KR20130088506A

KR20130088506A - 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130088506A
Application number: KR1020120009781A
Authority: KR
Inventors: 김은일; 전인걸; 김원태; 박승민
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-08

Abstract

본 발명은 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 실제 무인항공기에 탑재하여 비행시키지 아니하고, 가상의 무인항공기의 비행을 모의하는 시뮬레이션 수단과 연동하여 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 검증하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치는, 기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링하여 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 무인항공기 모델링부; 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고, 비행 상태 데이터를 출력하는 비행 시뮬레이션부; 비행 제어 소프트웨어에 비행 상태 데이터를 입력하여 생성된 비행 제어 신호를 비행 시뮬레이션부로 송신하는 비행 제어부; 및 비행 제어 신호 및 비행 상태 데이터를 분석하여 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하는 시험 결과 처리부를 포함한다.

Description

무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VERIFYING FLIGHT CONTROL SOFTWARE FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE}

본 발명은 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 실제 무인항공기에 탑재하여 비행시키지 아니하고, 가상의 무인항공기의 비행을 모의하는 시뮬레이션 수단과 연동하여 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 검증하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)란, 사람이 탑승하지 않는 항공기를 말한다. 즉, 조종사가 없이 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위 환경(장애물, 항로 등)을 인식하고 판단하여 자율비행(Autonomous Flying)하는 비행체를 말한다. 최근에는 기상관측, 지형탐사, 정찰, 감시 등의 다양한 목적을 위해 사용되고 있으며, 사람이 탑승하지 않은 상태에서 탑재된 비행 제어 프로그램에 의해 그 자세 및 위치가 자동으로 제어될 수 있고 원격통제소의 명령에 의해 원하는 위치로 이동할 수 있는 플랫폼으로서 다양한 형태와 크기의 제품이 개발되고 있다.

이러한 무인항공기를 성공적으로 개발하기 위해서는 조종사의 역할을 대신 할 수 있는 우수한 비행 제어 시스템이 구축되어야 할 뿐만 아니라, 구축된 비행 제어 시스템 내에 탑재되는 프로그램으로서 높은 신뢰성이 보장되는 비행 제어 소프트웨어가 설계되어야 한다.

비행 제어 소프트웨어를 설계했다고 하더라도 무인항공기의 하드웨어와 연동은 단번에 성공하기 어렵기 때문에, 설계된 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 검증하는 과정이 선행되어 할 필요가 있다. 이를 위해, 종래에는 설계된 비행 제어 소프트웨어를 직접 비행 제어 시스템에 탑재하고, 무인항공기를 실제로 운용하면서 관측하는 방식에 의하고 있으나, 실제 무인항공기는 고가이기 때문에, 신뢰성 검증을 위한 시험 비행 도중 비행 제어 소프트웨어 등의 결함 등으로 무인항공기가 추락하여 파손된다면 큰 경제적 손실을 입게 된다는 문제가 있다.

따라서, 무인항공기를 모사한 비행 시뮬레이션을 통해 실제와 동일한 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터를 비행 제어 시스템에 입력하면서 의도된 제어 결과가 얻어지는지를 확인하여 비행 제어 소프트웨어의 무결성을 검사할 수 있는 시스템이 요구되는 실정이다.

본 발명의 목적은, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 테스트하고 검증하기 위한 HIL 시뮬레이션(HILS: Hardware In the Loop Simulation) 시험 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치는, 기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링하여 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 무인항공기 모델링부; 상기 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고, 비행 상태 데이터를 출력하는 비행 시뮬레이션부; 비행 제어 소프트웨어에 상기 비행 상태 데이터를 입력하여 생성된 비행 제어 신호를 상기 비행 시뮬레이션부로 송신하는 비행 제어부; 및 상기 비행 제어 신호 및 상기 비행 상태 데이터를 분석하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하는 시험 결과 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치는, 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 동기화하기 위한 동기화 관리부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 동기화 관리부는, 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 각각 측정하는 시간 측정부; 상기 측정된 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 비교하는 시간 비교부; 및 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간에 대하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간을 기준으로 동기화하는 시간 동기화부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 무인항공기 모델링부는, 상기 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 갖는 라이브러리를 저장하는 라이브러리 저장부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 무인항공기 모델링부는, 상기 무인항공기들에 대한 구조 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 구조를 모델링하는 구조 모델링부; 및 상기 구조 모델링부에 의해 모델링된 상기 가상의 무인항공기의 구조 모델과 무인항공기들에 대한 동작 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 모델링하는 비행 모델링부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 비행 제어부는, 검증의 대상이 되는 상기 비행 제어 소프트웨어를 입력받는 비행 제어 소프트웨어 입력부; 및 상기 비행 제어 소프트웨어 입력부로 입력된 비행 제어 소프트웨어를 실행하여 비행 제어 신호를 출력하는 비행 제어 소프트웨어 실행부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 비행 제어부는, 상기 비행 시뮬레이션부로부터 비행 상태 데이터를 입력받아 상기 비행 제어 소프트웨어 실행부로 전송하는 비행 상태 데이터 수신부; 및 상기 비행 제어 소프트웨어 실행부로부터 출력되는 비행 제어 신호를 상기 비행 시뮬레이션부로 전송하는 비행 제어 신호 송신부를 더 포함할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치는, 상기 시험 결과 처리부에 의해 판단된 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성에 대한 검증 결과를 표시하는 검증 결과 표시부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법은, 무인항공기 모델링부가 기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링하여 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 단계; 비행 제어부가 비행 제어 소프트웨어를 입력받는 단계; 비행 시뮬레이션부가 모델링된 상기 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고, 초기 비행 상태 데이터를 상기 비행 제어부로 전송하는 단계; 상기 비행 제어부가 상기 비행 제어 소프트웨어에 상기 초기 비행 상태 데이터를 입력하여 비행 제어 신호를 생성하고, 이를 상기 비행 시뮬레이션부로 전송하는 단계; 상기 비행 시뮬레이션부가 상기 비행 제어 신호에 따른 상기 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터를 생성하고, 이를 상기 비행 제어부로 전송하는 단계; 상기 비행 제어부가 상기 비행 제어 소프트웨어에 상기 비행 상태 데이터를 입력하여 비행 제어 신호를 생성하고, 이를 상기 비행 시뮬레이션부로 전송하는 단계; 및 시험 결과 처리부가 상기 비행 제어 신호와 비행 상태 데이터를 분석하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법은, 상기 비행 시뮬레이션부가 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고 상기 비행 제어부가 비행 제어 소프트웨어를 실행할 때, 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 동기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 동기화하는 단계는, 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 각각 측정하는 단계; 상기 측정된 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 비교하는 단계; 및 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간에 대하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간을 기준으로 동기화하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 단계는, 상기 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 갖는 라이브러리를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 단계는, 상기 무인항공기들에 대한 구조 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 구조를 모델링하는 단계; 및 상기 가상의 무인항공기의 구조 모델과 상기 무인항공기들에 대한 동작 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 모델링하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법은, 상기 시험 결과 처리부에 의해 판단된 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성에 대한 검증 결과를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 무인항공기에 대한 제어 시스템을 설계하고 운용함에 있어서, 사전에 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 검증할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 무인항공기를 모의한 시뮬레이션으로 실제와 같은 비행 상태 데이터를 비행 제어 시스템에 입력하면서 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 검사하여 의도된 결과가 얻어지는지 확인할 수 있도록 함으로써, 실제 무인항공기의 비행을 통한 테스트 및 검증 시의 위험 부담을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시된 무인항공기 모델링부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 1에 도시된 비행 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 장치 및 방법은 무인항공기의 비행을 모의한 HIL 시뮬레이션(HILS: Hardware In the Loop Simulation)이용하여, 실제 무인항공기의 비행에 대응하는 비행 상태 데이터를 비행 제어 시스템에 입력하고, 비행 제어 신호에 따른 가상의 무인항공기의 비행 상태를 모니터링함으로써, 비행 제어 시스템에 탑재되는 비행 제어 프로그램의 신뢰성을 검증한다.

도 1은 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 장치(100)는, 가상의 무인항공기를 모델링하는 무인항공기 모델링부(110), 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하여 비행 상태 데이터를 출력하는 비행 시뮬레이션부(120), 검증하고자 하는 비행 제어 소프트웨어를 탑재하고 이를 실행하여 비행 제어 신호를 출력하는 비행 제어부(130), 상기 비행 시뮬레이션부(120)에 의한 시뮬레이션 시간과 상기 비행 제어부(130)에 의한 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간을 동기화하는 동기화 관리부(140), 비행 제어 신호와 비행 상태 데이터를 분석하여 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하는 시험 결과 처리부(150) 및 상기 시험 결과 처리부(150)에 의한 검증 판단 결과를 외부로 표시하는 검증 결과 표시부(160)를 포함한다.

무인항공기 모델링부(110)는 기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링한다. 무인항공기 모델링부(110)에서 수행되는 무인항공기에 대한 모델링은, 무인항공기에 해당하는 도메인(domain)에 대하여 기본적인 모델 정보를 갖고 있는 모델 라이브러리(library)를 통해 무인항공기를 소프트웨어적으로 모델링하는 방식에 의한다. 즉, 무인항공기 모델링부(110)는 기저장된 무인항공기 도메인의 라이브러리로부터 무인항공기들의 구조 및 동작 정보 등에 관한 기본적인 정보를 추출하여, 가상의 무인항공기의 구조 모델과 비행 모델을 객체 지향 표준 모델링 언어인 통합 모델링 언어(UML: Unified Modeling Language)의 형식으로 디자인하고, UML의 형식으로 디자인된 가상의 무인항공기의 구조 모델과 비행 모델을 이용하여 자동으로 소스코드를 생성한다.

도 2를 참조하면, 무인항공기 모델링부(110)는 구조 모델링부(111), 비행 모델링부(112) 및 라이브러리 저장부(113)를 구비할 수 있다.

구조 모델링부(111)는 무인항공기들에 대한 구조 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 무인항공기의 구조를 모델링한다. 이때, 구조 모델링부(111)에서의 모델링을 위해 이용되는 무인항공기들에 대한 구조 정보는, 예를 들어, 무인항공기들의 점적 및 집중 질량 데이터(point and concentrated mass data), 날개 정보 및 동체 데이터 등을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 예시한 구조 정보는 하나의 예시일 뿐 이에 국한되는 것은 아니다.

비행 모델링부(112)는 상기 구조 모델링부(111)에 의해 모델링된 가상의 무인항공기의 구조 모델과 무인항공기들에 대한 동작 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 가상의 무인항공기의 비행 운동을 모델링한다. 이때, 비행 모델링부(112)에서의 모델링을 위해 이용되는 무인항공기들에 대한 동작 정보는, 예를 들어, 무인항공기들의 각 구조 및 방향별 속도, 가속도, 각속도, 각가속도, 비행고도 및 조종면(flight control surface) 각도 등을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 예시한 동작 정보는 하나의 예시일 뿐 이에 국한되는 것은 아니다.

라이브러리 저장부(113)는 상기 구조 모델링부(111)와 비행 모델링부(112)에서 가상의 무인항공기를 모델링하기 위해 이용되는 무인항공기들에 대한 구조 정보 및 동작 정보를 갖는 라이브러리를 저장한다.

비행 시뮬레이션부(120)는 무인항공기 모델링부(110)에 의해 모델링된 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고, 비행 상태 데이터를 출력한다. 또한, 비행 시뮬레이션부(120)는 비행 제어부(130)로부터 전송받은 비행 제어 신호에 따라 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하여, 비행 제어 신호가 반영되어 비행 제어가 수행된 가상의 무인항공기에 대한 새로운 비행 상태 데이터를 출력한다. 즉, 본 발명은 무인항공기를 실제로 비행시켜 비행 제어 소프트웨어를 테스트하는 것이 아니라 지상에서 가상의 무인항공기에 대한 모의 비행으로 테스트하는 것이므로, 무인항공기가 실제 비행상황에 있는 것과 같은 모의상황을 형성하는 수단이 필요한데, 비행 시뮬레이션부(120)가 그 역할을 수행한다. 그에 따라, 비행 시뮬레이션부(120)에 의해 실제 무인항공기의 비행이 제어되는 것과 같은 상황이 연출될 수 있다. 보다 구체적으로 비행 시뮬레이션부(120)는 무인항공기 모델링부(110)에 의해 모델링된 가상의 무인항공기의 구조 및 비행 모델에 대하여 비행 시뮬레이션을 수행함에 따라, 무인항공기의 초기 비행 상태에 대한 데이터를 후술하는 바와 같이 검증의 대상이 되는 비행 제어 소프트웨어가 탑재되는 비행 제어부(130)로 전송하는 한편, 상기 비행 제어부(130)로부터 비행 제어 신호를 입력받아 그에 따른 가상의 무인항공기의 비행 운동을 계산하여 무인항공기의 속도, 고도, 자세 등이 변경되는 것을 시뮬레이션한다. 그리고, 비행 시뮬레이션부(120)는 비행 제어된 이후에 시뮬레이션된 가상의 무인항공기에 대한 새로운 비행 상태 데이터를 생성하여 이를 비행 제어부(130)로 전송한다. 이때, 시뮬레이션된 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터에는 고도 정보, 속도 정보, 항법 정보 및 자세 정보 등이 포함될 수 있다. 상기와 같이, 본 발명은 비행 시뮬레이션부(120)가 가상의 무인항공기 모델에 대해 비행 시뮬레이션을 수행하여, 현재 비행 상태에 대한 데이터를 비행 제어부(130)로 전송하고, 비행 제어부(130)의 비행 제어 소프트웨어는 전송된 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터를 실제 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터로 취급하여 그에 대응하는 비행 제어 알고리즘에 따라 비행 제어 신호를 출력하며, 비행 시뮬레이션부(120)가 상기 비행 제어 신호를 이용하여 가상의 무인항공기에 대한 모델에 대해 새로운 비행 상태 데이터를 생성한 후 다시 비행 제어부(130)로 전송함으로써, 루프(loop) 비행 시뮬레이션이 형성되게 된다.

비행 제어부(130)는 무인항공기의 비행 상태에 따라 특수한 목적에 부합하도록 가상의 무인항공기의 비행을 제어하기 위한 구성으로써, 무인항공기의 비행을 제어하기 위한 비행 제어 소프트웨어가 탑재되고, 비행 시뮬레이션부(120)로부터 출력되는 비행 상태 데이터를 입력받아 비행 제어 소프트웨어의 실행에 따른 비행 제어 신호를 비행 시뮬레이션부(120)로 송신한다.

도 3을 참조하면, 비행 제어부(130)는 비행 제어 소프트웨어 입력부(131), 비행 제어 소프트웨어 저장부(132), 비행 상태 데이터 수신부(133), 비행 제어 소프트웨어 실행부(134) 및 비행 제어 신호 송신부(135)를 구비할 수 있다.

비행 제어 소프트웨어 입력부(131)는 특수한 목적에 맞게 무인항공기의 비행을 제어하기 위한 비행 제어 소프트웨어를 외부로부터 입력받는다.

비행 제어 소프트웨어 저장부(132)는 상기 비행 제어 소프트웨어 입력부(131)를 통해 입력받은 각종 비행 제어 소프트웨어를 저장한다.

비행 상태 데이터 수신부(133)는 비행 시뮬레이션부(120)로부터 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터를 수신하여 이를 비행 제어 소프트웨어 실행부(134)로 전송한다. 이때, 비행 상태 데이터 수신부(133)가 비행 시뮬레이션부(120)로부터 수신하는 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터는, 비행 제어 소프트웨어에 의해 비행 제어가 수행되기 전의 가상의 무인항공기에 대한 초기 비행 상태 데이터와 비행 제어가 수행된 후의 가상의 무인항공기에 대한 새로운 비행 상태 데이터를 포함한다.

비행 제어 소프트웨어 실행부(134)는 비행 제어 소프트웨어 저장부(132)에 저장된 비행 제어 소프트웨어를 실행하여 가상의 무인항공기에 대한 비행 제어를 수행한다. 즉, 비행 제어 소프트웨어 실행부(134)는 비행 상태 데이터 수신부(133)를 통해 비행 시뮬레이션부(120)로부터 수신한 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터를 입력받아 비행 제어 소프트웨어를 실행하고, 그에 따른 비행 제어 신호를 비행 시뮬레이션부(120)로 송신함으로써, 가상의 무인항공기에 대한 비행 제어를 수행한다.

비행 제어 신호 송신부(135)는 비행 제어 소프트웨어 실행부(134)로부터 출력되는 비행 제어 신호를 비행 시뮬레이션부(120)로 전송한다.

동기화 관리부(140)는 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기에 대한 비행 시뮬레이션 시간을 동기화한다. 비행 제어부(130)의 비행 제어 소프트웨어 실행부(134)에서 실행되는 비행 제어 소프트웨어는 비행 제어 알고리즘이 실시간으로 진행되고, 비행 시뮬레이션부(120)에서 실행되는 가상의 무인항공기에 대한 비행 시뮬레이션은 논리적인 시간으로 진행이 되므로, 양자 사이에 시간적 동기화가 이루어지지 않는다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 동기화 관리부(140)라는 모듈을 중간에 삽입하여 양자 사이의 실행 시간을 비행 제어 소프트웨어의 실행시간인 실시간을 기준으로 동기화시킬 수 있도록 한다. 즉, 실시간으로 진행되는 비행 제어 소프트웨어의 실행 속도를 변경하기란 어렵기 때문에, 동기화 관리부(140)는 논리적인 시간으로 진행되는 가상의 무인항공기에 대한 비행 시뮬레이션의 시간을 비행 제어 소프트웨어의 실행에 대한 실시간과 일치시키도록 하는 알고리즘을 갖는다.

이를 위해, 동기화 관리부(140)는 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 각각 측정하는 시간 측정부(미도시)와, 상기 시간 측정부에 의해 측정된 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 비교하는 시간 비교부(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 동기화 관리부(140)는 측정된 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간에 대한 비교 결과에 따라, 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 동기화하는 시간 동기화부(미도시)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 시간 동기화부는 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간인 실시간을 기준으로 동기화하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 시간 동기화부는, 비행 시뮬레이션부(120)에 의한 가상의 무인항공기에 대한 비행 시뮬레이션 시간이 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어 실행에 대한 실시간보다 빠르게 진행될 경우, 비행 시뮬레이션부(120)로 실행 대기 신호를 보내어 상기 실시간에 맞추도록 하고, 비행 시뮬레이션부(120)에서의 비행 시뮬레이션 시간이 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어 실행에 대한 실시간보다 느릴 경우, 비행 시뮬레이션부(120)의 비행 시뮬레이션 주기를 변경하여 실행 속도를 빠르게 하거나 미리 복잡한 모델을 계산해 놓은 Look-up 테이블을 이용하여 비행 시뮬레이션 속도를 빠르게 할 수 있도록 구성될 수 있다. 그러나, 상기 예시한 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간에 대한 동기화 방법은 하나의 예시일 뿐 이에 국한되는 것은 아니다.

시험 결과 처리부(150)는 비행 제어부(130)로부터 출력되는 비행 제어 신호와 비행 시뮬레이션부(120)로부터 출력되는 비행 상태 데이터를 분석하여, 상기 비행 제어부(130)의 비행 제어 소프트웨어 실행부(134)에 탑재되는 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단한다.

검증 결과 표시부(160)는 시험 결과 처리부(150)에서 판단된 결과인 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성에 대한 검증 결과를 외부로 표시한다. 검증 결과 표시부(160)는 액정 디스플레이(LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD), 유기 발광 다이오드(OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 방법에 대하여 설명하도록 한다. 앞서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 장치의 동작과 일부 중복되는 부분은 생략하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 방법은, 먼저 무인항공기 모델링부(110)가 기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링한다(S100). 여기서, 무인항공기 모델링부(110)는 가상의 무인항공기에 대하여 구조 모델과 비행 모델을 각각 모델링할 수 있다.

그리고, 비행 제어부(130)의 비행 제어 소프트웨어 입력부(131)가 검증의 대상이 되는 비행 제어 소프트웨어를 외부로부터 입력받는다(S200).

그 다음으로, 비행 시뮬레이션부(120)가 무인항공기 모델링부(110)에 의해 모델링된 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하는 한편, 비행 제어부(130)의 비행 제어 프로그램 실행부(134)가 비행 제어 소프트웨어 입력부(131)에 입력된 비행 제어 소프트웨어를 실행함으로써, 비행 시뮬레이션부(120)에 의해 시뮬레이션되는 가상의 무인항공기에 대한 비행 제어를 수행한다(S300).

그리고, 시험 결과 처리부(150)는 상기 S300 단계에서의 가상의 무인항공기에 대한 비행 시뮬레이션과 비행 제어가 수행되는 과정에서 출력되는 비행 상태 데이터와 비행 제어 신호를 분석함으로써, 비행 제어 소프트웨어 입력부(131)에 입력된 검증 대상이 되는 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단한다(S400).

마지막으로, 검증 결과 표시부(160)는 상기 S400 단계에서 시험 결과 처리부(150)에 의해 판단된 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성에 대한 검증 결과를 외부로 표시한다(S500).

도 5는 본 발명에 따른 무인항공기의 비행 제어 프로그램을 검증하기 위한 방법에서 S300 단계를 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 가상의 무인항공기에 대한 비행 시뮬레이션 및 제어를 수행하는 S300 단계는, 비행 시뮬레이션부(120)가 무인항공기 모델링부(110)에 의해 모델링된 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 가상의 무인항공기의 비행에 대한 시뮬레이션을 실행한다(S310).

그리고, 비행 시뮬레이션부(120)는 후술하는 비행 제어부(130)에 의해 가상의 무인항공기에 대한 비행 제어가 수행되기에 앞서, 가상의 무인항공기에 대한 초기 비행 상태 데이터를 생성한 후, 이를 비행 제어부(130)에 전송한다(S320).

그 다음으로, 비행 제어부(130)는 S200 단계에서 입력된 비행 제어 소프트웨어를 실행함으로써 비행 시뮬레이션부(120)에 의해 시뮬레이션되는 가상의 무인항공기에 대한 비행 제어를 수행하고(S330), 그에 따른 비행 제어 신호를 생성하여 비행 시뮬레이션부(120)로 전송한다(S340).

상기 S340 단계에 의해 비행 제어부(130)로부터 비행 시뮬레이션부(120)로 비행 제어 신호가 전송되면, 비행 시뮬레이션부(120)는 전송된 비행 제어 신호에 따라 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고(S350), 비행 제어 신호에 따라 시뮬레이션된 가상의 무인항공기의 비행 상태 데이터를 생성하여 비행 제어부(130)로 전송한다(S360).

그리고, 비행 제어부(130)의 비행 제어 소프트웨어 실행부(134)는 시험 결과 처리부(150)가 비행 제어 소프트웨어에 대한 신뢰성을 판단하기 위해 필요로 하는 충분한 데이터(비행 상태 데이터 및 비행 제어 신호)가 비행 시뮬레이션부(120)와 비행 제어부(130)에 의해 출력되었는지를 판단하여, 비행 제어 소프트웨어에 의한 비행 제어 수행을 종료할 것인지 여부를 판단한다(S370).

만약, 상기 S370 단계에서의 판단결과, 시험 결과 처리부(150)가 비행 제어 소프트웨어에 대한 신뢰성을 판단하기 위해 비행 제어 소프트웨어에 의한 비행 제어 수행이 더 필요하다고 판단되면, 상기 S330 단계 내지 S360 단계를 반복하여 수행한다.

반면, 상기 S370 단계에서의 판단결과, 비행 제어 소프트웨어에 의한 비행 제어 수행이 더 필요하지 않다고 판단되면, 비행 제어 소프트웨어에 의한 비행 제어 수행을 종료하고, 검증 대상이 되는 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하기 위한 S400 단계를 수행한다.

이때, 상기 S330 단계 내지 S360 단계를 수행함에 있어서, 비행 시뮬레이션부(120)가 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고 비행 제어부(130)가 비행 제어 소프트웨어를 실행할 때, 비행 제어부(130)에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 비행 시뮬레이션부(120)에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 측정하여 비교하고, 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간인 실기간을 기준으로 동기화하는 과정이 함께 수행될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 비행 제어 프로그램 검증 장치
110: 무인항공기 모델링부
111: 구조 모델링부
112: 비행 모델링부
113: 라이브러리 저장부
120: 비행 시뮬레이션부
130: 비행 제어부
131: 비행 제어 소프트웨어 입력부
132: 비행 제어 소프트웨어 저장부
133: 비행 상태 데이터 수신부
134: 비행 제어 소프트웨어 실행부
135: 비행 제어 신호 송신부
140: 동기화 관리부
150: 시험 결과 처리부
160: 검증 결과 표시부

Claims

기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링하여 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 무인항공기 모델링부;
상기 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고, 비행 상태 데이터를 출력하는 비행 시뮬레이션부;
비행 제어 소프트웨어에 상기 비행 상태 데이터를 입력하여 생성된 비행 제어 신호를 상기 비행 시뮬레이션부로 송신하는 비행 제어부; 및
상기 비행 제어 신호 및 상기 비행 상태 데이터를 분석하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하는 시험 결과 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 동기화하기 위한 동기화 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 동기화 관리부는,
상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 각각 측정하는 시간 측정부;
상기 측정된 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 비교하는 시간 비교부; 및
상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간에 대하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간을 기준으로 동기화하는 시간 동기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 무인항공기 모델링부는,
상기 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 갖는 라이브러리를 저장하는 라이브러리 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 무인항공기 모델링부는,
상기 무인항공기들에 대한 구조 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 구조를 모델링하는 구조 모델링부; 및
상기 구조 모델링부에 의해 모델링된 상기 가상의 무인항공기의 구조 모델과 무인항공기들에 대한 동작 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 모델링하는 비행 모델링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 비행 제어부는,
검증의 대상이 되는 상기 비행 제어 소프트웨어를 입력받는 비행 제어 소프트웨어 입력부; 및
상기 비행 제어 소프트웨어 입력부로 입력된 비행 제어 소프트웨어를 실행하여 비행 제어 신호를 출력하는 비행 제어 소프트웨어 실행부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 비행 제어부는,
상기 비행 시뮬레이션부로부터 비행 상태 데이터를 입력받아 상기 비행 제어 소프트웨어 실행부로 전송하는 비행 상태 데이터 수신부; 및
상기 비행 제어 소프트웨어 실행부로부터 출력되는 비행 제어 신호를 상기 비행 시뮬레이션부로 전송하는 비행 제어 신호 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시험 결과 처리부에 의해 판단된 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성에 대한 검증 결과를 표시하는 검증 결과 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 장치.
무인항공기 모델링부가 기저장된 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 이용하여 가상의 무인항공기를 모델링하여 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 단계;
비행 제어부가 비행 제어 소프트웨어를 입력받는 단계;
비행 시뮬레이션부가 모델링된 상기 가상의 무인항공기 모델을 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고, 초기 비행 상태 데이터를 상기 비행 제어부로 전송하는 단계;
상기 비행 제어부가 상기 비행 제어 소프트웨어에 상기 초기 비행 상태 데이터를 입력하여 비행 제어 신호를 생성하고, 이를 상기 비행 시뮬레이션부로 전송하는 단계;
상기 비행 시뮬레이션부가 상기 비행 제어 신호에 따른 상기 가상의 무인항공기에 대한 비행 상태 데이터를 생성하고, 이를 상기 비행 제어부로 전송하는 단계;
상기 비행 제어부가 상기 비행 제어 소프트웨어에 상기 비행 상태 데이터를 입력하여 비행 제어 신호를 생성하고, 이를 상기 비행 시뮬레이션부로 전송하는 단계; 및
시험 결과 처리부가 상기 비행 제어 신호와 비행 상태 데이터를 분석하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 비행 시뮬레이션부가 가상의 무인항공기의 비행을 시뮬레이션하고 상기 비행 제어부가 비행 제어 소프트웨어를 실행할 때, 상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 동기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 동기화하는 단계는,
상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 각각 측정하는 단계;
상기 측정된 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간을 비교하는 단계; 및
상기 비행 제어부에서의 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간과 상기 비행 시뮬레이션부에서의 가상의 무인항공기의 비행 시뮬레이션 시간에 대하여 상기 비행 제어 소프트웨어의 실행 시간을 기준으로 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 단계는,
상기 무인항공기들에 대한 구조 및 동작 정보를 갖는 라이브러리를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 가상의 무인항공기 모델을 생성하는 단계는,
상기 무인항공기들에 대한 구조 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 구조를 모델링하는 단계; 및
상기 가상의 무인항공기의 구조 모델과 상기 무인항공기들에 대한 동작 정보를 갖는 라이브러리를 이용하여 상기 가상의 무인항공기의 비행을 모델링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 시험 결과 처리부에 의해 판단된 상기 비행 제어 소프트웨어의 신뢰성에 대한 검증 결과를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인항공기에 대한 비행 제어 소프트웨어를 검증하기 위한 방법.