KR102592262B1 - 유무인 협업을 위한 무인기 통제 시스템 - Google Patents

유무인 협업을 위한 무인기 통제 시스템 Download PDF

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KR102592262B1 KR1020220148819A KR20220148819A KR102592262B1 KR 102592262 B1 KR102592262 B1 KR 102592262B1 KR 1020220148819 A KR1020220148819 A KR 1020220148819A KR 20220148819 A KR20220148819 A KR 20220148819A KR 102592262 B1 KR102592262 B1 KR 102592262B1
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manned aircraft
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송용하
이재억
박명철
김봉규
박덕배
정민화
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국방과학연구소
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Abstract

일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템은, 일 사용자가 탑승할 수 있는 유인기, 및 상기 유인기와 협업하여 비행할 수 있는 적어도 하나의 무인기를 포함하고, 상기 유인기는, 사용자가 상기 유인기에 탑승한 상태에서 상기 유인기와 함께 비행하는 적어도 하나의 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있도록 마련되는 통제부를 포함할 수 있다.

Description

유무인 협업을 위한 무인기 통제 시스템{UNMANNED AERIAL VEHICLE CONTROL SYSTEM FOR MANNED UNMANNED TEAMING}
본 발명은 무인기 통제 시스템에 관한 것이다.
유인기의 임무수행 능력 및 안전을 향상시킬 목적 등으로 무인기와 유무인 협업(Manned Unmanned Teaming, MUMT)이 추진되고 있으나 기존 MUMT 시스템의 경우 유인기 조종사는 필요 시 무인기 비행경로를 수동으로 통제하여야 한다. 이는 조종사 본연의 업무인 유인기 비행 및 유인기 탑재 임무장비 운용에 부가되는 업무이므로, 유무인 협업을 수행하는 유인기 조종사의 업무부하(Workload)가 크게 증가하게 되며, 복잡하고 긴급한 전장 환경에서 해당 유무인 협업에 가장 적합하도록 무인기의 비행경로를 통제하기도 곤란한 실정이다.
종래기술의 일 예로서 유럽 등록특허 제2198355(공개일 2010년 06월 23일) 에는 센서 지오메트리를 이용한 방법과 시스템에 관하여 기재되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시예에 따른 목적은 유인기와 함께 비행하는 적어도 하나의 무인기의 비행 경로를 자동으로 제어할 수 있는 무인기 통제 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 조종사의 업무 부하를 저감시킬 수 있는 무인기 통제 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템은, 일 사용자가 탑승할 수 있는 유인기, 및 상기 유인기와 협업하여 비행할 수 있는 적어도 하나의 무인기를 포함하고, 상기 유인기는, 사용자가 상기 유인기에 탑승한 상태에서 상기 유인기와 함께 비행하는 적어도 하나의 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있도록 마련되는 통제부를 포함할 수 있다.
상기 유인기는 상기 무인기의 비행 경로를 통제할 수 있는 통제 신호를 상기 무인기를 향하여 송신할 수 있고, 상기 무인기는 상기 유인기의 상기 통제 신호를 직접적으로 수신할 수 있다.
상기 통제부는, 상기 무인기의 비행 경로를 설정하고, 설정된 상기 비행 경로로 상기 무인기의 비행을 제어할 수 있는 적어도 하나 이상의 프로그램을 포함하는 장치를 구비할 수 있다.
상기 통제부는, 적어도 하나의 상기 무인기에 데이터를 송신할 수 있는 데이터링크 유닛, 상기 무인기에 송신할 데이터를 생성할 수 있는 메인 통제 유닛, 및 상기 메인 통제 유닛에 상기 무인기의 비행 경로를 제어하는 파라미터를 입력할 수 있는 적어도 하나의 입력 유닛을 포함할 수 있다.
상기 메인 통제 유닛에는, 사용자가 상기 유인기에 탑승한 상태에서 선택 가능한 복수 개의 협업 비행 프로그램이 마련될 수 있다.
상기 메인 통제 유닛은, 상기 유인기와 상기 무인기의 비행 정보, 상기 유인기에 마련되는 전자지도 생성기로부터 생성되는 전자지도, 또는 이들 모두가 표시될 수 있는 표시 디스플레이, 및 사용자가 필요에 따라 상기 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 비행 타입 입력기를 포함할 수 있다.
상기 비행 타입 입력기는 상기 표시 디스플레이와 일체로 형성되고, 상기 표시 디스플레이의 가장자리로부터 연장되어 형성될 수 있다.
상기 메인 통제 유닛은, 사용자가 선택한 상기 협업 비행 프로그램과 상기 입력 유닛에 입력된 상기 파라미터를 기반으로 상기 무인기의 비행 경로를 제어하는 신호를 생성할 수 있다.
상기 입력 유닛은, 상기 표시 디스플레이의 상기 전자지도 상의 위치를 선택할 수 있는 제1 입력 유닛과, 상기 무인기의 수치적 데이터를 입력할 수 있는 제2 입력 유닛을 포함할 수 있다.
상기 협업 비행 프로그램은, 복수 개의 상기 무인기가 복수 개의 항로점을 비행하는 데에 소요되는 시간이 최소화되도록 복수 개의 상기 항로점을 복수 개의 무인기에 각각 지정할 수 있고 복수 개의 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제1 비행 프로그램을 포함할 수 있다.
상기 협업 비행 프로그램은, 기 설정된 표적 또는 새로이 지정된 표적에 대하여 제1 무인기 또는 제2 무인기 중 적어도 하나의 무인기의 시야가 확보될 수 있도록 상기 제1 무인기에 대한 상기 제2 무인기의 상대적인 위치를 제어할 수 있는 제2 비행 프로그램을 포함할 수 있다.
상기 협업 비행 프로그램은, 복수 개의 촬영 지점에 대응되는 상기 무인기의 복수 개의 항로점을 산출할 수 있고 산출된 상기 항로점을 따라 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제3 비행 프로그램을 포함할 수 있다.
상기 협업 비행 프로그램은, 상기 무인기가 상기 유인기로부터 기 설정된 거리와 방향을 유지하도록 상기 유인기의 비행 경로에 따라 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제4 비행 프로그램을 포함할 수 있다.
상기 협업 비행 프로그램은, 상기 유인기의 기 설정된 비행 경로상의 항로점을 상기 무인기가 상기 유인기에 앞서 통과할 수 있도록 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제5 비행 프로그램을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템은은 유인기와 함께 비행하는 적어도 하나의 무인기의 비행 경로를 자동으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템은 조종사의 업무 부하를 저감시킬 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템의 개략도를 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템의 통제부를 나타낸다.
도3a 및 도3b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제1 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도4는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제2 비행 프로그램이 적용될 수 있는 상황을 나타낸다.
도5a 및 도5b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제3 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도6a 및 도6b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제4 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도7a 및 도7b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제5 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
다만, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서, 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지는 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 실시예가 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도1은 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템의 개략도를 나타낸다.
도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템(1)은 유인기(10), 무인기(20) 및 통제부(100)를 포함할 수 있다. 유인기(10)에는 조종사가 탑승할 수 있다. 무인기(20)는 복수 개의 기체를 포함할 수 있으며, 복수 개의 무인기(20)는 조종사가 탑승한 유인기(10)와 함께 협업하여 비행할 수 있다. 예컨대, 전장 상황에서 조종사가 탑승한 하나의 유인기(10)와 복수 개의 무인기(20)는 협업 비행할 수 있고, 복수 개의 무인기(20)는 유인기(10)의 비행을 보조함으로써 유무인 협업이 수행될 수 있다.
유인기(10)에는 복수 개의 무인기(20)의 비행을 제어할 수 있는 통제부(100)가 구비될 수 있다. 통제부(100)는 무인기(20)의 비행 경로 및 수행 임무를 통제하기 위하여 유인기(10)에 마련되는 하드웨어 및 하드웨에 구비되는 소프트웨어를 모두 포함하는 구성으로, 유인기(10)에 탑승하는 조종사는 비행 상황에서 통제부(100)를 통하여 무인기(20)의 비행 경로 등을 제어할 수 있다.
통제부(100)는 무인기(20)의 비행 경로를 자동으로 산출할 수 있다. 통제부(100)는 유무인 협업 비행 시 조종사가 무인기 비행경로를 수동으로 통제하는 것을 최소화함으로써 유인기(10) 조종사의 업무 부하를 크게 경감할 수 있다. 통제부(100)에는 무인기(20)를 통제하는 통제 규칙이 구현되는 소프트웨어가 구비될 수 있다. 무인기(20)는 통제부(100)의 통제 규칙을 기반으로 비행 경로가 생성될 수 있으며, 통제부(100)의 통제 규칙은 상황에 따라 유인기(10) 및 무인기(20)가 적절히 협업 비행을 이룰 수 있도록 구비되는 협업 비행 프로그램일 수 있다. 무인기(20)의 비행 경로를 제어하는 통제부(100)의 협업 비행 프로그램은 소프트웨어로서 통제부(100)의 하드웨어에 내장될 수 있고, 상황에 따라 무인기(20)의 비행 경로를 다르게 통제할 수 있는 복수 개의 프로그램을 포함할 수 있다.
유인기(10)의 조종사는 무인기(20)와의 협업 비행이 이루어지는 동안, 무인기(20)의 비행 경로를 통제할 수 있도록 통제부(100)에 특정 데이터를 입력할 수 있다. 예컨대, 유인기(10)의 조종사는 유인기(10)에 마련되는 통제부(100)에 무인기(20)와의 협업 비행의 형태를 입력할 수 있다. 또는, 유인기(10)의 조종사는 통제부(100)에 무인기(20)가 거쳐야 하는 항로점들의 좌표 등 무인기의 비행 경로와 관련된 파라미터들을 입력할 수 있다.
이러한 구성을 채용함으로써, 유인기(10)는 지상의 통신 장비를 경유하는 과정 없이 무인기(20)로 통제 신호를 직접 송신함으로써 무인기(20)를 직접적으로 통제할 수 있고, 기 마련된 협업 비행 프로그램에 기인하여 유인기 및 무인기의 비행 동안에 무인기를 제어하는 조종사의 업무 부하가 크게 감소될 수 있다.
도2는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템의 통제부를 나타낸다.
일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템의 통제부(100)는 유인기의 내부에 마련될 수 있다. 통제부(100)는 유인기로부터 복수 개의 무인기(20)로 통제 신호를 송신할 수 있다. 유인기의 조종사(m)는 유인기 내부에 마련된 통제부(100)를 제어함으로써 복수 개의 무인기(20)의 비행 경로를 효율적으로 제어할 수 있다. 복수 개의 무인기(20)는 통제부(100)로부터 신호를 전달받아 기 설정된 유인기와의 협업 비행 형태에 따라 비행할 수 있다.
통제부(100)는, 메인 통제 유닛(110), 데이터링크 유닛(120), 입력 유닛(130) 및 전자지도 생성기(140)를 포함할 수 있다. 통제부(100)는 메인 통제 유닛(110), 데이터링크 유닛(120), 입력 유닛(130) 및 전자지도 생성기(140)와 연동되어 작동 수 있는 여타의 기능 유닛(미도시)들을 포함할 수 있으며, 통제부(100)의 구성은 열거된 유닛들의 구성으로 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
데이터링크 유닛(120)은 유인기와 무인기(20)의 통신을 위한 장치로, 유인기로부터 생성된 무인기 통제 데이터를 무인기(20)로 송신할 수 있다.
메인 통제 유닛(110)은 유인기로부터 무인기(20)로 송신할 무인기(20)의 통제 데이터를 생성할 수 있다. 유인기로부터 송신되는 무인기(20)의 통제 데이터는, 유인기와 무인기의 협업 비행이 이루어지는 동안 사용자의 필요에 따라 생성되고 무인기로 송신될 수 있다. 무인기(20)의 통제 데이터는 사용자가 입력 유닛(130)을 통하여 메인 통제 유닛(110)에 입력하는 특정 파라미터와, 메인 통제 유닛(110)에 기 마련된 데이터 처리 소프트웨어(예컨대, 후술할 협업 비행 프로그램)에 의하여 생성될 수 있다. 메인 통제 유닛(110)에는 복수 개의 전술한 협업 비행 프로그램을 구비하는 소프트웨어가 내장될 수 있다. 사용자는 메인 통제 유닛(110)을 제어함으로써, 기 마련된 협업 비행 프로그램 중 하나를 선택하고, 입력 유닛(130)을 통하여 유인기 및 무인기의 특정 파라미터를 입력함으로써 적어도 하나 이상의 무인기(20)의 비행 경로를 통제할 수 있다.
메인 통제 유닛(110)은, 표시 디스플레이(111) 및 비행 타입 입력기(112)를 포함할 수 있다. 표시 디스플레이(111)와 비행 타입 입력기(112)는 일체로 형성될 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 표시 디스플레이(111)의 가장자리로부터 연장되는 형상으로 형성될 수 있으며, 표시 디스플레이(111)와 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 표시 디스플레이(111)에는 주변 환경을 나타내는 전자지도, 유인기의 비행 데이터, 무인기의 비행 데이터 및 유인기와 무인기의 촬영 장비로부터 촬영되는 영상 등이 표시될 수 있다. 이들은 표시 디스플레이(111)상에 동시에 표시되거나, 또는 조종사의 필요에 따라 일부만이 표시될 수도 있다. 예컨대, 표시 디스플레이(111) 상에는 제1 화면(d1), 제2 화면(d2) 및 제3 화면(d3)이 분할되어 동시에 표시될 수 있다. 예컨대 제1 화면(d1)상에는 전자지도 생성기(140)로부터 생성된 주변 지형지물의 전자지도가 나타날 수 있다. 제2 화면(d2)상에는 무인기(20)의 촬영 장비로부터 촬영되는 주변 환경의 영상 또는 사진이 표시될 수 있다. 제3 화면(d3)상에는 유인기의 조종에 필요한 유인기의 데이터가 표시될 수 있다. 그러나 이와 같은 표시 디스플레이(111)의 구성은 예시적인 것에 불과하며, 필요에 따라 표시 디스플레이(111)의 화면 구성 및 표시되는 데이터의 종류는 변경될 수 있다.
비행 타입 입력기(112)는 표시 디스플레이(111)와 일체로 형성될 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 표시 디스플레이(111)와 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 메인 통제 유닛(110)에 내장된 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 복수 개의 물리적 제어 버튼을 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)를 조작함으로써, 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)에 기 구비된 복수 개의 협업 비행 프로그램 중 하나를 선택할 수 있다. 메인 통제 유닛(110)에 마련되는 협업 비행 프로그램의 종류와 이에 따른 무인기(20)의 비행 형태는 후술할 도 3a 내지 도7b에서 상세히 설명한다.
입력 유닛(130)은 유인기의 조종사가 메인 통제 유닛(110)에 유인기, 무인기 또는 이들 모두의 비행 파라미터(변수)를 입력할 수 있도록 메인 통제 유닛(110)과 조종사 사이를 매개할 수 있다. 다시 말해, 유인기의 조종사는 입력 유닛(130)을 활용하여 메인 통제 유닛(110)상에 비행체의 파라미터를 입력할 수 있다. 입력 유닛(130)은 복수 개의 입력 장치를 포함할 수 있다. 예컨대 입력 유닛(130)은, 조종사가 전자지도 상에서 특정 위치를 선택할 수 있도록 전자지도 상의 위치를 선택할 수 있는 제1 입력 유닛(131)과, 유인기 또는 무인기의 비행 데이터를 수치적으로 입력할 수 있는 제2 입력 유닛(132)을 포함할 수 있다. 예컨대 제1 입력 유닛(131)은 유인기의 내부에 기 마련되는 미션 그립(Mission Grip)일 수 있다. 예컨대 제2 입력 유닛(132)은 유인기의 내부에 기 마련되는 컨트롤 유닛(Control Unit)일 수 있다. 유인기의 조종사는 입력 유닛(130)을 통하여 비행 항로점, 무인기의 속도 등의 비행 파라미터를 메인 통제 유닛(110)상에 입력할 수 있다.
전자지도 생성기(140)는, 메인 통제 유닛(110)의 표시 디스플레이(111)상에 나타나는 주변 지형지물의 전자지도를 생성하고, 이를 메인 통제 유닛(110)으로 전달할 수 있다.
도3a 및 도3b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제1 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도3a 및 도3b를 참조하면, 유인기의 조종사는 유인기의 내부에 마련되는 메인 통제 유닛(110)을 제어함으로써 복수 개의 무인기의 비행 경로를 설정할 수 있다. 메인 통제 유닛(110)은 표시 디스플레이(111)와 비행 타입 입력기(112)를 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 표시 디스플레이(111)와 일체로 형성될 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 표시 디스플레이(111)와 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 메인 통제 유닛(110)에 내장된 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 복수 개의 물리 제어 버튼을 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)를 조작함으로써, 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)에 기 구비된 복수 개의 협업 비행 프로그램 중 제1 비행 프로그램을 선택할 수 있다.
비행 환경의 동적인 상황 변화에 따라, 사전에 계획된 비행경로가 아닌 다수의 항로점으로 구성되는 새로운 경로로 2대의 무인기(201, 202)가 비행하면서 정찰 임무를 수행해야 하는 경우에, 제1 비행 프로그램은 2대의 무인기(201, 202)가 최단 비행거리로 다수의 항로점을 경유하도록 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있다.
먼저, 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)로부터 유인기와 무인기의 협업 비행 타입이 메인 통제 유닛(110)으로 입력될 수 있다. 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)에 형성되어 있는 물리 버튼을 조작하여, 2대의 무인기가 상술한 제1 비행 프로그램에 따라 유인기와 협업 비행할 수 있도록 제1 비행 프로그램을 선택할 수 있다. 이후, 메인 통제 유닛(110)에는 입력 유닛에 의하여 복수 개의 무인기가 경유하여야 하는 다수의 신규 항로점(p)들과 같은 특정 파라미터가 입력될 수 있다. 예컨대 조종사는 상술한 입력 유닛을 통하여, 메인 통제 유닛(110)의 표시 디스플레이(111)상에서 2대의 무인기가 경유하여야 할 다수 개의 항로점(p)들을 설정할 수 있다. 예컨대 조종사는 전자지도 상의 위치를 선택할 수 있는 제1 입력 유닛을 통하여 제1 화면(d1)상에 표시된 전자지도로부터 다수의 항로점(p)들을 지정할 수 있다. 2대의 무인기(201, 202) 각각의 잔여 연료량, 비행 속력, 단위 시간당 연료 소모율 등의 파라미터는 각각의 무인기로부터 데이터링크 유닛을 통하여 메인 통제 유닛(110)으로 수신될 수 있다.
메인 통제 유닛(110)은 선택된 제1 비행 프로그램과 데이터링크 유닛을 통하여 수신된 무인기의 파라미터를 기반으로, 2대의 무인기(201, 202)가 다수의 항로점(p)들을 최적의 경로로 정찰할 수 있도록 2대의 무인기(201, 202)에 항로점들을 각각 분배할 수 있다. 예컨대 도3a에 도시된 바와 같이 6개의 항로점(p)이 할당된 경우, 제1 무인기(201)는, 도3b에 도시된 바와 같이 전자지도 상의 상측에 위치되는 두개의 항로점(p1, p2)를 순차적으로 통과하고, 제2 무인기(202)는 전자지도 상의 하측에 위치되는 네개의 항로점(p3, p4, p5, p6)을 순차적으로 통과하도록 항로점이 분배될 수 있다. 설정된 항로점의 위치에 따라서, 2대의 무인기 중 하나의 무인기만이 모든 항로점을 경유하는 경우가 발생될 수도 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 조종사는 유인기와 무인기의 협업 비행 동안 복수 개의 무인기 각각에 경로점들을 개별적으로 지정하는 과정을 거칠 필요 없이, 메인 통제 유닛(110)에 구비되는 협업 비행 프로그램의 타입을 선택하고 파라미터를 입력하는 과정만으로 2대의 무인기를 최적 비행 경로로 운용할 수 있다.
도4는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제2 비행 프로그램이 적용될 수 있는 상황을 나타낸다.
도4를 참조하면, 비행 상황에 따라 2대의 무인기(201, 202)를 운용하여 표적(a)을 감시하여야 하는 상황이 발생될 수 있다. 제1 무인기(201)가 표적(a)을 감시함에 있어서 고산과 같은 지형지물(b)에 의하여 표적(a)으로의 시야가 제한되는 경우, 제2 무인기(202)의 제1 무인기(201)에 대한 상대적인 위치를 제어함으로써 표적(a)에의 시야를 확보하고 감시의 사각지대를 제거할 수 있다. 이러한 경우 조종사는 메인 통제 유닛의 비행 타입 입력기를 제2 비행 프로그램으로 선택하고, 입력 유닛을 통하여 제1 무인기(201)의 위치, 표적(a)의 위치, 지형지물(b)의 위치, 및 표적(a)을 중심으로 한 제2 무인기(202)의 제1 무인기(201)에 대한 각도(θ1) 등의 파라미터를 메인 통제 유닛(110) 상에 입력할 수 있다. 표적을 중심으로 한 제2 무인기의 제1 무인기에 대한 각도는 표적의 위치 및 지형지물의 높이 등 상황에 맞게 따라 변화될 수 있다. 제2 무인기(202)는 입력된 파라미터에 따라 메인 통제 유닛에 비행 위치가 통제될 수 있고, 사각지대 표적에 대한 효과적인 감시가 이루어지는 동시에, 무인기를 제어하여야 하는 조종사의 업무 부하가 감소될 수 있다.
도5a 및 도5b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제3 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도5a 및 도5b를 참조하면, 유인기의 조종사는 유인기의 내부에 마련되는 메인 통제 유닛(110)을 제어함으로써 복수 개의 무인기의 비행 경로를 설정할 수 있다. 메인 통제 유닛(110)은 표시 디스플레이(111)와 비행 타입 입력기(112)를 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 메인 통제 유닛(110)에 내장된 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 복수 개의 물리 제어 버튼을 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)를 조작함으로써, 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)에 기 구비된 복수 개의 협업 비행 프로그램 중 제3 비행 프로그램을 선택할 수 있다.
비행 환경의 동적인 상황 변화에 따라, 임의의 지역이나 경로를 지정하여 무인기가 해당 지역이나 경로를 촬영하여야 하는 경우가 발생될 수 있다. 제3 비행 프로그램은, 무인기(20)가 설정된 지역 또는 경로를 비행하며 최적화된 위치에서 촬영이 이루어지도록 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있다.
먼저, 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)로부터 유인기와 무인기의 협업 비행 타입이 메인 통제 유닛(110)으로 입력될 수 있다. 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)에 형성되어 있는 물리 버튼을 조작하여, 무인기(20)가 상술한 제3 비행 프로그램에 따라 해당 지역 또는 경로를 촬영하며 비행할 수 있도록 제3 비행 프로그램을 선택할 수 있다. 이후, 메인 통제 유닛(110)에는 입력 유닛에 의하여 유인기 및 복수 개의 무인기의 특정 파라미터가 입력될 수 있다. 예컨대 조종사는 상술한 입력 유닛을 통하여, 메인 통제 유닛(110)의 표시 디스플레이(111)상에서 무인기(20)가 촬영하여야 할 다수 개의 촬영 지점(c1, c2, c3)들을 설정할 수 있다. 예컨대 조종사는 전자지도 상의 위치를 선택할 수 있는 제1 입력 유닛을 통하여 제1 화면(d1)상에 표시된 전자지도로부터 다수의 촬영 지점(c1, c2, c3)들을 지정할 수 있다. 촬영 지점들이 입력되면, 메인 통제 유닛(110)은 해당 촬영 지점들의 촬영을 수행할 무인기(20)가 경유하여야 하는 항로점(p1, p2, p3)들의 좌표값을 자동을 산출할 수 있다. 산출된 항로점들의 좌표값은 표시 디스플레이(111)의 제1 화면(d1)상의 전자지도에 표시될 수 있다. 무인기(20)는 메인 통제 유닛(110)에 의하여 산출된 항로점(p1, p2, p3)를 경유하며 비행하도록 제어될 수 있고, 지정된 촬영 지점(c1, c2, c3)들의 촬영을 자동으로 수행할 수 있다.
이러한 구성을 채용함으로써, 조종사는 입력 유닛을 통하여 메인 통제 유닛(110) 상의 표시 디스플레이(111)에 촬영 지점들을 입력하는 과정만으로 임의의 지역을 효과적으로 정찰하도록 무인기를 제어할 수 있고, 조종사의 업무 부하가 크게 감소될 수 있다.
도6a 및 도6b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제4 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도6a 및 도6b를 참조하면, 유인기의 조종사는 유인기의 내부에 마련되는 메인 통제 유닛(110)을 제어함으로써 복수 개의 무인기의 비행 경로를 설정할 수 있다. 메인 통제 유닛(110)은 표시 디스플레이(111)와 비행 타입 입력기(112)를 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 메인 통제 유닛(110)에 내장된 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 복수 개의 물리 제어 버튼을 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)를 조작함으로써, 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)에 기 구비된 복수 개의 협업 비행 프로그램 중 제4 비행 프로그램을 선택할 수 있다.
비행 환경의 동적인 상황 변화에 따라, 유인기 조종사의 안전을 확보하기 위하여 무인기가 정찰 비행을 수행하여야 하는 경우가 발생될 수 있다. 특히, 무인기가 유인기의 근처 위치에 지속적으로 위치되어야 하는 경우가 발생될 수 있다. 이러한 경우, 제4 비행 프로그램은 무인기(20)가 유인기(10)로부터 기 설정된 거리와 방향만큼 이격된 상태에서 비행하도록 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있다.
먼저, 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)로부터 유인기와 무인기의 협업 비행 타입이 메인 통제 유닛(110)으로 입력될 수 있다. 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)에 형성되어 있는 물리 버튼을 조작하여, 무인기(20)가 상술한 제4 비행 프로그램에 따라 유인기를 호위하며 비행할 수 있도록 제4 비행 프로그램을 선택할 수 있다.
이후, 유인기(10)가 유인기의 비행 경로상의 항로점(U1, U2, U3)를 통과하며 비행하는 경우, 메인 통제 유닛(110)은 유인기(10)의 위치와 기 설정된 거리만큼 기 설정된 방향으로 이격된 무인기(20)의 비행 경로상의 항로점(p1, p2, p3)을 자동으로 산출할 수 있다. 무인기는 메인 통제 유닛(110)에 의하여 산출된 항로점(p1, p2, p3)를 따라 비행할 수 있고, 유인기의 비행경로상의 항로점(U1, U2, U3)을 촬영한 영상을 유인기로 송신할 수 있다. 산출된 무인기의 항로점(p1, p2, p3)들의 좌표값은 표시 디스플레이(111)의 제1 화면(d1)상의 전자지도에 표시될 수 있고, 무인기(20)가 해당 항로점을 비행하며 촬영한 영상은 제2 화면(d2)상에 표시됨으로써 조종사는 유인기 주변 지역의 위험 요소들을 손쉽게 파악할 수 있다. 또는, 유인기(10)의 비행 경로 설정 유무와 무관하게 무인기(20)는 항상 유인기(10)로부터 기 설정된 거리만큼 이격되어 비행되도록 통제될 수 있다. 즉 유인기(10)가 비행하는 경우, 무인기(20)는 무인기(20)의 유인기(10)에 대한 상대적 위치가 일정한 거리와 방향으로 유지되는 상태를 유지하며 비행될 수 있다.
이러한 구성을 채용함으로써, 조종사는 메인 통제 유닛(110)상에서 제4 비행 프로그램을 선택하는 과정만으로, 유인기의 주변 지역의 위험 상황들을 정찰하도록 무인기를 제어할 수 있고, 조종사의 업무 부하는 크게 감소될 수 있다.
도7a 및 도7b는 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템에 구비되는 복수 개의 협업 비행 프로그램 중, 제5 비행 프로그램의 구현 형태를 나타낸다.
도7a 및 도7b를 참조하면, 유인기의 조종사는 유인기의 내부에 마련되는 메인 통제 유닛(110)을 제어함으로써 복수 개의 무인기의 비행 경로를 설정할 수 있다. 메인 통제 유닛(110)은 표시 디스플레이(111)와 비행 타입 입력기(112)를 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)는 메인 통제 유닛(110)에 내장된 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 복수 개의 물리 제어 버튼을 포함할 수 있다. 비행 타입 입력기(112)를 조작함으로써, 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)에 기 구비된 복수 개의 협업 비행 프로그램 중 제5 비행 프로그램을 선택할 수 있다.
비행 환경의 동적인 상황 변화에 따라, 유인기 조종사의 안전을 확보하기 위하여 무인기가 정찰 비행을 수행하여야 하는 경우가 발생될 수 있다. 특히, 유인기가 기 설정된 비행 경로를 따라 비행하는 경우, 유인기가 해당 경로를 비행하기 전에 무인기가 먼저 해당 비행 경로를 따라 비행하며 주변 상황을 정찰하여야 하는 상황이 발생될 수 있다. 이러한 경우, 제5 비행 프로그램은 무인기(20)가 유인기(10)의 비행 경로를 사전에 비행하도록 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있다.
먼저, 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)로부터 유인기와 무인기의 협업 비행 타입이 메인 통제 유닛(110)으로 입력될 수 있다. 유인기의 조종사는 메인 통제 유닛(110)의 비행 타입 입력기(112)에 형성되어 있는 물리 버튼을 조작하여, 무인기(20)가 상술한 제5 비행 프로그램에 따라 유인기를 선도하며 비행할 수 있도록 제5 비행 프로그램을 선택할 수 있다.
유인기(10)가 유인기의 비행 경로상의 항로점(U1, U2, U3, U4)를 통과하며 비행하는 경우, 메인 통제 유닛(110)은 유인기(10)가 해당 경로를 비행하기 전에 무인기가 해당 항로점(U2, U3, U4)을 먼저 통과하여 비행하도록 무인기(20)의 항로점을 자동으로 산출할 수 있다. 무인기는 메인 통제 유닛(110)에 의하여 유인기(10) 보다 먼저 유인기의 항로점(U2, U3, U4)를 따라 비행할 수 있고, 해당 지역을 촬영한 영상을 유인기로 송신할 수 있다. 무인기(20)가 해당 항로점을 비행하며 촬영한 영상은 제2 화면(d2)상에 표시됨으로써 조종사는 유인기 주변 지역의 위험 요소들을 손쉽게 파악할 수 있다.
이러한 구성을 채용함으로써, 조종사는 메인 통제 유닛(110)상에서 제4 비행 프로그램을 선택하는 과정만으로, 유인기의 주변 지역의 위험 상황들을 정찰하도록 무인기를 제어할 수 있고, 조종사의 업무 부하는 크게 감소될 수 있다.
상술한 제1 비행 프로그램 내지 제5 비행 프로그램은 일 실시예에 따른 무인기 통제 시스템의 통제부에 마련되는 협업 비행 프로그램의 예시적인 것으로, 통제부에 소프트웨어의 형태로 내장될 수 있는 협업 비행 프로그램은 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형태로 무인기의 비행 경로를 통제할 수 있는 협업 비행 프로그램이 통제부에 마련될 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 무인기 통제 시스템
10: 유인기
20: 무인기
100: 통제부

Claims (14)

  1. 사용자가 탑승할 수 있는 유인기; 및
    상기 유인기와 협업하여 비행할 수 있는 적어도 하나의 무인기;
    를 포함하고,
    상기 유인기는,
    사용자가 상기 유인기에 탑승한 상태에서 상기 유인기와 함께 비행하는 적어도 하나의 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있도록 마련되는 통제부;
    를 포함하고는,
    상기 유인기는 상기 무인기의 비행 경로를 통제할 수 있는 통제 신호를 상기 무인기를 향하여 송신할 수 있고, 상기 무인기는 상기 유인기의 상기 통제 신호를 직접적으로 수신할 수 있고,
    상기 통제부는,
    상기 무인기의 비행 경로를 설정하고, 설정된 상기 비행 경로로 상기 무인기의 비행을 제어할 수 있는 적어도 하나 이상의 프로그램을 포함하는 장치를 구비하고,
    적어도 하나의 상기 무인기에 데이터를 송신할 수 있는 데이터링크 유닛;
    상기 무인기에 송신할 데이터를 생성할 수 있는 메인 통제 유닛; 및
    상기 메인 통제 유닛에 상기 무인기의 비행 경로를 제어하는 파라미터를 입력할 수 있는 적어도 하나의 입력 유닛;
    을 포함하고,
    상기 메인 통제 유닛에는, 사용자가 상기 유인기에 탑승한 상태에서 선택 가능한 복수 개의 협업 비행 프로그램이 마련되고,
    상기 메인 통제 유닛은,
    상기 유인기와 상기 무인기의 비행 정보, 상기 유인기에 마련되는 전자지도 생성기로부터 생성되는 전자지도, 또는 이들 모두가 표시될 수 있는 표시 디스플레이; 및
    사용자가 필요에 따라 상기 협업 비행 프로그램을 선택할 수 있는 비행 타입 입력기;
    를 포함하고,
    상기 메인 통제 유닛은, 사용자가 선택한 상기 협업 비행 프로그램과 상기 입력 유닛에 입력된 상기 파라미터를 기반으로 상기 무인기의 비행 경로를 제어하는 신호를 생성할 수 있고,
    상기 협업 비행 프로그램은,
    복수 개의 상기 무인기가 복수 개의 항로점을 비행하는 데에 소요되는 시간이 최소화되도록 복수 개의 상기 항로점을 복수 개의 상기 무인기에 각각 지정할 수 있고 복수 개의 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제1 비행 프로그램을 포함하고,
    상기 메인 통제 유닛은,
    상기 제1 비행 프로그램을 통하여 복수 개의 무인기가 다수의 항로점들을 정찰할 수 있도록 복수 개의 무인기에 항로점들을 각각 분배할 수 있으며,
    상기 협업 비행 프로그램은,
    기 설정된 표적 또는 새로이 지정된 표적에 대하여 제1 무인기 또는 제2 무인기 중 적어도 하나의 무인기의 시야가 확보될 수 있도록 상기 제1 무인기에 대한 상기 제2 무인기의 상대적인 위치를 제어할 수 있는 제2 비행 프로그램을 포함하고,
    상기 제1 무인기가 표적을 감시함에 있어서 지형지물에 의하여 표적으로의 시야가 제한되는 경우, 상기 메인 통제 유닛은 상기 제2 비행 프로그램을 통하여 상기 제2 무인기의 제1 무인기에 대한 상대적인 위치를 제어할 수 있는,
    무인기 통제 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비행 타입 입력기는 상기 표시 디스플레이와 일체로 형성되고, 상기 표시 디스플레이의 가장자리로부터 연장되어 형성되는,
    무인기 통제 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입력 유닛은,
    상기 표시 디스플레이의 상기 전자지도 상의 위치를 선택할 수 있는 제1 입력 유닛과, 상기 무인기의 수치적 데이터를 입력할 수 있는 제2 입력 유닛을 포함하는,
    무인기 통제 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 협업 비행 프로그램은,
    복수 개의 촬영 지점에 대응되는 상기 무인기의 복수 개의 항로점을 산출할 수 있고 산출된 상기 항로점을 따라 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제3 비행 프로그램을 포함하는,
    무인기 통제 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 협업 비행 프로그램은,
    상기 무인기가 상기 유인기로부터 기 설정된 거리와 방향을 유지하도록 상기 유인기의 비행 경로에 따라 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제4 비행 프로그램을 포함하는,
    무인기 통제 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 협업 비행 프로그램은,
    상기 유인기의 기 설정된 비행 경로상의 항로점을 상기 무인기가 상기 유인기에 앞서 통과할 수 있도록 상기 무인기의 비행 경로를 제어할 수 있는 제5 비행 프로그램을 포함하는,
    무인기 통제 시스템.
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