KR20110051068A - 영상기반 비행안전 시스템 - Google Patents

영상기반 비행안전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상기반 비행안전 시스템에 관한 것으로, 항공기의 비행정보(고도, 속도, 헤딩, 롤, 선회율, 항공기 위치좌표 등을 포함함)를 실시간 계산/측정하는 비행정보 처리부와; 상기 항공기가 비행하는 지역의 지형 영상정보를 저장한 지형 영상정보 저장부와; 상기 비행정보 처리부에서 계산/측정된 상기 비행정보와 상기 항공기의 위치좌표를 기준으로 상기 지형정보 저장부의 지형 영상을 중첩하여 제공하는 영상 통합부;를 포함함으로써, 항공기 조종사의 시계가 불량인 상황에서도 안전한 비행을 유지할 수 있는 효과가 있다.
비행안전 시스템, 비행정보 처리부, 지형 영상정보 저장부, 영상 통합부, 비행경로 박스 생성부, 비행보드 선택부

Description

영상기반 비행안전 시스템{Image Base Safety Flying System}
본 발명은 영상기반 비행안전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기상악화 또는 연무 등으로 항공기 조종사에 대한 시계 불량 상황에서도 안전한 비행경로를 확보할 수 있도록 하는 영상기반 비행안전 시스템에 관한 것이다.
항공기를 안전하게 운항할 주된 책임은 상기 항공기의 조종사에게 있다. 그러나 상기 항공기의 조종사가 기상상태 악화 또는 연무 등으로 인한 시계가 불량으로 비행경로를 이탈하는 경우가 자주 발생한다. 특히, 상기 항공기 조종사의 시계 불량으로 항공기의 적정 고도 내지 경로를 이탈함으로써, 높은 산이나 빌딩 등과 충돌할 위험이 발생할 수 있다. 이러한, 비행위험 요소를 예방하고 적절히 대처하기 위한 시스템이 비행안전 시스템이다.
상기 비행안전 시스템에 적용되는 중요한 기술에는 지리정보시스템(GIS, Geographic Information System)과 3차원 가상현실 구현기술 등이 있는데, 국내 IT기술의 발전으로 상당한 수준에 도달해 있으며, 자동차 산업분야를 비롯한 일부 시뮬레이션 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 현재까지는 상기 비행안전 시스템이 항공기 사고 예방 분야에 구체 적으로 적용된 예가 없는 실정이다.
항공분야의 선진국(미국 또는 영국 등)에서도 상기 비행안전 시스템에 대한 여구개발을 근래에 착수하기 시작하거나, 초도품이 갓 출시된 상태로 아직 일반화되지 않은 상태이며, 출시된 제품도 저고도 저속 항공기 용 제품으로서, 고속 고성능 항공기에 적용할 수준에는 도달하고 있지 않은 상태이다.
지금까지의 비행안전 시스템은 항공기에 적용하기에는 아직 초기단계이거나, 출시된 비행안전 시스템의 경우에도 고속 고성능 항공기에 그 적용이 불완전한 문제가 있다. 기상악화나 연무 등으로 인해 시계가 불안정한 상황 또는 이착륙 등 항공기 사고의 발생률이 높은 상황에서, 항공기 조종사에게 확실한 항공기 전방 지형상태에 대한 정보를 제공하고 안전한 비행경로를 확보할 수 있도록 하는 비행안전 시스템이 요구되었다.
이에 본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 항공기의 비행정보와 상기 항공기가 비행하는 지역의 지형 영상을 통합한 영상 화면을 항공기 조종사에게 제공함으로써, 기상악화 또는 연무 등으로 인한 시계 불량인 상황에서도 항공기 조종사가 안전하게 항공기를 비행할 수 있도록 하는 영상기반 비행안전 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 항공기의 경유지 및 도착지의 선택에 따라 항공기의 최적 비행경로를 박스 형태로 제공하는 비행경로 박스 생성부를 구비함으로써, 비행지역의 시계 상황과 관계없이 조종사가 안전하게 비행경로를 유지할 수 있도록 하는 영상기반 비행안전 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 영상기반 비행안전 시스템은 특허청구범위 제 1 항에 기재된 바와 같이, 항공기의 비행정보(고도, 속도, 헤딩, 롤, 선회율, 항공기 위치좌표 등을 포함함)를 실시간 계산/측정하는 비행정보 처리부와; 상기 항공기가 비행하는 지역의 지형 영상정보를 저장한 지형 영상정보 저장부와; 상기 비행정보 처리부에서 계산/측정된 상기 비행정보와 상기 항공기의 위치좌표를 기준으로 상기 지형정보 저장부의 지형 영상을 중첩하여 제공하는 영상 통합부;를 포함한다.
상기 지형정보 저장부에 저장된 지형 영상정보는 특허청구범위 제 2 항에 기재된 바와 같이, 3차원 영상인 것을 특징으로 한다.
상기 영상기반 비행안전 시스템은 특허청구범위 제 3 항에 기재된 바와 같이, 상기 지형 영상정보 저장부에 상기 항공기의 경유지 및 도착지 정보가 입력되면, 박스 형태의 비행 경로를 생성하는 비행경로박스 생성부를 더 포함하며, 상기 비행경로박스 생성부에서 생성된 비행경로박스를 상기 영상 통합부에 중첩하여 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상기반 비행안전 시스템은 특허청구범위 제 4 항에 기재된 바와 같이, 상기 항공기의 이륙모드, 운항모드, 접근모드 및 착륙모드 중 어느 하나를 선택할 수 있는 비행모드 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 영상기반 비행안전 시스템은 시계불량 상황 또는 이착륙 상황에서도 조종사가 항공기를 안전하게 비행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 시계불량 또는 이착륙 등 비행 위험 상황에서 항공기 조종사의 조작 로드를 줄여주며 조종사에게 정확한 시각정보를 제공하는 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 발명의 실시예를 설명할 때 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 영상기반 비행안전 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명에 의한 영상기반 비행안전 시스템은 항공기 조종사에게 상기 항공기의 현재 위치에 해당하는 주변의 정밀한 지형 영상과 상기 항공기의 비행정보(111, 고도, 속도, 헤딩, 롤, 선회율, 항공기 위치좌표 등을 포함함. 이하 같다) 등을 통합한 중첩화면을 제시하여 시계가 불량한 조건에서도 조종사의 안전한 비행을 가능하도록 하기 위한 것으로서, 도 1에서 도시하는 바와 같이 비행정보 처리부(110), 지형 영상정보 저장부(120) 및 영상 통합부(130)를 포함하는 비행안전 시스템(100)으로 구성된다.
상기 비행정보 처리부(110)는 상기 항공기의 비행정보를 실시간 측정/계산하는 기능을 수행한다.
상기 지형 영상정보 저장부(120)는 상기 항공기가 비행하는(비행하게 되는) 주변 지역의 정밀한 지형 영상을 저장하고 제공하는 기능을 수행한다.
상기 영상 통합부(130)는 상기 비행정보 처리부(110)의 비행정보와 상기 지형 영상정보 저장부(120)의 지형 영상을 중첩하여 상기 항공기 조종사에게 제공하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 영상 통합부(130)에서 중첩되도록 제공되는 상기 지형 영상정보 저장부(120)의 지형 영상은, 상기 비행정보 처리부(110)에서 측정된 상기 항공기의 현재 위치를 중심으로 한 전방 주변의 지형 영상이 된다.
도 2a는 상기 항공기의 비행정보가 표시된 계기판의 예시도이고, 도 2b는 상기 지형 영상정보 저장부(120)에 저장된 지형 영상의 예시도이며, 도 2c는 도 2a와 도2b의 화면이 중첩된 모습을 나타낸 예시도이다.
도 2a는 상기 비행정보 처리부(110)에서 측정 및/또는 계산된 상기 항공기의 비행정보가 표시되는 계기판으로 기존의 항공기 조종사에게 제공되는 화면이다.
즉, 상기 비행정보 처리부(110)에서 측정 및/또는 계산되는 상기 항공기의 비행정보와 상기 지형 영상정보 저장부(120)에 저장된 지형 영상은, 상기 비행정보 처리부(110)에서 측정되는 상기 항공기의 위치에 따라 상기 영상 통합부(130)에서 중첩되어 화면에 표시된다.
이때, 상기 지형 영상 저장부(120)에 저장된 지형 영상은 3차원 영상으로서 해당 지역의 형태나 고도 등을 정밀하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 비행안전 시스템(100)의 블록 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예는 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시예에 비행경로박스 생성부(140)를 더 포함한다.
상기 비행경로박스 생성부(140)는 상기 항공기 조종사가 경유지 및 도착지를 지도상에서 선택하면 자동으로 최적의 비행경로(142)를 생성하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 지도는 상기 지형 영상정보 저장부(120)에 저장된 지도가 상기 영상 통합부(130)로 제공될 수 있으며, 상기 영상 통합부(130)는 터치 스크린 방식으로 제공될 수 있다.
도 4는 상기 항공기 조종사가 상기 지도상에 경유지 및 도착지를 선택하여 최적의 비행경로(142)가 선택된 것을 나타내는 예시도이다.
상기 비행경로박스 생성부(140)는 상기 경유지 및 도착지의 선택에 의해 생성된 비행경로를 따라 비행안내 박스(141)를 생성하며, 상기 비행안내 박스(141)는 상기 영상 통합부(130)의 화면에 중첩되어 표시된다. 즉, 상기 영상 통합부(130)는 상기 항공기의 비행정보와 상기 항공기 주변의 지형 영상 및 상기 비행안내 박스(141)를 중첩하여 조종사에게 제공하는 기능을 수행하게 된다.
도 5는 상기 비행경로박스 생성부(140)에서 생성된 상기 비행안내 박스(141)가 상기 영상 통합부(130)에 표시된 예시도이다.
상기 항공기 조종사는 상기 비행안내 박스(141) 안을 통과하며 비행하도록 조종함으로써, 시계 조건과 관계없이 안전하게 상기 항공기를 상기 도착지까지 조종할 수 있게 된다.
이때, 상기 경유지 및 도착지의 선택에 의해 생성된 비행경로에 대한 최적의 추전속도 및 고도 정보를 함께 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예는 도 6에서 도시하는 바와 같이, 상기 제1 또는 제2 실시예에 비행모드 선택부(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 항공기는 비행 상황별로 이륙상황, 운항상황, 목표지점에 대한 접근상황 및 착륙상황으로 구별될 수 있다.
상기 비행모드 선택부(150)는 상기 항공기의 조종사로부터 상기 각각의 상황에 맞는 이륙모드, 운항모드, 접근모드 및 착륙모드 중 하나를 선택받을 수 있고, 선택받은 모드에 적합한 비행정보(즉, 비행고도, 비행속도, 헤딩, 롤 등을 포함함) 및 지형 영상과 비행안내 박스(141)를 상기 영상 통합부(130)를 통해 상기 항공기의 조종사에게 제공한다.
상기의 비행안전 시스템(100)은 유인 항공기의 경우는 조종석(Cockpit)에 장착되고, 무인 항공기의 경우는 지상에서 항공기를 원격 조종하는 지상통제장비와 함께 장착되어 사용될 수 있다.
도 7a는 상기 이륙모드가 선택된 경우의 상기 통합 영상부(130)에 대한 예시도이고, 도 7b는 상기 운항모드가 선택된 경우의 상기 통합 영상부(130)에 대한 예시도이며, 도 7c는 상기 접근모드가 선택된 경우 상기 통합 영상부(130)에 대한 예시도이고, 도 7d는 상기 착륙모드가 선택된 경우 상기 통합 영상부(130)에 대한 예시도이다.
단, 상기 비행안전 시스템(100)에 상기 항공기의 위치를 파악할 수 있는 위성항법장치(GPS, Global Positioning System) 또는 관성항법장치(INS, Inertial Navigation System)를 이용할 경우 상기 이륙모드, 운항모드 및 접근모드에는 그 적용이 가능하나, 착륙모드에서도 상기 비행안전 시스템(100)을 사용하기 위해서는 더 정밀한 위성항법보정시스템(DGPS, Differential Global Positioning System)과 정밀한 지리정보시스템(GIS, Geographic Information System)이 필요할 것이다.
본 발명은 조종사가 탑승하여 항공기를 직접 조종하는 유인 항공기는 물론 조종사가 지상의 지상통제장비에서 항공기를 원격 조종하는 무인 항공기에 대하여도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 블록 구성도
도 2a는 항공기의 비행정보가 표시된 예시도
도 2b는 항공기의 비행 비역에 대한 3차원 지형정보가 표시된 예시도
도 2c는 비행정보와 항공기 비행지역의 지형정보가 중첩된 통합 영상에 대한 예기도
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 블록 구성도
도 4는 항공기의 비행경로가 선택된 예시도
도 5는 3차원 지형 영상에 비행경로 박스가 중첩되어 표시된 예시도
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 블록 구성도
도 7a는 이륙모드가 선택된 통합영상의 예시도
도 7b는 운항모드가 선택된 통합영상의 예시도
도 7c는 접근모드가 선택된 통합영상의 예시도
도 7d는 착륙모드가 선택된 통합영상의 예시도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 비행안전 시스템 110 : 비행정보 처리부
120 : 비형 영상정보 저장부 130 : 영상 통합부
140 : 비행경로 박스 생성부 141 : 비행경로박스
142 : 비행경로 150 : 비행모드 선택부

Claims (4)

  1. 항공기의 비행정보(고도, 속도, 헤딩, 롤, 선회율, 항공기 위치좌표 등을 포함함)를 실시간 계산/측정하는 비행정보 처리부와;
    상기 항공기가 비행하는 지역의 지형 영상정보를 저장한 지형 영상정보 저장부와;
    상기 비행정보 처리부에서 계산/측정된 상기 비행정보와 상기 항공기의 위치좌표를 기준으로 상기 지형정보 저장부의 지형 영상을 중첩하여 제공하는 영상 통합부;를 포함하는 영상기반 비행안전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지형정보 저장부에 저장된 지형 영상정보는 3차원 영상인 것을 특징으로 하는 영상기반 비행안정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 영상기반 비행안전 시스템은,
    상기 지형 영상정보 저장부에 상기 항공기의 경유지 및 도착지 정보가 입력되면, 박스 형태의 비행 경로를 생성하는 비행경로박스 생성부를 더 포함하며,
    상기 비행경로박스 생성부에서 생성된 비행경로박스를 상기 영상 통합부에 중첩하여 표시하는 것을 특징으로 하는 영상기반 비행안전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 영상기반 비행안전 시스템은,
    상기 항공기의 이륙모드, 운항모드, 접근모드 및 착륙모드 중 어느 하나를 선택할 수 있는 비행모드 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기반 비행안전 시스템.
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