KR102589828B1 - 도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법 - Google Patents

도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이착륙장 측에 배치되며, 이착륙장 상의 비행체의 상측공간에 존재하는 위험 요소를 감지하기 위한 감지부, 감지부의 감지 결과를 이용하여 비행체와 상기 물체 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하기 위한 생성부, 및 생성된 경고 정보를 전시하기 위한 전시부를 포함하는, 도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치 및 이를 포함하는 비행 장치와 이에 적용되는 이륙 방법으로서, 비행체를 안전하게 이륙시킬 수 있는 통제 장치 및 비행 장치와 이륙 방법이 제시된다.

Description

도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법{CONTROLLER, AERIAL VEHICLE AND TAKE-OFF METHOD FOR URBAN AIR MOBILITY}
본 발명은 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도심의 이착륙장에서 비행체를 안전하게 이륙시킬 수 있는 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법에 관한 것이다.
도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)는 지상과 항공을 연결하는 3차원 도심 항공 교통체계로서, 기존에 도심에 제공된 지상 교통체계를 보완 혹은 대체할 수 있는 차세대 교통체계이다. 도심 항공 모빌리티는 수직 이착륙이 가능한 개인항공기를 도심 상공에서 예컨대 에어 택시의 개념으로 운용하여 사람 및 화물을 신속하게 운송할 수 있다.
도심 항공 모빌리티가 도심의 차세대 교통체계로 자리잡기 위해서는 개인항공기의 안전한 이륙이 보장되어야 한다. 예컨대 도심 항공 모빌리티에 사용되는 개인항공기(PAV)는 도심 내에 마련된 이착륙장에서 이륙을 수행한다. 이에, 이착륙장 주변에는 건축물, 구조물 등이 위치할 수 있다. 또한, 이착륙장 주변에는 지상 교통체계와의 연결을 위한 환승 터미널 등의 시설물이 위치할 수 있다. 이때, 예측하지 못한 물체 예컨대 조류, 드론, 다른 개인항공기 등이 건축물 및 구조물 사이를 통과하여 이착륙장의 상측공간 및 주변공간으로 돌발적으로 진입할 수 있다. 또한, 환승 터미널을 이용하는 탑승객이 돌발적으로 탑승 경로를 벗어나 개인항공기의 사각에서 개인항공기에 근접 및 접촉할 수 있다. 이때, 예측하지 못한 물체 및 탑승객은 개인항공기의 이륙 시에 장애물로 작용할 수 있다.
따라서, 개인항공기가 장애물에 의해 안전하게 이륙하지 못하고, 이륙 중에 장애물과 충돌하여 손상되거나, 장애물을 무리하게 피하다가 이륙 경로를 이탈하여 주변의 건축물, 구조물, 환승 터미널 등과 충돌하여 대형 사고가 발생할 수 있다.
따라서, 도심 내의 이착륙장에서 이륙하는 개인항공기를 모니터링하여 장애물과의 충돌을 방지하여 주는 것이 필요하다. 즉, 항공 관제 및 운용 통제소에서 도심 내의 이착륙장에서 이륙하는 개인항공기를 모니터링하여 안전하게 이륙시켜줄 필요가 있다.
그런데 개인항공기들을 모니터링하여 이륙 시의 안전을 보장해줄 수 있는 체계가 아직 마련되지 않아, 도심 항공 모빌리티가 보급되는 경우 안전문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 10-2022-0081210 A KR 10-2022-0069623 A
본 발명은 도심의 이착륙장에서 비행체를 안전하게 이륙시킬 수 있는 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 통제 장치는, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 통제 장치로서, 이착륙장 측에 배치되며, 상기 이착륙장 상의 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지하기 위한 감지부; 상기 감지부의 감지 결과를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하기 위한 생성부; 생성된 경고 정보를 전시하기 위한 전시부;를 포함한다.
생성된 경고 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지하기 위해 상기 비행체의 이륙을 제어하기 위한 통제부;를 포함할 수 있다.
상기 감지부는 상기 비행체의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하기 위한 레이더 센서 및 카메라 센서와, 데이터 처리기를 포함할 수 있다.
상기 감지부는 상기 레이더 센서 및 상기 카메라 센서를 각기 복수개씩 포함하고, 복수개의 상기 레이더 센서와 복수개의 상기 카메라 센서는 상기 이착륙장의 둘레를 따라 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다.
복수개의 상기 레이더 센서는 상기 이착륙장의 모서리 측에서 상기 이착륙장의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치되고, 복수개의 상기 카메라 센서는 상기 이착륙장의 모서리들 사이를 연결하는 선분 측에서 상기 이착륙장의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치될 수 있다.
복수개의 상기 레이더 센서는 상기 이착륙장의 모서리들 사이를 연결하는 선분 측에서 상기 이착륙장의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치되고, 복수개의 상기 카메라 센서는 상기 이착륙장의 모서리 측에서 상기 이착륙장의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치될 수 있다.
상기 생성부는 3차원 형태의 전방위 영상을 라벨링하여, 라벨링된 영상을 경고 정보로 생성할 수 있다.
상기 3차원 형태의 전방위 영상은 라벨링 정보를 포함하고, 상기 라벨링 정보는, 상기 비행체의 형상으로 형성되고 상기 비행체에 부여된 이륙 경로를 따라서 연장되는 이륙 마크와, 상기 물체의 형상을 따라서 연장되는 물체 마크와, 상기 이륙 마크와 상기 물체 마크 간의 거리를 표시하는 거리 마크를 포함할 수 있다.
상기 전시부는 상기 비행체의 조종을 위한 조종석에 배치될 수 있다.
상기 전시부는 상기 비행체의 통제를 위한 통제소에 배치되고, 상기 통제부는 상기 생성된 경고 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 상기 비행체의 이륙 경로를 수정하거나, 상기 비행체의 이륙을 금지시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 비행 장치는, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행 장치로서, 상기 통제 장치; 상기 통제 장치에 의해 이륙이 통제될 수 있고, 도심 상공을 비행하기 위한 비행체;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 이륙 방법은, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행체의 이륙 방법으로서, 이착륙장 상의 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정; 감지 결과를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하는 과정; 상기 비행체의 이륙을 위한 지침(guidelines)으로 사용할 수 있도록, 생성된 경고 정보를 전시하는 과정;을 포함한다.
상기 경고 정보를 생성하는 과정 이후에, 생성된 경고 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지하며 상기 비행체의 이륙을 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정은, 상기 이착륙장 상에 상기 비행체를 준비하는 과정; 상기 비행체의 상측공간 및 주변공간으로부터의 복수 종류의 신호를 감지하는 과정; 감지된 신호를 이용하여 상기 비행체의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 과정; 생성된 3차원 영상 내의 물체를 상기 위험 요소로 감지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 복수 종류의 신호를 감지하는 과정은, 상기 비행체의 전방위에서 상기 비행체의 상측공간 및 주변공간으로부터 방출되는 광 신호 및 레이더 신호를 감지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 복수 종류의 신호를 감지하는 과정은, 상기 방출되는 광 신호 및 레이더 신호를 감지하는 과정 이전에, 상기 비행체의 전방위에서 상기 비행체의 상측공간과 주변공간에 광 및 레이더를 조사하는 과정;을 포함하거나, 상기 비행체의 전방위에서 상기 비행체의 상측공간과 주변공간에 레이더를 조사하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 비행체의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 과정은, 각각의 방위에서, 감지된 신호로부터 복수의 2차원 이미지를 생성하는 과정; 상기 복수의 2차원 이미지로부터 깊이 정보를 획득하고, 획득한 깊이 정보를 이용하여 상기 복수의 2차원 이미지를 상기 3차원 영상으로 복원하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하는 과정은, 상기 위험 요소를 감지하는 과정에서 상기 감지 결과로부터 생성된 3차원 형태의 전방위 영상을 라벨링하여 라벨링된 영상을 상기 경고 정보로 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 생성된 경고 정보를 전시하는 과정은, 상기 생성된 경고 정보를 상기 비행체를 조종하기 위한 조종석의 조종사에게 제공하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 생성된 경고 정보를 전시하는 과정은, 상기 생성된 경고 정보를 상기 비행체를 통제하기 위한 통제소의 통제사에게 제공하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 비행체의 이륙을 제어하는 과정은, 상기 생성된 경고 정보에 포함된 라벨링 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측하는 과정; 상기 충돌 여부를 예측한 결과에 따라, 상기 비행체의 이륙 경로를 수정하거나, 상기 비행체의 이륙을 금지시키는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 통제 장치가 비행체 예컨대 개인항공기(PAV) 상의 위험 요소 예컨대 물체를 감지할 수 있고, 이로부터 비행체와 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성할 수 있고, 생성된 경고 정보를 전시할 수 있다. 따라서, 비행체 상에 위험 요소가 있을 경우에, 경고 정보가 전시될 수 있다. 이에, 경고 정보를 확인하여 도심 내의 이착륙장에서 비행체를 안전하게 이륙시킬 수 있다. 이로부터 도심 항공 모빌리티가 차세대 교통체계로 원활하게 자리잡을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 비행 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치가 비행체의 이륙을 제어하는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 비행 장치에 의한 이륙 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법으로서, 이하에서는 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법이 도심 항공 모빌리티에 적용되는 경우를 예시하여 실시 예를 상세히 설명한다.
물론, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법은 다양한 교통체계에 적용될 수 있다. 예컨대 여객기, 화물기, 드론 등의 운용을 위한 항공물류체계에도 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치, 비행 장치 및 이륙 방법을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 비행 장치의 개략도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치가 비행체의 이륙을 제어하는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티는 기존에 도심에 제공된 지상 교통체계를 보완 혹은 대체하기 위해, 지상과 항공을 연결하는 3차원 도심 항공 교통체계로서, 비행 장치 및 관제 장치를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치는 비행체(100) 및 통제 장치(200)를 포함할 수 있다. 비행체(100)는 통제 장치(200)에 의해 이륙이 통제될 수 있고, 이륙이 완료되면 도심 상공을 비행할 수 있다. 통제 장치(200)는 비행체(200)의 상측 및 주변 상황을 감지하여 위험 요소를 감지하고, 감지 결과에 따라, 비행체(100)의 이륙을 통제할 수 있다.
한편, 관제 장치는 비행부(100)에 제공하기 위한 최초 비행 경로 및 수정 비행 경로를 생성하여 비행 장치로 송신하기 위한 것으로서, 관제 프로그램이 설치된 관제 컴퓨터를 포함하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
도심 항공 모빌리티는 건물 및 도로 등이 구축된 도심에서 운용될 수 있다. 또한, 도심의 상공에는 도심 항공 모빌리티를 위한 비행체(100) 예컨대 개인항공기(PAV)가 비행할 수 있도록 하는 비행 구역이 설정될 수 있고, 비행체(100)는 비행 구역 내에서 주어진 비행 경로를 따라 비행할 수 있다. 이때, 주어진 비행 경로는 3차원 공간 상의 경로일 수 있다. 한편, 개인항공기(PAV)는 유인 에어 택시 혹은 무인 에어 택시를 포함할 수 있다. 물론, 개인항공기(PAV)는 다양한 형태로 운용될 수 있다.
건물의 옥상, 도심의 지상 등에는 비행체(100)의 수직 이착륙을 위한 수직이착륙장(이하, 이착륙장(10)이라고 한다)이 구축될 수 있다. 여기서, 이착륙장(10)은 도로, 철도, 지하철 등을 포함하는 지상 교통체계와 연계될 수 있다.
또한, 도심의 지상 혹은 상공에는 비행체(100)의 관제를 위한 관제소가 설치 및 운용될 수 있다. 이때, 관제소는 이동식 플랫폼을 포함하거나, 고정식 플랫폼을 포함할 수 있다. 여기서, 관제소가 이동식 플랫폼일 경우, 관제소는 항공기의 형태이거나 차량, 배 등의 형태일 수 있다. 또한, 관제소가 고정식 플랫폼일 경우, 관제소는 건물의 형태이거나 탑, 타워 등의 형태일 수 있다. 관제소에는 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)의 적어도 일부와 관제 장치(미도시)가 설치되어 운용될 수 있다. 여기서, 통제 장치(200)는 비행체(100)의 이륙을 통제하기 위한 것이며, 관제 장치는 비행 경로의 생성 및 송신과, 비행 경로의 수정을 위한 것이다.
이하에서 통제 장치(200)를 설명하기 전에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 비행체(100)에 대하여 먼저 설명한다.
비행체(100)는 주어진 비행 경로를 따라 도심의 상공을 비행하며, 지상과 항공을 연결하는 3차원 도심 항공 교통체계의 핵심적인 운송 수단일 수 있다. 예컨대 비행체(100)는 복수개일 수 있고, 단독으로 비행하거나 군집하여 비행할 수 있다. 여기서, 군집으로 비행하는 것은 복수의 비행부 중 하나의 비행부를 선두 비행부로 선택하여서, 선택된 선두 비행부가 지정된 정로를 따라 비행을 선도하면, 나머지 후위 비행부들이 선두 비행부를 추종하면서 정해진 간격을 두고서 순서대로 비행하는 것을 의미할 수 있다.
비행체(100)는 이착륙장(10)에 안착되어 준비될 수 있고, 이착륙장(10)으로부터 상승하여 이륙 예컨대 수직 이륙할 수 있다. 이륙을 완료한 비행체(100)는 주어진 비행 경로를 따라 다른 이착륙장을 향하여 비행할 수 있다.
비행체(100)는 이착륙장(10)에서 이륙하여서, 지정된 비행 경로를 따라 비행 구역 내의 복수의 공역을 비행하며 승객, 화물 등을 운송하는 역할을 한다. 이를 위해, 비행체(100)는 기체 및 엔진을 포함할 수 있다. 기체는 동체, 틸트 로터, 렌딩기어 등을 포함할 수 있고, 엔진은 전기 모터, 베터리팩 등을 포함할 수 있다.
한편, 비행체(100)는 수직 이착륙이 가능한 것으로서, 복수개 예컨대 4 개의 틸트 로터를 가지며, 하나 이상의 베터리팩에 의해 전원을 공급받을 수 있는 4 개의 전기 모터에 의해 4 개의 틸트 로터를 개별 회전시킬 수 있는 전기식 수직 이착륙 구조를 가질 수 있다. 물론, 비행체(100)의 구조는 다양할 수 있다. 즉, 비행체(100)는 수직 이착륙이 가능하면서, 사람, 화물 등의 운송이 가능한 범주 내에서 그 구조가 다양할 수 있다.
비행체(100)에는 송신기, 수신기, 제어기가 탑재될 수 있고, 자율비행 장치가 더 탑재될 수도 있다. 즉, 비행체(100)가 조종사에 의해 유인으로 이착륙 및 비행하는 방식일 수 있다. 이때, 비행체(100)에는 송신기, 수신기, 제어기가 탑재될 수 있다. 또한, 비행체(100)가 자율비행 장치에 의해 무인으로 이착륙 및 비행하는 방식일 수 있다. 이때, 비행체(100)에는 송신기, 수신기, 제어기, 자율비행 장치가 탑재될 수 있다. 한편, 조종사는 비행체(100)의 조종석에 탑승하여 비행체(100)를 직접 조종하거나, 통제소(미도시)의 통제실에 탑승하여 비행체(100)를 원격 조종할 수 있다. 이때, 통제실에 탑승하는 조종사를 통제사라고 구분할 수도 있다.
한편, 송신기는 제어기로부터 획득되는 비행 정보를 관제소의 관제 장치로 송신하기 위한 것으로서, 관제 장치와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다. 수신기는 관제 장치에서 생성되는 비행 경로 및 수정된 비행 경로와, 비행과 관련된 각종 명령 등을 수신받아 제어기에 입력시키기 위한 것으로, 관제 장치와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다.
제어기는 비행체(100)의 기체 및 엔진의 동작과, 송신기의 작동과 수신기의 작동을 제어하기 위한 것으로, 비행체(100)에 탑재되는 장비의 형태로 구비될 수 있다. 장비는 조종계통, 전기전자계통, 계측(센서)계통, 통신계통 및 제어계통 등을 포함할 수 있다. 제어기의 작동에 의해 비행체(100)가 정해진 비행 경로를 따라 비행할 수 있고, 회피 경로가 수신되는 경우 회피 경로를 따라 회피 비행할 수 있고, 회피가 완료되면 정해진 경로상의 소정 지점으로 복귀하도록 비행할 수 있다. 또한, 제어기는 비행체(100)가 비행, 회피 비행, 복귀 비행을 하는 동안 송신기와 수신기의 작동을 제어할 수 있다. 제어기는 조종사에 의해 작동될 수 있고, 통제사에 의해 원격으로 작동될 수 있다. 이때, 제어기가 통제사에 의해 원격으로 작동되는 경우, 통제사가 위치하는 통제실에는 제어기를 원격으로 제어하기 위한 원격 제어기가 마련될 수 있고, 제어기 및 원격 제어기에는 무선 통신을 위한 무선 송수신 수단이 각기 구비될 수 있다. 물론, 제어기는 자율비행 장치에 의해 작동이 제어될 수도 있다.
한편, 비행체(100)의 이륙 시에 비행체(100)의 상측 및 비행체(100)의 주변에는 다양한 위험 요소 예컨대 장애물이 존재할 수 있다. 위험 요소는 조류, 드론, 이착륙장(10)의 상측을 비행하며 지나가는 다른 비행체, 이착륙장(10)의 상측에서 정지 비행하며 대기 중인 다른 비행체, 비행체(100)에 탑승하지 않고 이착륙장(10)을 보행으로 지나가며 비행체(100)에 접근하는 탑승객 등을 포함하여 그 종류가 다양할 수 있다. 한편, 비행체(100)의 이륙 시에 장애물과 비행체(100)가 충돌하면 대형 사고가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)가 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)을 모니터링하고, 그 결과에 따라 비행체(100)의 이륙을 통제하여 비행체(100)와 장애물 간의 충돌을 사전에 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 이륙을 준비중인 비행체(100)의 상측공간 및 주변공간에 다양한 이유에 의해 위험 요소가 돌발적으로 유입되더라도, 이를 모니터링하고, 그 결과에 따라 비행체(100)의 이륙을 통제하여 비행체(100)가 안전하게 이륙할 수 있도록 한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)를 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)는, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 것으로서, 이착륙장(10) 측에 배치되며, 이착륙장(10) 상의 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 존재하는 위험 요소를 감지하기 위한 감지부(210), 감지부(210)의 감지 결과를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하기 위한 생성부(220), 생성된 경고 정보를 전시하기 위한 전시부(230)를 포함한다.
또한, 통제 장치(200)는, 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지하기 위해 비행체(100)의 이륙을 제어하기 위한 통제부(240)를 더 포함할 수도 있다.
감지부(210)는 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하기 위한 것으로, 이착륙장(10) 측에 배치될 수 있다. 감지부(210)는 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하기 위한 레이더 센서(211) 및 카메라 센서(212)와, 데이터 처리기(213)를 포함할 수 있다. 레이더 센서(211)는 이착륙장(10)에 안착된 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로 레이더를 조사하고, 이로부터 반사되는 레이더 신호를 수신할 수 있다. 즉, 레이더 센서(211)는 이착륙장(10)에 안착된 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)을 예컨대 영상레이더로 촬영할 수 있다. 또한, 레이더 센서(211)는 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 레이더 신호의 수신 결과를 데이터 처리기(213)로 출력할 수 있다. 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 레이더 신호는 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로 조사된 레이더가 비행체(100) 및 그 주변의 위험 요소로부터 반사되어 생성되는 것일 수 있다.
카메라 센서(212)는 이착륙장(10)에 안착된 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 광 신호를 수신할 수 있다. 즉, 카메라 센서(212)는 이착륙장(10)에 안착된 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)을 광으로 촬영할 수 있다. 이때, 광은 자연광을 포함할 수 있다. 자연광은 적외선 광, 가시광선 광 등을 포함할 수 있다. 물론, 광은 조명광에 의한 반사광을 포함할 수도 있다. 이때, 카메라 센서(212)는 조명광을 생성하여 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로 조사하기 위한 조명 소자를 구비할 수 있다. 물론, 감지부(210)에 별도의 조명기(미도시)가 구비될 수도 있다. 한편, 카메라 센서(212)는 광 신호의 수신 결과를 데이터 처리기(213)로 출력할 수 있다.
레이더 센서(211) 및 카메라 센서(212)는 감지부(210)에 각기 복수개씩 포함될 수 있다. 또한, 복수개의 레이더 센서(211)와 복수개의 카메라 센서(212)는 이착륙장(10)의 둘레를 따라 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수개의 레이더 센서(211)는 이착륙장(10)의 상면의 모서리 측에서 이착륙장(10)의 상면의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치될 수 있고, 복수개의 카메라 센서(212)는 이착륙장(10)의 상면의 모서리들 사이를 연결하는 선분 측에서 이착륙장(10)의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치될 수 있다.
물론, 복수개의 레이더 센서(211)가 이착륙장(10)의 상면의 모서리들 사이를 연결하는 선분 측에서 이착륙장(10)의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치되고, 복수개의 카메라 센서(212)가 이착륙장(10)의 상면의 모서리 측에서 이착륙장(10)의 상면의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치될 수도 있다.
이러한 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 배치에 의해 이착륙장(10)에 안착된 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)을 360도 전방위에서 촬영할 수 있다.
데이터 처리기(213)는 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다. 이를 위해, 데이터 처리기(213)는 이착륙장(10) 측에 배치될 수 있고, 복수개의 레이더 센서(211) 및 복수개의 카메라 센서(212)와 연결될 수 있다. 또한, 데이터 처리기(213)는 복수개의 레이더 센서(211) 및 카메라 센서(212)로부터 레이더 신호의 수신 결과 및 광 신호의 수신 결과를 입력받을 수 있고, 입력받은 신호들을 처리하여 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.
예컨대 데이터 처리기(213)는 복수개의 레이더 센서(211) 및 복수개의 카메라 센서(212)가 배치된 구조에 따라, 비행체(100)를 중심으로 비행체(100)의 상측 및 주변을 복수의 방위로 예컨대 전후좌우의 4 방위로 구분하고, 구분된 각각의 방위별로, 감지된 레이더 신호 및 감지된 광 신호로부터 복수의 2차원 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 복수의 2차원 이미지로부터 3차원 영상의 복원을 위한 깊이 정보를 포함한 각종 정보를 획득할 수 있고, 복수개의 레이더 센서(211) 및 복수개의 카메라 센서(212) 각각의 캘리브레이션 시의 파라미터 정보와, 복수의 2차원 이미지로부터 획득한 각종 정보를 이용하여, 복수의 2차원 영상을 하나의 전방위 3차원 영상으로 복원함으로써, 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.
또한, 데이터 처리기(213)는 생성된 3차원 영상 내의 물체를 위험 요소로 감지할 수 있다. 예컨대 센서들(211, 212)에서 감지된 신호로부터 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 중에, 복수의 2차원 이미지 내의 객체들이 배경 및 비행체(100)와 구분될 수 있고, 복수의 2차원 이미지로부터 복원된 3차원 영상 내의 객체들도 배경 및 비행체(100)와 구분될 수 있다. 이러한 객체들을 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2) 내에 존재하는 물체들로 정의하여, 정의된 물체들을 위험 요소로 감지할 수 있다. 이때, 위험 요소는 하나의 물체이거나 복수의 물체일 수 있고, 그 종류는 다양하거나 모두 동일할 수 있다.
한편, 복수의 2차원 이미지 및 이로부터 복원된 3차원 영상 내에서, 배경과 구분될 수 있는 객체가 없는 것이 감지될 수도 있다. 이러한 경우에 데이터 처리기(213)는 생성된 3차원 영상 내에 위험 요소가 없는 것으로 감지할 수 있다.
데이터 처리기(213)에서 생성된 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상은 생성부(220)로 유선 출력되거나 혹은 무선 송신될 수 있다.
한편, 감지부(210)는 레일(미도시) 및 짐벌(미도시)을 더 포함할 수 있다. 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)는 레일(미도시) 상에 배치될 수 있다. 따라서, 레일을 이용하여 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 작동 중에 혹은 작동 전후에 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 각각의 위치를 미세 조절할 수 있다. 또한, 레일 상에 짐벌(미도시)이 마련되고 짐벌 상에 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)가 각각 배치될 수 있다. 이에, 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 작동 중에 혹은 작동 전후에 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 각각의 각도를 미세 조정할 수 있다. 이에, 비행체(100)의 스팩이 변할 경우, 변화된 스팩에 따라 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 각각의 위치와 각도를 조절할 수 있다. 물론, 레이더 센서(211)와 카메라 센서(212)의 각각의 위치와 각도를 미세 조절하면서, 3차원 전방위 영상의 생성을 위한 2차원 이미지를 복수의 위치별로 다양한 관점에서 촬영함으로써, 고품질의 3차원 전방위 영상을 생성할 수 있다.
생성부(220)는 감지부(210)에서 생성된 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성할 수 있다. 생성부(220)는 이착륙장(10) 측에 설치되거나, 관제소에 설치될 수 있다. 생성부(220)는 감지부(210)의 데이터 처리기(213)와 유선 혹은 무선 통신으로 연결될 수 있다. 생성부(220)는 3차원 형태의 전방위 영상을 라벨링하여, 라벨링된 영상을 경고 정보로 생성할 수 있다. 이때, 경고 정보는 라벨링 정보를 포함할 수 있다. 또한, 라벨링 정보는, 비행체(100)의 형상으로 형성되고 비행체(100)에 부여된 이륙 경로를 따라서 연장되는 이륙 마크와, 물체의 형상을 따라서 연장되는 물체 마크와, 이륙 마크와 물체 마크 간의 거리를 표시하는 거리 마크를 포함할 수 있다. 이에, 전시부(230)에서 경고 정보를 확인하는 것만으로도 비행체(100)가 이륙하는 경로와, 비행체(100)의 상측영역(F1) 및 주변영역(F2)에 존재하는 위험 요소 예컨대 물체의 형상과, 비행체(100)가 이륙을 진행할 때, 물체와 접촉하는 지에 대한 여부가 즉시 시각적으로 식별될 수 있다. 또한, 통제부(240)에서도 경고 정보를 입력받는 것만으로 비행체(100)가 이륙하는 경로와, 비행체(100)의 상측영역(F1) 및 주변영역(F2)에 존재하는 위험 요소 예컨대 물체의 형상과, 비행체(100)가 이륙을 진행할 때, 물체와 접촉하는 지에 대한 여부가 즉시 명확하게 판단될 수 있다.
전시부(230)는 생성부(220)에서 생성된 경고 정보를 전시하는 역할을 한다. 이를 위해, 전시부(230)는 비행체(100)의 직접 조종을 위한 조종석에 배치되거나, 비행체(100)의 원격 조종 혹은 통제를 위한 통제실에 배치될 수 있다. 전시부(230)는 생성부(220)와 유선 혹은 무선 통신으로 연결될 수 있고, 이를 위해 유선 혹은 무선 송수신 수단을 포함할 수 있다. 또한, 전시부(230)는 전시 화면과 이에 연결된 입출력기를 포함할 수 있다. 여기서, 통제는 비행체(100)로의 비행 경로의 제공 및 수정을 의미할 수 있다.
한편, 비행체(100)가 유인 비행하는 비행체(100)일 경우, 전시부(230)에서 전시되는 경고 정보를 조종사 혹은 통제사가 판독하여 비행체(100)의 이륙을 직접 제어할 수 있다. 여기서, 유인 비행은 조종사의 조종 및 통제사의 원격 조종에 의해 비행체(100)가 비행할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 비행체(100)가 무인 비행하는 비행체(100)일 경우, 통제부(240)에 의하여, 생성부(220)에서 생성된 경고 정보에 따라, 비행체(100)의 이륙이 제어될 수 있다. 여기서, 무인 비행은 자율비행 장치의 조종에 의해 비행체(100)가 비행할 수 있는 것을 의미한다.
통제부(240)는 생성부(220)에서 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 비행체(100)의 이륙 경로를 수정하거나, 비행체(100)의 이륙을 금지시킬 수 있다. 한편, 통제부(240)는 자율비행 장치에 탑재되거나, 관제소에 배치되며 자율비행 장치와 유선 혹은 무선 통신으로 연결될 수 있다. 통제부(240)는 비행체(100)의 이륙 시 자율비행 장치의 작동을 제어하여 비행체(100)의 이륙 경로를 수정하거나, 비행체(100)의 이륙을 금지 혹은 중단시킬 수 있다. 이때, 생성부(220)에서 생성된 경고 정보를 근거로 하여서 비행체(100)의 이륙 경로를 수정하거나, 비행체(100)의 이륙을 금지 혹은 중단시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 비행 장치에 의한 이륙 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행체의 이륙 방법을 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이륙 방법은, 이착륙장(10) 상의 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정(S100), 감지 결과를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하는 과정(S200), 비행체(100)의 이륙을 위한 지침(guidelines)으로 사용할 수 있도록, 생성된 경고 정보를 전시하는 과정(S300)을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이륙 방법은, 경고 정보를 생성하는 과정 이후에, 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지하며 비행체(100)의 이륙을 제어하는 과정(S400)을 더 포함할 수 있다.
이때, 생성된 경고 정보를 전시하는 과정(S300)과, 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)의 이륙을 제어하는 과정(S400)의 순서는 다양할 수 있다. 예컨대 생성된 경고 정보를 전시하는 과정(S300) 이후 혹은 이전에 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)의 이륙을 제어하는 과정(S400)을 수행하거나, 이들 과정을 동시에 수행할 수 있다.
한편, 이하에서는 이착륙장(10) 상의 비행체(100)가 조종사에 의해 유인으로 운용되는 경우를, 예시하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 여기서, 조종사는 비행체(100)에 탑승하거나, 비행체(100)의 제어를 위해 통제소(미도시)에 마련된 통제실에 탑승할 수 있다. 한편, 통제실에 탑승하여 비행체(100)를 원격으로 조종하는 조종사를 통제사로 구분하여 지칭할 수도 있다.
물론, 이착륙장(10) 상의 비행체(100)는 컴퓨터 프로그램, 인공지능 등을 기반으로 하는 자율비행 장치에 의해 무인으로 운용될 수 있다. 이러한 경우에도 이하에서 설명하는 내용이 동일 혹은 유사하게 적용될 수 있다.
이착륙장(10) 상의 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정(S100)을 수행한다. 상측공간(F1)은 비행체(100)가 이착륙장(10)에 안착된 상태에서 비행체(100)에 부여된 이륙 경로를 포함하도록 비행체(100)의 상측에 형성되는 소정 크기의 3차원 공간일 수 있다. 이때, 3차원 공간은 3차원 입체 공간이라고 지칭할 수도 있다. 주변공간(F2)은 비행체(100)가 이착륙장(10)에 안착된 상태에서 비행체(100)의 전방의 공간과, 후방의 공간과, 좌측방의 공간 및 우측방의 공간을 포함하도록 비행체(100)의 주변에 형성되는 소정 크기의 3차원 입체 공간일 수 있다. 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정(S100)은, 이착륙장(10) 상에 비행체(100)를 준비하는 과정, 비행체(100)의 상측공간(F)으로부터의 복수 종류의 신호를 감지하는 과정, 감지된 신호를 이용하여 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 과정, 생성된 3차원 영상 내의 물체를 위험 요소로 감지하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 이착륙장(10)에 안착되어 이륙할 예정인 비행체(100)를 준비할 수 있다. 이때, 비행체(100)는 감지부(210)의 복수개의 레이더 센서(211)와 복수개의 카메라 센서(212)의 내측에 안착되어 준비될 수 있다.
또한, 감지부(210)의 전술한 센서들(211, 212)을 이용하여, 비행체(100)의 전방위에서, 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 광 신호 및 레이더 신호를 감지할 수 있다. 여기서, 전방위는 이착륙장(10)에 안착된 비행체(100)를 기준으로 하는 360도 전방위로서, 예컨대 비행체(100)의 전후좌우의 4방위를 포함하여, 이착륙장(10)의 상면을 따라 비행체(100)를 둘러싸는 모든 방위일 수 있다. 이때, 전술한 센서들(211, 212)이 광 신호 및 레이더 신호를 감지하는 것을 촬영이라고 지칭할 수 있다.
한편, 카메라 센서(212)가 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 광 신호를 원활하게 감지할 수 있도록, 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 광 신호를 감지하기 전에, 비행체(100)의 전방위에서 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 광을 조사할 수 있다. 이때, 카메라 센서(212)에 구비될 수 있는 조명 소자를 이용하거나, 또는, 감지부(210)에 카메라 센서(212)와 별도로 구비될 수 있는 조명기(미도시)를 이용하여, 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 광 예컨대 조명광을 조사할 수 있다. 이에, 야간 혹은 기상이 좋지않은 경우에도 카메라 센서(212)가 광 신호를 원활하게 감지할 수 있다.
물론, 조명광을 사용하지 않고, 자연광만을 이용하여 카메라 센서(212)가 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 광 신호를 원활하게 감지할 수도 있다. 즉, 주간에 기상이 좋을 경우 자연광만을 이용하여도 카메라 센서(212)가 광 신호를 원활하게 감지할 수 있다.
또한, 레이더 센서(211)가 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 레이더 신호를 감지할 수 있도록, 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)으로부터 방출되는 레이더 신호를 감지하기 전에, 비행체(100)의 전방위에서 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 레이더를 조사할 수 있다. 이는 레이더 센서(211)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 데이터 처리기(213)가, 센서들(211, 212)에서 감지된 신호를 이용하여 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다. 데이터 처리기(213)가 감지된 신호를 이용하여 3차원 영상을 생성하는 방식은 다양할 수 있다. 예컨대 비행체(100)를 중심으로 비행체(100)의 상측 및 주변을 복수의 방위로 구분하고, 구분된 각각의 방위별로, 감지된 신호로부터 복수의 2차원 이미지를 생성할 수 있다. 이때, 광 신호와 레이더 신호를 이용하여 정확한 2차원 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 복수의 2차원 이미지로부터 깊이 정보를 획득할 수 있고, 획득한 깊이 정보를 이용하여 복수의 2차원 이미지를 워핑 처리함으로써, 구분된 각각의 방위별로 생성된 복수의 2차원 이미지를 비행체(100)의 전방위에 대한 하나의(즉, 통합된) 3차원 영상으로 복원할 수 있다. 복원된 3차원 영상을 예컨대 어라운드 3D 뷰 영상, 서라운드 3D 뷰 영상이라고 지칭할 수도 있다. 이때, 복원된 3차원 영상은 복수의 시점을 가질 수 있고, 복수의 시점 중에서 선택되는 시점으로 표현될 수 있고, 선택되는 시점을 자유롭게 변경할 수도 있다.
전술한 방식은 센서들(211, 212)에서 감지된 신호를 이용하여 비행체(100)의 상측의 전방위 및 주변의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하기 위한 일 예시로서, 전술한 방식 외에도 다양한 방식을 적용하여 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.
또한, 데이터 처리기(213)가 생성된 3차원 영상 내의 물체를 위험 요소로 감지할 수 있다. 예컨대 센서들(211, 212)에서 감지된 신호로부터 비행체(100)의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 중에, 복수의 2차원 이미지 내의 객체들이 배경과 구분될 수 있고, 이로부터 복원된 3차원 영상 내의 객체들도 배경과 구분될 수 있다. 즉, 복원된 3차원 영상 내의 객체들이 3D로 가시화될 수 있다. 이러한 객체들을 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2) 내에 존재하는 물체들로 정의하여, 정의된 물체들을 위험 요소로 감지할 수 있다. 이때, 위험 요소는 하나의 물체이거나 복수의 물체일 수 있고, 그 종류는 다양하거나 모두 동일할 수 있다.
한편, 복수의 2차원 이미지 및 이로부터 복원된 3차원 영상 내에서, 배경과 구분될 수 있는 객체가 없는 것이 감지될 수도 있다. 이러한 경우에 데이터 처리기(213)는 생성된 3차원 영상 내에 위험 요소가 없는 것으로 감지할 수 있다.
이후, 생성부(220)가, 감지 결과를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하는 과정(S200)을 수행한다. 이때, 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하는 과정(S200)은, 위험 요소를 감지하는 과정에서 감지 결과로부터 생성된 3차원 형태의 전방위 영상을 라벨링하여 라벨링된 영상을 경고 정보로 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 위험 요소의 형상 등의 정보가 미리 저장된 데이터 베이스를 이용하거나 혹은 인공지능을 이용하여, 복원된 3차원 영상 내의 물체의 종류와, 위험도를 판단하고, 판단 결과를 복원된 3차원 영상에 라벨링할 수 있고, 이에 의해 생성된 라벨링 영상을 경고 정보로 생성할 수 있다. 한편, 위험도는 물체가 비행체(100)에 충돌할 경우 비행체(100)가 손상되는 정도가 정량화된 것을 의미할 수 있다. 이는 비행체(100)의 제조 단계 및 시험 비행 단계에서 실험에 의해 구해질 수 있다.
또한, 생성부(220)는 3차원 형태의 전방위 영상을 라벨링할 때, 이륙 마크와 물체 마크와 거리 마크를 3차원 영상 내에 라벨링할 수 있다. 예컨대 이륙 마크는 비행체(100)의 형상으로 형성되고 비행체(100)에 부여된 이륙 경로를 따라서 연장된 것일 수 있다. 물체 마크는 물체의 형상을 따라서 연장된 것일 수 있다. 거리 마크는 이륙 마크와 물체 마크 간의 거리 예컨대 최단 거리를 표시하는 것일 수 있다. 이에, 라벨링된 3차원 영상을 보는 것 만으로, 비행체(100)의 이륙 중에 비행체(100)와 물체 간의 충돌 여부와 충돌 위치를 각기 예측할 수 있다. 한편, 물체가 정지된 것이 아니라 이동할 경우, 비행체(100)의 이륙 시점 혹은 이륙 경로상의 높이별로 물체의 예상 위치가 함께 라벨링 될 수도 있다. 한편, 거리 마크는 물체마다 라벨링될 수 있다.
이후, 전시부(230)가, 비행체(100)의 이륙을 위한 지침(guidelines)으로 사용할 수 있도록, 생성된 경고 정보를 전시하는 과정(S300)을 수행한다. 예컨대 비행체(100)가 유인으로 비행하는 것이고, 전시부(230)가 비행체(100)의 조종석에 배치되어 있을 경우, 생성된 경고 정보를 비행체(100)를 조종하기 위한 조종석의 조종사에게 제공할 수 있다.
또한, 비행체(100)가 유인으로 비행하는 것이고, 전시부(230)가 비행체(100)를 통제하기 위한 통제소(미도시)의 통제실에 배치되어 있을 경우, 생성된 경로 정보를 통제실의 통제사에게 제공할 수 있다.
이때, 비행체(100)가 유인으로 비행하는 것이고, 전시부(230)를 통하여 조종사 혹은 통제사가 경고 정보를 제공받았을 경우, 조종사 혹은 통제사가 경고 정보에 포함된 라벨링 정보를 이용하여 이륙을 준비중인 비행체(100)와 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에서 감지된 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측할 수 있고, 충돌 여부를 예측한 결과에 따라 비행체(100)의 이륙 경로를 수정하거나, 비행체(100)의 이륙을 금지할 수 있다.
물론, 비행체(100)가 무인으로 비행하는 경우에도, 전시부(230)가 배치되어 있는 위치에서, 전시부(230)를 통하여 비행체(100)의 승무원, 통제실의 관리요원에게 경고 정보를 제공할 수 있다
또한, 비행체(100)가 무인으로 비행하는 것일 경우, 비행체(100)의 자율비행 장치에 탑재되거나, 혹은, 통제소에 마련되며 비행체(100)의 자율비행 장치와 통신 가능한 통제부(240)를 이용하여 하기의 과정을 더 수행할 수 있다.
즉, 통제부(240)에서, 생성부(230)로부터 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지하며 비행체(100)의 이륙을 제어하는 과정(S400)을 수행한다.
구체적으로, 통제부(240)가 생성된 경고 정보에 포함된 라벨링 정보를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측할 수 있다. 구체적으로 라벨링 정보 중에서 이륙 마크와 물체 마크가 중첩되는 것을 감지하여 중첩되는 부위가 있을 때 비행체(100)와 위험 요소가 충돌할 것으로 예측할 수 있다. 또한, 라벨링 정보 중에서 거리 마크가 음수 값으로 표시되는 것을 감지하여, 음수 값으로 표시되는 거리 마크가 있을 때 비행체(100)와 위험 요소가 충돌할 것으로 예측할 수 있다. 물론, 라벨링 정보 중에서 거리 마크가 미리 설정된 기준 값보다 작을 경우에 비행체(100)와 위험 요소가 충돌할 것으로 예측할 수 있다. 미리 설정된 기준 값은 비행체(100)가 안전하게 이륙할 수 있을 때의 비행체(100)와 물체 간의 이격 거리로서, 모델링 및 시험 비행을 통해 구해진 이격 거리일 수 있고, 또는, 도심 항공 모빌리티와 관련된 법령에 따라 정해진 규정 상의 이격 거리일 수 있다. 물체의 종류별로 기준 값이 정해질 수 있다.
또한, 통제부(240)가, 충돌 여부를 예측한 결과에 따라, 비행체(100)가 위험 요소를 우회하도록 비행체(100)의 이륙 경로를 수정하거나, 우회가 어려울 경우에 비행체(100)의 이륙을 금지시킬 수 있다. 즉, 충돌이 예상되고, 충돌 예상 지점이 비행체(100)의 외곽이고, 비행체(100)의 부위 중 상대적으로 충돌에 강한 동체 부위일 경우, 비행체(100)가 위험 요소를 우회하도록 비행체(100)의 이륙 경로를 수정할 수 있다. 또한, 충돌이 예상되고, 충돌 예상 지점이 비행체(100)의 중심 측이거나, 비행체(100)의 부위 중 상대적으로 충돌에 약한 로터, 에어포일 등의 부위일 경우, 비행체(100)의 이륙을 금지시킬 수 있다.
비행체(100)의 이륙이 금지되면, 통제부(240)가 이착륙장으로 관리요원을 호출하는 명령을 생성할 수 있고, 호출 명령에 따라 관리요원이 이착륙장으로 이동하여 위험 요소를 제거하는 작업을 수행할 수 있다. 이후, 위험 요소의 제거 후에 비행체(100)의 이륙을 다시 수행할 수 있다.
통제부(240)가 충돌 여부를 예측한 결과, 충돌하지 않을 것으로 예측되는 경우, 통제부(240)가 자율비행 장치의 작동을 제어하여, 정해진 이륙 경로를 따라 비행체(100)의 이륙을 진행할 수 있다.
전술한 이착륙장(10) 상의 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정(S100)부터, 생성된 경고 정보를 전시하는 과정(S300)까지의 일련의 과정은 조종사에 의해 유인으로 비행하기 위한 비행체(100)가 이륙을 완료할 때까지, 실시간 혹은 주기적으로 수행될 수 있다. 이륙이 완료되면 비행체(100)에 주어진 비행 경로를 따라 비행체(100)를 비행시킬 수 있다.
이와 마찬가지로, 전술한 이착륙장(10) 상의 비행체(100)의 상측공간(F1) 및 주변공간(F2)에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정(S100)부터, 생성된 경고 정보를 이용하여 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌을 방지하며 비행체(100)의 이륙을 제어하는 과정(S400)까지의 일련의 과정은 자율비행 장치에 의해 무인으로 비행하기 위한 비행체(100)가 이륙을 완료할 때까지, 실시간 혹은 주기적으로 수행될 수 있다.
한편, 비행체(100)의 이륙 중에, 비행체(100)와 위험 요소 간의 충돌이 예측되고, 그 결과에 따라 비행체(100)의 이륙이 중지될 수 있다. 이러한 경우, 비행체(100)는 조종사, 통제사 또는 자율비행 장치에 의해 하강하도록 작동하여 이착륙장에 비상 착륙될 수 있다. 이후, 통제소의 관리요원이 이착륙장에서 위험 요소를 제거하는 작업을 수행할 수 있다. 이후, 비행체(100)의 이륙을 다시 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 비행체
200: 통제 장치
210: 감지부
220: 생성부
230: 전시부
240: 통제부

Claims (21)

  1. 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 통제 장치로서,
    시점 변경이 가능한, 비행체에 대한 3차원 전방위 영상을 생성할 수 있고, 이착륙장 상의 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지할 수 있도록, 이착륙장 측에 배치되는 감지부;
    상기 감지부의 감지 결과를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록, 생성된 3차원 전방위 영상에 비행체의 이륙 진행 시 위험 요소와의 예상 충돌 부위를 3차원 형태로 표시한 경고 정보를 생성하기 위한 생성부; 및
    생성된 경고 정보를 전시하기 위한 전시부;를 포함하고,
    상기 감지부는, 복수개의 레이더 센서 및 복수개의 카메라 센서를 포함하고,
    상기 복수개의 레이더 센서는 이착륙장의 모서리들에 배치되고, 상기 복수개의 카메라 센서는 상기 이착륙장의 모서리들 사이를 연결하는 선분들에 배치되거나, 또는, 상기 복수개의 레이더 센서는 상기 이착륙장의 상기 선분들에 배치되고, 상기 복수개의 카메라 센서는 상기 이착륙장의 상기 모서리들에 배치되며,
    상기 경고 정보는 라벨링 정보를 포함하고,
    상기 라벨링 정보는 상기 비행체의 형상으로 형성되고 상기 비행체에 부여된 이륙 경로를 따라서 연장되는 이륙 마크와, 상기 비행체의 이륙 경로상의 높이마다 예상되는 상기 위험 요소의 형상을 따라서 연장되는 물체 마크와, 상기 이륙 마크와 상기 물체 마크 간의 거리를 표시하는 거리 마크를 포함하는 통제 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    생성된 경고 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지하기 위해 상기 비행체의 이륙을 제어하기 위한 통제부;를 포함하는 통제 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 레이더 센서는 상기 이착륙장의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치되고,
    상기 복수개의 카메라 센서는 상기 이착륙장의 중심 측을 향하여 상향 경사지게 배치되는 통제 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전시부는 상기 비행체의 조종을 위한 조종석에 배치되는 통제 장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 통제부는 상기 생성된 경고 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 상기 비행체의 이륙 경로를 수정하거나, 상기 비행체의 이륙을 금지시키는 통제 장치.
  11. 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행 장치로서,
    청구항 1, 청구항 2, 청구항 5, 청구항 9 및 청구항 10 중 어느 하나의 항에 기재된 통제 장치;
    상기 통제 장치에 의해 이륙이 통제될 수 있고, 도심 상공을 비행하기 위한 비행체;를 포함하는 비행 장치.
  12. 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행체의 이륙 방법으로서,
    시점 변경이 가능한, 비행체에 대한 3차원 전방위 영상을 생성하며, 이착륙장 상의 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정;
    감지 결과를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지할 수 있도록, 생성된 3차원 전방위 영상에 비행체의 이륙 진행 시 위험 요소와의 예상 충돌 부위를 3차원 형태로 표시한 경고 정보를 생성하는 과정; 및
    상기 비행체의 이륙을 위한 지침(guidelines)으로 사용할 수 있도록, 생성된 경고 정보를 전시하는 과정;을 포함하고,
    상기 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정은,
    상기 이착륙장 상에 상기 비행체를 준비하는 과정;
    상기 비행체의 전방위에서 상기 비행체의 상측공간 및 주변공간으로부터 방출되는 광 신호 및 레이더 신호를 감지하는 과정;을 포함하고,
    상기 비행체의 상측공간 및 주변공간으로부터 방출되는 광 신호 및 레이더 신호를 감지하는 과정은,
    상기 이착륙장의 모서리들에서 레이더 신호를 감지하고, 상기 이착륙장의 모서리들 사이를 연결하는 선분들에서 광 신호를 감지하는 과정; 또는,
    상기 이착륙장의 상기 모서리들에서 광 신호를 감지하고, 상기 이착륙장의 상기 선분들에서 레이더 신호를 감지하는 과정;을 포함하며,
    상기 충돌을 방지할 수 있도록 하는 경고 정보를 생성하는 과정은,
    상기 위험 요소를 감지하는 과정에서 상기 감지 결과로부터 생성된 3차원 형태의 전방위 영상을 라벨링하여 라벨링된 영상을 상기 경고 정보로 생성하는 과정;을 포함하고,
    상기 라벨링 정보는 상기 비행체의 형상으로 형성되고 상기 비행체에 부여된 이륙 경로를 따라서 연장되는 이륙 마크와, 상기 비행체의 이륙 경로상의 높이마다 예상되는 상기 위험 요소의 형상을 따라서 연장되는 물체 마크와, 상기 이륙 마크와 상기 물체 마크 간의 거리를 표시하는 거리 마크를 포함하는 이륙 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 경고 정보를 생성하는 과정 이후에,
    생성된 경고 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌을 방지하며 상기 비행체의 이륙을 제어하는 과정;을 포함하는 이륙 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 비행체의 상측공간 및 주변공간에 존재하는 위험 요소를 감지하는 과정은,
    감지된 신호를 이용하여 상기 비행체의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 과정;
    생성된 3차원 영상 내의 물체를 상기 위험 요소로 감지하는 과정;을 더 포함하는 이륙 방법.
  15. 삭제
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 방출되는 광 신호 및 레이더 신호를 감지하는 과정 이전에,
    상기 비행체의 전방위에서 상기 비행체의 상측공간과 주변공간에 광 및 레이더를 조사하는 과정;을 포함하거나, 상기 비행체의 전방위에서 상기 비행체의 상측공간과 주변공간에 레이더를 조사하는 과정;을 포함하는 이륙 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 비행체의 전방위에 대한 3차원 영상을 생성하는 과정은,
    각각의 방위에서, 감지된 신호로부터 복수의 2차원 이미지를 생성하는 과정;
    상기 복수의 2차원 이미지로부터 깊이 정보를 획득하고, 획득한 깊이 정보를 이용하여 상기 복수의 2차원 이미지를 상기 3차원 영상으로 복원하는 과정;을 포함하는 이륙 방법.
  18. 삭제
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 생성된 경고 정보를 전시하는 과정은,
    상기 생성된 경고 정보를 상기 비행체를 조종하기 위한 조종석의 조종사에게 제공하는 과정;을 포함하는 이륙 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 생성된 경고 정보를 전시하는 과정은,
    상기 생성된 경고 정보를 상기 비행체를 통제하기 위한 통제소의 통제사에게 제공하는 과정;을 포함하는 이륙 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 비행체의 이륙을 제어하는 과정은,
    상기 생성된 경고 정보에 포함된 라벨링 정보를 이용하여 상기 비행체와 상기 위험 요소 간의 충돌 여부를 예측하는 과정;
    상기 충돌 여부를 예측한 결과에 따라, 상기 비행체의 이륙 경로를 수정하거나, 상기 비행체의 이륙을 금지시키는 과정;을 포함하는 이륙 방법.
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