여 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 상기 무인기 보호 지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정 시간 동안 비콘 메시지의 수신을 대기한 후, 일정 시간 동안에 비콘 메시지를 수신하지 못한 경우 스스로 마스터 정찰무인기로서의 임무를 정하고 비콘 메시지를 생성하여 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 무인기 보호지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정 시간 내에 비콘 메시지를 수신하여 멤버 정찰무인기로서의 임무를 정한 후, 멤버 정찰무인기의 임무 수행 중에 무인기 보호지역 감시주기 동안 비콘 메시지를 수신하여 비행경로 정보를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법은, 마스터 정찰무인기가 멤버 정찰무인기들의 특성을 고려한 임무 할당을 위해 무인기 보호지역에 대하여 가상 임무 분할 경계선을 결정하는 단계; 및 정찰무인기들 간에 일정 간격의 위치 값을 유지하도록 의사랜덤수를 발생시켜 각 정찰무인기의 비행경로 및 체공시간을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법은, 지상 제어 센터 또는 지상 제어 센터의 무인기 검출 장치에 의해 수행되는 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법으로써, 무인기 보호지역의 영역 크기 및 위치 정보와 무인기 보호지역 내 정찰무인기의 개수에 기초하여 임무 분할 가상 경계선을 설정하는 단계; 복수의 정찰무인기들에 대하여 분할 감시 영역을 할당하는 단계; 및 할당된 분할 감시 영역별 정찰무인기의 비행 방식을 그리드 방식 또는 램덤워크 방식으로 결정하는 단계를 포함한다. 그리드 방식은 해당 정찰무인기의 분할 감시 영역을 일정 크기의 그리드로 분할하고 램덤하게 특정 그리드에 위치시키고 해당 그리드 영역을 감시한 후 다시 랜덤하게 다른 그리드를 선정한 후 해당 다른 그리드의 영역을 감시하는 절차를 분할 감시 영역의 전체에 대하여 반복 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 지상에 고정된 영상 센서나 소음 센서의 검출 한계를 극복하도록 정찰 무인기에 영상 센서나 소음 센서를 설치하여 운영함으로써, 무인기 금지구역 혹은 무인기 보호구역을 침범하는 무인기로부터 자산과 생명을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 정찰무인기들의 협력 통신과 협력적 비행방식 및 비행경로에 의해 무인기 보호구역을 감시하는데 필요한 정찰 무인기의 개수를 줄여 비용을 절감하고 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정찰무인기의 무인기 검출영역을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 실시예의 정찰무인기를 사용하여 침입 무인기를 검출하는 동작 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 실시예의 정찰무인기에 탑재할 수 있는 센서 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 실시예의 정찰무인기의 비행경로 설정 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 실시예의 다중 정찰무인기의 협력체계에 따른 작동 원리를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본 실시예의 다중 정찰무인기의 운용을 위한 비행정보 메시지 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 실시예의 정찰무인기의 감시비행에 대한 작동 원리를 설명하기 위한 절차도이다.
도 8은 본 실시예의 정찰무인기의 감시비행의 두 가지 방식의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 실시예의 정찰무인기의 비행방식에 따른 감시비행 영역 할당 및 비행 경로 설정 과정을 설명하기 위한 절차도이다.
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 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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 본 발명의 일실시예에 따른 정찰무인기의 무인기 검출영역을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명은 무인기의 침범으로부터 인적. 물적 자산을 보호하기 위해 정찰무인기를 비행시켜 무인기 보호지역을 침범하는 무인기에 대한 영상 및 소음 신호를 획득 및 분석하고, 이를 통해 보호지역 내 비인가 또는 무허가 무인기를 검출하는데 있어, 소요되는 정찰무인기의 개수를 줄이고, 효율적으로 보호지역을 감시할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 무인기 보호지역은 원점으로부터 근거리에 위치하는 광각카메라 감시지역(100)과 원거리에 위치하는 정찰무인기 감시지역(200)으로 구분하여 구성할 수 있다. 정찰무인기(500)는 단위 검출영역(600)을 갖는 다수개의 센서 또는 단일의 센서를 비행 중에 회전시켜 정찰무인기의 검출영역(610)을 확장하여 운용할 수 있다.
도 2는 본 실시예의 정찰무인기를 사용하여 침입 무인기를 검출하는 동작 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 정찰무인기를 사용하여 비인가 무인기(이하 간략히 '무인기'라고 한다)를 검출하는 개념도에서, 정찰무인기 감시지역 또는 정찰무인기 보호지역(200)에서 정찰무인기(500)는 장착된 영상센서(510)와 소음센서(520)를 통해 일정 탐색 거리에 출현하는 무인기(600, 700)에 대한 영상 및 소음 데이터를 획득하여 자체적으로 무인기의 침범을 검출하거나 획득데이터 혹은 센싱데이터(800)를 지상에 위치하는 IoT(internet of things) 기반 무인기 검출 장치(900)로 전송하여 무인기의 침범 및 그 종류를 판단할 수 있다.
무인기 검출 장치(900)는 지상에 설치된 센서와 정찰무인기(500)에 탑재된 센서와의 통신 기능을 내장하고 인터넷 등의 네트워크에 연결되어 센서와 데이터를 주고받고 탑재된 제어장치나 제어장치 내 인공지능을 통해 입력되는 데이터나 정보를 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 학습한 정보를 토대로 정찰무인기(500)를 원격 조정하도록 구성될 수 있다.
또한, 무인기 검출 장치(900)는 클라우드 스토리지 등의 데이터 스토리지와 컴퓨팅 파워와 같은 컴퓨터 시스템 리소스를 필요할 때 네트워크나 클라우드에 연결된 공유 컴퓨터 처리 자원이나 분산 컴퓨팅 장치에 의해 제공받아 데이터를 처리하도록 운영될 수 있다.
본 실시예의 정찰무인기는 무인기 보호지역에 대해 다수의 비행통로를 설정하고, 다수의 인접통로에 걸쳐 일정주기로 교차하여 비행할 수 있다. 이때, 정찰무인기는 비행 중에 정찰무인기에 탑재된 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상의 검출 방향이나 위치를 동적으로 가변시킬 수 있다.
또한, 복수의 정찰무인기가 운영되는 경우, 마스터 정찰무인기와 다른 정찰무인기(이하 멤버 정찰무인기라고 한다)는 무인기 보호지역에 처음 진입할 때 마스터로서의 임무 또는 멤버로서의 임무가 설정될 수 있다.
마스터 정찰무인기로 임무가 설정되면, 마스터 정찰무인기는 비콘 메시지를 통해, 마스터 정찰무인기의 식별번호, 마스터 정찰무인기와 멤버 정찰무인기 간의 무선통신링크의 시각동기화에 필요한 PN(Pseudo Noise sequence) 코드, 현재 무인기 보호지역에서 정찰임무를 수행하고 있는 정찰무인기 개수, 감시주기 정보, 정찰무인기들의 비행방식 및 비행경로 위치정보를 상기 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로 전송할 수 있다.
멤버 정찰무인기는 마스터 정찰무인기로부터 수신한 비콘 메시지를 분석하여 상향링크 시간에 자신의 식별번호, 위치 정보, 최대 비행속도, 밧데리 사용량, 장착 센서의 종류, 정찰무인기 비행방식, 정찰무인기 비행경로 위치정보를 포함한 정찰무인기 정보 혹은 보고 정보를 마스터 정찰무인기로 전송할 수 있다. 이 경우, 마스터 정찰무인기는 멤버 정찰무인기로부터 수신한 정보에 기초하여 멤버 정찰무인기의 임무 또는 비행방식과 비행경로 위치정보를 포함한 비행스케줄을 생성하여 멤버 정찰무인기로 전송할 수 있다.
도 3은 본 실시예의 정찰무인기에 탑재할 수 있는 센서 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 정찰무인기는 제1카메라(510), 제2카메라(515), 소음센서(520), 액추에이터(530), 제어장치(540) 및 무선통신장치(550)를 포함한다. 제1 카메라(510)는 광학카메라를 포함할 수 있고, 제2카메라(515)는 야간 감시를 위한 열화상카메라를 포함할 수 있다. 이러한 제1 카메라(510)와 제2 카메라(515)는 영상센서에 포함될 수 있다.
소음센서(520)는 마이크로폰(microphone)으로 외부 소음을 입력받아 데이터화 해주는 센서를 포함한다. 소음센서(520)는 소리를 2진수로 표현하거나 아날로그 진폭으로 표현할 수 있다.
액추에이터(530)는 카메라들(510, 515) 및 소음센서(520)을 포함한 각 센서들의 위치를 제어하는 PTZ(Panning and Tilting, Zooming) 모터를 포함할 수 있다.
제어장치(540)는 정찰무인기의 장착 센서들을 제어하고 무인기를 검출하는 기능을 수행한다. 제어장치(540)는 무선통신장치(550)를 통해 정찰무인기와 지상 제어 센터 또는 지상 제어 센터의 무인기 검출 장치 간의 통신을 수행하고, 미리 설정된 정책이나 프로그램에 따라 무인기 정찰 기능을 수행한다. 제어장치(540)는 마이크로프로세서, 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.
무선통신장치(550)는 무선 네트워크, 이동통신망, 위성망 등의 네트워크에 연결되어 신호 및 데이터를 송수신할 수 있다.
제어장치(540)에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면, 제어장치(540)는 타이머(541), 메시지 수신부(542), 생성부(543), 추출부(544), 설정부(545), 메시지 송신부(546), 갱신부(547), 협력비행제어부(548), 결정부(549a), 랜덤수 발생부(549b) 및 매핑부(549c)를 구비할 수 있다. 이러한 구성부는 정찰무인기의 작동 모드 즉, 마스터 정찰무인기로서의 임무를 설정할 때와 멤버 정찰무인기로서의 임무를 설정할 때 선택적으로 사용될 수 있다.
타이머(541)는 정찰무인기에 탑재되어 무인기 보호구역에 처음 진입할 때 기존 정찰무인기가 있는지 여부를 검출하는데 이용된다. 즉, 정찰무인기는 무인기 보호구역에 처음 진입할 때 타이머 설정 시간 내에 마스터 정찰무인기의 비콘 메시지를 수신하면 멤버 정찰무인기로서의 임무를 설정하고, 타이머 설정 시간 내에 마스터 정찰무인기의 비콘 메시지를 수신하지 못하면 마스터 정찰무인기로서의 임무를 설정하도록 동작할 수 있다.
메시지 수신부(542)는 멤버 정찰무인기에서 마스터 정찰무인기의 비콘 메시지를 수신하거나, 마스터 정찰무인기에서 멤버 정찰무인기로부터 상향링크 메시지, 정찰무인기 정보 메시지 혹은 보고 정보를 수신한다.
생성부(543)는 마스터 정찰무인기에서 정찰무인기 정보 메시지에 기초하여 자신과 멤버 정찰무인기의 비행스케줄 정보를 생성한다.
추출부(544)는 멤버 정찰무인기에서 비콘 메시지를 분석하여 비행스케줄을 추출한다.
설정부(545)는 마스터 정찰무인기나 멤버 정찰무인기에서 무인기 보호구역에 대한 무인기 감시주기를 설정한다.
메시지 송신부(546)는 마스터 정찰무인기에서 비콘 메시지를 전송 또는 방송하거나, 멤버 정찰무인기에서 기수신된 비콘 메시지에 기초하여 마스터 정찰무인기로 상향링크 메시지, 정찰무인기 정보 메시지 혹은 보고 정보를 전송한다.
갱신부(547)는 마스터 정찰무인기에서 무인기 감시주기 동안에 상향링크 메시지가 수신되는 경우 상향링크 메시지에 기초하여 비행스케줄 정보를 갱신한다.
협력비행제어부(548)는 복수의 정찰무인기들 간의 협력을 위한 무선통신링크를 구성하고, 마스터 정찰무인기와 멤버 정찰무인기의 임무를 정찰무인기의 센서 성능, 체공 능력, 연산 능력 등의 특성을 고려하여 정찰무인기의 임무를 자율적으로 결정한다. 이러한 협력비행제어부(548)는 마스터 정찰무인기에 설치되는 것으로 한정되지 않고 지상 제어 센터나 지상 제어 센터의 무인기 검출 장치에 설치되어 마스터 정찰무인기와의 협력을 통해 해당 기능을 구현할 수 있다.
협력비행제어부(548)는 무인기 보호지역의 영역 크기 및 위치 정보와 무인기 보호지역 내 정찰무인기의 개수에 기초하여 임무 분할 가상 경계선을 설정하고, 복수의 정찰무인기들에 대하여 분할 감시 영역을 할당하고, 할당된 분할 감시 영역별 정찰무인기의 비행 방식을 그리드 방식 또는 램덤워크 방식으로 결정하는 결정부(549a), 단위 감시영역이나 단위 감시영역에 대응하는 감시그리드와 단위 감시영역이나 감시그리드에서의 단위 체공시간을 램덤하게 설정하기 위해 의사랜덤수를 발생시키는 랜덤수 발생부(549b), 및 의사램덤수를 감시그리드나 단위 감시영역 및 단위 체공시간과 매핑하는 매핑부(549c)를 구비할 수 있다.
도 4는 본 실시예의 정찰무인기의 비행경로 설정 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 정찰무인기 비행경로 설정은 정찰무인기의 개수를 줄이기 위한 방식으로 정해진 경로에 따라 정찰무인기를 비행시키는 방식(a)과 랜덤하게 비행경로를 설정하여 정찰무인기를 비행시키는 방식(b)은 선택적으로 혹은 혼용하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
도 4에서 (a)는 연속 비행경로 기반의 정찰무인기 비행 방식을 예시하고, (b)는 랜덤 비행경로 기반의 정찰무인기 비행 방식을 예시한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 연속 비행경로 기반 무인기 비행 방식(a)은, 정찰무인기 센서의 검출 영역(610) 즉, 일정 검출 영역(610)을 갖는 정찰무인기의 검출영역을 확대하기 위해, 무인기 감시지역을 정해진 정찰무인기 제1 비행통로(620)와 정찰무인기 제2 비행통로(630)를 지그재그 형태로 비행하도록 설정하며, 이러한 지그재그 형태의 정찰무인기 비행경로(640)에 의해 무인기의 검출확률을 높이도록 이루어진다. 여기서, 정찰비행기의 비행통로들의 경로를 동심원의 각 반경인 제1 반경(r1), 제2 반경(r2), 제n 반경(rn)으로 표시하고, 서로 인접한 경로들의 감시영역들이 서로 접하여 있다고 가정할 때 정찰비행기의 감시영역은 모든 반경들을 합한 영역(R)이 될 수 있다.
다음으로, 랜덤 비행경로 기반 무인기 비행 방식(b)은, 무인기 보호지역 내에서 임의의 시각에 임의의 장소에서 무인기를 검출하는 방식으로, 보호지역을 덮는 복수의 정찰무인기 센서 검출 영역들(610) 사이를 임의 시각과 임의 위치로 랜덤하게 서로 중첩되지 않게 비행하도록 설정하며, 이러한 미리 설정된 정찰무인기 센서 검출 영역들 간의 랜덤 비행경로에 의해 무인기의 검출확률을 높이게 된다.
즉, 랜덤 비행경로 기반 무인기 비행 방식(b)은 미리 검출 영역을 작은 검출영역 또는 그리드 영역으로 분할한 후 해당 그리드 영역들(#1, #2, #3, #j, #k, #n 등)의 각 단위별로 침범 무인기를 검출하는 방식과 랜덤워크 방식으로 검출 영역을 연결하는 랜덤 비행경로를 선정해서 침범 무인기를 검출하는 방식을 적용할 수 있다.
도 5는 본 실시예의 다중 정찰무인기의 협력체계에 따른 작동 원리를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 다중 정찰무인기 협력체계에서는 무인기 보호지역 즉, 정찰무인기 감시지역(200)을 감시하기 위해서 다수의 정찰무인기(1100, 1110, 1130)를 사용하는 경우, 정찰무인기들 간의 임무 할당을 위해 상호 연결링크를 구성한다.
본 실시예에서는 제1정찰무인기(1100)가 마스터 역할을 수행할 때, 제1정찰무인기(1100)는 감시 정보 메시지를(1200)를 하향링크(1400)를 통해 무인기 보호지역 내에 방송할 수 있다.
이 경우, 제2정찰무인기(1100)와 제n정찰무인기(1130)는 감시 정보 메시지(1200)로부터 자신에게 할당되는 임무와 다른 정찰무인기에 할당되는 임무 등에 대한 정보를 수신할 수 있다. 감시 정보 메시지(1200)는 제2정찰무인기(1100)와 제n정찰무인기(1130)에서 상향링크(1500)를 통해 전송하는 보고 정보를 기반으로 제1정찰무인기(1100)에서 생성될 수 있다. 보고 정보는 센서 종류 및 성능, 위치 정보, 비행가능 시간 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
각 정찰무인기의 비행스케줄은 제1정찰무인기(1100)가 일괄적으로 생성하거나, 또는 각각의 정찰무인기에서 생성하여 상향링크로 전송하는 비행스케줄들을 제1정찰무인기(1100)가 통합하거나 조정하는 방식으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 실시예의 다중 정찰무인기의 운용을 위한 비행정보 메시지 구성도이다.
도 6을 참조하면, 다중 정찰무인기 운용을 위한 비행정보 메시지의 구성을 위해, 제1정찰무인기(이하 간략히 '마스터 정찰기')(1100)는 하향링크(1400) 구간에서 주기적으로 비콘 정보(1200)를 전송한다. 무인기 보호지역 내의 정찰무인기들은 이 비콘 정보(1200)로부터 각종 정보를 획득한다. 마스터 정찰기는 비콘 정보(1200)의 생성에 필요한 정보를 상향링크(1500)를 통해 제2정찰무인기에서 전송하는 정보(1300)와 제n정찰무인기에서 전송하는 정보(1310)로부터 확보할 수 있다.
마스터 정찰기가 전송하는 비콘 정보(1200)는 제1정찰무인기의 식별번호(1210), 제1정찰무인기의 시각정보(timing)와 타 정찰무인기의 시각정보를 일치시키는 필요한 의사잡음코드 즉, 시각동기화 의사잡음 시퀀스(Pseudo Random Noise Sequence, PN code)(1220), 현재 무인기 보호지역 내에서 감시업무를 수행하고 있는 정철무인기의 개수(1230), 각 정찰무인기가 무인기 보호지역을 감시하는 감시 주기정보(1240), 연속비행방식(1251) 또는 랜덤그리드/랜덤워크 비행방식(1252)과 같이 정찰무인기들이 비행하는 비행방식(1250)을 지정하는 정보, 각각의 정찰무인기들이 감시주기(1240) 동안에 비행해야 하는 비행속도(1261), 연속적인 감시비행을 하는 경우에 대한 비행통로별 좌표(1262), 단위시간별로 비행해야 하는 비행통로번호(1263), 랜덤그리드/랜덤워크 비행방식에 해당하는 경우의 단위시간 별 연속적인 비행좌표(1264) 또는 그리드번호(1265)를 포함하는 정찰무인기 비행경로위치정보(1260) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
각각의 정찰무인기들이 상향링크(1500)를 통해 마스터 정찰기로 전송하는 메시지(1300, 1310)는 정찰무인기 식별번호(1340), 현재의 정찰무인기 위치정보(1350), 정찰무인기의 최대 비행속도(1360), 정찰무인기가 비행가능한 시간을 나타내는 밧데리(battery) 사용용량(1370), 장착센서의 종류(1380), 옵션으로 각각의 정찰무인기가 감시 임무를 위한 비행 스케줄을 분산 방식으로 생성하는 경우의 정찰무인기 비행방식(1390), 정찰무인기 비행경로 위치정보(1395) 등을 포함할 수 있다.
분산 방식으로 비행 스케줄을 생성하기 위해서는 사전에 각각의 정찰무인기에 대한 임무, 예컨대 할당감시 영역 정보 등의 정보를 마스터 정찰기가 각각의 정찰무인기에 할당해 줄 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 실시예의 정찰무인기의 감시비행에 대한 작동 원리를 설명하기 위한 절차도이다.
본 실시예에서 제1정찰 무인기(1100)는 무인기 감시지역에서 다수의 정찰무인기의 감시비행을 위한 비행스케줄을 생성할 수 있다.
이 경우, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 먼저 정찰무인기가 발진하게 되면(S201), 발진한 정찰무인기는 기존에 다른 정찰무인기가 작동하고 있는지 여부를 검출하는데 필요한 시간 타이머를 설정하게 된다(S202).
다음, 정찰무인기는 마스터 정찰 무인기 즉, 마스터 정찰기의 비콘 메시지를 수신하는 절차에 진입하고 타이머 설정 시간 동안 이를 반복 수행한다(S203, S204, S205).
다음, 무인기 감시지역 내에 마스터 정찰 무인기가 존재하지 않는 경우, 해당 정찰무인기는 마스터 정찰 무인기가 되고, 기존에 마스터 정찰 무인기가 있는 경우, 해당 정찰무인기는 맴버 정찰무인기가 된다.
즉, 해당 정찰무인기가 타이머 설정 시간 내에 비콘 메시지를 수신하지 못하고 타이머가 종료되면(S205의 Yes), 해당 정찰무인기는 제1정찰무인기 또는 마스터 정찰무인기로서 무인기 검출영역을 감시하는 비행스케줄 정보를 생성하고(S206), 무인기 감시주기를 설정한다(S207).
그런 다음, 마스터 정찰무인기는 비콘 메시지를 무인기 감시지역 내에 방송한다(S208).
다음, 마스터 정찰무인기는 무인기 감시 주기(T) 동안에 멤버 정찰기가 상향링크로 메시지를 전송하는지 여부를 검사하고(S210), 상향링크를 통한 멤버 정찰기의 메시지 혹은 보고 정보가 있는 경우(S210의 Yes), 이를 활용하여 비행스케줄 정보를 갱신(S211)하는 과정을 반복 수행한다.
무인기 감시 주기(T)가 종료되면(S209의 Yes), 마스터 정찰 무인기는 비행스케줄 정보를 바탕으로 무인기 감시 주기(T)를 다시 설정하고(S207), 위와 같은 절차(S208 내지 S211)를 지속적으로 반복 수행할 수 있다.
한편, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 무인기 감시지역 내에 정찰무인기가 존재는 경우, 즉 마스터 정찰 무인기 검출 시간 타이머의 작동 중에 비콘 메시지를 수신하면(S203의 Yes), 해당 정찰무인기는 멤버 정찰무인기가 되며, 마스터 정찰 무인기의 비콘 메시지를 수신하여 분석하고(S220), 비콘 메시지의 분석 결과에 따라 상향링크 시간에 자신의 특성 즉, 비행 최대 속도, 위치 정보, 밧데리 정보 등을 지정하는 정보(보고 정보)를 마스터 정찰 무인기로 전송한다(S221). 보고 정보를 수신한 마스터 정찰 무인기(간략히 마스터 정찰기)는 마스터 정찰기 비콘 메시지를 생성한 후 이 비콘 메시지를 하향링크를 통해 전송한다.
멤버 정찰무인기는 하향링크를 통해 비콘 메시지를 수신하고(S222), 수신한 비콘 메시지에서 비행스케줄 정보를 추출하고(S223), 무인기 감시주기(T)를 설정하고(S224), 이에 기초하여 정찰 비행을 수행한다(S225).
다음, 멤버 정찰무인기는 무인기 감시주기(T) 동안에 정찰비행 임무를 수행하면서 마스터 정찰기의 상향링크 비콘메시지를 수신한다(S225, S226, S227).
감시주기(T)가 종료되면(S227의 Yes), 멤버 정찰무인기는 자신의 특성 즉, 비행 최대 속도, 위치 정보, 밧데리 정보 등을 나타내는 정찰무인기 정보를 상향링크를 통해 마스터 정찰 무인기로 전송한다(S228). 그리고 기수신한 마스터 정찰 무인기 비콘 메시지로부터 다시 비행스케줄 정보를 추출한다(S223). 그런 다음, 상기와 같은 절차(S224 내지 S228)를 반복 수행한다.
한편, 정찰무인기는 마스터 정찰기로서 혹은 멤버 정찰기로서 정찰 비행을 수행하는 도중에 미리 설정된 비행 종료 이벤트에 따라 정찰 비행 프로세스를 종료하고 발진 위치로 복귀하도록 동작할 수 있다.
도 8은 본 실시예의 정찰무인기의 감시비행의 두 가지 방식의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 정찰무인기 감시비행 방식은, 다수의 정찰무인기를 사용하여 무인기 보호지역을 감시하는 경우, 각각의 정찰무인기에 감시영역을 할당하고 비행스케줄을 생성해 줄 수 있다.
다수의 정찰무인기에 무인기 감시영역을 할당하는 기준으로서 임무분할가상선(3000)을 정의하여 사용한다. 임무분할가상선(3000)은 정찰무인기의 개수, 정찰무인기의 특성 예컨대 장착센서 성능, 비행가능 시간, 비행방식 등에 따라 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 4개의 정찰무인기로 3개의 영역 즉, A영역(3100), B영역(3200) 및 C영역(3300)으로 분할하여 감시하는 경우를 나타낸다.
A영역(3100)은 1개의 정찰무인기를 “랜덤그리드 비행방식”으로 운영하는 것을 나타내고 있다. 이 방식은 무인기 감시영역을 일정 크기의 그리드들(① 내지⑩ 등)으로 분할하고, 정찰무인기를 랜덤하게 해당 그리드에 위치시키고 해당 그리드 영역을 감시한 후, 다시 랜덤하게 다른 그리드를 선정한 후 해당 다른 그리드의 영역을 감시하는 절차를 분할영역 전체에 대하여 반복 수행하도록 구성된다. 랜덤하게 그리드를 선택하는 방식의 일례로써 랜덤수를 발생시키고, 랜덤수를 그리드 번호에 대응하는 그리드 전체 개수로 매핑하는 방식을 적용할 수 있다.
B영역(3200)은 2개의 정찰무인기를 "랜덤그리드 비행방식" 또는 "랜덤워크 방식"으로 운영하는 것을 나타내고 있다. 이 방식은 2개의 정찰무인기의 감시구역이 중첩되지 않게 할당된 전체 영역을 신속하게 감시하는데 적합하다. 이를 위해서 2개의 정찰무인기의 감시영역 위치 즉, 그리드들 간에 또는 위치들 간의 거리(Li, Lk)가 일정 제1 임계값(하한 임계값, Lth_L) 이상에서 위치하도록 하여 중첩되는 영역을 줄이도록 한다. 또한, 2개의 정찰무인기의 감시영역 위치들 간의 거리가 일정 제2 임계값(상한 임계값, Lth_H) 이하에 위치하도록 하여 검출된 무인기를 추적하는데 용이하도록 한다.
C영역(3200)은 정찰무인기를 “랜덤워크 방식”으로 운영하는 것을 나타내고 있다. 이 방식은 정찰무인기가 임의의 위치 및 시각에서 무인기를 감시한 후, 랜덤하게 다음의 정찰무인기 위치와 정찰 시간을 결정하여 운영하는 것을 반복 수행한다. 이 방식은 정찰무인기의 정찰 영역(Mon_area)이 전체 감시 영역(Tot_area)의 일정 이상을 차지할 때까지 중복 위치 영역을 제한하는 방식을 적용하여 운용할 수 있다.
도 9는 본 실시예의 정찰무인기의 비행방식에 따른 감시비행 영역 할당 및 비행 경로 설정 과정을 설명하기 위한 절차도이다.
도 9를 참조하면, 마스터 정찰무인기의 제어장치는, 무인기 보호지역을 감시하기 위해 기입력된 무인기로부터 보호하는 영역의 크기 및 위치 정보(S351)와 기입력된 감시임무를 수행하는 정찰무인기 개수(S352) 및 멤버 정찰무인기로부터의 q보고 정보에 포함된 각 정찰무인기의 특성 예컨대 장착센서 종류 및 성능, 비행속도, 비행가능 시간, 단위시간당 소모전력 등을 고려하여 임무분할 가상경계선을 설정하고(S353), 각각의 정찰무인기에 감시 영역을 할당할 수 있다(S354).
다음, 정찰무인기의 비행방식 예컨대, 그리드 방식 또는 랜덤워크 방식을 기반으로 비행스케줄을 결정할 수 있다(S355). 그리드 비행방식의 경우(S356), 랜덤수를 발생시키고(S357), 랜덤수에 대응하도록 순차적으로 감시 그리드를 설정하고 해당 그리드에서 감시하는 점유시간을 매핑할 수 있다(S358).
랜덤워크 비행방식의 경우(S359), 랜덤수를 발생시키고(S360), 랜덤수에 대응하도록 순차적으로 감시위치를 설정하고 해당 위치에서 감시하는 점유시간을 매핑할 수 있다(S361).
전술한 실시예에 따르면, 무인기의 침범으로부터 자산과 생명을 보호하기 위한 목적으로 영상과 소음 센서를 활용하여 무인기를 효과적으로 감시할 수 있고, 그에 의해 무인기 감시에 소요되는 카메라 및 소음센서의 개수를 줄이고 특히 정찰무인기의 개수를 줄일 수 있다.
전술한 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법으로써,
    무인기 보호지역에 복수의 정찰무인기들에 대한 다수의 비행통로를 설정하는 단계;
    상기 무인기 보호 지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정시간 동안 비콘 메시지의 수신을 대기한 후, 상기 비콘 메시지가 없는 경우 스스로 마스터 정찰무인기로서의 임무를 정하고 비콘 메시지를 생성하여 전송하는 단계; 및
    상기 정찰무인기들 각각을 다수의 인접통로에 걸쳐 일정주기로 교차하여 비행시키는 단계;를 포함하며,
    상기 비행시키는 단계는 각 정찰무인기의 비행 중에 상기 정찰무인기에 탑재된 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상의 검출 방향을 동적으로 가변시키는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기가, 비콘 메시지를 통해, 마스터 정찰무인기의 식별번호, 마스터 정찰무인기와 멤버 정찰무인기 간의 무선통신링크의 시각동기화에 필요한 PN(Pseudo Noise sequence) 코드, 현재 무인기 보호지역에서 정찰임무를 수행하고 있는 정찰무인기 개수, 감시주기 정보, 정찰무인기들의 비행방식 및 비행경로 위치정보를 상기 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 멤버 정찰무인기들은 상기 마스터 정찰무인기로부터 수신한 비콘 메시지를 분석하여 상향링크 시간에 정찰무인기의 식별번호, 위치 정보, 최대 비행속도, 밧데리 사용량, 장착 센서의 종류, 정찰무인기 비행방식, 정찰무인기 비행경로 위치정보를 상기 마스터 정찰무인기로 전송하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 마스터 정찰무인기가 상기 멤버 정찰무인기들로부터 수신한 정보에 기초하여 상기 멤버 정찰무인기들의 임무 또는 비행방식과 비행경로 위치정보를 포함한 비행스케줄을 생성하여 상기 멤버 정찰무인기들로 전송하는 단계를 더 포함하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  4. 무인기 검출을 위한 정찰 무인기에 있어서,
    광학카메라, 디지털카메라, 열화상카메라 또는 이들의 조합을 구비하는 영상센서;
    마이크로폰, 가속도 센서 또는 이들의 조합을 구비하는 소음센서;
    상기 영상센서 및 상기 소음센서 중 어느 하나 이상의 위치를 각각 제어하는 액추에이터;
    다른 정찰 무인기나 지상 제어 센터와 통신을 수행하는 무선통신장치; 및
    무인기 감시구역에서 일정 경로로 비행하도록 해당 정찰무인기의 동작을 제어하며, 상기 영상센서, 상기 소음센서, 상기 액추에이터 및 상기 무선통신장치의 동작을 제어하고 상기 영상센서나 상기 소음센서를 통해 수집되는 정보에 기초하여 상기 무인기 감시구역 내 무인기를 검출하는 제어장치;를 포함하며,
    상기 제어장치는, 제어장치를 탑재한 정찰무인기가 상기 무인기 감시구역에 처음 진입할 때, 미리 정해진 타이머 작동 시간 내에 마스터 정찰무인기의 비콘 메시지를 수신하면 멤버 정찰무인기로서의 임무를 설정하고, 상기 비콘 메시지를 수신하지 못하면 상기 마스터 정찰무인기로서의 임무를 설정하는, 정찰 무인기.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어장치는,
    복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기로부터 비콘 메시지를 수신하거나 상기 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로부터 보고 메시지를 수신하는 메시지 수신부;
    상기 보고 메시지에 기초하여 상기 멤버 정찰무인기의 비행스케줄 정보를 생성하는 생성부;
    상기 무인기 감시구역 내 무인기 감시주기를 설정하는 설정부;
    상기 비행스케줄 및 상기 감시주기를 비콘 메시지로 방송하는 메시지 송신부; 및
    상기 무인기 감시주기 동안에 수신되는 상향링크 메시지에 기초하여 비행스케줄 정보를 갱신하는 갱신부;를 더 포함하는 정찰 무인기.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 제어장치는,
    복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기로부터 비콘 메시지를 수신하거나 상기 복수의 정찰무인기들 중 나머지 멤버 정찰무인기로부터 보고 메시지를 수신하는 메시지 수신부;
    상기 마스터 정찰무인기로 정찰무인기 정보를 포함한 보고 메시지를 전송하는 메시지 송신부;
    상기 비콘 메시지를 분석하여 비행스케줄 정보를 추출하는 추출부; 및
    상기 비행스케줄 정보에 기초하여 무인기 감시주기를 설정하는 설정부;
    를 더 포함하며,
    상기 제어장치는, 상기 무인기 감시주기가 종료되면 상기 정찰무인기 정보를 포함한 보고 메시지를 상기 마스터 정찰무인기로 전송하고, 상기 무인기 감시주기 동안에 받은 비콘 메시지를 분석하여 비행스케줄 정보를 다시 추출하는, 정찰 무인기.
  7. 삭제
  8. 청구항 4에 있어서,
    복수의 정찰무인기들에 대한 협력 비행을 제어하는 협력비행제어부를 더 포함하며, 상기 협력비행제어부는 상기 무인기 감시구역을 복수의 정찰무인기들에게 할당하는 기준으로서 상기 무인기 감시구역에 대하여 임무분할가상경계선을 정의하는 임무분할가상경계선 결정부를 구비하는, 정찰 무인기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 협력비행제어부는, 상기 임무분할가상경계선으로 구분되는 분할 감시영역을 순차적으로 감시하는 그리드 혹은 감시위치를 설정하기 위한 랜덤수를 발생시키는 랜덤부 발생부, 및 해당 그리드 또는 감시위치에서 감시하는 점유시간을 매핑하는 매핑부를 더 구비하는, 정찰 무인기.
  10. 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법으로써,
    정찰무인기의 영상센서 및 소음센서 중 어느 하나 이상에 대한 감시가능영역을 단위감시영역으로 설정하는 단계;
    상기 정찰무인기가 상기 단위감시영역에서 체공하는 시간을 단위체공시간으로 설정하는 단계;
    상기 정찰무인기가 비행할 무인기 감시구역을 상기 단위감시영역으로 분할하여 감시그리드로 설정하는 단계;
    상기 단위감시영역과 상기 단위체공시간을 랜덤하게 설정하기 위한 의사랜덤수를 발생시키는 단계;
    상기 의사랜덤수를 상기 감시그리드로 매핑하는 단계; 및
    무인기 보호 지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정시간 동안 비콘 메시지의 수신을 대기한 후, 상기 비콘 메시지가 없는 경우 스스로 마스터 정찰무인기로서의 임무를 정하고 비콘 메시지를 생성하여 전송하는 단계;
    를 포함하는 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 매핑하는 단계는 상기 감시그리드 상에 상기 정찰무인기의 현재의 위치에서의 고도, 위도, 속도를 기준으로 다음 위치에서의 고도, 위도 및 속도를 램덤수로 매핑시키는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 정찰무인기와 다른 정찰무인기 간의 협력을 위한 무선통신링크를 형성하는 단계; 및
    상기 정찰무인기 및 상기 다른 정찰무인기 중 하나는 마스터 정찰무인기의 임무를, 나머지는 멤버 정찰무인기의 임무를 각각 결정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 마스터 정찰무인기는 각 정찰무인기의 센서 성능, 체공 능력 및 연산 능력에 대한 정보에 기초하여 각 정찰무인기의 임무 또는 비행경로를 결정하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  13. 무인기 검출을 위한 정찰무인기의 감시구역 비행 방법으로써,
    정찰무인기의 개수에 따라 무인기 보호지역의 감시주기를 가변적으로 구성하는 단계;
    복수의 정찰무인기들 중 마스터 정찰무인기의 요구 특성을 만족하는 정찰무인기를 마스터 정찰무인기로 선정하고, 상기 마스터 정찰무인기가 나머지 정찰무인기인 하나 또는 복수의 멤버 정찰무인기들에게 임무를 할당하는 단계;
    상기 마스터 정찰무인기가 비콘 메시지를 통해, 마스터 정찰무인기의 식별번호, 마스터 정찰무인기와 멤버 정찰무인기 간의 무선통신링크의 시각동기화에 필요한 PN(Pseudo Noise sequence) 코드, 현재 무인기 보호지역에서 정찰임무를 수행하고 있는 정찰무인기 개수, 감시주기 정보, 정찰무인기들의 비행방식 및 비행경로 위치정보를 멤버 정찰무인기들로 전송하는 단계; 및
    상기 무인기 보호 지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정시간 동안 비콘 메시지의 수신을 대기한 후, 상기 비콘 메시지가 없는 경우 스스로 마스터 정찰무인기로서의 임무를 정하고 비콘 메시지를 생성하여 전송하는 단계;
    를 포함하는 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 멤버 정찰무인기들은 상기 마스터 정찰무인기에서 전송하는 비콘 메시지를 분석하여 상향링크 시간에 정찰무인기의 식별번호, 위치 정보, 최대 비행속도, 밧데리 사용량, 장착 센서의 종류, 정찰무인기 비행방식, 정찰무인기 비행경로 위치정보를 상기 마스터 정찰무인기로 전송하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 마스터 정찰무인기가 자체적으로 무인기 보호지역 내의 모든 멤버 정찰무인기들의 비행경로 정보를 계산하는 단계를 더 포함하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 멤버 정찰무인기들이 분산 방식으로 자체적으로 계산한 멤버 정찰무인기들의 비행경로 정보들을 참조하여, 상기 마스터 정찰무인기가 상기 멤버 정찰무인기들의 비행경로 정보를 통합 또는 조정하여 계산하는 단계를 더 포함하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  17. 삭제
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 무인기 보호지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정시간 내에 비콘 메시지를 수신하여 멤버 정찰무인기로서의 임무를 정한 후, 상기 멤버 정찰무인기의 임무 수행 중에 무인기 보호지역 감시주기 동안 지속적으로 비콘 메시지를 수신하여 비행경로 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는, 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 마스터 정찰무인기가 상기 멤버 정찰무인기들의 특성을 고려한 임무 할당을 위해 상기 무인기 보호지역에 대하여 가상 임무 분할 경계선을 결정하는 단계; 및
    상기 정찰무인기들 간에 일정 간격의 위치 값을 유지하도록 의사랜덤수를 발생시켜 각 정찰무인기의 비행경로 및 체공시간을 결정하는 단계;
    를 더 포함하는 정찰무인기의 감시구역 비행 방법.
  20. 지상 제어 센터 또는 지상 제어 센터의 무인기 검출 장치에 의해 수행되는 무인기 검출을 위한 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법으로써,
    무인기 보호지역의 영역 크기 및 위치 정보와 무인기 보호지역 내 정찰무인기의 개수에 기초하여 임무 분할 가상 경계선을 설정하는 단계;
    복수의 정찰무인기들에 대하여 분할 감시 영역을 할당하는 단계;
    할당된 분할 감시 영역별 정찰무인기의 비행 방식을 그리드 방식 또는 램덤워크 방식으로 결정하는 단계; 및
    상기 무인기 보호 지역에 처음 진입한 정찰무인기가 일정시간 동안 비콘 메시지의 수신을 대기한 후, 상기 비콘 메시지가 없는 경우 스스로 마스터 정찰무인기로서의 임무를 정하고 비콘 메시지를 생성하여 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 그리드 방식은 해당 정찰무인기의 분할 감시 영역을 일정 크기의 그리드로 분할하고 램덤하게 특정 그리드에 위치시키고 해당 그리드 영역을 감시한 후 다시 랜덤하게 다른 그리드를 선정한 후 해당 다른 그리드의 영역을 감시하는 절차를 상기 분할 감시 영역의 전체에 대하여 반복 수행하는, 정찰 무인기의 감시구역 비행 방법.
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