KR20130009895A - 공간정보기술을 이용한 무인항공기 통합네트워크시스템 - Google Patents

공간정보기술을 이용한 무인항공기 통합네트워크시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 육상에 있는 항공실에서 인공위성을 통하여 작전지역을 비행 중인 개별 혹은 다수의 무인항공기로부터 무인항공기의 비행에 관한 각종 정보를 수집하여, 상기 무인항공기의 비행, 상황대처 및 관리 등을 원격으로 제어하기 위한 공간정보기술을 이용한 무인 항공기 통합 네트워크시스템으로서, 육상에 있는 무인항공기의 관리자는 인공위성통신망을 통하여 상공에서 작전을 수행 중인 무인항공기로부터 무인항공기 주변 상황에 관한 각종 정보를 수집하며, 동시에 상기 무인항공기의 작전 및 이동 관리 등을 무인 항공기 통합네트워크시스템상에서 원격으로 제어한다. 또한 다수의 무인항공기를 동시에 운용이 가능하도록 통합네트워크시스템상에서 운용할 수 있도록 하여 작전수행능력과 생존 및 귀환능력을 극대화할 수 있다.

Description

공간정보기술을 이용한 무인항공기 통합네트워크시스템{Unmanned Aeriel Vehicle Network System with spatial information technology}
본 발명은 무인항공기 및 무인항공기시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 상공에서 감시와 촬영 및 공격작전을 수행 중인 다수 혹은 개별 무인항공기가 요격미사일 등의 공격수단에 효과적으로 대응하고, 임무를 완수한 뒤, 안전하게 기지로 회수되도록 통합네트워크시스템상에서 공간정보시스템기술을 활용하여 무인항공기의 작전과 생존능력을 극대화한 것이다.
무인항공기(UAV: Unmanned Aeriel Vehicle) 또는 무인항공기시스템(UAS : Unmanned Aircraft System)이란 일반적으로 조종사가 탑승하지 않은 상태에서 지상에서의 원격조정에 의해 또는 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위환경을 인식하고 판단하여 자율적으로 비행하는 비행체, 또는 이러한 기능의 일부나 전부를 가진 비행체계를 말한다. 한국은 국방과학연구소가 1980년대 제트추진형 기만용 무인기인 솔개를 시작으로 1988년 한국항공우주산업과 서울대가 공동으로 도요새를 개발하였으며, 2000년 국방과학연구소가 군단 무인항공기 탐색 개발을 시작하였다. 이후 한국항공우주산업과 육군 군단에서 운용 중인 송골매의 개발을 완료함으로써 한국은 현재 독자개발 무인기를 운용한 세계 10개국의 반열에 오르게 되었다.
무인항공기의 활용분야는 세부적으로 보면 군수분야에서는 실시간 정찰(지역, 선, 점 표적의 정찰), 포병 화력유도, 전투 피해 평가, 해상 및 해안 감시, 지뢰 탐지, 전자전 수행(기만, 공격, 방어), 적 레이더 교란 및 파괴, 무인 공중 전투, 무인 폭격, 해안 상륙 작전 지원, 항공기동로 개척 등이 활용되고 있다. 또한 민수 분야에서는 국경순찰, 지형 및 시설물 공중촬영, 산불 및 산림 감시, 해안 및 선박 감시, 범죄 색출 및 추적, 방제 및 방역, 기상 자료 수집, 재해예방, 통신 중계, 환경 감시, 재난 구조 등에 활용되고 있다. 이처럼 무인항공기는 최소의 비용으로 인명피해 없이 소기의 목적을 달성할 수 있다는 장점으로 민과 군 및 관의 다양한 분야에서 활용되고 있다.
한편 현재 무인항공기를 요격하기 위한 방어기술이 급속히 발달하고 있는 점에서, 무인항공기는 적진에 도착하여 임무수행 중에 피격당할 위험이 점점 높아지고 있는데, 다수의 무인항공기를 동시에 운용하여 임무를 수행하면, 피격으로 한 기체가 파괴되어도 남은 제2, 제3의 기체가 공격 혹은 촬영 임무를 완수할 수 있다. 따라서 작전 및 임무수행 중인 무인항공기 주변의 정보를 수집하여, 기동에 대한 대응성을 강화하면서 동시에 여러 대의 무인항공기 비행제어기술이 요구되고 있다.
따라서 상대방의 요격에 대한 대응성이 강화된 생존과 작전능력이 극대화된 무인항공기 및 시스템의 개발이 필요하다. 이에 본 발명자는 적진에서 작전을 수행하는 도중 상대방의 요격공격에 대한 대응력이 강화된 생존과 작전능력이 극대화된 공간정보기술을 이용한 무인항공기 통합네트워크시스템을 개발하기에 이른 것이다.
관련 선행기술로는 구형 탑재부를 구비한 무인항공기 및 무인항공기 탑재를 위한 무인지상차량(한국 공개특허번호 10-2011-0024616), 무인 비행기 조종 시스템 및 그 방법(한국 등록특허번호 10-0999556)이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 감시와 촬영 및 공격작전을 수행 중인 다수 혹은 개별 무인항공기가 요격미사일 등의 공격수단에 효과적으로 대응하고 임무를 완수한 뒤 안전하게 기지로 회수되도록 공간정보시스템기술을 활용하여, 무인항공기의 작전과 생존능력을 극대화하기 위한 목적에서, 육상의 관리자는 실시간으로 인공위성통신망을 통하여 작전을 수행중인 무인항공기로부터 각종 정보를 수집하고, 무인항공기의 작전 및 이동 관리 등을 원격으로 조정하며, 즉각적으로 긴급상황에 대처하여 적진에서의 작전능력을 극대화하고, 기지로 안전하게 귀환하는 생존능력을 극대화하기 위한 시스템과 방법을 제공하는 것이다. 또한 다수의 무인항공기를 동시에 운용이 가능하도록 통합네트워크시스템상에서 운용할 수 있도록 하여 작전수행능력을 극대화할 수 있다.
본 발명은 상기의 목적을 위하여, 육상에 있는 항공실에 위치한 무인항공기의 관리자는 GPS위성과 통신용 위성으로 구성된 인공위성 통신망을 통하여 상공에서 작전을 수행 중인 개별 혹은 다수의 무인항공기로부터 무인항공기 주변 상황에 관한 각종 정보를 수집하며, 동시에 상기 무인항공기의 작전 및 이동 관리 등을 무인 항공기 통합네트워크시스템상에서 원격으로 제어한다.
상기 무인항공기 시스템은 상공에서 작전을 수행 중인 개별 혹은 다수의 무인항공기(200)와; 상기 인공위성통신망(105)인 GPS위성(100) 및 통신용위성(110)과; 상기 무인항공기와 상기 GPS위성 및 통신용위성으로 구성되어 무선 혹은 위성통신을 하는 인공위성통신망(105) 사이에서 통신중계를 하는 통신중계센터(130)와; 육상에서 상공에서 작전을 수행 중인 개별 혹은 다수의 무인항공기의 비행을 지원하는 육상항공지원시스템(140)과; 육상에서 상기 육상항공지원시스템을 운영하는 관리자(150)로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 무인항공기(200)는 위성항법장치(GPS)(260)에 의하여 실시간으로 계측된 위치정보와 영상기기 및 레이더 등으로 탐지하는 주변상황을 상공에서 실시간으로 촬영 및 감시하는 주변감시시스템(290)과; 무인항공기에 대한 요격미사일 등의 공격과 같은 긴급상황 발생 시에 이러한 긴급상황을 실시간으로 탐지하고 대처하는 공격대처시스템(280); 상기 항공실로부터 무선 또는 위성 통신을 통하여 무인항공기 제어에 관한 명령을 받아 무인항공기를 제어하는 무인항공기 비행제어시스템(210)과; 상기 항공실로부터 무선 또는 위성 통신을 통하여 무인항공기의 촬영 및 공격 등의 작전명령을 받아 수행하는 무인 촬영 및 공격시스템(220)과; 상기 각 시스템으로 입출력되는 데이터를 처리 및 제어하는 컴퓨터(230)와; 상기 컴퓨터에 입출력되는 데이터를 변조 및 복조하거나 통신용 프로토콜을 일치시키는 무선데이터 송수신용 모뎀(240); 및 상기 인공위성과 무선데이터를 송수신하기 위한 무선 위성데이터 통신장비(250)를 포함하며,
상기 항공실(300)은 상기 인공위성과 송수신되는 무선 위성데이터를 송신 및 수신하는 무선 데이터 송수신 기지국(310)과; 상기 육상항공지원시스템(140)을 운영하는 관리자(150)의 운영실(320)과; 육상에서 무인항공기에 대한 안전운항을 지원하는 무인항공기 안전비행지원시스템(330)을 포함하며, 상기 운영실(320)은 상기 무인항공기의 비행을 원격으로 제어하는 무인항공기 항공제어시스템(322)과; 요격미사일의 접근과 같은 긴급상황에 대한 긴급상황대응시스템(326)과; 임무를 마치거나 긴급상황으로 인해 자폭이나 기지 귀환이 요구될 경우 또는 무인항공기가 오작동할 경우 무인항공기의 자폭 혹은 귀환을 유도하는 무인항공기 회수관리시스템(324)을 포함하며, 상기 무인항공기 안전비행지원시스템(330)은 작전을 수행 중인 상공의 무인항공기 주변의 공간정보를 바탕으로 무인항공기를 회항시키거나 긴급착륙을 유도하는 무인항공기 회수시스템(332)과; 무인항공기에 긴급상황이 발생할 경우에 실시간을 통해서 무인항공기 운영 문제진단 및 긴급상황 등의 오작동진단 및 사고를 원격에서 제어하기 위한 원격대처시스템(334)과; 무인항공기 주변의 위험요소를 지속적으로 감시하고 예측하는 위험감지 및 예측시스템(336)과; 육상의 활주로에서 무인항공기의 이륙과 착륙을 감지 및 제어하는 자동이착륙시스템(338)과; 무인항공기 항공제어시스템(322)의 운영을 지원하기 위한 종합공간정보관리시스템(340)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 작전을 수행 중인 개별 혹은 다수의 무인항공기가 요격미사일 등의 공격수단에 효과적으로 대응하고 안전하게 기지로 회수되도록 공간정보시스템기술을 활용하여, 무인항공기의 작전과 생존능력을 극대화하기 위한 목적에서, 무인항공기의 항공정보 분석과 긴급상황 발생시에 무인항공기에 대한 신속한 원격제어와 복구 및 상황대처를 제공할 수 있도록, 육상의 관리자는 실시간으로 인공위성통신망을 통하여 작전을 수행중인 무인항공기로부터 각종 정보를 수집하고, 무인항공기의 작전 및 이동 관리 등을 원격으로 조정하며, 즉각적으로 긴급상황에 대처하여 적진에서의 작전능력을 극대화하고, 기지로 안전하게 귀환하는 생존능력을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 또한 다수의 무인항공기를 동시에 운용이 가능하도록 통합네트워크시스템 상에서 운용할 수 있도록 하여 작전수행능력을 극대화 할 수 있다. 이상에서 본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출 가능한 많은 변형 예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기 시스템의 전체 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기의 시스템 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 육상 항공실의 시스템 구성도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기 시스템의 전체 구성도이고
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기의 시스템 구성도이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 육상 항공실의 시스템 구성도이다.
본 발명은 기본적으로 무인항공기 통합네트워크 시스템의 운영을 위하여 크게 나누어 비행 중인 무인항공기(200)와, 육상의 항공실(300)과, GPS위성(100) 및 통신용위성(110)의 인공위성 통신망(105)으로 구성된다. 먼저, 무인항공기(200)에는 상공에서 작전 수행 중인 무인항공기의 안전비행, 상황대처 및 관리와 제어를 위한 시스템이 탑재된다. 육상에 있는 항공실(300)은 상기 무인항공기를 원격 제어하기 위한 것이며, 인공위성통신망(105)은 상기 무인항공기(200)와 항공실(300) 사이의 초고속 무선데이터통신을 위한 것이다. 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 육상에 근무하는 관리자(150)가 무인항공기(200)에 탑재된 관리 컴퓨터로부터 인공위성통신망(105)인 위성 또는 무선통신을 이용하여 송신되는 무인항공기(200) 주변의 감시정보, 비행정보, 위험정보 및 무인항공기운영 관리정보 등을 바탕으로 하여 무인항공기의 안전비행경로의 분석 및 긴급상황에 대한 판단 및 의사결정을 수행하는 안전비행지원시스템(330)의 지원을 받아 육상 항공실(300)에서 동시에 개별 혹은 다수의 무인항공기(200)의 비행을 원격 조종 및 제어하는 것이다.
상기 무인항공기(200)에는 위성항법장치(GPS)(260)에 의하여 실시간으로 계측된 개별 혹은 다수의 무인항공기(200)의 위치정보와 영상기기 및 레이더 등으로 탐지하는 주변상황을 상공에서 실시간으로 촬영 및 감시하는 주변감시시스템과(290); 무인항공기(200)에 대한 요격미사일 등의 공격과 같은 긴급상황 발생 시에 이러한 긴급상황을 실시간으로 탐지하고 대처하는 공격대처시스템(280); 상기 항공실(300)로부터 무선 또는 위성 통신의 인공위성통신망(105)을 통하여 무인항공기(200) 제어에 관한 명령을 받아 무인항공기(200)를 제어하는 무인항공기 비행제어시스템(210)과; 상기 항공실(300)로부터 무선 또는 위성 통신의 인공위성통신망(105)을 통하여 무인항공기의 촬영 및 공격 등의 작전명령을 받아 수행하는 무인 촬영 및 공격시스템(220)이 탑재되어 있다.
또한 상기 각 시스템으로 입출력되는 데이터를 처리 및 제어하는 컴퓨터(230)와; 상기 컴퓨터에 입출력되는 데이터를 변조 및 복조하거나 통신용 프로토콜을 일치시키는 무선데이터 송수신용 모뎀(240); 및 상기 인공위성과 무선데이터를 송수신하기 위한 무선 위성데이터 통신장비(250)가 구비되어 있다.
상기 주변감시시스템(290)은 지구의 궤도를 돌고 있는 인공위성군(群)으로부터 자신들의 위치와 속도 및 시간을 알려주면 지상의 수신장치가 받아 자신의 위치를 자동 산출하는 고정밀의 위치를 측정하는 위성항법장치(GPS)(260)에 의하여 실시간으로 계측된 무인항공기(200)들의 정확한 위치정보, 무인 비행하는 무인항공기(200)주변의 상황을 전송하는 영상 전송시스템(고해상도의 카메라 및 적외선 카메라가 포함) 및 무인항공기(200)에 탑재된 감시 레이더의 탐지정보 등을 육상의 항공실(300)에 전송한다. 이를 위하여, 주변감시시스템(290)에는 위성항법장치(260), 고해상도 카메라, 적외선 카메라 등 영상기기 및 레이더 등이 구비될 수 있다.
무인항공기(200)에 설치되는 위성항법장치(260)로부터 얻어진 무인항공기의 위치 데이터, 무인항공기에 설치되는 고해상도 카메라 또는 적외선 카메라에서 얻어진 영상을 디지털화하고 압축한 영상 이미지 데이터, 및 레이다 스캔 컨버터(Radar Scan Converter)를 이용하여 레이더 스캐너에서 얻어진 레이더 영상을 디지털화하고 압축한 레이저 이미지 데이터는 무선 위성데이터통신장비(250)를 통해 육상의 항공실(300)로 송신한다. 무인항공기 비행제어시스템(210)은 원격 실시간 주변감시시스템(290)으로부터 수집된 각종의 정보 및 비행 대상이 되는 작전지역의 기상상태 등의 공간 및 탐지정보를 바탕으로 육상의 항공실(300)에서 무인항공기(200)의 비행 중의 작전지역 및 비행체 주변의 위험감지와 무인항공기끼리의 충돌방지와 피격회피를 위한 무인항공기의 원격 조종제어 및 비행 안전제어 등을 원격으로 제어함으로써 무인항공기(200)의 비행을 제어한다. 예를 들면, 무인항공기 상호 간의 충돌이나 피격의 위험이 높은 것으로 판단되는 무인항공기(200)에 대해 자세 제어, 비행경로 재조정 등의 무인항공기 조정 명령을 송신함으로써 무인항공기(200)의 항공제어시스템(210)이 이를 수신하여 무인항공의 엔진, 비행날개, 엔진 쓰러스터 등을 제어한다. 이를 위해 상기 시스템은 무인항공기 탑재용 자동조정장치(Auto-Pilot), 엔진 텔레그라프, 쓰러스터 제어기에 대한 인터페이스를 갖는다.
공격대처시스템(280)은 무인항공기에 대한 요격미사일 등의 공격 혹은 작전수행 중인 무인항공기끼리의 충돌과 같은 긴급상황발생시에 이러한 긴급상황을 실시간으로 탐지하여 육상의 항공실(300)로 전송하고, 실시간을 통해서 이러한 긴급상황을 원격에서 대응하도록 한다. 이를 위하여 무인항공기(200)에는 비행체의 각종 사고를 진단할 수 있도록 진단 센서를 구비한다. 특히, 무인 비행이 정상적으로 이루어질 수 있도록 무인항공기 비행날개, 엔진 쓰러스터 등의 조정 장비 및 레이더, 위성항법장치, 카메라 등의 주변 정보 획득 장비들에서 제공하는 진단 기능에 대한 인터페이스를 갖는다.
무인촬영 및 공격시스템(220)은 무선 혹은 위성통신을 통하여 육상의 항공실(300)의 관리자(150)로부터 원격으로 촬영 및 공격 등의 작전명령을 받아 수행한다.
이를 위하여, 무인촬영 및 공격시스템(220)에는 상대 미사일 요격 전에 임무를 신속히 완수하고 안전지대로 회피 기동할 수 있도록, 임무수행 혹은 작전상황 발생 시에 미리 입력된 절차에 따라 신속히 무인항공기(200)가 대응하도록 일련의 프로그램이 입력되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무인항공기(200)에는 상기 주변감시시스템(290), 비행제어시스템(210), 공격대처시스템(280), 무인촬영 및 공격시스템(220) 등의 각종의 시스템으로부터 입출력되는 방대한 데이터를 고속으로 처리하고 제어하는 고성능 컴퓨터(230)가 구비되고, 복수의 인공위성 또는 GPS위성 및 통신용 위성의 인공위성통신망(105)으로 무선데이터를 송수신하기 위한 무선 위성데이터 통신장비(250)와, 통신장비(250)로부터 입출력되는 무선데이터를 변조 및 복조하거나 통신용 프로토콜을 일치시키는 무선데이터 송수신용 모뎀(240)이 구비되어 있다.
육상에 있는 항공실(300)은 무선 위성데이터 송수신 기지국(310)과, 안전비행지원시스템(330)과, 운영실(320)을 구비하며, 운영실(320)은 항공제어시스템(322), 긴급상황대응시스템(326), 회수관리시스템(324)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 육상 항공실의 시스템 구성도이다. 도 3에 도시되어 있는 항공실(300)은 무선 위성 데이터 송수신 기지국(310)과, 관리자 운영실(320)과, 안전비행지원시스템(330)으로 구성되어 있다.
도면을 참조하면, 무선 위성데이터 송수신 기지국(310)은 GPS위성(100) 및 통신용위성(110)의 인공위성 통신망(105)으로부터 송수신되는 무선 위성데이터를 송신 및 수신하는 것이다.
안전비행지원시스템(330)에는 각종의 공간정보를 바탕으로 무인항공기(200)를 회수시키기 위한 회수시스템(332)과, 무인항공기(200)의 긴급상황이 발생하였을 경우에 실시간을 통해서 무인항공기 운영 문제진단 및 긴급상황을 원격에서 제어하기 위한 원격대처시스템(334)과, 무인항공기(200) 비행체 주변의 위험을 지속적으로 감지하고 예측하는 위험감지 및 예측시스템(336)과, 무인항공기(200)의 입출격 또는 이착륙을 감지 및 제어하는 자동 이착륙 시스템(338)과, 항공제어시스템(322)의 운영을 지원하기 위한 종합 공간정보 관리시스템(340)이 포함되어 있다.
한편 종합 공간정보 관리시스템(340)은 인터넷을 통하여 비행 대상 작전지역의 전자지도, 기상자료 등의 공간정보에 관한 정보를 수집하고, 작전지역 정보를 예측하여 작전을 수행 중인 다수 혹은 개별 무인항공기의 충돌, 피격예방을 위해 비행 중인 작전지역의 전자지도를 유지 및 관리한다. 따라서, 기상자료 및 공간정보를 얻기 위하여 각국의 기상청, 정보기관 등과 인터넷망으로 연결될 수 있다.
또한 종합 공간정보 관리시스템(340)은 비행 대상 작전지역의 기상자료 등의 공간정보를 인터넷을 통하여 수집하고, 대상 작전지역의 공간정보를 기반으로 한 데이터를 사용하여 풍속 등의 특성을 물리적으로 모델링하여 기상상태 등에 관한 정보를 예측하여 제공한다. 또한, 비행 대상 작전지역의 전자지도 및 최근 비행 통보 자료 등을 세계 각국의 정보기관 등으로부터 수집하여 무인항공기의 충돌 또는 피격 등의 예방을 위해 대상 작전지역의 공간정보 등이 포함된 최신의 전자지도를 유지 및 관리한다.
따라서 항공제어시스템(322)은 상기 종합 공간정보 관리시스템(340)으로부터 무인항공기의 안전 비행 조건에 적합하도록 원격으로 무인항공기를 제어하고, 회수관리시스템(324)은 임무를 마치거나 긴급상황으로 인해 자폭이나 기지귀환이 요구될 경우 또는 무인항공기가 오작동할 경우 무인항공기의 자폭 혹은 귀환을 원격으로 제어한다.
운영실(320)에는 무인항공기(200)를 원격에서 비행 및 제어하기 위한 항공제어시스템(322)과, 무인항공기(200)가 임무를 마치거나 긴급상황으로 인해 자폭이나 기지귀환이 요구될 경우 또는 무인항공기가 오작동할 경우 무인항공기의 자폭 혹은 귀환을 원격으로 제어하는 회수관리시스템(324)과, 무인항공기(200)의 비행 중에 발생하는 각종의 긴급상황을 대처 및 대응하기 위한 긴급상황 대응시스템(326)이 포함된다.
한편 GPS위성(100) 및 통신용위성(110)의 인공위성 통신망(105)은 무인항공기(200)와 항공실(300) 사이에서 충돌 및 요격 회피를 위한 원격 무인항공기 비행 실시간 제어와, 상황대처와, 긴급상황 대응과, 무인항공기(200)의 위치 및 비행정보와, 해당하는 무인항공기의 ID와, 기기고장 및 무인항공기 손상 정보와, 긴급상황 발생정보 등에 관한 데이터를 송수신한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 공간정보기술을 이용한 무인항공기 통합네트워크시스템은 도 3의 항공실(300)에서 육상 항공 지원시스템(140)이 구축되어있고, 이는 등록된 무인항공기(200)의 비행정보, 위치정보, 다른 무인항공기의 비행정보 및 전자지도를 이용한 공간정보 등을 바탕으로 하여 위험 판단로직에 근거한 충돌방지와 요격회피 등의 무인항공기 회수시스템(332)과, 무인항공기(200)인 비행체 주변의 위험을 지속적으로 감지하고 예측하는 위험감지 및 예측시스템(336)과, 무인항공기(200)의 입출격 또는 이착륙을 감지 및 제어하는 자동 이착륙 시스템(338)이 구축되어 있다. 또한 무인항공기(200)의 긴급상황이 발생하였을 경우에 실시간을 통해서 무인항공기 운영 문제진단 및 긴급상황을 원격에서 제어하기 위한 원격대처시스템(334)의 구축되어 있다.
그리고 도 1 및 2에서는 긴급상황의 발생이 감지된 무인항공기(200)는 GPS 정보, 무인항공기의 비행정보, 고장정보 및 긴급상황정보를 무인항공기의 고유번호(ID) 등을 무선 혹은 위성통신 등의 인공위성통신망을 통해 통신중계센터에 송신하고, 이 정보는 육상의 관제시스템인 육상항공지원시스템에 전달되어 무인항공기의 현재 상황에 대한 종합적인 판단에 의한 무인항공기의 관련정보와 의사 결정정보가 무인 항공기 비행 시스템의 육상에 위치한 항공실(300)에 전달되면, 여기에서 무인항공기 비행의 원격 실시간 제어라든지 긴급상황 대처명령 및 각종 상황대처에 관한 정보들이 무인항공기의 중앙 컴퓨터(230)에 전달된다.
이와 같이 본 발명은 전 세계적으로 사용 중이면서 그 정확도가 매우 향상된 인공위성항법장치(GPS)에 의하여 실시간으로 계측된 비행 중인 무인항공기들의 위치정보와, 무인항공기의 비행정보, 각종 고장정보 및 긴급상황 발생정보를 조기에 감지하여 이를 무인항공기에 설치된 상용화된 다양한 종류의 무선데이터 혹은 인공위성통신망을 활용하여 안전비행지원시스템(330)에서 수집하고, 수집된 정보를 바탕으로 안전비행 지원시스템(330)에서 무인항공기의 위험도(충돌, 피격, 기기고장, 긴급상황) 분석 및 예측을 수행하여 무인 항공기 비행 시스템의 육상에 위치한 항공실(300)에서 경고음의 발생과 동시에 문제가 발생한 무인항공기에 대한 분석정보와 예측정보가 전달되면, 무인항공기의 비행 실시간 원격 제어와 무인항공기의 상황대처관리, 긴급상황에 효과적으로 대응하기 위한 것이다.
이러한 본 발명의 기본적인 개념은 조종사 없이 무인으로 작전 및 임무를 수행 중인 무인항공기의 상태를 무인항공기(200)의 해당 컴퓨터가 감지하여 급속하게 발전하고 있는 무선 혹은 인공위성통신망(105)을 이용하여 실시간으로 각종의 공간정보를 육상에 위치한 항공실(300)의 안전비행지원시스템(330)에 전달하고, 전달된 정보를 바탕으로 판단 및 의사결정을 거쳐 위험상황을 육상 근무 관리자 운영실(320)에서 개별 혹은 다수의 무인항공기(200)를 원격에서 제어할 수 있도록 하는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: GPS 위성 110: 통신용 위성 105: 인공위성통신망
130: 통신 중계센터
140: 육상 항공 지원시스템 150: 관리자
200: 무인 항공기 210: 비행제어시스템
220: 무인촬영 및 공격시스템
230: 컴퓨터 240: 무선데이터 송수신용 모뎀
250: 무선 위성데이터 통신장비 260: 위성항법장치 270: 정보
280: 공격대처시스템
290: 주변 감시시스템 300: 항공실
310: 무선 위성데이터 송수신 기지국
320: 운영실 322: 항공제어시스템
324: 회수관리시스템 326: 긴급상황 대응시스템
330: 안전비행지원시스템
332: 회수시스템
334: 원격 대처시스템
336: 위험 감지 및 예측시스템
338: 자동이착륙시스템
340: 종합 공간정보 관리시스템

Claims (1)

  1. 육상에 있는 항공실에서 인공위성을 통하여 작전지역을 비행 중인 무인항공기로부터 무인항공기의 비행에 관한 각종 정보를 수집하여, 상기 무인항공기의 비행, 상황대처 및 관리 등을 원격으로 제어하기 위한 공간정보기술을 이용한 무인 항공기 통합 네트워크시스템에 있어서,
    상기 무인 항공기는 위성항법장치(GPS)에 의하여 실시간으로 계측된 무인 항공기들의 위치정보와 영상기기 및 레이더 등으로 탐지하는 주변상황을 실시간으로 감시하는 주변감시시스템과; 무인항공기에 대한 요격미사일 등의 공격과 같은 긴급상황 발생 시에 이러한 긴급상황을 실시간으로 탐지하고 대처하는 공격대처시스템과; 항공실로부터 무선 또는 위성 통신의 인공위성통신망을 통하여 무인항공기 제어에 관한 명령을 받아 무인항공기를 제어하는 무인항공기 비행제어시스템과; 항공실로부터 무선 또는 위성 통신의 인공위성통신망을 통하여 무인항공기의 촬영 및 공격 등의 작전명령을 받아 수행하는 무인 촬영 및 공격시스템; 및 상기 무인항공기에는 상기 주변감시시스템, 공격대처시스템, 비행제어시스템, 무인 촬영 및 공격시스템 등의 각종의 시스템으로부터 입출력되는 방대한 데이터를 고속으로 처리하고 제어하는 고성능 컴퓨터와; 복수의 인공위성으로 구성된 인공위성통신망을 통해 무선데이터를 송수신하기 위한 무선 위성데이터 통신장비와; 통신장비로부터 입출력되는 무선데이터를 변조 및 복조하거나 통신용 프로토콜을 일치시키는 무선데이터 송수신용 모뎀을 포함하며, 육상에 있는 항공실은 인공위성통신망으로부터 송수신되는 무선 위성데이터를 송신 및 수신하는 무선 위성데이터 송수신 기지국과; 종합 공간정보 관리시스템과; 항공제어시스템과; 회수관리시스템과; 긴급상황대응시스템과; 안전비행지원시스템과; 회수시스템과; 원격대처시스템과; 위험감지 및 예측시스템과; 자동이착륙시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보기술을 이용한 무인항공기 통합네트워크시스템.
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