KR20110108666A - 무인항공기 이착륙 유도 시스템 - Google Patents

무인항공기 이착륙 유도 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인항공기 조종에 따른 이착륙 유도 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 무인항공기와의 거리 및 무인항공기의 위치 정보를 실시간으로 산출하여, 조종사에 최적의 이착륙경로를 제공하는 이착륙유도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 이착륙유도제어부는, 비행체의 위치 정보를 산출하는 비행체 정보 산출부, 상기 비행체 정보 측정부에서 산출된 비행체 위치 정보에 따라 표준 비행경로 또는 비상경로를 탐색하는 경로탐색부 및 상기 경로탐색부와 연결되어, 탐색된 최적경로 또는 비상경로에 따라 이착륙유도에 따른 지시를 생성하는 이착륙유도지시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인항공기 이착륙 유도 시스템{Departure and landing path guide system for UAV}
본 발명은 무인항공기 조종에 따른 이착륙 유도 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세히는, 무인항공기의 위치 정보에 따른 최적의 이착륙 경로를 제공하고, 무인항공기 비행의 정보를 관리하기 용이하게 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 무인항공기는 활주로 양단 좌우 공간의 비행경로를 이용하여, 이착륙을 한다.
종래 무인항공기 조종은 외부에 배치된 조종사(운용사)의 육안관측과 내부조종센터에서 육안으로 지도와 비행체의 경로를 비교하는 방법으로 수행되며, 무인항공기 이착륙을 수행 시, 조종사의 육안관측에 따른 판단에 의존하므로, 활주로 주변에 장애물이 존재하거나 야간비행 또는 기상 조건이 좋지 않을 경우, 조종사의 부담을 가중시키는 문제점이 있다.
또한, 무인항공기의 이상 동작에 따른 비상 상황 발생 시, 조종사는 무인항공기의 정확한 위치 정보 및 대처 방안을 신속하게 인지하기 힘든 문제점이 있다.
더불어, 종래 무인항공기 조종사의 비행 기록을 저장하고, 조종 패턴을 평가할 수 있는 객관적인 기준과 평가 데이터를 관리할 수 있는 시스템 구축이 미흡하여, 조종사 양성 및 무인항공기 조종에 관한 객관적인 평가데이터의 마련이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,
본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 목적은 무인항공기의 위치정보에 따른 최적의 이착륙을 유도하여, 외부 비행 조종 환경의 제약에서 벗어나고 나아가 무인항공기의 조종의 안정성을 높이는데 있다.
다른 목적은, 비행설정부를 더 포함하여, 발사통제센터의 정보 및 무인항공기의 비행 조건을 설정하는데 있다.
또 다른 목적은, 이착륙유도제어부를 포함하여, 무인항공기의 위치정보에 따른 표준 경로 또는 비상 경로를 탐색하여, 제공하는데 있다.
또 다른 목적은, 비행체정보 산출부를 포함하여, 무인항공기의 비행 고도, 거리, 비행속도, 헤딩을 산출하는데 있다.
또 다른 목적은, 저장부를 더 포함하여, 무인항공기의 비행 및 조종 정보를 저장하여, 관리하는데 있다.
또 다른 목적은, 비행평가부를 더 포함하여, 무인항공기 비행에 관한 평가를 실시하는데 있다.
또 다른 목적은, 비행각도, 선회반경, 비행고도, 직선 비행등의 상세 항목에 관한 비행 평가를 실시하는데 있다.
또 다른 목적은, 통신부를 더 포함하여, 비상 상황 및 무인항공기의 비행 정보를 송수신하기 용이하게 하는데 있다.
또 다른 목적은, 비행이력재생부를 더 포함하여, 저장부에 저장된 비행 기록을 재생하여, 확인하는데 있다.
또 다른 목적은, 경보발생부를 더 포함하여, 비상상황 발생에 따른 경보를 발생하는데 있다.
또 다른 목적은, 비행상황표시부를 더 포함하여, 비행상황을 실시간으로 외부에 표시하는데 있다.
또 다른 목적은, 옵션설정부를 더 포함하여, 비행 기록의 저장 여부 및 비상 상황에 따른 대처 사항을 선택하는데 있다.
본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 무인항공기의 거리 및 무인항공기의 위치 정보를 실시간으로 산출하여, 조종사에 최적의 이착륙경로를 제공하는 이착륙유도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 이착륙유도제어부는, 비행체의 위치 정보를 산출하는 비행체 정보 산출부, 상기 비행체 정보 측정부에서 산출된 비행체 위치 정보에 따라 표준 비행경로 또는 비상경로를 탐색하는 경로탐색부 및 상기 경로탐색부와 연결되어, 탐색된 최적경로 또는 비상경로에 따라 이착륙유도에 따른 지시를 생성하는 이착륙유도지시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 이착륙유도제어부와 연결되어, 상기 발사통제센터의 정보 및 비행조건을 설정하는 비행설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 이착륙유도제어부와 연결되어, 무인항공기 비행에 따른 기록을 평가하는 비행평가부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템은 무인항공기의 위치정보에 따른 최적의 이착륙을 유도함으로써, 외부 비행 조종 환경의 제약에서 벗어남과 동시에 무인항공기의 조종의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 비행설정부를 더 포함함으로써, 발사통제센터의 정보 및 무인항공기의 비행 조건을 설정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이착륙유도제어부를 포함함으로써, 무인항공기의 위치정보에 따른 표준 경로 또는 비상 경로를 탐색하여, 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 비행체정보 산출부를 포함함으로써, 무인항공기의 비행 고도, 거리, 비행속도, 헤딩을 산출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저장부를 더 포함함으로써, 무인항공기의 비행 및 조종 정보를 저장하여, 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 비행평가부를 더 포함함으로써, 무인항공기 조종 능력을 평가하고, 이를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 비행각도, 선회반경, 비행고도, 직선 비행등의 상세 항목에 관한 조종 평가로, 객관성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 통신부를 더 포함함으로써, 비상 상황 및 무인항공기의 비행 정보를 송수신하는 효과가 있다.
또한, 비행이력재생부를 더 포함함으로써, 저장부에 저장된 비행 기록을 재생하여, 확인할 수 있는 효과가 있다.
또한, 경보발생부를 더 포함함으로써, 비상상황 발생에 따른 경보를 발생할 수 있는 효과가 있다.
또한, 비행상황표시부를 더 포함함으로써, 비행상황을 실시간으로 외부에 표시할 수 있는 효과가 있다.
또한, 옵션설정부를 더 포함함으로써, 비행 기록의 저장 여부 및 비상 상황에 따른 대처 사항을 선택할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인항공기 조종 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 전체 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 비행설정부의 상세 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 실행 화면의 일실시예.
도 5는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 이착륙유도제어부의 상세 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 비행체 정보 산출부의 상세 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 경로탐색부의 상세 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 저장부의 상세 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 비행 평가부의 상세 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 고도산출부의 안전고도 산출에 따른 개념도.
도 11은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 표준 경로 제공을 나타내는 일실시예.
도 12는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 비상 경로 제공을 나타내는 일실시예.
도 13은 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 비행 평가를 위한 비행 경로 및 조건을 나타내는 일실시예.
도 14는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 비행상황표시부의 실시예를 나타내는 도면.
이하, 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
[도 1]에 도시된 바와 같이, 무인항공기 조종 시스템은 실제 비행하는 무인항공기(1), 무인항공기 비행을 제어하는 조종단말기(5) 및 이착륙유도시스템(100)로 구성된다.
[도 2]는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템의 전체 구성도로, 비행설정부(10), 통신부(20), 이착륙유도제어부(30), 저장부(40), 비행평가부(50), 경보발생부(60), 비행상황표시부(70) 및 비행기록재생부(80)로 구성된다.
상기 비행설정부(10)는 상기 무인항공기 감지 지점 및 비행조건을 설정하여, 상기 이착륙유도제어부(30)에 전달하는 역할을 한다.
[도 3]은 상기 비행설정부(10)의 세부 구성을 나타내는 도면으로, LCS 정보설정부(11), 비행체 진입각 설정부(13) 및 옵션 설정부(15)를 포함한다.
LCS 정보설정부(11)는 무인항공기를 감지하는 LCS(Launch Control System-발사통제장치)의 위치 좌표 및 해발고도를 설정하는 역할을 하며, 상기 LCS 정보설정부(11)의 정보를 토대로, 무인항공기와의 거리를 산출할 수 있게 된다.
[도 4]는 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템을 적용한 프로그램 실행화면을 나타내는 실시예로, 상기 비행설정부(10)의 실시예를 확인할 수 있다.
상기 비행체 진입각 설정부(13)는 비행체의 진입각을 설정하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예와 같이, 상기 비행기의 진입각은 최대와 최소각으로 한정하여, 설정하는 것이 바람직하다.
상기 옵션 설정부(15)는 무인항공기 비행에 따른 비행 기록 저장과 비상 상황 발생시, 경고음 발생 및 착륙 시도를 포함하는 옵션 사항을 설정하는 역할을 한다.
상기 통신부(20)는 무인항공기(1)로부터 위치 정보를 수신 받아, 상기 이착륙유도제어부(20)에 전달하고, 비행 상황을 실시간으로 조종사 조종단말기(5)에 전송하는 역할을 한다.
상기 이착륙유도제어부(30)는 무인항공기(1)의 거리 및 위치 정보를 실시간으로 산출하여, 조종사의 조종단말기(5)에 최적의 이착륙경로를 제공하는 역할을 한다.
[도 5]는 상기 이착륙유도제어부(30)의 상세 구성을 나타내는 도면으로, 비행체 정보 산출부(31), 경로 탐색부(33) 및 이착륙유도지시부(35)를 포함한다.
상기 비행체 정보 산출부(31)는 비행체의 위치 정보를 산출하여, 상기 경로탐색부(33)에 전달하는 역할을 하며, [도 6]에 도시된 상세 구성도와 같이, 고도산출부(311), 거리산출부(313), 속도산출부(315) 및 헤딩산출부(317)을 포함한다.
상기 고도산출부(311)는 비행체의 고도 정보를 측정하는 하는 역할을 하며, 상기 거리산출부(313)는 비행체와 LCS와의 거리를 측정하는 역할을 한다.
또한 상기 고도산출부(311)는 안전 비행을 위한 최적의 고도 범위를 제시하는 것이 바람직하다.
[도 10]은 무인항공기(1)의 비행에 따른 고도의 안전 범위를 산출하는 개념도에 관한 것으로, 최적 고도가 B로 산출되고, A~C 고도 범위를 안전 범위라고 산출된다.
상기 무인항공기(1)가 고도의 안전 범위를 벗어날 경우, 비상 상황으로 인식하게 되는 것이다.
또한, 상기 속도산출부(315)는 비행체의 비행 속도를 산출하는 역할을 하며, 상기 헤딩산출부(317)는 비행체의 기수 방위인 헤딩을 산출하는 하는 역할을 한다.
상기 경로탐색부(33)는 상기 비행체 정보 산출부(31)에서 산출된 비행체 위치 정보에 따라 표준 비행경로 또는 비상경로를 탐색하는 역할을 하며, 이에 [도 7]에 도시된 바와 같이, 표준경로 탐색부(331) 및 비상경로 탐색부(333)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 표준경로는 [도 11]에 도시된 바와 같이, 무인항공기(1)의 동작이 정상 상태이며, 운용활주로 근방의 장애물과 지형에 따른 최적의 비행 경로를 말한다.
또한, 상기 비상경로는 [도 12]에 도시된 바와 같이, 무인항공기(1)의 동작에 이상이 발생한 상태 또는 운용활주로 근방 및 비행 경로에 장애물이 발생한 상태 또는 급격한 기상 악화로 인한 비상 상황 발생 시, 제공하는 비행 경로를 말한다.
상기 이착륙유도지시부(35)는 상기 경로탐색부(33)와 연결되어, 탐색된 최적경로 또는 비상경로에 따라 이착륙유도 지시를 생성하는 역할을 한다.
상기 저장부(40)는 상기 이착륙유도제어부(30)와 연결되어, 무인항공기 비행에 따른 비행기록 및 조종 정보를 저장하는 역할을 한다.
[도 8]은 상기 저장부(40)의 상세 구성을 나타내는 도면으로, 지형지물 저장부(41), 항공기정보 저장부(43), 비행기록 저장부(45) 및 비행경로 저장부(47)를 포함한다.
상기 지형지물 저장부(41)는 비행 지역의 지형지물의 위치 및 활주로 근방의 장애물 정보를 저장하는 역할을 하며, 상기 항공기정보 저장부(43)는 무인항공기(1)의 정보를 저장하는 역할을 한다.
또한, 상기 비행기록 저장부(45)는 무인항공기(1)의 비행 정보를 저장하는 역할을 하며, 상기 비행경로 저장부(47)는 지형지물의 위치에 따른 최적의 비행경로 및 비상 경로를 저장하는 역할을 한다.
상기 비행평가부(50)는 상기 이착륙유도제어부(30)와 연결되어, 무인항공기 비행에 따른 기록을 평가하는 역할을 하며, [도 9]에 도시된 바와 같이, 비행각도/위치 평가부(51), 선회반경/롤각 평가부(53), 비행고도 평가부(55) 및 직선비행 평가부(57)를 포함한다.
상기 비행각도/위치 평가부(51)는 비행 각도 및 위치의 이탈여부를 평가하는 역할을 한다.
[도 13]은 상기 비행평가를 위한 비행 경로 및 비행 조건을 나타내는 실시예로, (a)는 비행 경로의 구간(A1~A4)을 나타내는 평면도이며, 비행 높이를 나타내는 정면도이다.
본 발명의 실시예에서 비행각도/위치 평가부(51)는 좌우 60ㅀ 및 전방 15m 범위에서 이탈하는 횟수를 산출하여, 이를 평가하였다.
상기 선회반경/롤각 평가부(53)는 비행 중 선회 반경 및 롤각의 초과여부를 평가하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서 선회반경이 다르거나 롤각을 30ㅀ 초과 시, 초과 각도에 따라 평가하였다.
상기 비행고도 평가부(55)는 비행 고도의 유지 여부를 판단하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 고도 유지의 미흡 정도를 평가하였다.
상기 직선비행 평가부(57)는 무선비행기의 직선 비행을 평가하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 직선 비행 코스가 활주로와 평행이 아닐 경우의 횟수로 평가하였다.
또한 본 발명에 따른 비행평가부(50)는 무인항공기가 조종사 뒤로 비행하는 경우도 평가 항목에 포함하는 것이 바람직하다.
상기 경보발생부(60)는 상기 이착륙유도제어부(30)와 연결되어, 비행체의 비행경로가 표준 경로를 벗어나면, 비상 상황 발생에 따른 경보를 발생하는 역할을 한다.
즉, 비상 상황 발생을 외부에 알림으로써, 시스템 관리자 및 조종사가 비상 상황에 신속하게 대응할 수 있도록 하는 것이다.
상기 비행상황표시부(70)는 상기 이착륙유도제어부(30)와 연결되어, 비행 상황을 2차원 또는 3차원 영상으로 표시하는 역할을 한다.
즉, 상기 비행상황표시부(70)는 [도 4]에 도시된 실시예와 같이, 현재 비행 중인 무인 항공기의 고도가 그래프 상에 표시되거나, 지도상에 비행 경로가 실시간으로 표시된다.
상기 비행기록 재생부(80)는 상기 저장부(40)와 연결되어, 상기 저장부(40)에 저장된 비행 기록을 재생하여 확인하는 역할을 한다.
[도 14]는 본 발명에 따른 비행기록 재생부(80)의 비행 기록 재생을 나타내는 도면으로 비행 기록을 동영상 또는 3D 영상 또는 그래프 등으로 다양하게 나타내어, 조종사의 비행 패턴을 파악하기 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 무인항공기 이착륙 유도 시스템을 적용하면 무인항공기의 위치정보에 따른 최적의 이착륙을 유도함할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.
더불어, 외부 비행 조종 환경의 제약에서 벗어남과 동시에 무인항공기의 조종의 안정성을 높일 수 있는 효과를 누릴 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 무인항공기 이착륙 유도 시스템으로 구현할 수 있다.
1 : 무인항공기 5 : 조종부
10 : 비행설정부 20 : 통신부
30 : 이착륙유도제어부 40 : 저장부
50 : 비행평가부 60 : 경보발생부
70 : 비행상황표시부 80 : 비행기록 재생부

Claims (14)

  1. 무인항공기의 거리 및 위치 정보를 실시간으로 산출하여, 최적의 이착륙경로를 제공하는 이착륙유도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부와 연결되어, 발사통제장치(LCS-Launch Control system) 위치 정보 및 비행조건을 설정하는 비행설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비행설정부는, 발사통제장치(LCS)의 위치좌표 및 해발고도를 설정하는 LCS 정보설정부 및
    비행체의 최대진입각과 최소진입각을 설정하는 비행체 진입각 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부는, 비행체의 위치 정보를 산출하는 비행체 정보 산출부;
    상기 비행체 정보 측정부에서 산출된 비행체 위치 정보에 따라 표준 비행경로 또는 비상경로를 탐색하는 경로탐색부 및
    상기 경로탐색부와 연결되어, 탐색된 최적경로 또는 비상경로에 따라 이착륙유도 지시를 생성하는 이착륙유도지시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비행체 정보 산출부는,
    비행체의 고도 정보를 측정하는 고도산출부;
    비행체와 LCS의 거리를 측정하는 거리산출부;
    비행체의 비행 속도를 산출하는 속도산출부 및
    비행체의 헤딩을 산출하는 헤딩산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부와 연결되어, 무인항공기 비행에 따른 비행기록 및 조종 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인항공기 이착륙 유도 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저장부는,
    비행 지역의 지형지물의 위치 및 장애물 정보를 저장하는 지형지물 저장부;
    무인항공기의 정보를 저장하는 항공기정보 저장부;
    무인항공기의 비행 정보를 저장하는 비행기록 저장부 및
    지형지물의 위치에 따른 최적의 비행경로 및 비상경로를 저장하는 비행경로 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부와 연결되어, 무인항공기 비행에 따른 기록을 평가하는 비행평가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비행평가부는, 비행 각도 및 위치의 이탈여부를 평가하는 비행각도/위치 평가부;
    비행 중 선회 반경 및 롤각의 초과여부를 평가하는 선회반경/롤각 평가부;
    비행 고도의 유지 여부를 판단하는 비행고도 평가부 및
    무선비행기의 직선 비행을 평가하는 직선비행 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부와 연결되어, 무인항공기로부터 위치 정보를 수신 받고, 비행 상황을 실시간으로 조종사 조종단말기에 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 저장부와 연결되어, 비행 기록을 재생하여 확인하는 비행이력재생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부와 연결되어, 비행체의 비행경로가 표준 경로를 벗어나면, 비상 상황 발생에 따른 경보를 발생하는 경보발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙유도제어부와 연결되어, 비행 상황을 2차원 또는 3차원 영상 또는 그래프로 표시하는 비행상황표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 이착륙 유도 시스템.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 비행설정부는, 무인항공기 비행에 따른 비행 기록 저장과 비상 상황 발생시, 경고음 발생 및 착륙 시도를 포함하는 옵션 사항을 설정하는 옵션설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인항공기 이착륙 유도 시스템.
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