KR102629186B1 - 무인 항공기들의 위치를 탐지하는 식별 방법 및 그 방법을 수행하는 무인 항공 탐지 장치 - Google Patents

무인 항공기들의 위치를 탐지하는 식별 방법 및 그 방법을 수행하는 무인 항공 탐지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치에 관한 것으로, 상세하게, 식별 방법은 상공에 비행 중인 다수의 무인 항공기를 탐지 및 식별하는 과정에서 발생 가능한 충돌을 사전에 예방하기 위한 방법으로, 상공에 위치한 다수의 무인 항공기를 탐지하고, 식별 정보 요청 메시지를 이용하여 다수의 무인 항공기 각각의 비행 합법성을 판단한다.

Description

무인 항공기들의 위치를 탐지하는 식별 방법 및 그 방법을 수행하는 무인 항공 탐지 장치{IDENTIFICATION METHOD FOR DETECTING LOCATION OF UNMANNED AERIAL VEHICLE AND, UNMANNED AERIAL VEHICLE DETECTION APPARATUS FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 무인 항공기들의 위치를 탐지하는 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공중을 비행하는 무인 항공기들의 위치를 탐지하며, 탐지된 무인 항공기들 각각에 대한 비행 합법성을 확인하는 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 남아공 Koeberg 원전에 드론이 추락하고, 영국 개트윅 공항에 드론 출현으로 인해 이착륙이 전면 중단되고, 사우디 유전에 드론이 추락하는 등 다양한 형태의 드론을 이용한 역기능 사례가 증가되고 있다. 이는 드론 비행과 관련한 식별체계의 부재로 발생했을 가능성이 높다고 보여지고 있으며, 이로 인하여 안전/보안 위협, 사생활 침해 등의 범죄 행위 악용 시 추적 및 책임 소재 확인이 어렵다고 할 수 있다. 소형 드론 역기능 대응 기술은 크게 3단계로 나뉘어 진다.
첫 번째 단계는 대응 초기 단계에 해당하는 드론 탐지이다. 드론 탐지는 비행금지구역에 침범한 드론을 탐지하거나 비행궤적 등의 분석을 통해 적법한 드론인지 판단하는 단계를 의미한다.
두 번째 단계는 드론의 ID 식별을 통하여 드론 소유주나 기체 등록 정보 등을 파악하는 드론 식별이다. 다만, 드론 식별은 다양한 소형드론에 적용 가능한 ID 식별 기술이 부재한 상황이다.
세 번째 단계는 드론 탐지 또는 식별 후 물리적인 방식을 사용하여 드론의 침입 또는 위협을 제거하는 무력화 기술이다. 무력화 기술은 위협으로 판단되는 드론을 그물로 포획하거나, 지오펜싱, EMP 등 교란전파를 이용하여 드론 운행이 불가능하게 하는 기술이다.
드론을 식별하기 위해서는 식별 모듈이 장착된 드론과 지상용 식별기 사이에 통신이 이루어져야 한다. 이 통신 링크를 통하여 드론의 ID와 드론의 실시간 위치정보를 지상용 식별기에 알려주는 것이 식별의 최소 단계라고 할 수 있다. 이런 부분을 고려하면 소형드론에 장착되는 식별 모듈에는 GPS 신호를 측정하는 부분이 필수적이고, 고도를 정밀하게 측정하기 위해 기압을 측정하는 부분도 필요하다고 판단된다.
지상용 식별기는 드론의 식별 모듈보다 더 많은 기능을 수행하는데, 주요한 기능은 드론 식별 거리를 증가시키기 위한 빔포밍 기능이다. 빔포밍 기능은 빔의 모양을 샤프하게하여 멀리까지 식별 신호가 도달하게 하는 기능으로써, 다수의 안테나가 필수적이기 때문에 폼팩터에 영향을 받지 않는 지상용 식별기에 구현되어야 한다.
본 발명은 상공에 다수의 무인 항공기들이 비행하는 환경에서 무인 항공기들 각각을 탐지하는 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치에 제공할 수 있다.
본 발명은 유니캐스트(Unicast) 전송 방식을 이용하여 무인 항공기들 각각과 통신을 수행함으로써, 통신 과정에서 발행하는 데이터 충돌을 예방하는 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치에 제공할 수 있다.
본 발명은 탐지한 무인 항공기들 각각의 비행 목적 및 식별 정보(ID)를 이용하여 무인 항공기들 중 비합법적으로 비행하는 무인 항공기를 식별하는 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치에 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 무인 항공 탐지 장치가 수행하는 식별 방법은 상기 무인 항공 탐지 장치의 탐지 거리를 고려하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 레이더 신호를 전송하는 단계; 상기 무인 항공기로부터 반사된 레이더 신호에 따른 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기를 탐지하는 단계; 상기 탐지된 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 식별 정보 요청 메시지를 수신한 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수를 비교하는 단계; 및 비교 결과에 따른 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전송하는 단계는, 브로드캐스팅 통신 방식을 이용하여 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 식별 정보 요청 메시지는, 상기 무인 항공 탐지 장치와 무인 항공기 간 유니캐스트 통신 방식을 수행하기 위한 타이밍을 결정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 수신하는 단계는, 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신할 수 있다.
일실시예에 따른 무인 항공기는, 상기 무인 항공 탐지 장치로부터 수신한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위한 랜덤 전송 시간을 결정하고, 상기 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 결정된 랜덤 전송 시간에 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 수신하는 단계는, 상기 N개의 무인 항공기 각각에서 결정된 서로 다른 랜덤 전송 시간에 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신할 수 있다.
일실시예에 따른 무인 항공기에서 수행하는 식별 방법은 항공을 비행하는 중에 무인 항공 탐지 장치로부터 식별 정보 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 식별 정보 요청 메시지에 포함된 GPS 위치를 이용하여 무인 항공 탐지 장치가 존재하는 위치로, 무인 항공기의 비행 방향을 변경하는 단계; 및 상기 변경된 비행 방향에서 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전송하는 단계는, 상기 식별 정보 요청 메시지에 포함된 최대 랜덤 시간 및 랜덤 시간 단계를 이용하여 무인 항공 탐지 장치에 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위한 랜덤 전송 시간을 결정하는 단계; 및 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 랜덤 전송 시간 내 무인 항공 탐지 장치에 식별 정보 응답 메시지를 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 최대 랜덤 시간은, 상기 식별 정보 요청 메시지를 수신한 각 무인 항공기가 식별 정보 응답 메시지를 무인 항공 탐지 장치로 전송할 때, 고려해야 하는 시간의 최대값이며, 상기 랜덤 시간 단계는, 무인 항공기가 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있는 랜덤 시간을 분할하는 단계일 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서를 포함하는 무인 항공 탐지 장치는 상기 프로세서는, 상기 무인 항공 탐지 장치의 탐지 거리를 고려하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 레이더 신호를 전송하고, 상기 무인 항공기로부터 반사된 레이더 신호에 따른 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기를 탐지하고, 상기 탐지된 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송하고, 상기 식별 정보 요청 메시지를 수신한 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하고, 상기 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수를 비교하고, 비교 결과에 따른 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서는, 브로드캐스팅 통신 방식을 이용하여 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서는, 상기 무인 항공 탐지 장치와 무인 항공기 간 유니캐스트 통신 방식을 수행하기 위한 타이밍을 결정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서는, 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신할 수 있다.
일실시예에 따른 무인 항공기는, 상기 무인 항공 탐지 장치로부터 수신한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위한 랜덤 전송 시간을 결정하고, 상기 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 결정된 랜덤 전송 시간에 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서는, 상기 N개의 무인 항공기 각각에서 결정된 서로 다른 랜덤 전송 시간에 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신할 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서를 포함하는 무인 항공기에 있어서, 상기 프로세서는, 항공을 비행하는 중에 무인 항공 탐지 장치로부터 식별 정보 요청 메시지를 수신하고, 상기 식별 정보 요청 메시지에 포함된 GPS 위치를 이용하여 무인 항공 탐지 장치가 존재하는 위치로, 무인 항공기의 비행 방향을 변경하고, 상기 변경된 비행 방향에서 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 프로세서는, 상기 식별 정보 요청 메시지에 포함된 최대 랜덤 시간 및 랜덤 시간 단계를 이용하여 무인 항공 탐지 장치에 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위한 랜덤 전송 시간을 결정하고, 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 랜덤 전송 시간 내 무인 항공 탐지 장치에 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 최대 랜덤 시간은, 상기 식별 정보 요청 메시지를 수신한 각 무인 항공기가 식별 정보 응답 메시지를 무인 항공 탐지 장치로 전송할 때, 고려해야 하는 시간의 최대값이며, 상기 랜덤 시간 단계는, 무인 항공기가 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있는 랜덤 시간을 분할하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치는 상공에 다수의 무인 항공기들이 비행하는 환경에서 무인 항공기들 각각을 탐지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치는 유니캐스트 전송 방식을 이용하여 무인 항공기들 각각과 통신을 수행함으로써, 통신 과정에서 발행하는 데이터 충돌을 예방할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 식별 방법 및 무인 항공 탐지 장치는 탐지한 무인 항공기들 각각의 비행 목적 및 식별 정보(ID)를 이용하여 무인 항공기들 중 비합법적으로 비행하는 무인 항공기를 식별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무인 항공기 및 무인 항공 탐지 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 항공기 및 무인 항공 탐지 장치 각각의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 식별 신호의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식별 정보 요청 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 식별 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 복수의 무인 항공기 및 무인 항공 탐지 장치 간 통신을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무인 항공기 및 무인 항공 탐지 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 무인 항공 탐지 장치(101)는 복수의 무인 항공기(102)를 탐지하고, 복수의 무인 항공기(102)와 메시지를 송수신할 수 있다. 자세하게, 무인 항공 탐지 장치(101)는 무인 항공 탐지 장치(101)의 탐지 거리를 고려하여 무인 항공기(102)를 탐지하기 위한 레이더 신호를 전송할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치(101)는 레이더 신호를 통해 복수의 무인 항공기(102)를 식별하기 전에 무인 항공기의 대략적인 위치 파악 및 궤적 확인을 위하여 데이러 신호를 이용할 수 있다.
무인 항공 탐지 장치(101)는 무인 항공기(102)로부터 반사된 레이더 신호에 따른 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기(102)를 탐지할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치(101)는 탐지된 N개의 무인 항공기(102)로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치(101)는 식별 정보 요청 메시지를 수신한 무인 항공기(102)로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신할 수 있다.
무인 항공 탐지 장치(101)는 다수의 드론이 비행하고 있는 환경에서 드론을 식별하기 위해 크게 2가지 통신 방식을 이용할 수 있다. 통신 방식은 유니캐스트 통신 방식과 브로드캐스트 통신 방식으로 구분될 수 있다.
유니캐스트 통신 방식(Unicast)은 무인 항공 탐지 장치가 무인 항공기에 요청하면, 무인 항공기가 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 때, 사용되는 통신 방식일 수 있다. 유니캐스트 통신 방식은 필요할 때만 식별하기 때문에 드론의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
브로드캐스트 통신 방식(Broadcast)은 무인 항공 탐지 장치의 요청 없이도, 무인 항공기가 주시적으로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 때, 사용되는 통신 방식일 수 있다. 브로드캐스트 통신 방식은 주기적으로 식별 신호를 전송하기 때문에 식별 정보 획득의 안정성이 있다.
자세하게, 상공에 다수의 무인 항공기(102)가 비행하고 있는 환경에서 유니캐스트 통신 방식으로 각 무인 항공기들을 식별하기 위해서는 다수의 무인 항공기가 단일의 무인 항공 탐지 장치로 전송할 때 발생하는 충돌을 예방할 필요가 있다. 이러한 현상을 해결하기 위해, 본 발명은 다수의 무인 항공기가 비행하는 환경에서 유니캐스트 통신 방식으로 무인 항공기를 식별할 수 있다.
이후, 무인 항공 탐지 장치(101)는 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수를 비교할 수 있다. 그리고, 무인 항공 탐지 장치(101)는 비교 결과에 따른 개수가 동일한 경우, 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치(101)는 비교 결과에 따른 개수가 동일하지 않은 경우, 탐지된 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 재전송할 수 있다.
무인 항공 탐지 장치(101)는 재전송한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하면, 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 항공기 및 무인 항공 탐지 장치 각각의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 무인 항공 탐지 장치(201)와 무인 항공기(203)는 유니캐스트 통신 방식과 브로드캐스트 통신 방식을 이용하여 메시지를 송수신할 수 있다. 이를 통해 무인 항공 탐지 장치(201)는 상공에 비행하는 무인 항공기를 탐지하고, 탐지된 무인 항공에 대한 비행 합법성을 확인할 수 있다.
무인 항공 탐지 장치(201)는 프로세서(202)를 포함할 수 있다. 프로세서(202)는 브로드캐스팅 통신 방식을 이용하여 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.
프로세서(202)는 무인 항공기(203)에서 전송한 식별 정보 응답 메시지를 수신할 수 있다. 일례로, 프로세서(202)는 메시지를 송신 및 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(202)는 무인 항공 탐지 장치(201)의 탐지 거리 내 레이더 신호를 제어할 수 있다. 자세하게, 프로세서(202)는 빔포밍 안테나부로써, 탐지된 무인 항공기의 식별이 안되는 경우에 탐지 결과를 바탕으로 무인 항공기의 이동 방향에 안테나 빔을 조정할 수 있다.
해당 기능은 아날로그 형태로 기계적인 안테나 이동과 디지털 형태로 빔 패턴을 변화하는 2가지 타입을 모두 지원할 수 있다. 프로세서(202)는 무인 항공기를 탐지 및 식별하기 위한 단계로, 탐지 거리에 진입한 무인 항공기의 대략적인 위치를 파악할 수 있다. 레이더 신호를 이용한 탐지는 기본적으로 무인 항공기를 식별 전 단계이기 때문에 탐지 거리는 식별 거리보단 넓어야 한다.
이에, 프로세서(202)는 무인 항공 탐지 장치의 탐지 거리를 고려하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 레이더 신호를 전송할 수 있다.
프로세서(202)는 무인 항공기로부터 반사된 레이더 신호에 따른 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기를 탐지할 수 있다. 프로세서(202)는 반사된 신호에 따른 인근에 비행하고 있는 무인 항공기의 숫자를 파악하며, 식별 시 탐지 단계에서 확인된 N개의 무인 항공기들을 모두 탐지할 수 있다.
여기서, 프로세서(202)는 레이더 신호를 이용한 경우, 무인 항공기의 비행 궤적 및 방향을 파악할 수 있기 때문에, 빔포밍 안테나의 방향 전환 시 참고할 데이터로 제공할 수도 있다.
프로세서(202)는 상공을 비행하는 무인 항공기에서 전송된 식별 정보를 Raw Data에 저장할 수 있다. 여기서, 식별 정보는 무인 항공 탐지 장치의 요청 없이도, 무인 항공기가 주시적으로 무인 항공 탐지 장치로 전송하는 정보일 수 있다. 식별 정보는 드론 식별 번호(DIN: Drone Identification Number)와 GPS 정보(Global Positioning System), 수신 신호 세기를 포함하며, 무인 항공기의 위치를 나타내는 정보일 수 있다.프로세서(202)는 식별 정보를 Raw Data라고 정의할 수 있다.
프로세서(202)는 저장된 Raw Data에 포함된 드론 ID를 데이터베이스에서 검색하여 보험정보, 소유주 정보, 조종사 정보 등 상세한 드론 식별 정보를 획득할 수 있으며, 프로세서(202)는 데이터베이스에 접속하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
무인 항공기(203)는 프로세서(204)를 포함할 수 있으며, 프로세서(204)는 도 2와 같이 드론 식별 번호, GPS 정보 및 수신 신호 세기를 포함하는 식별 정보를 무인 항공 탐지 장치로 전송할 수 있다.
프로세서(204)는 GPS 정보에 포함된 고도 정보의 경우엔 저고도에서 기압계를 통해 고도를 확인하고, 고고도에서는 GPS와 기압계를 혼합하여 고도를 확인할 수 있다. 또한, 식별 정보는 수신신호 세기가 포함되어야 하는데, 이를 통해 식별 거리 추정 및 실험용 데이터로 사용할 수도 있다.
프로세서(204)는 안테나 송수신부에 따른 원거리 드론 식별을 위해 충분한 송수신 이득 및 다중 밴드 수신이 가능한 안테나를 동작시킬 수 있다. 프로세서(204)는 GPS 신호를 측정할 수 있으며, 이는 무인 항공기 내에 장착된 GPS 모듈에서 현재 무인 항공기가 위치한 곳의 위도, 경도, 고도 정보를 측정할 수 있다. 프로세서(204)는 지상용 식별기 요청 시, GPS 정보를 포함하는 식별 정보 응답 메시지를 생성하고, 생성된 식별 정보 응답 메지시를 전송할 수 있다. 프로세서(204)는 각 무인 항공기에서 식별 신호를 전송하고자 할 때, 무인 항공 탐지 장치로 식별 신호를 보낼 타이밍을 결정할 시간을 결정할 수 있다.
이때, 다수의 무인 항공기들이 무인 항공 탐지 장치로 동시에 전송하면, 무인 항공 탐지 장치에서 충돌하기 때문에, 이를 방지하기 위해 프로세서(204)는 각 무인 항공기에서 식별 신호 전송 시 랜덤 시간을 발생하여 랜덤 시간에 따라 무인 항공 탐지 장치에서의 충돌을 예방할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 식별 신호의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 무인 항공기는 상공을 비행하면서, 무인 항공기를 식별하기 위한 식별 신호를 생성할 수 있다. 무인 항공기는 상공을 비행하면서, 지상에 위치한 무인 항공 탐지 장치로 생성된 식별 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 식별 정보는 무인 항공기를 특정하기 위한 정보로, 크게, 드론 식별 번호(DIN: Drone Identification Number)와 GPS 정보(Global Positioning System), 수신 신호 세기를 포함할 수 있다.
① 드론 식별 번호
드론 식별 번호는 무인 항공기를 특정할 수 있는 번호 체계일 수 있으며, 드론 식별 번호를 형성하는 구성은 무인 항공기의 동작 방식 또는, 데이터 형식에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 드론 식별 번호는 국가 코드, 제조사 코드, 모델 번호, 제조 일자, 시리얼 번호로 구현될 수 있다.
- 국가 코드: 데이터 처리 및 통신을 목적으로 국가(독립 국가 또는, 비독립 지역)와 속령을 나타내기 위한 부호로써, 국가 명칭을 나타내기 위해 사용되는 알파벳 혹은 숫자로 된 짧은 지역 부호(geocode)일 수 있다.
- 제조사 코드: 무인 항공기를 제품으로써, 설계, 제작, 생산 등 제조 과정을 수행한 회사를 나타내는 기업 코드일 수 있다.
- 모델 번호: 무인 항공기를 식별하기 위한 고유한 번호일 수 있다.
- 제조 일자: 무인 항공기가 생산된 일자일 수 있다.
- 시리얼 번호: 무인 항공기를 식별을 하기 위해 할당된 일련의 고유한 등차의 정수일 수 있다.
② GPS 정보
GPS 정보는 위성을 통해 무인 항공기의 위치를 측정한 정보로, 위성에서 실시간으로 측정된 위도 정보, 경도 정보, 고도 정보를 포함할 수 있다.
- 위도 정보: 지구의나 지도에서 적도를 기준으로 무인 항공기의 남쪽 위치와 북쪽의 위치를 나타낸 정보일 수 있다.
- 경도 정보: 적도와 수직된 방향, 즉 세로로 지구표면을 따라 북극과 남극을 잇는 선으로, 시간을 측정하기 위한 정보일 수 있다.
- 고도 정보: 지평선을 기준으로 하여 측정한 천체의 높이를 각도로 나타낸 정보일 수 있다.
③ 수신 신호 세기
수신 신호 세기는 지상에 위치한 무인 항공 탐지 장치로부터 수신한 신호의 크기를 나타낼 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식별 정보 요청 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 무인 항공 탐지 장치는 상공을 비행하는 하나 이상의 무인 항공기를 감지할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 상공에 무인 항공기가 감지되면, 대략적인 무인 항공기의 위치 및 궤적을 파악할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 감지된 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지(IIRQM: Identification Information ReQuest Message)를 전송할 수 있다. 여기서, 무인 항공 탐지 장치는 브로드캐스팅(Broadcasting) 통신 방식을 이용하여 감지된 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.
여기서, 식별 정보 요청 메시지는 무인 항공 탐지 장치와 무인 항공기 간에 개별적으로 유니캐스트 통신 방식을 수행하기 위한 타이밍을 결정하기 위한 정보일 수 있다. 식별 정보 요청 메시지는 크게 5가지로 구성될 수 있으며, 식별기 ID, 최대 랜덤시간, 랜덤 시간 Step, 드론 식별 제한 시간, 식별기 위치 GPS를 포함할 수 있다.
- 식별기 ID는 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 무인 항공기가 전송하는 식별 정보 응답 메시지를 수신하기 위한 무인 항공 탐지 장치의 주소를 나타낼 수 있다. 식별기 ID는 식별 정보 요청 메시지를 전송하는 무인 항공 탐지 장치를 식별하기 위한 주소일 수 있다.
- 최대 랜덤 시간(Maximum Random Time)은 식별 정보 요청 메시지를 수신한 각 무인 항공기가 식별 정보 응답 메시지를 무인 항공 탐지 장치로 전송할 때, 고려해야 하는 시간의 최대값을 의미할 수 있다. 다시 말해, 최대 랜덤 시간은 무인 항공기가 랜덤으로 식별 정보 응답 메시지를 보낼 시간의 최대값일 수 있다.
일례로, 최대 랜덤 시간은 시간의 최대값으로 5ms이 설정될 수 있으며, 무인 항공기는 무인 항공 탐지 장치로부터 식별 정보 요청 메시지를 수신한 시점으로부터, 최대값인 5ms 내 랜덤으로 식별 정보 응답 메시지를 무인 항공 탐지 장치에 전송할 수 있다.
- 랜덤 시간 단계(Random Time Step)은 무인 항공기가 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있는 랜덤 시간을 분할하는 단계를 의미할 수 있다. 일례로, 최대 랜덤 시간이 5ms인 경우, 무인 항공기는 0ms에서 5ms안에 식별 정보 요청 메시지를 무인 항공 탐지 장치로 보내기 위한 랜덤 전송 시간이 결정되어야 한다.
이에, 랜덤 시간 스텝이 10인 경우, 랜덤 시간 단계는 5ms를 10으로 나눈 0.5ms 간격으로 무인 항공기에서 식별 정보 요청 메시지를 전송할 시간 슬롯을 결정해야 한다는 것을 의미할 수 있다. 일례로, 랜덤 시간 스텝이 10으로 설정되고, 최대 랜덤 시간이 5ms으로 설정된 식별 정보 요청 메시지를 무인 항공기 A, 무인 항공기 B가 수신한 경우, 무인 항공기 A는 랜덤 타이머를 사용해 0.5ms으로 랜덤 전송 시간이 결정되었고, 무인 항공기 B는 랜덤 타이머를 사용해 3.5ms으로 랜덤 전송 시간이 결정될 수 있다.
이후, 결정된 랜덤 전송 시간에 대응하여 무인 항공기 A는 0.5ms에 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송하고, 무인 항공기 B는 3.5ms에 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
- 식별 제한 시간은 탐지 단계, 식별 단계, 무력화 단계에서 식별해야 하는 최대 시간을 의미할 수 있다. 이때, 식별 제한 시간은 무인 항공기의 식별 제한 시간보다 작은 값을 가질 수 있다.
1) 탐지 단계는 관리자의 눈으로 식별하거나 또는, 레이더 등의 전자적 장비를 이용하여 무인 항공기의 형체를 탐지(detection)하는 단계를 의미할 수 있다. 이때, 무인 항공 탐지 장치는 무인 항공 탐지 장치와의 메시지 교환없이 무인 항공기의 형체를 탐지할 수 있다.
2) 식별 단계는 무인 항공기과의 메시지 교환을 통해 각종 무인 항공기의 비행 관련 정보를 파악하는 단계를 의미할 수 있다.
3) 무력화 단계는 탐지 단계 및 식별 단계를 수행하여, 불법적으로 비행하는 것으로 판단되는 무인 항공기가 존재하면, 해당 무인 항공기가 더 이상 비행하지 못하게 차단하는 단계를 의미할 수 있다.
- 식별기 GPS 위치는 지상에 위치하는 무인 항공 탐지 장치의 위치 정보일 수 있다. 이는 무인 항공기로 하여금 무인 항공 탐지 장치가 위치한 방향으로 무인 항공기의 비행 방향을 변경하며, 변경된 위치에서 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있도록 유도하기 위한 정보일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 식별 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(501)에서 무인 항공 탐지 장치는 레이더 신호를 이용하여 탐지 거리 내 상공을 비행하는 무인 항공기를 탐지할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 무인 항공기가 존재하지 않으면, 무인 항공기를 탐지하기 위한 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
단계(502)에서 무인 항공 탐지 장치는 무인 항공기가 존재하면, 탐지 거리 내 존재하는 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다. 다시 말해, 무인 항공 탐지 장치는 레이더 신호를 이용할 경우, 무인 항공기로부터 반사된 신호를 통해 무인 항공기의 위치 및 궤적을 파악할 수 있다. 이에, 무인 항공 탐지 장치는 파악된 무인 항공기의 위치 및 궤적에 위치하는 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.
단계(503)에서 무인 항공기는 무인 항공 탐지 장치로부터 식별 정보 요청 메시지를 수신할 수 있다.
단계(504)에서 무인 항공기는 랜덤 타이머를 동작시켜, 식별 정보 요청 메시지에 대응하는 식별 정보 응답 메시지를 무인 항공 탐지 장치에 정송할 시간을 결정할 수 있다. 여기서, 무인 항공기는 식별 정보 요청 메시지에 포함되어 있는, 최대 랜덤 시간, 랜덤 시간 단계, 드론 식별 제한 시간을 고려하여 개별적으로 무인 항공기 자체적인 전송 타이밍을 결정할 수 있다.
단계(505)에서 결정된 전송 타이밍에 따른 전송 시작 시간에 식별 정보 요청 메지시를 무인 항공 탐지 장치로 전송할 수 있다.
단계(506)에서 무인 항공 탐지 장치는 탐지한 무인 항공기의 개수 만큼, 식별 정보 응답 메시지가 전송되었는지를 확인할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수를 비교할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 비교 결과에 따른 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지(Group ACK 메시지)를 전송할 수 있다.
만약, 탐지된 무인 항공기 중 일부가 식별 정보 요청 메시지를 보내지 않았다면, 무인 항공 탐지 장치는 빔포밍 안테나의 빔의 방향을 무인 항공기가 탐지된 방향으로 설정하여 식별 정보 요청 메지시를 재전송할 수 있다.
전 단계에서 식별 정보 요청 메시지를 수신하지 못해서 무인 항공 탐지 장치에 탐지가 되었음에도 식별 정보 요청 메시지를 보내지 않은 무인 항공기들은 무인 항공 탐지 장치로부터 재전송된 식별 정보 요청 메시지에 식별할 수 있다. 이후, 무인 항공기는 랜덤 타이밍에 따른 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 항공기 및 무인 항공 탐지 장치 간 메시지의 흐름을 나타낸 도면이다.
무인 항공 탐지 장치는 무인 항공기를 탐지하기 위해 레이더를 이용할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 레이더를 이용하여 무인 항공 탐지 장치의 탐지 거리 내 상공에서 비행하는 무인 항공기의 탐지를 시작할 수 있다.
탐지 거리 내 상공에서 N개의 무인 항공기가 탐지되면, 무인 항공 탐지 장치는 탐지된 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 무인 항공 탐지 장치는 브로드캐스트 통신 방식을 이용하여 N개의 무인 항공기로 동시에 식별 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.
N개의 무인 항공기 각각은 무인 항공 탐지 장치에서 전송한 식별 정보 요청 메시지를 수신할 수 있다. 식별 정보 요청 메시지를 수신한 N개의 무인 항공기 각각은 랜덤 타이머를 동작시켜서 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 타이밍을 결정할 수 있다.
N개의 무인 항공기 각각은 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위해 결정된 타이밍에 대응하여 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다. 여기서, N개의 무인 항공기 각각은 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 무인 항공기와 무인 항공 탐지 장치가 일대일로 식별 정보 응답 메시지를 전송할 수 있다.
무인 항공 탐지 장치는 랜덤 시간 내 N개의 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지에 대한 전송을 완료할 수 있다. 무인 항공 탐지 장치는 전송이 완료되면, 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기 각각에 Group ACK를 전송할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
101: 무인 항공 탐지 장치
102: 무인 항공기

Claims (18)

  1. 무인 항공 탐지 장치가 수행하는 식별 방법에 있어서,
    상기 무인 항공 탐지 장치의 탐지 거리를 고려하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 레이더 신호를 전송하는 단계;
    상기 무인 항공기로부터 반사된 레이더 신호에 따른 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기를 탐지하는 단계;
    상기 탐지된 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 식별 정보 요청 메시지를 수신한 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하는 단계;
    수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수를 비교하는 단계;
    상기 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수가 동일한 경우, 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송하는 단계;
    상기 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수가 동일하지 않은 경우, 상기 탐지된 N개의 무인 항공기들 중에서 식별 정보 요청 메시지를 전송하지 않은 무인 항공기가 탐지된 방향으로 빔포밍 안테나의 빔의 방향을 설정하여 식별 정보 요청 메시지를 재전송하는 단계; 및
    재전송한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 식별 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    브로드캐스팅 통신 방식을 이용하여 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송하는 식별 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 식별 정보 요청 메시지는,
    상기 무인 항공 탐지 장치와 무인 항공기 간 유니캐스트 통신 방식을 수행하기 위한 타이밍을 결정하기 위한 정보를 포함하는 식별 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는,
    유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하는 식별 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 무인 항공기는,
    상기 무인 항공 탐지 장치로부터 수신한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위한 랜덤 전송 시간을 결정하고,
    상기 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 결정된 랜덤 전송 시간에 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송하는 식별 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는,
    상기 N개의 무인 항공기 각각에서 결정된 서로 다른 랜덤 전송 시간에 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하는 식별 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 프로세서를 포함하는 무인 항공 탐지 장치에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 무인 항공 탐지 장치의 탐지 거리를 고려하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 레이더 신호를 전송하고,
    상기 무인 항공기로부터 반사된 레이더 신호에 따른 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기를 탐지하고,
    상기 탐지된 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송하고,
    상기 식별 정보 요청 메시지를 수신한 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하고,
    수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수를 비교하고,
    상기 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수가 동일한 경우, 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송하며,
    상기 수신한 식별 정보 응답 메시지의 개수와 N개의 무인 항공기에 전송한 식별 정보 요청 메시지의 개수가 동일하지 않은 경우, 상기 탐지된 N개의 무인 항공기들 중에서 식별 정보 요청 메시지를 전송하지 않은 무인 항공기가 탐지된 방향으로 빔포밍 안테나의 빔의 방향을 설정하여 식별 정보 요청 메시지를 재전송하고, 재전송한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 식별 정보 응답 메시지를 전송한 무인 항공기로 전송 완료 메시지를 전송하는 무인 항공 탐지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    브로드캐스팅 통신 방식을 이용하여 탐지 거리 내 존재하는 N개의 무인 항공기로 식별 정보 요청 메시지를 전송하는 무인 항공 탐지 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 무인 항공 탐지 장치와 무인 항공기 간 유니캐스트 통신 방식을 수행하기 위한 타이밍을 결정하기 위한 정보를 포함하는 무인 항공 탐지 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하는 무인 항공 탐지 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 무인 항공기는,
    상기 무인 항공 탐지 장치로부터 수신한 식별 정보 요청 메시지에 대응하여 식별 정보 응답 메시지를 전송하기 위한 랜덤 전송 시간을 결정하고,
    상기 유니캐스트 통신 방식을 이용하여 상기 결정된 랜덤 전송 시간에 무인 항공 탐지 장치로 식별 정보 응답 메시지를 전송하는 무인 항공 탐지 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 N개의 무인 항공기 각각에서 결정된 서로 다른 랜덤 전송 시간에 상기 무인 항공기로부터 식별 정보 응답 메시지를 수신하는 무인 항공 탐지 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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