KR20170012337A - 동적 상황 인지 데이터에 기초하여 복수의 자율 이동 노드를 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
복수의 자율 이동 노드 (AMN) 사이에 무선 통신 네트워크의 자율적인 구축, 유지 및 보수를 위한 기술들이 제공된다. 복수의 AMN은 제 1 노드를 향하여 비행한다. 촉수가 제 1 노드와 구축되고 떨어져 있는 제 2 노드를 커버하도록 확장됨으로써 복수의 AMN을 통해 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 무선 통신 네트워크를 확립한다. 구축된 무선 통신 네트워크 또는 촉수에 대한 임의의 손상이 여분의 AMN들을 사용하여 자율적으로 감지되고 수리될 수 있다. 또한, 통신 네트워크는 공중에 배치된 AMN에 탑재된 하나 이상의 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여, 오염 영역의 자율적인 감지뿐만 아니라 제 2 노드의 자율적 감지, 추적을 가능하게 하는데 사용될 수 있다.
Description
35
U.S.C
. §119 에 따른 우선권 주장
본 특허 출원은 2014 년 5 월 19 일자로 출원된 "Method and Apparatus for Pilotless Flying Control of Multiple Autonomous Mobile Vehicles Based on Dynamic Situational Awareness Data"라는 명칭의 미국 가출원 제 62/000450 호 및 2014 년 5 월 19 일자로 출원된 "Method and Apparatus for Biologically Inspired Autonomous Infrastructure Monitoring"라는 명칭의 미국 가출원 번호 제 61/000398호에 대해 우선권을 주장하며, 이 둘의 전체 내용은 여기에 참조로 포함된다.
기술분야
본 개시의 양태들은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 더 상세하게는 복수의 자율 이동 노드 (Autonomous Mobile Node:AMN) 를 통해 둘 이상의 노드 사이의 무선 통신을 구축하고 유지하는 기술이 내장된 장치에 관한 것이다.
무인 이동 차량은 다양한 군사 및 민간 분야들에서 매우 유용하다. 넓은 지리적 영역에 걸쳐 분산되어있는 이동 엔티티들 사이에서 지속적이고 안정적인 통신을 유지하는 것은 많은 상업 및 군사 분야들에서 결정적인 과제이다. 예를 들어, 고정된 통신 인프라가 없는 적대적이거나 센서가 부족한 환경에 사람들 팀들이 배치되는 때에는, 기지국과의 무선 통신을 유지하는 것이 배치 조정의 효율성을 크게 향상시킬 수도 있지만, 통신을 유지하는 것이 이들 엔티티들의 주요 과제들을 방해해서는 안 된다.
종래에는, 무인 비행 차량 (UAV) 들을 포함하는 대부분의 자율 이동 노드들은 노드 당 하나 이상의 오퍼레이터 비율로 인간 오퍼레이터들에 의해 원격으로 운영된다. 이와 같이, 원격으로 제어되는 다수의 UAV와 이동 통신 네트워크를 형성하는 것은 엄청나게 큰 비용이 들고 매우 비효율적일 수 있는데, 그 이유는 필요한 인간 오퍼레이터의 수가 매우 빠르게 증가할 수 있기 때문이다. 또한, 오퍼레이터들은 다른 사람들과 협조하여 배치된 통신 네트워크의 성능을 모니터링하면서 배치된 UAV들을 제어해야 할 필요가 있다. 실현 가능한 솔루션은 제한된 범위의 무선 통신, 무선 통신을 통한 직접적인 인간 제어 없이 분산된 방식으로 여러 이동 노드의 동작을 조정하는 것, 이종 노드들을 효율적이고 안전하게 활용하는 것, 예기치 않은 손상을 완벽하고 안전하게 처리하는 것, 오작동이 관찰되는 경우 오퍼레이터가 네트워크 내의 임의의 노드를 모니터링하고 오버라이딩 (override) 할 수 있게 하는 것 등의 몇 가지 문제를 해결해야 한다. 또한, 기존의 기술들로 다수의 자율 이동 노드를 제어 및 모니터링하는 것은 차선적이고 비효율적이며 (종종 오퍼레이터에 의해 수동으로 행해짐), 또한, 일단 공중에 배치되면 비행중의, 자율 이동 노드 고장을 다루는 효과적인 메커니즘이 없다.
따라서, 다수의 자율 이동 노드의 향상되고 효율적인 제어 및 모니터를 위한 시스템과 기술, 및 공중에 배치된 자율 이동 노드의 고장을 처리하기 위한 효과적인 메커니즘이 필요하다.
다음은 본 개시의 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 또는 그 이상의 양태의 단순 요약을 제공한다. 이 요약은 고려된 모든 양태의 광범위한 개관을 의미하지 않으며, 따라서 모든 양태의 주요 또는 결정적 요소를 식별하거나 임의 또는 모든 양태의 범위를 기술하지 않는다. 그 유일한 목적은 하나 또는 그 이상의 양태의 개념을 후술하는 더욱 상세한 설명의 서문으로서 단순화된 형식으로 제시하는 것이다.
여기에 설명된 본 기술은 무인 항공기 (UAV) 와 같은 다수의 자율 이동 노드 (AMN) 또는 장치가 네트워크 성능 및 다른 실시간 탑재 센서 데이터 측정치에 기초하여 스스로를 자율적으로 제어할 수 있게 함으로써 기존 기술이 갖는 하나 이상의 문제점을 해결한다. 또한, 본 기술은 제한된 범위의 무선 통신, 분산된 방식으로 AMN의 동작 조정 및 차선적 네트워크의 형성 방지, AMN 고장의 처리, 통신 네트워크의 중요 위치의 수리 및 보강과 같은 기존 기술의 하나 이상의 문제에 대한 해결책을 제공한다. 예를 들어, 무선 통신의 제한된 범위를 극복하기 위해, 여기에 개시된 본 기술은 AMN이 자신의 데이터 트래픽 (예를 들어, 통신 데이터, 센서 데이터, 명령 및 응답 데이터 등) 을 그들이 동일한 무선 네트워크의 일부라면 인접한 AMN 또는 고정 노드를 통해 라우팅하는 고도의 이동 애드-혹 (ad-hoc) 네트워크를 제공한다.
일 양태에서, 본 개시는 자신의 탑재된 통신 라디오에 의해 수신된 무선 통신 신호의 신호 강도 정보를 사용하여 자신의 이동 (예를 들면, 비행) 행동을 결정할 수 있고, 이에 의해 자율 이동 노드가 자신의 무선 접속/단절을 제어하고 무선 네트워크에 대한 환경 요인들의 영향을 최소화할 수 있도록 한다. 다른 양태에서, 본 기술을 구비한 자율 이동 노드의 동작은 분산된 방식으로 제어되어 차선적 네트워크의 형성을 방지하지만 최적의 네트워크로의 지속적인 개선을 가능하게 한다. 또한, 다른 양태에서, 본 개시는 특정 임계치들에 기초하여, 인접한 자율 이동 노드들로부터의 신호 품질과 같은 수신된 무선 신호 정보를 각각이 끌림 및 반발 속성을 갖는 필드들을 포함하는 필드 정보로 변환할 수 있다. 지상의 종점 노드들과 같이, 범위 밖에 있는 특정 유형의 노드로부터의 가상 필드들과 관련된 이들 필드들의 강도 및 방향 정보를 사용하여, 본 기술은 각 자율 이동 노드를 자율적으로 제어하고 임무 목표 (예를 들어, 신속한 통신 백본 (backbone) 배치, 객체 감지 및 추적, 지리적 위치 확인 (geo-location) 등) 를 분산 방식으로 달성할 수 있다.
또한, 일 양태에서, 본 개시는 이종의 이동 노드들을 한 지점에서 다른 지점으로 안전하게 비행시키는 것을 가능하게 한다. UAV와 같은 대부분의 이종 이동 노드들은 GPS (Global Positioning System) 유도에 기반하는 다소 제한된 자동 조종 능력을 갖추므로, 여기에 설명된 본 기술이 오토파일럿 (자동 조종) 능력과 관련하여 사용되어 근접 센서 및/또는 인접한 자율 이동 노드로부터의 신호 강도와 관련된 데이터가 안전과 주어진 임무의 성공을 보장하도록 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 임의의 여분의 자율 이동 노드들은 무선 통신 네트워크의 중요 위치들을 능동적으로 보강하여 장애 발생시 복구 시간을 최소화할 수 있다. 또한, 특정 양태들에 따르면, 환경 및 트래픽 상태에 관해 수집된 정보에 기초하여 실행 시간 동안 무선 신호 송신/수신 파라미터들을 동적으로 튜닝함으로써 여기에 설명된 본 기술의 유효성이 최대화될 수 있다. 또한, 본 개시의 특정 양태들에 따르면, 하나 이상의 오퍼레이터는 통합 인터페이스를 통해 다수의 자율 이동 노드를 모니터할 수 있다. 복수의 자율 이동 노드에 관련된 제어 데이터는, 형성된 애드-혹 (ad-hoc) 네트워크를 통해, 필요할 때, 복수의 자율 이동 노드들과 상호 작용하고 제어할 수 있는 한 명 이상의 오퍼레어터를 위한 중앙 위치로 다시 중계될 수 있다.
일 양태에서, 본 개시는 그들의 직접적인 통신을 막는 거리로 떨어져 있는 둘 이상의 지정된 이동 또는 고정 노드들 사이에서 무선 통신 네트워크를 자율적으로 구축하고 유지함에 의한 협력 통신 방법을 제공한다. 특히, 자율 이동 장치는 제 1 지정 노드와의 신뢰성 있는 무선 통신 링크가 구축될 때까지 제 1 지정 노드를 향해 비행한다. 제 1 지정 노드는 지상의 제 1 노드를 포함할 수 있다. 그 다음, 무선 통신 네트워크를 형성하도록 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여, 자율 이동 장치가 다음 지정 노드를 향해 그 통신 범위의 가장자리 (edge) 로 자율적으로 네비게이팅된다. 이 과정을 반복하면 무선 통신 네트워크 (또는 촉수) 가 성장할 수 있으며, 완료되면, 두 개의 지정된 노드를 연결한다.
또한, 일 양태에서, 2 개의 지정된 노드들 사이에 연관된 촉수가 존재하는지가 결정된다. 연관된 촉수가 있다고 결정되면, 이미 촉수 내에 있지 않은 임의의 자율 이동 장치가 촉수를 따라 이동하여 그것을 연장할 것이다.
다른 양태에서, 무선 통신 네트워크의 일부가 손상된 것으로 결정될 수 있고, 그러한 경우에 손상된 무선 통신 네트워크가 자율적으로 복구될 수 있다. 또한, 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드 중 하나가 통신 불능인지의 결정에 기초하여 무선 통신 네트워크의 일부가 손상된 것으로 결정될 수 있다. 또한, 통신 불능인 하나 이상의 자율 이동 노드 중 하나를 무선 통신 네트워크에 접속된 다른 자율 이동 노드로 대체함으로써 무선 통신 네트워크의 자율적 복구가 될 수 있다.
일 양태에서, 데이터는 무선 통신 네트워크에서의 하나 이상의 자율 이동 노드들의 역할, 신호 강도, 또는 하나 이상의 자율 이동 노드들로부터 수신된 신호들의 품질에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 양태에서, 복수의 무선 통신 링크를 구축하는 것은 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 데이터로부터 결정된 필드들에 기초하여 하나 이상의 자율 이동 노드를 네비게이팅하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 필드는 필드 강도 성분 및 속도 성분을 포함하고, 하나 이상의 자율 이동 노드가 서로를 향해 끌리거나 반발하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 또 다른 양태에서, 잠재적으로 이질적인 센서들 (예를 들어, 화학적, 생물학적, 광학적, 자기적 등) 로부터의 측정치들을 필드 강도로 끊김 없이 변환함에 의한 협력 감지 방법이 제공되며, 필드 강도는 네트워크화된 하나 이상의 자율 이동 노드의 움직임에 영향을 줄 수 있다. 이는 중요한 위치들을 자율적으로 보강하고, 형성된 네트워크에 대한 손상을 감지하고 자체 수리할 수 있는 능력을 갖춘 분산형 센서 네트워크를 형성한다. 자율 이동 장치가 지상의 제 1 노드를 향해 자율적으로 비행한다. 지상의 제 1 노드와 무선 통신이 구축된다. 제 1 노드로부터 수신된 또는 무선 통신 네트워크를 형성하기 위해 공중에 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 자율 이동 장치가 지상의 제 2 노드를 향해 일 위치로 자율적으로 네비게이팅한다.
일 양태에서, 제 1 노드와 연관된 촉수가 있는지 결정될 수 있고, 여기서 촉수는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함한다. 제 1 노드와 연관된 촉수가 있다고 결정되면, 자율 이동 장치는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 그 위치를 향해 촉수를 따라 이동할 수 있다. 대안적으로, 제 1 노드와 연관된 촉수가 없다고 결정될 때, 자율 이동 장치는 제 1 노드로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 그 위치로 네비게이팅할 수 있다. 또한, 데이터는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 신호들에 기초한 필드 정보를 포함할 수 있고, 필드 정보는 필드들을 포함할 수 있다. 각 필드는 필드 강도 성분 및 속도 성분을 포함하고 자율 이동 장치의 끌림 또는 반발이 일어나도록 구성될 수 있다. 또한, 데이터는 하나 이상의 자율 이동 노드의 역할, 신호 강도, 또는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 신호의 품질 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 지상의 제 2 노드와의 무선 통신 링크가 구축되었는지 결정될 수 있고, 제 2 노드와의 무선 통신 링크가 구축된 것으로 결정한 경우, 자율 이동 장치 및 공중에 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 제 1 노드와 제 2 노드 사이의 무선 통신 네트워크가 구축될 수 있다.
일 양태에서, 무선 통신 네트워크가 손상되었는지가 결정될 수 있다. 프로브 신호가 촉수 내의 제 1 인접 자율 이동 노드로 전송될 수 있다. 프로브 신호에 응답하여, 타이머에 의해 설정된 시간 내에 응답 신호가 제 1 인접 자율 이동 노드로부터 수신될 수 있다. 대안적으로, 프로브 신호에 응답하여 타이머가 만료되면, 제 1 인접 자율 이동 노드가 통신 불능으로 결정될 수 있고 무선 통신 네트워크가 손상된 것으로 결정될 수 있다.
또 다른 양태에서, 무선 통신 네트워크가 손상되었다고 결정한 후에, 제 1 인접 자율 이동 노드를 촉수와 연관된 다른 자율 이동 노드로 대체하기 위해 제 2 인접 자율 이동 노드와 통신이 수행될 수 있고, 다른 자율 이동 노드를 통해 무선 통신 네트워크가 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 재구축될 수 있다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 하나 이상의 센서로부터 수신된 데이터를 처리하고, 처리된 데이터에 기초하여 지상의 제 2 노드의 존재를 감지하고, 수신된 데이터를 필드 정보로 변환하도록 추가로 구성된다. 하나 이상의 센서는 적어도 하나의 이미지 센서를 포함하도록 구성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 지상의 제 2 노드의 존재를 감지하면 지상의 제 2 노드의 움직임을 동적으로 추적하도록 추가로 구성된다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 인력 및/또는 척력을 결정할 때 지상의 제 2 노드를 가상 노드로서 나타내고, 필드 정보에 기초하여 자율 이동 장치를 네비게이팅하도록 추가로 구성된다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 지상의 제 2 노드의 움직임에 관한 비디오를 캡처하고, 촉수를 통해 캡처된 비디오를 제 1 노드에 전송하도록 추가로 구성된다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 하나 이상의 센서로부터 수신된 데이터를 처리하고, 수신된 데이터에 기초하여 제 2 노드가 지상에 존재하는지를 결정하고, 제 2 노드가 지상에 존재한다고 결정하면, 하나 이상의 자율 이동 장치를 지상의 제 2 노드에 가까운 위치로 끌리게 통신하도록 추가로 구성된다. 하나 이상의 센서는 적어도 하나의 무선 주파수 (RF) 지리적 위치 (geo-location) 센서를 포함하도록 구성될 수 있고 수신된 데이터는 지상의 제 2 노드에 의해 방출된 RF 신호의 감지 확률을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는 촉수를 통해 지상의 제 2 노드의 결정된 위치를 제 1 노드에 송신하도록 추가로 구성된다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 하나 이상의 센서로부터 수신된 데이터를 처리하고, 감지된 타겟 오염 물질의 레벨이 미리 결정된 값 이상인지를 결정하도록 추가로 구성된다. 적어도 하나의 프로세서는, 감지된 타겟 오염 물질의 레벨이 미리 결정된 값 이상인 것으로 결정하면, 촉수를 통해 감지된 타겟 오염 물질의 레벨에 대한 정보를 상기 제 1 노드에 전달하도록 추가로 구성된다. 하나 이상의 센서는 적어도 하나의 생물학적 또는 화학적 센서를 포함하도록 구성될 수 있고, 수신된 데이터는 감지된 타겟 오염 물질의 레벨을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 타겟 오염 물질을 감지한 하나 이상의 자율 이동 장치로부터 수신된 정보에 기초하여 감지된 목표 오염 물질의 위치를 결정하도록 추가로 구성된다.
본 개시의 또 다른 양태에서, 지정된 노드들의 변화에 자율적으로 적응함에 의한 협력 네비게이션 방법이 제공될 수 있다. 이 양태에서, 지정된 노드들은 가상 위치들 또는 비-협력 노드들로 나타낼 수 있다. 시간 경과에 따라 각 노드에 대한 가상 위치들을 변경하는 것은 지대에 걸쳐 상이한 네트워크 형태들의 형성 및 체계적인 네비게이션을 용이하게 할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양태는 적어도 하나의 프로세서 및 적어도 하나의 프로세서에 결합된 메모리를 포함하는 자율 이동 장치를 제공한다. 자율 이동 장치는 여기에 설명된 본 개시의 다양한 기능들 또는 양태들을 실행하도록 구성된다. 적어도 하나의 프로세서는 자율 이동 장치를 지상의 제 1 노드를 향해 네비게이팅하고, 자율 이동 장치에 탑재된 하나 이상의 센서로부터 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 수신된 데이터를 필드 정보로 변환하도록 추가로 구성될 수 있으며, 필드 정보는 인력 또는 척력을 포함하도록 각각 구성된 필드들을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는 필드 정보에 기초하여 상기 자율 이동 장치를 네비게이팅하도록 추가로 구성될 수 있다. 하나 이상의 센서는 무선 지리적 위치 센서, 이미지 센서, 화학적 센서 또는 생물학적 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 제 1 노드와 구축된 촉수가 존재하는지 결정하도록 구성될 수 있고, 촉수는 하나 이상의 자율 이동 장치에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함하도록 구성된다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제 1 노드와 구축된 촉수가 존재한다고 결정된 경우, 상기 필드 정보에 기초하여 상기 자율 이동 장치를 촉수를 따라 일 위치로 네비게이팅하거나, 그 대신에, 제 1 노드와 구축된 촉수가 없다고 결정하면, 제 1 노드와 촉수를 구축한다.
또 다른 양태에서, 적어도 하나의 프로세서는 지상의 제 2 노드가 자율 이동 장치의 무선 통신 범위 내에 있는지를 결정하고, 지상의 제 2 노드가 자율 이동 장치의 무선 통신 범위 내에 있다고 결정하면, 지상의 제 2 노드와 무선 통신 링크를 구축함으로써, 지상의 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 무선 통신 네트워크를 구축하도록 구성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시의 다양한 기능들 또는 양태들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 코드를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다. 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는 이동 장치를 자율적으로 비행시키기 위해 하나 이상의 프로세서로 하여금 수초마다 또는 더 빨리 결정을 내리도록 하여, 무선 통신 네트워크를 형성하고, 전술한 바와 같은 본 개시의 다양한 기능들 및 양태들을 수행하는 코드 또는 명령을 포함한다.
본 기술의 이들 및 다른 양태들은 이하에 설명될 상세한 설명의 검토에 의해 더욱 완전히 이해될 것이다.
본 도면들은 제한으로서가 아니라, 단지 예로서, 본 교시에 따른 하나 이상의 실시예를 도시한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크를 자율적으로 구축하기 위한 흐름도의 예이다.
도 3은 본 개시의 특정 양태에 따라 노드의 상이한 역할들의 전이를 예시하는 다이어그램의 예이다.
도 4는 본 개시의 특정 양태에 따라 노드에 의해 경험되는 필드의 프로파일의 예이다.
도 5는 본 개시의 특정 양태에 따라 노드를 (지정된) 종점 노드를 향해 인도하는 필드를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크에 대한 상태 전이를 도시하는 도면의 예이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크의 손상 감지 및 복구를 도시하는 예시적인 다이어그램이다.
도 8은 본 개시의 특정 양태에 따른 흐름도이다.
도 9a 및 9B는 본 개시의 특정 양태에 따른 예시적인 흐름도이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 본 개시의 특정 양태에 따른 장치를 개념적으로 도시한 기능 블록도 및 그래픽 사용자 인터페이스의 일 예이다.
도 11은 처리 시스템과 다양한 탑재 센서들 사이의 상호 작용을 개념적으로 설명하는 기능 블록도를 도시한다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 본 개시의 특정 양태의 장치의 컴포넌트들을 개념적으로 도시한다.
도 13 및 도 14는 본 개시의 특정 양태에 따른 협력 네비게이션을 개념적으로 도시한다.
도 1은 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크를 자율적으로 구축하기 위한 흐름도의 예이다.
도 3은 본 개시의 특정 양태에 따라 노드의 상이한 역할들의 전이를 예시하는 다이어그램의 예이다.
도 4는 본 개시의 특정 양태에 따라 노드에 의해 경험되는 필드의 프로파일의 예이다.
도 5는 본 개시의 특정 양태에 따라 노드를 (지정된) 종점 노드를 향해 인도하는 필드를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크에 대한 상태 전이를 도시하는 도면의 예이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 통신 네트워크의 손상 감지 및 복구를 도시하는 예시적인 다이어그램이다.
도 8은 본 개시의 특정 양태에 따른 흐름도이다.
도 9a 및 9B는 본 개시의 특정 양태에 따른 예시적인 흐름도이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 본 개시의 특정 양태에 따른 장치를 개념적으로 도시한 기능 블록도 및 그래픽 사용자 인터페이스의 일 예이다.
도 11은 처리 시스템과 다양한 탑재 센서들 사이의 상호 작용을 개념적으로 설명하는 기능 블록도를 도시한다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 본 개시의 특정 양태의 장치의 컴포넌트들을 개념적으로 도시한다.
도 13 및 도 14는 본 개시의 특정 양태에 따른 협력 네비게이션을 개념적으로 도시한다.
첨부된 도면과 관련하여 이하에 설명되는 상세한 설명은 다양한 구성들의 설명을 위한 것이며 여기에 설명된 개념이 실시될 수 있는 유일한 구성을 나타내기 위한 것이 아니다. 상세한 설명에는 다양한 개념에 대한 철저한 이해를 돕기 위한 구체적인 세부 사항을 포함한다. 그러나 이러한 개념들이 이러한 특정 세부 사항들 없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 어떤 경우에는 이러한 개념을 모호하게 하지 않도록 잘 알려진 구조들과 컴포넌트들이 블록 다이어그램 형식으로 표시된다.
여기에 개시된 본 개시는 또한 동적 통신 네트워크를 자율적으로 형성하고 유지하기 위해 무인 비행 차량 (Unmanned Aerial Vehicle: UAV) 들과 같은 비행 통신 노드들을 조정하기 위해 개발된, "Biologically inspired Artificially Intelligent Reconfiguration" ("BioAIR") 시스템 및 기술 ("BioAIR Methodology") 로 알려져 있을 수 있다. 이 시스템 및 기술은 호르몬 기반 통신을 통한 생물학적 세포 분화에서 영감을 얻어 라디오 (센서) 신호를 디지털 호르몬들로 매핑하여 분산된 방식으로 자율 이동 노드와 같은 비행 노드들 무리를 조정한다.
본 개시는 단일 시스템에서의 적어도 3 가지 주요 능력, 즉 협력 통신, 감지 및 네비게이션을 제공한다. 협력 통신을 위해, 본 개시는 노드들 사이의 원하는 통신 신호 품질에 기초하여 다른 노드들을 전략적으로 위치시킴으로써 다수의 지정된 노드들을 연결하는 이동 애드-혹 네트워크를 자율적으로 생성할 수 있다. 이 능력은 액세스가 거부된 환경에서 신속하게 배치할 수 있는 인터넷 및/또는 통신 서비스와 같은 새로운 응용들이 가능하게 한다. 협력 감지를 위해, 본 개시는 네트워크 트래픽에 기초하여 중요한 위치들을 자율적으로 보강하고, 형성된 네트워크에 대한 손상을 감지하며, 자가 복구를 할 수 있다. 추가로, 본 개시는 실시간 센서 데이터 및 임무 목표들에 응답하여 네트워크의 모든 노드 사이에 분산된 이종 센서들의 감지 활동을 조정하여 광범위한 대형을 형성할 수 있다. 이 능력은, 그 중에서도, 반-접근 (anti-access) 환경에서의 통신, 원격 감지, 지리적 위치 확인, 공중 측량 및 국경 순찰과 같은 응용 분야에 필요할 수 있다. 협력 네비게이션을 위해, 본 개시는 노드들이 충분히 신속하게 반응할 수 있다면, 형성된 통신 네트워크를 유지하면서 지정된 노드들의 동작을 따라갈 수 있게 한다. 이 능력은 타겟 추적, 농산물 관리, 이동 호위 및 경계 방어와 같은 응용 분야에 필요할 수 있다.
이와 같이, 여기에 개시된 본 개시는 협력 통신, 감지 및 네비게이션과 같은, 임의의 기존 기술에 비해 향상된 능력들 및 기능들을 동시에 자율 이동 노드들을 위한 단일 시스템으로서 제공한다. 또한, 여기에 설명된 본 기술은 인간 오퍼레이터에게 실시간으로 자율 이동 노드들의 성능을 모니터링하고 그 동작들을 동적으로 조정할 수 있는 능력을 제공한다.
도 1은 본 개시의 특정 양태에 따른 통신 네트워크를 도시한 개념도이다. 일 양태에서, 본 개시는 다양한 형태의 무인 비행 차량과 같은 하나 이상의 자율 이동 노드의 활동을 조정하는 분산된 솔루션을 제공하여 지정된 사이트들 사이에 견고한 무선 통신 네트워크를 달성한다. 본질적으로, 여기에 설명된 본 기술은 하나 이상의 자율 이동 노드들 사이의 협력 통신을 가능하게 한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 통신 네트워크 (100) 는 하나 이상의 기점 노드 (103, 예를 들어, 노드 1), 하나 이상의 자율 이동 노드 (105, 107, 109 및 111, 예를 들어, UAV1, UAV2, UAV3 및 UAV4), 및 하나 이상의 종점 노드 (113, 예를 들어, 노드 2, 노드 3) 를 포함한다. 이 예에서, 기점 노드 (103) 또는 종점 노드 (113) 는 이동 노드 또는 고정 노드일 수 있다. 또한, 하나 이상의 이동 노드는 UAV1, UAV2, UAV3, UAV4 등과 같은 하나 이상의 무인 비행 차량 (UAV) 을 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 이동 노드는 무선 통신 네트워크를 구축하고 유지하기 위한 자율 공중 통신 컴포넌트 (이를 포함하나 이에 한정되는 것은 아님) 와 같은 인공 지능 프로그램 (도시되지 않음) 과 같은, 컴포넌트를 포함할 수 있다. 즉, 여기에 설명된 바와 같이, (여기에서 "자율 이동 노드" 또는 "자율 이동 장치"로 상호 교환 가능하게 사용되는) 각각의 무인 공중 노드는 (도 10a에 도시된 바와 같이) 여기에 개시된 본 기술의 다양한 양태들을 구현하기 위한 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 를 포함하는 처리 시스템 (1001) 과 같은 탑재된 하나 이상의 처리 시스템을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 각각의 자율 이동 노드는 고유 식별자 (ID) 및/또는 인터넷 프로토콜 (IP) 주소가 할당될 수 있다. 고유 ID 및/또는 IP 주소는 임무를 위한 배치 전에 할당될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각 자율 이동 노드에 대한 고유 ID 또는 IP 주소는 일단 자율 이동 노드가 공중에 배치되고 지상의 노드와 접속하면 지상의 노드 (예를 들어, 노드 1) 에 의해 무선 통신 링크를 통해 자율 이동 노드에 동적으로 할당될 수 있다.
대안적으로, 복수의 자율 이동 노드가 공중 및 지상에 배치될 수 있고, 지정된 자율 이동 노드가 서버 - 클라이언트 네트워크 환경에서 서버의 역할을 취할 수 있고, 공중 및 지상에 배치된 복수의 자율 이동 노드에 고유 ID들 및/또는 IP 주소들을 동적으로 할당할 수 있다. 다른 양태에서, 자율 이동 노드들 각각이 공중에 배치된 다른 자율 이동 노드들과 통신하여 임무를 수행하기 위한 무선 통신 네트워크의 크기를 결정할 수 있다.
도 1의 예에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 무선 통신 링크 (121, 123, 125, 127 및 129) 를 포함하는 통신 링크의 체인을 형성함으로써, 통신 네트워크 (100) 가 2 개의 노드 - 노드 1과 같은 기점 노드 (또는 사이트) (103) 와 노드 2 및/또는 노드 3과 같은 종점 노드 (또는 사이트) (113) 사이에 구축될 수 있다. 즉, 본 예에서, 통신 촉수 (또는 촉수) 가 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이에 형성될 수 있다. 본 개시에서, "촉수(tentacle)"라는 용어는 여기에서 통신 링크들의 체인, 또는 자율 이동 노드들 사이에 통신 링크를 구축하는 자율 이동 노드들의 체인, 또는 하나 이상의 자율 이동 노드들에 의해 구축된 복수의 무선 통신 링크들의 체인을 의미하는 것으로 사용된다. 따라서, 여기에서 사용된 바와 같은 촉수는 지상의 제 1 노드, 예를 들어 노드 1에서 시작된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함할 수 있다. 또한, 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이의 완전한 통신 촉수는, 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 노드 1, UAV1, UAV2, UAV3, UAV4, 노드 2 및/또는 노드 3을 포함하는 노드들의 체인을 지칭할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 1에서, 노드 1, 노드 2 및 노드 3은 지상 스테이션 또는 이동 노드일 수 있다. 즉, 노드 1, 노드 2 및 노드 3은 고정 노드 또는 이동 노드일 수 있다. 또한, 노드 1은 무선 신호 송신 및/또는 수신 장치 또는 스테이션일 수 있다. 또한, 노드 2 또는 노드 3은 무선 신호 송신 및/또는 수신 장치 또는 스테이션일 수 있다. 대안적으로, 본 개시의 일 양태에서, 노드 1, 노드 2 또는 노드 3은 일 그룹의 사람들, 장치들, 차량들 등과 같은 종점을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 자율 이동 노드들 (105, 107, 109 및 111) 은 하나 이상의 인접 위치들로부터 노드 1과 같은 기점 노드 (103) 를 향하여 출발시키거나 배치될 수 있다. 또한, 자율 이동 노드들은 기점 노드 (103) 및 종점 노드 (113) 의 지리적 위치 정보와 같은, 기점 노드 (103) 및 종점 노드 (113) 에 대한 선험적 지식에 따라 다른 시간 간격으로 임의의 위치로부터 출발할 수 있다. 대안적으로, 다수의 기점 노드들이 이용 가능하면, 통신 네트워크 (100) 의 오퍼레이터는 출발 이전에 각각의 자율 이동 노드에 어느 것을 할당할 것인지를 선택할 수 있다. 또한, 자율 이동 노드들 (105, 107, 109 및 111) 은 임의의 순서로 출발시킬 수 있다. 또한, 일 양태에서, 기점 노드 (103) 는 촉수가 시작될 수 있는 트래픽 사이트 (예를 들어, 하나 이상의 자율 이동 노드와 통신할 수 있는 무선 송신기를 갖는 영역) 일 수 있다. 종점 노드 (113) 는 촉수가 성장하여 도달할 수 있는 트래픽 사이트 (예를 들어, 하나 이상의 자율 이동 노드들과 통신할 수 있는 무선 송신기를 갖는 영역) 일 수 있어서, 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이에 무선 통신 네트워크가 구축될 수 있다.
일 양태에서, 자율 이동 노드들 (105, 107, 109 및 111) 은 공중에 배치되기 전에 임무 프로파일과 같은 특정 데이터로 프로그램될 수 있다. 일반적인 임무 프로파일은 기점 노드 (103) 및/또는 종점 노드 (113) 의 위치 정보, 자율 이동 노드 (105, 107, 109 및 111) 의 무선 성능, 및 다양한 상황에서 우선적 처리를 요하는 우선순위 트래픽 노드들에 관한 특정 정보를 포함할 수 있다. 기점 노드 (103) 또는 종점 노드 (113) 의 위치 정보는 기점 노드 (103) 및 종점 노드 (113) 의 GPS (Global Positioning System) 좌표에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기점 노드 (103) 및 종점 노드 (113) 의 위치 정보는 배치 사이트로부터 자율 이동 노드 (105, 107, 109 및 111) 로 무선으로 전송될 수 있다. 자율 이동 노드 (105, 107, 109 및 111) 의 무선 성능은 무선 통신 프로토콜, 통신 범위, 다수의 무선 통신 채널, 안테나 유형 (예를 들어, 전 방향성 대 다중 지향성 안테나) 등을 포함할 수 있다.
여기에 설명된 예에서, 각각의 자율 이동 노드는 통신 네트워크 (100) 에서의 그 내부 역할 (예를 들어, 고아, 자유, 팁, 엑스트라, 백본 등), 통신 네트워크 (100) 내의 인접한 자율 이동 노드의 역할 (예를 들어 자유, 고아, 팁, 엑스트라, 백본 등), 신호 강도, 또는 그 인접 자율 이동 노드들로부터 수신된, 무선 주파수 신호들과 같은, 신호의 품질, 또는 자율 이동 노드의 탑재 센서들로부터 수집된 실시간 데이터에 기초하여 공중의 새로운 위치로 이동 (또는 네비게이팅) 하거나 그 위치를 유지하기로 결정한다, 또한, 각각의 자율 이동 노드는 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이의 촉수 형성 중에 또는 형성 후에 통신 네트워크 (100) 에서 상이한 역할을 수행할 수 있다. 자율 이동 노드의 역할 전환들의 일례는 도 3을 참조하여 이하에서 설명한다.
다시 도 1을 참조하면, UAV 1, UAV 2, UAV 3 및 UAV 4와 같은 자율 이동 노드들의 그룹 (101) 은 일 위치로부터 기점 노드 (103) 를 향해 공중에 배치된다. 예를 들어, UAV 1이 자율 이동 노드들의 그룹 중에 처음으로 배치된다고 가정한다. UAV 1은 자율적으로 이동하여 노드 1과 같은 기점 노드 (103) 와 처음으로 접속하고 기점 노드 (103) 와 연관된 촉수를 탐색한다. 촉수가 감지되지 않으면 UAV 1은, UAV 1과 노드 1 사이에 무선 통신 링크 (121) (촉수) 를 구축하는 등, UAV 1과 노드 1 사이에 촉수를 생성한다. UAV 2, UAV 3, 및 UAV 4가 공중에 배치되면, 본 개시의 특정 양태들에 따라, UAV 2, UAV 3 및 UAV 4는 노드 1 또는 노드 2를 향하여 자율적으로 비행할 수 있다. UAV 2, UAV 3, UAV 4 각각은 기점 노드 (103) 와 연관된 촉수를 탐색 및 감지하고, 노드 2 또는 노드 3과 같은 종점 노드 (113) 를 향해 촉수를 성장 또는 연장하도록 동작한다.
그 실시예에서, 각각의 자율 이동 노드는 미리 정의된 무선 통신 범위 (예를 들어, 단거리, 중거리 또는 장거리) 를 가지며, 자율적으로 네비게이팅하여 그 무선 통신 범위 또는 접속 범위 내에 배치되고 감지된 기점 노드 또는 다른 자율 이동 노드와 무선 통신 링크를 구축한다. 따라서, 하나 이상의 자율 이동 노드가 기점 노드 (103) 로부터 종점 노드 (113) 까지의 장거리를 커버하기 위해 촉수를 성장시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 기점 노드 (103) 및 종점 노드 (113) 가 서로 근접한 경우, 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이에 무선 통신 네트워크를 구축하는데 공중에 배치된 한 개의 자율 이동 노드가 필요할 수 있다. 그렇지 않으면, 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이의 장거리를 커버할 수 있는 촉수를 형성 및 성장시키는데 공중에 배치된 2 이상의 자율 이동 노드가 필요할 수 있다.
또한, 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이의 통신 네트워크 (100) (또는 최종 촉수) 가 완성된 후, 임의의 여분의 자율 이동 노드 (도시하지 않음) 가 자율적으로 자신의 위치를 잡아 완성된 최종 촉수 (100) 를 보강하거나 새 종점 노드로 새로운 촉수를 성장시킬 수 있다.
도 2는 기점 노드로부터 시작된 무선 통신 네트워크 또는 촉수를 구축하기 위한 예시적인 흐름도를 나타낸다. 먼저, 단계 201에서, 자율 이동 노드 그룹 (예를 들어, 도 1의 자율 이동 노드 그룹 (101)) 이 공중에 배치되고, 각각의 자율 이동 노드는 기점 노드 및/또는 종점 노드의 위치와 같은, 특정 위치 정보 (예를 들어, GPS 좌표) 로 프로그램되어 있다.
단계 203에서, 제 1 자율 이동 노드가 자신의 무선 통신 범위 내의 기점 노드와 접속하면, 제 1 자율 이동 노드가 기점 노드를 감지할 수 있다. 기점 노드를 감지하면, 제 1 자율 이동 노드는 기점 노드와 연관된 하나 이상의 기존 촉수를 탐색할 수 있다. 하나 이상의 기존 촉수의 감지는 기점 노드와 통신하거나 기점 노드 또는 다른 자율 이동 노드들로부터 송신된 신호에 기초하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 신호는 기점 노드 또는 다른 자율 이동 노드들로부터의 브로드캐스트 메시지일 수 있다. 각각의 브로드캐스트 메시지는 브로드캐스트 노드의 위치 정보 (예컨대, GPS 좌표), 통신 네트워크 또는 촉수 형성에서의 역할 (예를 들어, 기점, 고아, 자유, 팁, 엑스트라, 백본 등) 을 포함할 수 있다. 브로드캐스트 노드가 촉수의 일부이면, 브로드캐스트 메시지는 촉수 식별자 및 촉수의 상태와 같은 촉수에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이와 같이, 브로드캐스트 메시지가 촉수 식별자 및/또는 촉수의 상태에 대한 어떤 정보도 포함하지 않을 때, 수신 노드는 촉수가 현재 생성되고 있는지를 결정할 수 있다.
단계 205에서, 촉수가 발견되거나 감지되지 않으면, 제 1 자율 이동 노드는 기점 노드와의 초기 촉수를 형성하는 제 1 노드가 된다. 제 1 자율 이동 노드는 기점 노드와 통신하여 기점 노드와 함께 초기 촉수를 생성한다.
단계 207에서, 초기 촉수가 생성된 후 (예를 들어, 기점 노드와 제 1 자율 이동 노드 사이에 무선 통신 링크가 구축), 그룹 내의 나머지 자율 이동 노드들 각각은 종점 노드로 향하는 위치로 자율적으로 네비게이팅하여, 이전에 연장된 촉수의 끝인, 인접한 자율 이동 노드의 무선 통신 범위의 가장자리에서 연장된 촉수에 부가적인 무선 통신 링크를 각각 추가함으로써 초기 촉수를 종점 노드 쪽으로 연장한다.
일 실시 예에서, 특정 자율 이동 노드는 그룹 내의 다른 자율 이동 노드로부터 수신된 정보 (예를 들어, 신호 품질) 에 기초하여, 특정 자율 이동 노드에 대해 결정된 위치를 향해 연장된 촉수를 따라 이동할 수 있다. 특정 자율 이동 노드가 그 위치에 도착하면, 특정 자율 이동 노드와 이전에 확장된 촉수의 팁 (tip) 인 다른 자율 이동 노드 사이에 무선 통신 링크를 구축하고 추가함으로써 특정 자율 이동 노드가 이전에 연장된 촉수를 연장할 수 있다. 그러면 특정 자율 이동 노드가 새로 연장된 촉수의 새로운 팁이 된다. 이러한 방식으로, 충분한 수의 자율 이동 노드가 사용되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 이전에 연장된 촉수의 팁에 추가적인 통신 링크를 반복적으로 부가함으로써, 기점 노드로부터 시작하는 촉수가 자율적으로 성장하여 멀리 떨어진 종점 노드에 도달할 수 있다 (예를 들어, 촉수의 팁과 종점 노드는 서로의 무선 통신 범위 내에 있다).
또한, 다른 양태에서, 다수의 기점 노드 및 다수의 종점 노드가 있는 경우, 상기한 바와 같은 자율 이동 노드들의 협력을 통해 하나 이상의 무선 통신 네트워크 (또는 촉수) 가 다수의 기점 노드로부터 다수의 종점 노드로 생성될 수 있다.
단계 209에서, 기점 노드와 종점 노드 사이에서 촉수가 완성된 후, 촉수를 형성하는데 사용되지 않은 공중에 배치된 임의의 여분의 자율 이동 노드가 완성된 촉수를 보강하거나 새로운 종점(들)으로 새로운 촉수(들)를 성장시키기 위해 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 촉수는 기점 노드와 처음으로 무선 접속하는 자율 이동 노드에 의해 초기에 형성될 수 있으며, 그 후 촉수는 공중에 배치된 추가의 자율 이동 노드들을 이용하여 생물학적 성장과 유사한 방식으로 성장할 수 있다. 촉수를 형성하고 성장시키는 과정에서, 각각의 자율 이동 노드는 도 3에 도시된 바와 같이, 상이한 역할 또는 모드를 취할 수 있다.
또한, 도 3은 본 개시의 특정 양태에 따라 각각의 자율 이동 노드가 취할 수 있는 상이한 역할들을 도시하는 역할 전환의 예시적인 다이어그램을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 자율 이동 노드는 다음의 역할 또는 모드 중 하나를 취할 수 있다: "고아 (Orphan)” (301, 예를 들어, 고아 노드), "자유 (Free)” (303, 예를 들어, 자유 노드), "팁 (Tip)” (305, 팁 노드), "백본 (Backbone)” (307, 백본 노드) 또는 "엑스트라 (Extra)” (309, 엑스트라 노드).
고아 노드는 임의의 다른 자율 이동 노드의 통신 범위 밖에 있는 노드이다. 즉, 고아 노드는 촉수 또는 기점 노드에서 연결이 끊어져 있을 수 있다. 자유 노드는 촉수 또는 촉수를 형성하는 하나 이상의 자율 이동 노드와 통신할 수 있지만 촉수의 일부는 아니다. 자유 노드는 종점 노드 (예를 들어, 종점 노드에 의해 가해진 가상 종점 필드에 의해 끌림) 및 그 앵커 (anchor) 또는 팁 노드에 의해 끌어 당겨지지만, 그것은 다른 모든 노드들에 의해 밀려난다. 팁 노드는 현재 촉수의 끝에 있고, 기점 노드 쪽으로 위치한 인접한 노드와 무선 접속한 노드이다. 백본 노드는 촉수 (또는 기점 노드와 종점 노드 사이의 무선 통신 네트워크) 를 형성하는데 참여하고 있는 노드이지만 팁 노드는 아니다. 백본 노드는 그 무선 통신 범위 내에, 두 개의 백본 노드 (예컨대, 도 1의 UAV 2) 와, 백본 노드 및 기점 노드 (예컨대, 도 1의 UAV 1) 와, 또는 백본 노드 및 종점 노드 (예컨대, 도 1의 UAV 4) 와 무선 접속한다. 또한, 두 개의 인접한 노드 (때로는 촉수 노드라고도 함) 사이에는 기점 노드에서 대상 노드로 정렬된 부모 - 자식 관계가 있을 수 있다. 즉, 기점에 가까운 노드가 촉수 형성 시에 다른 노드 (예를 들면, 자식) 의 부모가 된다. 이 예에서, 백본 노드는 부모 노드와 자녀 노드에 끌리지만 다른 모든 노드에 의해 밀려난다. 엑스트라 노드는 종점 노드에 도달했지만 기점 노드와 종점 노드 사이에서 촉수를 연장하거나 무선 통신 네트워크의 일부를 형성할 필요가 없는 노드이다. 엑스트라 노드는 기점 노드와 종점 노드 사이에 형성된 촉수 주위를 자유롭게 돌아다니거나 순찰할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 자율 이동 노드는 촉수 형성 중에 다양한 역할 전환을 거칠 수 있다. 예를 들어, 초기에 기점 노드가 그 역할을 변경하여 팁 노드가 되면 새로운 촉수가 생성된다. 촉수를 형성하기 위해 기점 노드로 향하여 비행하는 하나 이상의 자율 이동 노드는 처음에 고아 노드이다. 즉, 이 예에서, 초기 배치 단계에서, 모든 자율 이동 노드는 촉수 또는 기점 노드로부터 연결이 끊어져 있고, 따라서 이들 노드는 (예를 들어, 고아 (301) 모드의) 고아 노드이다. 고아 노드는 기점 노드의 위치 정보를 기반으로 기점 노드를 향해 자율적으로 네비게이팅할 수 있다. 여기서, 기점 노드 및/또는 종점 노드의 위치 정보 (예컨대, GPS 좌표) 는 고아 노드의 메모리에 사전 프로그램될 수 있다. 대안적으로, 기점 노드의 위치 정보는 공중에 배치되는 동안 무선으로 고아 노드에 전송될 수 있다.
고아 노드가 자신의 무선 통신 범위에서 기점 노드 또는 기점 노드로부터 시작한 촉수를 감지하지만 아직 촉수의 일부가 아니면, 고아 노드는 (예를 들어, 자유 (303) 모드의) 자유 노드가 된다. 예를 들어, 자유 노드가 촉수 또는 촉수의 끝에 있는 노드인 팁 노드를 발견하면, 자유 노드는 팁 노드에 대한 앵커 관계를 설정한다. 자유 노드는 팁 노드 및 종점 노드의 필드를 기반으로 자유롭게 또는 촉수를 따라 평형 위치로 이동하도록 구성된다 (아래에서 자세히 설명함). 평형 위치에서, 자유 노드들이 촉수의 새로운 팁이 되어, 자율 이동 노드의 추가의 무선 통신 링크 (또는 범위) 를 부가함으로써 촉수를 연장한다. 즉, 자율 이동 노드가 다른 자율 이동 노드들에 의해 구축된, 기점 노드로부터 시작된 하나 이상의 촉수를 감지하면, 자율 이동 노드는 촉수를 따라 네비게이팅하고 촉수의 끝에서 새로운 팁 노드가 되어, 촉수를 종점 노드 쪽으로 연장한다.
새로운 팁 노드가 이전 팁 노드와의 무선 접속을 구축할 때, 이전 팁 노드는 촉수의 (예를 들어, 백본 (307) 모드의) 백본 노드가 되고, 인접한 백본 노드 및 새로운 팁 노드와 무선 통신을 유지한다.
이러한 방식으로, 촉수가 종점 노드의 방향으로 연장되도록 설계되기 때문에 추가의 자율 이동 노드 (예를 들어, 자유 노드) 가 차례로 새로운 팁 노드가 됨에 따라, 촉수가 연장되고 결국 촉수가 기점 노드에서 연장되어 종점 노드에 도달할 수 있다. 또한, 촉수 끝에 새로 추가된 노드가 팁 노드가 되고 그 인접 노드가 백본 노드가 되면, 새로 추가된 노드는 형성된 촉수 내의 인접 노드의 자녀가 되고, 인접 노드는 새로 추가된 노드의 부모가 된다.
전술한 과정을 반복적인 방식으로 반복함으로써, 다수의 자율 이동 노드를 사용하여 기점 노드로부터 시작된 무선 통신 네트워크가 종점 노드에 도달하도록 연장될 수 있다. 전술한 바와 같이, 촉수를 형성하는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 기점 노드와 종점 노드 사이에 무선 통신 네트워크가 구축되는 경우에만 기점 노드와 종점 노드 사이에 촉수가 "완성"된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 종점 노드와의 촉수를 완성한 후 촉수에 추가된 마지막 자율 이동 노드가 그의 가장 인접한 자율 이동 노드로 메시지를 전송하여 촉수가 완성되었음 및/또는 기점 노드와 종점 노드 사이의 무선 통신 네트워크가 구축되었음을 알릴 수 있다. 가장 인접한 자율 이동 노드는 메시지를 수신하여 촉수에서 그의 가장 가까운 다른 이웃 자율 이동 노드로 전달한다. 중간의 노드들 (“가장 가까운 이웃으로의 원-홉 (one-hop) 브로드캐스트 기법") 을 통해 메시지의 다수의 중계 또는 전달 후 그 메시지는 촉수 전체로 퍼져 나가 기점 노드에 도달한다.
또한, 완성된 촉수에서, 기점 노드 및/또는 종점 노드를 포함하는 촉수 내의 임의의 노드로부터의 모든 통신 메시지 및 데이터 전송은 예를 들어, 기점 노드 또는 종점 노드를 향해 송신 노드로부터 촉수 내의 가장 가까운 그의 이웃 노드로 데이터를 중계 또는 전달함으로써, 가장 가까운 이웃들로의 원-홉 브로드캐스트 기법을 사용하여 수행된다.
본 개시의 일 양태에서, 촉수가 기점 노드와 종점 노드 사이에 완성된 후에, 기점 노드 및 종점 노드 사이에 촉수를 형성하는데 참여하지 않는 몇몇 자율 이동 노드 (예를 들어, 자유 노드) 가 존재할 수 있다. 배치되었지만 촉수를 형성하는 데는 필요하지 않은 이러한 자유 노드는 (예를 들어, 엑스트라 (309) 모드의) 엑스트라 노드가 된다. 또 다른 양태에서, 원하는 경우에, 엑스트라 노드가 기존의 촉수를 보강하거나 새로운 촉수를 만드는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 엑스트라 노드는 (i) 종점 노드 주위에 머무르거나, (ii) 완성된 촉수를 따라 기점 노드로 되돌아가거나, (iii) 완성된 촉수를 보강하기 위해 완성된 촉수를 따라 분포하거나, (iv) 새로운 종점을 위한 새로운 촉수를 만들기 시작할 수 있다.
대안적으로, 엑스트라 노드는 무선 통신 네트워크에 대한 손상이 감지되면 신속한 수리를 돕기 위해 기점 노드와 종점 노드 사이의 완성된 촉수를 따라 앞뒤로 순찰할 수 있다. 본 개시에 따른 또 다른 양태에서, 엑스트라 노드는 종점 노드에서의 또는 그 근처에서의 위협 허용도를 향상시키기 위해 종점 노드 주위에 퍼져있을 수 있다. 다른 양태에서, 엑스트라 노드는 기점 노드에서의 감시를 향상시키기 위해 기점 노드 주변에 퍼져있을 수 있다. 또 다른 양태에서, 다수의 기점 노드의 경우에, 고유 식별자가 기점 노드와 종점 노드 사이에 완성된 촉수 각각에 할당될 수 있다.
도 4는 본 개시의 특정 양태에 따른 개념도를 제공한다. 이 예에서, 하나 이상의 촉수 또는 무선 통신 링크를 따라 자율 이동 노드를 네비게이팅하는 것은 각각의 자율 이동 노드가 겪는 필드의 프로파일에 기초한다. 본 개시의 일 양태에서, 자율 이동 노드는 (예를 들어, 신호 강도, 신호 품질 등) 인접한 자율 이동 노드로부터 수신된 신호에 대한 정보에 기초하여 이웃 자율 이동 노드와의 통신 범위의 가장자리에 그 위치를 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 신호 강도 또는 신호 품질은 필드 강도 및 방향 성분과 같은 성분들을 갖는 벡터로 변환될 수 있고, 이는 자율 이동 노드가 가장 가까운 이웃 자율 이동 노드에 의해 끌리거나 밀려나는 것에 대응한다. 일 양태에서, 수신된 신호의 품질은 수신된 무선 주파수 송신의 신호 레벨 또는 신호 강도에 기초하여 결정될 수 있다. 신호 강도는 흔히 자율 이동 노드와 같이 배치된 장치의 안테나에 의해 수신된 신호 전력 (dBm 또는 dBmW), 즉 1 밀리 와트 (mW) 의 기준 레벨을 초과하는 데시벨 (dB) 로 측정되고 표시된다.
도4 에 도시된 바와 같이, 신호 품질 (X) 대 필드 강도 (F) 의 그래프가 도시되어 있다. 자율 이동 노드에 끌림 또는 밀림이 작용하는지를 결정하기 위해 수신된 신호 품질 (X) 이 필드 강도 (F) 로 변환된다. 도 4에 표시된 그래프는 이러한 예시적 기법을 도시하고, 여기에서 자율 이동 노드들이 공간적으로 서로 근접할 때, 그들은 충돌을 방지하기 위해 반발하고, 즉, X> Rhi이고, 여기서 X는 수신 신호 품질을 나타내고, Rhi는 기준 신호 품질 값 R의 상한을 나타낸다. 그래프는 또한 자율 이동 노드가 허용 범위를 벗어날 때 그들이 서로 끌어당기는 것, 즉 X <Rlo을 도시하고, 여기서 X는 수신 신호 품질을 나타내고, Rlo는 기준 신호 품질 값 R의 하한을 나타낸다. 또한, 자율 이동 노드가 통신 범위를 완전히 벗어나면, 신호 또는 필드가 존재하지 않는다.
또한, 자율 이동 노드들의 초기 배치의 시작 시에, 각각의 자율 이동 노드는 도 5에 도시된 노드 2와 같은 종점 노드의 위치 정보를 제공받아, 자율 이동 노드가 통신 범위 밖에 있는 경우에도, 노드 2와 같은 종점 노드 (113) 를 향한 가상 인력 필드 (501, 도 5 참조) 를 계산할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 설명을 위해, 도 5는 노드 2와 같은 단지 하나의 종점 노드를 도시하지만, 도 1에 도시된 바와 같이 노드 2 및 노드 3과 같은 다수의 종점 노드가 있을 수 있다. 노드 2 및 노드 3을 포함하는 다수의 종점 노드의 경우에, 각각의 자율 이동 노드는 노드 2 및 노드 3을 포함하는 다수의 종점 노드의 위치 정보를 제공받을 수 있고, 노드 2를 향한 제 1 가상 인력 필드가 먼저 계산되고 다음에 노드 3을 향한 제 2 가상 인력 필드가 계산될 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 무선 주파수 송신의 수신 신호 품질의 필드 강도는 다음의 식 (A) 를 사용하여 계산될 수 있다:
If (X > Rhi), Field_Strength = (X - Rhi) / (1 - Rhi)
Else If (X < Rlo), Field_Strength = - Rlo / X
Else Field_Strength = 0.
또한, 필드 강도의 속도 성분 (예를 들어, velocityX 및 velocityY) 은 다음 식 (B) 를 사용하여 계산될 수 있다:
velocityX = velocityX + Field_Strength * (xself - xother) / sqrt ( (xself - xother) 2 + (yself - yother) 2), and
velocityY = velocityY + Field_Strength * (yself - yother) / sqrt ( (xself - xother) 2 + (yself - yother) 2).
도 5는 두 개의 인접한 자율 이동 노드들 (105 및 107) (예를 들어, UAV 1 및 UAV 2) 과 노드 2와 같은 종점 노드 (113) 에 의해 가해진 가상 인력 필드 (501) 사이에서 상호 작용하는 예시 필드들의 시각화된 다이어그램을 도시한다. 일 실시예에서, 이 가상 인력 필드는 1.0의 고정 크기를 가지며, 종점 노드 (113) 방향으로 향한다. 또한, 자율 이동 노드 (107) 가 종점 노드 (113) 와의 통신 범위 내에 있을 때, 가상 인력 필드는 종점 노드 (113) 의 필드에 의해 대체될 수 있다. 이 예에서, 위의 수학식 (A) 및 (B) 에 기초하여, 자율 이동 노드 (107) 에 작용하는 필드가 계산된다. 계산된 필드는 서로 합쳐져 자율 이동 노드 (107) 에 대한 타원 궤도 (503) 가 된다. 타원 궤도 (503) 는 자율 이동 노드 (107) 를 종점 노드 (113) 에 더 근접해 있는 평형 지점 (예를 들어, 평형 지점에서의 자율 이동 노드 (107)) 으로 안내한다. 이러한 방식으로, 자율 이동 노드 (107) 는 자율 이동 노드 (105) 의 무선 통신 범위 내에서 (예를 들어, 자율 이동 노드 (105) 와의 무선 통신을 유지하면서) 종점 노드 (113) 를 향해 필드들 (이는 수신된 신호 강도들에 기초할 수 있음) 에 기초하여 자율적으로 그 자신을 네비게이팅한다.
또한, 촉수는 그 자신의 상태 전이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6은 본 개시의 특정 양태에 따라 촉수에 대한 상태 전이에 대한 예시적인 다이어그램을 도시한다. 즉, 기점 노드에서 시작된 촉수는 기점 노드와 종점 노드 사이의 무선 연결을 구축하는 과정에 따라 상이한 상태가 될 수 있다. 일 양태에서 촉수는 다음과 같은 상태 중 하나 일 수 있다: 형성 (601), 완성 (603), 손상 (605) 및 보강 (605).
촉수의 형성 (601) 상태에서, 기점 노드 또는 이미 도달된 종점 노드로부터 새로운 촉수 (또는 초기 무선 통신 네트워크) 가 시작된다. 초기에, 어떤 팁 노드도 존재하지 않을 수 있지만, 제 1 자율 이동 노드가 그 필드의 평형 지점에 도달하자마자, 제 1 자율 이동 노드가 팁 노드가 될 것이다. 또한, 제 1 자율 이동 노드는 촉수 또는 무선 통신 네트워크에 대한 고유 식별자 (ID) 를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 촉수에 대한 고유 식별자 ("촉수 ID") 는 타임 스탬프를 제 1 자율 이동 노드의 고유 ID와 병합함으로써 생성될 수 있다. 이를 통해 노드는 서로 다른 시점에서 고유한 촉수 ID를 생성 또는 재생성 할 수 있다. 고유한 촉수 ID들을 사용하면 서로 간섭하지 않고 하나의 기점 노드로부터의 또는 하나의 종점 노드로의 여러 개의 촉수를 쉽게 만들 수 있다. 대안적으로, 고유한 촉수 ID들을 이용하여, 하나의 기점 노드로부터 다수의 종점 노드까지 또는 다수의 기점 노드로부터 하나의 종점 노드까지 복수의 촉수가 형성될 수 있다. 미완성 촉수와 접속할 때, 노드가 그 식별자 (예를 들어, 촉수 ID) 를 획득하여, 동일한 촉수 ID를 포함하는 노드들로부터의 신호들만이 필드들을 계산하는 데 기여할 수 있도록 하고, 따라서 다른 촉수들로부터의 간섭을 제거할 수 있다.
또한, 촉수 (또는 무선 통신 네트워크) 의 형성 (601) 상태에서, 촉수는 몇몇 자유 노드들, 백본 노드들 및 하나의 팁 노드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 촉수를 통한 무선 통신 네트워크가 기점 노드와 종점 노드 사이에 구축되면 (예를 들어 촉수가 성장하여 종점 노드에 도달할 때), 촉수 또는 무선 통신 네트워크는 촉수의 완성 (603) 상태에 있다. 또한, 자유 노드가 촉수의 팁 노드 및 종점 노드의 무선 통신 범위 내에 도달하면, 자유 노드는 촉수 (또는 무선 통신 네트워크) 를 완성하여, 떨어져 있는 기점 노드와 종점 노드 사이에 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 무선 연결을 구축할 수 있다. 촉수가 완성되면 (예를 들어, 완성 (603) 상태), 촉수를 형성하는 모든 자율 이동 노드는 자신의 역할을 변경하여 백본 노드가 되고 촉수 또는 네트워크에 팁 노드가 존재하지 않게 된다.
기점 노드에서 종점 노드로 촉수가 완성되자마자, 새로운 종점 노드가 존재하지 않으면, 전술한 바와 같이, 남아있는 자유 노드는 엑스트라 노드가 되고 보강 목적 (예를 들어, 보강 (607) 상태) 으로 촉수의 백본 노드들에 앵커링할 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 엑스트라 노드가 둘 이상의 이웃 백본 노드로부터 신호를 수신할 수 있도록 각 백본 노드는 하나의 엑스트라 노드를 앵커링할 수 있다. 이 전략은 첫 번째 촉수로부터 안전한 거리에 충분한 수의 이동 노드가 주어지면 두 번째 촉수가 형성될 수 있음을 보장하고, 이는 무선 통신 네트워크 또는 촉수에 어떤 손상이 발생하면 무선 통신 네트워크가 최소한의 방해로 그 트래픽의 경로를 재지정할 수 있음을 의미한다.
본 개시의 특정 양태에 따르면, 자유 노드는 2 개의 백본 노드, 팁 노드 및 백본 노드, 또는 백본 노드 및 기점 또는 종점 노드에 인접할 수 있다. 임의의 백본 노드가 이러한 기준을 충족시키지 않는 것으로 결정되면, 촉수 또는 무선 통신 네트워크는 손상된 것으로 간주된다 (예를 들어, 손상 (605) 상태). 노드에 의해 손상이 감지되면 노드는 자신의 역할을 변경하여 (백본 노드에서) 팁 노드가 되고, 앵커링 된 엑스트라 노드들이 해제되어 필요한 복구를 수행한다 (예를 들어, 촉수 또는 무선 통신 네트워크의 손상된 백본 노드를 교체).
일 실시예에서, 복수의 기점 노드가 이용 가능할 때, 오퍼레이터는 그 출발 전에 어느 기점 노드를 각 자율 이동 노드에 할당할지를 선택할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 다수의 엑스트라 노드 및 무선 통신 네트워크에서 감지된 손상에 기초하여 복수의 기점 노드가 동적으로 할당될 수 있다. 여러 종점이 있는 경우 첫 번째 종점까지의 촉수가 완성된 다음 첫 번째 종점에서 다음 종점까지 또 다른 촉수가 구축될 수 있다. 두 개의 부분적으로 완성된 촉수가 만나는 경우, 자유 노드는 두 개의 팁을 만나게 될 것이며 여기에 설명된 방법은 이 두 개의 촉수를 하나로 합칠 수 있다. 이 프로세스는 보강 노드들이 기점 노드 및/또는 종점 노드에서 도착하도록 강제함으로써 여러 위치에서 동시에 손상을 복구하는데 도움이 된다.
본 개시의 특정 양태에 따르면, 촉수의 각 자율 이동 노드는 자율적으로 촉수에 대한 손상을 감지하고 복구 프로세스를 시작할 수 있다.
예를 들어, 도 7a는 촉수에 대한 손상을 감지하고 복구하기 위한 다른 구체적인 예를 제공한다. 도 7a에서, 자율 이동 노드 (109) 가 (예를 들어, 기계적 고장 또는 적대적인 환경으로 인해) 손상되어 UAV 2 및 UAV 4와 같은 다른 자율 이동 노드들과의 통신을 벗어난 것으로 가정한다. 결과적으로, 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이의 촉수 또는 한때 완성된 무선 통신 네트워크가 파괴된다. 또한, UAV 5와 같은 자율 이동 노드 (133) 는 촉수의 통신 범위에 있는 UAV 4와 같은 자율 이동 노드 (111) 에 앵커링된 엑스트라 노드라고 가정한다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 각 자율 이동 노드는 자신의 부모 노드 및 자녀 노드의 상태를 정기적으로 검사하도록 구성된다. 그러한 양태에서, 하나 이상의 프로브 신호를 사용하여 정기적으로 부모 및 자녀 노드의 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 소정의 시간 간격 (예컨대, 20 초) 으로, 각각의 자율 이동 노드는 자신의 부모 노드 및 자녀 노드에 프로브 신호를 전송하여 노드들의 상태를 검사할 수 있다. 일 실시예에서, 프로브 신호는 자율 이동 노드에 의해 그것의 이웃하는 자율 이동 노드들 (예를 들어, 그 부모 및 자식 노드들) 로 보내지는 하트 비트 신호일 수 있고, 프로브 신호에 응답하여, 부모 및 자식 노드들은 각각 부모 노드와 자식 노드가 작동 중이며 촉수의 다른 노드와 통신 중임을 알리는 응답 신호로 응답한다.
또 다른 실시예에서, 정기적으로 그의 부모 및 자식 노드의 상태를 확실히 하기 위해 브로드캐스트 메시지들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 자율 이동 노드는 자신의 부모 및 자식 노드들에게 브로드캐스트 메시지를 전송하여, 자율 이동 노드가 살아 있고 동작 가능함을 알릴 수 있다. 브로드캐스트 메시지가 미리 정의된 시간 간격 (예: 1 분) 내에 부모 노드 또는 자식 노드로부터 수신되지 않으면 부모 노드 또는 자식 노드가 손상되었고 (예: 하드웨어 오류, 소프트웨어 고장 등), 따라서 촉수가 손상되었다고 가정할 수 있다. 이 프로세스는 또한 촉수의 손상 위치를 식별할 수 있고, 이는 빠른 복구 대응을 위해 필요하다.
도 7a에 도시된 예에서, 예를 들어, 자율 이동 노드 (111 또는 107) 는 일정 시간 (예컨대, 1 분) 내에 자율 이동 노드 (109) 로부터의 신호 (예를 들어, 브로드캐스트 신호) 를 기다리고, 이는 출발 또는 배치 전에 미리 프로그래밍 될 수 있는 설정 가능한 파라미터 또는 미리 설정된 파라미터일 수 있다. 그러나 자율 이동 노드 (109) 가 손상되었기 때문에 (예를 들어, 자율 이동 노드 (109) 가 기계적 고장으로 인해 다운됨), 자율 이동 노드 (111 또는 107) 는 어떠한 신호도 수신하지 못하고 그 타이머가 만료된다. 타이머가 만료되면, 자율 이동 노드 (111 또는 107) 는 자율 이동 노드 (109) 가 손상 또는 다운되었음을 결정한다. 또한, 자율 이동 노드 (111 또는 107) 는 그 역할을 백본으로부터 팁으로 변경하고, 모든 다른 노드들 (인접한 이웃 노드들을 포함함) 에게 그들의 역할을 변경하도록 통지한다. 예를 들어, 엑스트라 노드 (133) 와 같은 엑스트라 노드는 자유 노드가 되고, 노드 (107, 105 또는 111) 와 같은 백본 노드는 촉수 노드가 될 것이고, 보강 노드는 자유 노드가 될 것이다.
결과적으로, 자유 노드 (133) 는 손상된 노드 (109) 의 위치로 자율적으로 이동하고 촉수 형성 시 손상된 노드 (109) 를 대신한다. 즉, 자유 노드 (133) 는 자율 이동 노드 (111) 및 자율 이동 노드 (107) 와 같은 이웃 노드들과의 무선 접속을 구축함으로써 촉수를 재구축한다 (예를 들어, 촉수를 완성한다). 완성된 촉수에서의 자율 이동 노드들의 역할은 백본으로 변경되고 (모든 촉수 노드가 백본 노드들이 되는 것을 포함) 촉수와 연관된 임의의 자유 노드는 엑스트라 노드가 된다. 결과적으로, 무선 통신 네트워크는 기점 노드 (103) 와 종점 노드 (113) 사이에서 재구축되고, 무선 통신 네트워크에 대한 손상은 엑스트라 노드 (133) 와 같은 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 자율적으로 복구된다.
전술한 바와 같이, 촉수가 기점 노드로부터 종점 노드까지 완료되면, 촉수 내의 모든 노드는 백본 노드가 되고, 모든 자유 노드는 촉수와 연관된 엑스트라 노드가 된다. 본 개시의 특정 양태에 따르면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 완성된 촉수를 보강하기 위해 엑스트라 노드가 사용될 수 있다. 엑스트라 노드는 하나의 백본 노드에서 다음 백본으로 이동하도록 구성될 수 있다 (예를 들어, 촉수를 순찰한다). 현재 백본 노드 K (UAV 1 또는 UAV 2) 가 그의 어떤 보강도 갖지 않으면, 엑스트라 노드는 그의 역할을 보강으로 변경하고, 도 78B의 예에 도시된 바와 같이 백본 노드 K와의 보강 관계를 구축할 수 있다. 대안적으로, 엑스트라 노드 (예를 들어, UAV 4) 는 백본 노드 K의 통신 범위 내에서 백본 노드 K (예를 들어, UAV 1) 에 가까이 머무를 수 있다. 또한, 일 양태에서, 촉수는 촉수의 끝단에서 균등하게 보강될 수 있다. 또한, 언급한 바와 같이, 촉수가 보강될 때, 나머지 엑스트라 (예를 들어, UAV 3 또는 UAV 4) 노드는 촉수를 따라 순찰을 계속할 수 있다. 결과적으로, 본 기술을 사용하여, 기점 노드와 종점 노드 (또는 지상의 2 개의 노드) 사이의 무선 통신 네트워크는 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 자율적으로 구축되고 유지될 수 있다. 또한, 하나 이상의 자율 이동 노드의 역할 변경에 기초하여, 무선 통신 네트워크에 대한 임의의 손상이 자율적이고 효율적으로 감지되고 복구될 수 있다. 또한, 무선 통신 네트워크 또는 촉수의 결정적 부분은 촉수와 연관된 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 자율적으로 보강될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 양태에서, 촉수와 연관된 하나 이상의 자율 이동 노드 내의 하나 이상의 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 자율 이동 노드를 사용하여 무선 통신 네트워크의 구축, 유지, 보수 및 보강과 관련된 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 여기에 개시된 본 기술은 하나 이상의 노드에 부착된 하나 이상의 이종 센서를 통한 협력 감지를 용이하게 한다. 특히, 화학, 생물학, 광학, 카메라, 라디오, 네트워크 등과 같은 센서로부터의 후 처리된 측정치는 필드 강도를 포함하는 필드 정보로 변환되고 속도 계산에 추가되어 여기에 설명된 바와 같이 노드의 궤도를 변경할 수 있다.
본 개시의 특정 양태에 따르면, 본 기술은 탑재된 비디오 또는 이미지 센서(들)를 사용하여 감시 목적 및 전술적 임무를 위한 지상의 제 2 노드 (예를 들어, 우호적인 또는 적대적인 종점) 의 이동을 추적하는데 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 가상 인력 필드 (501) 는 그 크기가 감지된 객체로부터의 거리에 비례하는 감지된 필드로 대체될 수 있다. 이러한 정보는 별도의 객체 인식 소프트웨어로 이미지 센서(들)에서 추출될 수 있다.
예를 들어, 도 8은 하나 이상의 탑재된 비디오/이미지 센서를 사용하여 지상의 제 2 노드의 움직임을 추적하기 위한 예시적인 방법을 도시한다. 단계 801에서, 하나 이상의 자율 이동 노드 (또는 자율 이동 장치) 는 지상의 제 1 노드를 향해 비행하거나 이동한다. 예를 들어, 도 10b에 도시된 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 자율 이동 노드를 지상의 제 1 노드로 네비게이팅할 수 있다.
단계 803에서, 자율 이동 장치는 지상의 제 1 노드와 무선 통신을 구축한다. 예를 들어, 도 10b에 도시된 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 무선 통신 컴포넌트 (1033) 는 지상의 제 1 노드와 무선 통신을 구축하는데 사용될 수 있다.
단계 805에서, 자율 이동 장치는 제 1 노드와 연관된 촉수 (예를 들어, 하나 이상의 촉수) 가 있는지를 결정하는데, 여기에서 촉수는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함한다. 예를 들어, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 촉수 감지 컴포넌트 (1035) 는 제 1 노드와 연관된 촉수가 존재하는지를 결정하는데 사용될 수 있다.
단계 807에서, 제 1 노드와 연관된 촉수가 있다고 결정되면, 자율 이동 장치는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 신호에 관한 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 제 2 위치를 향해 네비게이팅한다. 제 1 노드와 연관된 촉수가 없다고 결정될 때, 자율 이동 장치는 제 1 노드로부터 수신된 신호에 관한 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 제 2 위치를 향하여 네비게이팅한다. 예를 들어, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 결정 후 자율 이동 노드를 제 2 위치를 향해 네비게이팅하는데 사용될 수 있다.
단계 809에서, 하나 이상의 자율 이동 장치를 사용하여 지상의 제 2 노드가 감지된다. 제 2 노드의 감지는 비디오 및/또는 이미지 처리 장비 (예를 들어, 도 11에 도시된 카메라 센서 (1103) 및/또는 지리적 위치 센서 (1102)) 와 같은 탑재 장비를 사용하여 수행될 수 있다. 자율 이동 장치는 비디오 캡처 또는 이미지 처리 장비를 구비할 수 있다. 자율 이동 장치가 지상의 제 2 노드에 대한 장비의 영상 감시 범위 내에 들어올 만큼 촉수가 커지면, 아래와 같이, 자율 이동 장치는 탑재된 하나 이상의 센서들 (예를 들어, 카메라 센서 (1103) 와 같은 비디오 감시 센서들 또는 이미지 센서들) 로부터 수신된 데이터 및/또는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 정보에 기초하여 지상의 제 2 노드의 존재를 탐색하고 감지한다: (ⅰ) 비디오 캡처 또는 이미지 처리 장비에서 동작하는 디지털 신호 처리 알고리즘 소프트웨어 모듈이 지속적으로 식별하고 식별된 물체들을 분석하며 (예를 들어, 얼굴 감지 및 인식) 알려진 객체들의 집합 (타겟 객체들) 과 비교한다; (ⅱ) 매칭이 발견되면, 매칭 비율이 신호 품질로서 표현되고 도 4에 도시된 바와 같이 적절한 필드 강도로 변환된다; (ⅲ) 탑재된 하나 이상의 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 지상의 제 2 노드의 존재가 감지되면, 제 2 노드에 관한 비디오 데이터가 캡처되고 촉수의 하나 이상의 배치된 자율 이동 노드를 통해 제 1 노드로 다시 중계된다. 상기 디지털 신호 처리 알고리즘 소프트웨어 모듈 (또는 비디오 센서 디지털 신호 처리 장비) 은 도 10a 에 도시된 바와 같이 하나 이상의 프로세서 (1003) 를 통해 구현될 수 있다.
단계 811에서, 지상의 제 2 노드의 이동은 탑재된 비디오 감시 센서에 의해 모니터 되고 추적된다. 지상의 제 2 노드의 이동 속도 및/또는 방향은 비디오 센서 디지털 신호 처리 장비에 의해 지속적으로 추정되고 갱신되며, 그 값들은 타겟 객체를 감지한 자율 이동 노드의 움직임 (예를 들어, 비행) 을 제어한다. 예를 들어, 지상의 제 2 노드의 이동의 모니터 및 추적은 카메라 센서 (1103) 로부터의 측정 데이터에 기초하여, 처리 시스템 (1001), 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 등 중 적어도 하나에 의해 수행될 수 있다.
또한, 단계 813에서, 지상의 제 2 노드의 이동에 대해 수집된 정보는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 촉수를 통해 제 1 노드로 전송된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 지상의 제 2 노드의 이동에 대해 수집된 정보는 촉수를 통해 모든 노드로 송신될 수 있다. 따라서, 추적되는 제 2 노드가 이동함에 따라, 촉수는 추적되는 제 2 노드의 이동의 변화에 응답하여 (예를 들어, 종점 노드 필드의 방향에서의 변화에 응답하여) 연장(extend), 수축(shrink) 또는 휠 수 있다(curve). 예로서, 도 10b 에 도시된 자율 이동 노드의 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 무선 통신 구축 컴포넌트는 정보를 노드들에 송신하는데 사용될 수 있다. 결과적으로, 여기에 설명된 본 기술을 사용하여, 감시할 종점 노드가 하나 이상의 자율 이동 노드를 사용하여 자율적으로 감지되고 모니터링될 수 있다.
또한, 본 발명의 특정 양태에 따르면, 본 기술은 탑재된 무선 주파수 (RF) 지리적 위치 센서를 사용하여 지상의 제 2 노드의 지리적 위치 (예를 들어, 우호적인 또는 적대적인 종점) 를 식별하거나 결정하는데 사용될 수 있다. 예로서, 도 9a는 지상의 제 2 노드에 의해 방출된 RF 신호를 감지 및 추적함으로써 지상의 제 2 노드의 위치를 결정하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
단계 901에서, 자율 이동 장치를 포함하는 하나 이상의 자율 이동 노드는 지상의 제 1 노드를 향해 비행한다 (또는 이동한다). 예로서, 도 10b 에 도시된 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 자율 이동 노드를 지상의 제 1 노드로 네비게이팅하는데 사용될 수 있다.
단계 903에서, 자율 이동 장치는 지상의 제 1 노드와 무선 통신을 구축한다. 예를 들어, 도 10b 에 도시된 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 무선 통신 구축 컴포넌트 (1033) 가 지상의 제 1 노드와의 무선 통신을 구축하는데 사용될 수 있다.
단계 905에서, 자율 이동 장치는 제 1 노드와 연관된 촉수 (예를 들어, 하나 이상의 촉수) 가 존재하는지를 결정하는데, 여기서 촉수는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함한다. 예로서, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 촉수 감지 컴포넌트 (1035) 가 제 1 노드와 연관된 촉수가 존재하는지를 결정하는데 사용될 수 있다.
단계 907에서, 제 1 노드와 연관된 촉수가 있다고 결정되면, 자율 이동 장치는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 일 위치를 향하여 네비게이팅한다. 제 1 노드와 연관된 촉수가 없다고 결정되면, 자율 이동 장치는 제 1 노드로부터 수신된 신호에 관한 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 그 위치를 향하여 네비게이팅한다. 예로서, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 가 결정 후 자율 이동 노드를 그 위치를 향해 네비게이팅하는데 사용될 수 있다.
단계 909에서, 자율 이동 장치는 지상의 제 2 노드에 의해 송신된 관심 신호를 감지한다. 예를 들어, 자율 이동 장치는 RF 신호 감지 장치를 탑재할 수 있다. 촉수가 성장함에 따라, 자율 이동 장치는 그 무선 통신 범위 내에서 관심 신호의 존재를 스캔하고, 여기에서 관심 있는 RF 신호는 지상의 제 2 노드에 의해 송신될 수 있다. 임의의 기존 RF 신호 감지 기술을 사용하여 지상의 제 2 노드로부터의 관심 신호를 감지할 수 있다. 자율 이동 장치가 지상의 제 2 노드의 존재를 감지할 RF 신호 감지 범위 내에 들어올 만큼 촉수가 성장하면, 자율 이동 장치는 다음과 같이 지상의 제 2 노드의 존재를 탐색하여 감지한다: (ⅰ) 탑재된 RF 지리적 위치 센서와 함께 작동하는 RF 신호 감지 알고리즘 소프트웨어 모듈은 신호를 지속적으로 식별하고 식별된 신호 (예를 들어, 변조 유형, 신호 대역폭, 중심 주파수 등) 를 분석하여 그것들을 검색 목록의 알려진 신호들 세트와 비교한다; (ⅱ) 매칭이 발견되면, 대응하는 신호의 품질이 도 4에 도시된 바와 같이 필드 강도로 변환된다. 예를 들어, RF 신호 감지 및 추적은 처리 시스템 (1001), 지리적 위치 센서 (1102) 및 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) (예를 들어, 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037)) 등에서 적어도 하나를 사용하여 수행될 수 있다. 또한, RF 신호 감지 알고리즘 소프트웨어 모듈은 도 10a 에 도시된 바와 같이 하나 이상의 프로세서 (1003) 를 통해 구현될 수 있다.
또한, (ⅲ) 일단 제 2 노드의 존재가 감지되면, 제 2 노드에 관련하여 식별된 신호에 대한 세부 사항이 캡처되고 촉수 내 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 제 1 노드로 다시 중계된다; (iv) 촉수 전체에 송신되는 감지 신호 정보를 수신하면, 촉수에 연결된 하나 이상의 엑스트라 자율 이동 장치가 지상의 타겟 제 2 노드를 감지할 때까지 제 1 자율 이동 장치를 향해 이동한다 (예를 들어, 비행한다). 적어도 3 개의 자율 이동 노드가 각각의 신호 처리 모듈 또는 장비와 함께 그들 각각의 탑재된 RF 신호 감지 센서를 사용하여 동일한 타겟 제 2 노드를 감지하면, 그들은 (탑재된 GPS를 사용하여) 그들 자신의 좌표를 서로 통신하고 삼각 측량의 방법 등을 이용하여 제 2 노드의 정보 (예를 들면, 위치 좌표) 를 추정한다; (v) 제 2 노드가 이동함에 따라, 지상의 제 2 노드를 감지한 자율 이동 노드들은 양호한 신호 매칭 품질을 유지하기 위해 그 위치를 각각 조정하고 그들의 좌표를 지속적으로 공유하여 지상의 제 2 노드의 추정 위치 정보를 갱신할 수 있다.
단계 913에서, 결정된 지상의 제 2 노드의 위치에 관한 정보는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 촉수를 통해 제 1 노드로 전송된다. 예를 들어, 처리 시스템 (1001) 또는 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 는 촉수를 통해 제 1 노드로 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 여기에 기술된 본 기술은 하나 이상의 자율 이동 노드의 하나 이상의 탑재된 RF 신호 감지 센서를 사용하여 관심 있는 지상의 제 2 노드를 자율적으로 감지 및 위치 확인하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 개시의 특정 양태에 따르면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 본 기술은 또한 하나 이상의 탑재된 생물학적 또는 화학적 센서를 사용하여 독성 물질 또는 오염 물질에 의해 오염된 지리적 영역을 식별하거나 결정하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 제 2 노드는 감지된 오염 영역의 중심 위치를 나타낼 수 있다. 예로서, 도 9b는 제 2 노드 주변의 타겟 오염 물질 또는 화학 물질의 오염 수준을 감지하고 추적함으로써 지상의 또는 공기 중의 오염 영역을 결정하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
단계 921에서, 자율 이동 장치를 포함하는 하나 이상의 자율 이동 노드는 지상의 제 1 노드를 향해 비행한다 (또는 이동한다). 예로서, 도 10b 에 도시된 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 가 자율 이동 노드를 지상의 제 1 노드로 네비게이팅하는 데 사용될 수 있다.
단계 923에서, 자율 이동 장치는 지상의 제 1 노드와 무선 통신을 구축한다. 예를 들어, 도 10b 에 도시된 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 무선 통신 구축 컴포넌트 (1033) 는 지상의 제 1 노드와의 무선 통신을 구축하는데 사용될 수 있다.
단계 925에서, 자율 이동 장치는 제 1 노드와 연관된 촉수 (예를 들어, 하나 이상의 촉수) 가 존재하는지를 결정하고, 여기서 촉수는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함한다. 예로서, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 촉수 감지 컴포넌트 (1035) 는 제 1 노드와 연관된 촉수가 존재하는지를 결정하는데 사용될 수 있다.
단계 927에서, 제 1 노드와 연관된 촉수가 있다고 결정되면, 자율 이동 장치는 하나 이상의 자율 이동 노드들로부터 수신된 신호에 관한 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 사전에 프로그래밍 된 제 2 위치 (그것은 감지되기 전이기 때문에) 를 향해 네비게이팅한다. 제 1 노드와 연관된 촉수가 없다고 결정될 때, 자율 이동 장치는 제 1 노드로부터 수신된 신호에 관한 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 제 2 위치를 향하여 네비게이팅한다. 예를 들어, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 의 비행 컴포넌트 (1030) 또는 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 결정 후에 자율 이동 노드를 제 2 위치를 향해 네비게이팅하는데 사용될 수 있다.
단계 929에서, 자율 이동 장치는 하나 이상의 오염 물질 또는 화학 물질 (또는 타겟 오염 물질) 에 대한 매칭을 감지한다. 예를 들어, 자율 이동 장치는 생물학적 및/또는 화학적 센서 장비를 탑재할 수 있다. 촉수가 성장함에 따라, 자율 이동 장치는 그 감지 범위 내의 오염 물질 또는 화학 물질의 존재를 스캔한다. 촉수가 성장하여 자율 이동 장치가 오염된 영역에 대한 생물학적 또는 화학적 감지 범위 내에 있게 되면, 자율 이동 장치는 다음과 같이 오염된 영역의 존재를 탐색하고 감지한다: (ⅰ) 탑재된 생물학적 또는 화학적 센서에서 작동하는 생물학적 또는 화학적 물질 감지 알고리즘 소프트웨어 모듈은 생물학적 또는 화학적 센서에 의해 캡처된 식별된 화합물을 지속적으로 분석한다; (ⅱ) 매칭이 발견되면, 물질의 정규화된 농도를 나타내는 신호 품질이 도 4에 도시된 바와 같이 적절한 필드 강도로 변환된다; (ⅲ) 일단 타겟 오염 물질의 존재가 감지되면, 오염과 관련된 식별된 물질에 대한 세부 사항이 캡처되어 촉수 내에 배치된 하나 이상의 자율 이동 장치를 통해 제 1 노드로 다시 중계될 수 있다; (ⅳ) 촉수 전체에 송신되는 감지 신호 정보를 수신하면, 촉수에 부착된 하나 이상의 엑스트라 자율 이동 장치가 동일한 오염 필드를 감지할 때까지 제 1 자율 이동 장치를 향해 이동한다 (예를 들어, 비행한다). 그 다음, 동일한 오염을 감지한 새로운 자율 이동 장치 각각이 감지 매칭 품질 및 자율 이동 장치들 각각의 위치에 기초하여 자율 이동 장치들에 의해 지속적으로 갱신되는 끌림 및 반발 필드 강도의 결과로 오염 영역을 둘러싸기 시작한다. 또한, 생물학적 또는 화학적 물질 감지 알고리즘 소프트웨어 모듈은 도 10a 에 도시된 바와 같이 하나 이상의 프로세서 (1003) 를 통해 구현될 수 있다.
단계 931에서, 추가의 자율 이동 장치가 그들 각각의 탑재된 생물학적/화학적 센서들을 사용하여 동일한 오염 영역을 감지함에 따라, 자율 이동 장치는 (탑재된 GPS를 사용하여) 자신의 좌표를 서로 통신하여 오염 영역을 근사화한다; (ⅴ) 오염 영역이 변함에 따라, 오염을 감지한 자율 이동 장치는 양호한 오염 매칭 품질을 유지하기 위해 그 위치를 조정하고, 그들의 좌표를 연속적으로 공유하여 추정된 오염 영역을 갱신한다. 예를 들어, 오염 영역에 관한 정보의 감지 및 통신은 프로세서 (1003), 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004), 화학적 또는 생물학적 센서 등에서 하나 이상을 사용하여 수행될 수 있다.
단계 933에서, 추정된 오염 영역에 관한 정보 (즉, 제 2 노드 위치로서 식별된 영역의 중심 위치) 는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 촉수를 통해 제 1 노드로 전송된다. 예를 들어, 처리 시스템 (1001) 또는 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 는 촉수를 통해 제 1 노드에 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
결과적으로, 여기에 기술된 본 기술은 생물학적 또는 화학적 센서가 탑재된 하나 이상의 자율 이동 장치를 사용하여 자율적으로 오염을 감지하고 대략적인 오염 영역을 추정하는 데 사용될 수 있다.
도 2, 9A 및 9B에 도시된 흐름도의 양태를 포함하는 본 개시의 다양한 양태는, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있고 하나 이상의 컴퓨터 시스템 또는 다른 처리 시스템들에서 구현될 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 양태들에 따르면, 하나 이상의 기능들은 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있는 "처리 시스템"으로 구현될 수 있다. 이러한 처리 시스템의 예는 도 10a 에 도시된 바와 같이, 싱글 또는 멀티 코어 프로세서, USB 또는 이더넷과 같은 통신 버스, 하나 이상의 송수신기 및 탑재된 하나 이상의 센서를 갖는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.
도 10a는 자율 이동 노드 장치 (1000) 의 하드웨어 구현의 일례를 도시하는 시스템 다이어그램이다. 자율 이동 노드는 적어도 하나의 처리 시스템 (1001) 을 포함하는 하나 이상의 장치 (1000) 를 포함할 수 있다. 또한, 장치 (1000) 는 자율 이동 노드 또는 지상 노드에 구현된 임의의 통신 장치일 수 있다. 처리 시스템 (1001) 또는 장치 (1000) 는 클라이언트 - 서버 환경 또는 분산 컴퓨팅 환경에서 클라이언트 또는 서버로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 장치 (1000) 는 처리 시스템 (1001), 송수신기 인터페이스 (1006), 센서 인터페이스 (1007), 네비게이션 인터페이스 (1008), 및 선택적으로 사용자 (인간 오퍼레이터) 인터페이스를 포함할 수 있다. 처리 시스템 (1001) 은 중앙 처리 유닛 또는 다른 처리 장치 (들), 내부 통신 버스, 명령/코드 및 데이터 저장을 위한 다양한 유형의 메모리 또는 저장 매체, 및 통신 목적을 위한 하나 이상의 네트워크 인터페이스 카드 또는 포트를 일반적으로 포함하는 범용 컴퓨터일 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템 (1001) 은 하나 이상의 통신 버스 (일반적으로 통신 버스 (1002) 로 표시됨), 하나 이상의 프로세서 (일반적으로 프로세서 (1003) 로 표시됨), 컴퓨터 판독 가능 매체 (일반적으로 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체 (1005) 로 표시됨), 및 하나 이상의 자율 이동 통신 컴포넌트 (일반적으로 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 로 표시됨) 를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 처리 시스템 (1001) 은 여기에 설명된 흐름도들, 프로세스 다이어그램들, 알고리즘들로 도시된 바와 같은 본 기술의 다양한 기능 또는 양태를 구현하도록 구성될 수 있다.
통신 버스 (1002) 는 처리 시스템 (1001) 의 특정 애플리케이션 및 전체 설계 제약들에 따라 임의의 수의 상호 접속 버스들, 케이블들 또는 브리지들을 포함할 수 있다. 통신 버스 (1002) 는 하나 이상의 프로세서들 (1003), 컴퓨터 판독 가능 매체 (1005), 및 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 를 포함하는 다양한 회로들을 함께 링크하도록 구성된다. 통신 버스 (1002) 는 또한 타이밍 소스, 주변기기들, 전압 조정기들 및 전력 관리 회로들과 같은 다양한 다른 회로들을 링크할 수 있으며, 이는 당해 기술분야에 잘 알려져 있으므로 더는 기술되지 않을 것이다. 프로세서 (1003), 컴퓨터 판독 가능 매체 (1005), 자율 이동 통신 (1004), 송수신 인터페이스 (1006), 센서 인터페이스 (1007), 네비게이션 인터페이스 (1008), 사용자 (인간 오퍼레이터) 인터페이스 (1009) 등과 같은 다양한 컴포넌트들 간에 데이터를 전송하기 위해 다양한 통신 인터페이스가 제공될 수 있다. 통신 인터페이스의 예들은 이더넷 (10/100/1000 Mbps) 과 같은 네트워크 인터페이스, USB, Firewire 및 RS-232와 같은 직렬 통신 포트, 및 연결된 개별 인터페이스와의 빠르고 신뢰성 있는 통신을 위해 최적화된 맞춤형 회로들을 포함할 수 있다.
이 실시 예에서, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 는 자율 이동 노드의 네비게이팅, 촉수의 형성, 촉수에 대한 임의의 손상의 모니터링, 유지 및 복구 등에 관한 기능들을 포함하는 자율 이동 통신 기능들과 관련하여 여기에 설명된 다양한 특징들 또는 기능들을 구현하기 위한 하드웨어 컴포넌트, 소프트웨어 컴포넌트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 10b에 도시된 바와 같이, 자율 이동 통신 컴포넌트 (1004) 는 비행 컴포넌트 (1030), 무선 통신 구축 컴포넌트 (1033), 촉수 감지 컴포넌트 (1035) 및 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 를 포함할 수 있다. 비행 컴포넌트 (1030) 는 컴포넌트 또는 모듈 (예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합) 로 구현될 수 있고 자율 이동 노드 (또는 장치) 를 지상에 있을 수 있는 제 1 노드를 향해 자율적으로 비행하게 하도록 구성된다. 무선 통신 구축 컴포넌트 (1033) 는 다양한 노드들 (예를 들어, 지상의 제 1 노드 및/또는 제 2 노드) 또는 공중에 배치된 다른 자율 이동 노드들과의 무선 통신을 구축하도록 구성된 컴포넌트 또는 모듈 (예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합) 로 구현될 수 있다. 촉수 감지 컴포넌트 (1035) 는 지상의 제 1 노드 또는 공중에 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드와 연관된 촉수가 존재하는지를 결정하도록 구성된 컴포넌트 또는 모듈 (예컨대, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합) 로 구현될 수 있고, 여기서 촉수는 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함한다. 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 자율 이동 노드를 제 1 노드의 제 1 위치로 네비게이팅하거나 또는 상기 제 1 노드와 연관된 촉수가 있다고 결정될 때, 상기 자율 이동 노드에 탑재된 하나 이상의 센서로부터 수신된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 촉수를 따라 제 2 노드를 향해 제 2 위치로 네비게이팅하도록 구성된 컴포넌트 또는 모듈 (예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합) 로 구현될 수 있다. 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 제 1 노드와 연관된 촉수가 없다고 결정될 때, 제 1 노드로부터 수신된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 자율 이동 노드를 제 2 위치로 네비게이팅하도록 추가로 구성될 수 있다. 대안적으로, 위치를 향한 네비게이션 컴포넌트 (1037) 는 또한 자율 이동 노드에 탑재된 하나 이상의 센서로부터의 측정 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 자율 이동 노드를 제 2 위치를 향해 네비게이팅하도록 구성될 수 있다.
다시 도 10a를 참조하면, 처리 시스템 (1001) 은 하나 이상의 프로세서 (1003) 를 포함할 수 있다. 프로세서 (1003) 는 디지털 신호 프로세서 (DSP), 마이크로 프로세서, 마이크로 제어기, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA) 를 포함하는 게이트 어레이, 프로그램 가능 로직 디바이스 (PLD), 이산 하드웨어 회로, 또는 여기에 설명된 다양한 기능들을 수행하도록 구성된 다른 적절한 하드웨어를 포함할 수 있다. 프로세서 (1003) 는 컴퓨터 판독 가능 매체 (1005) 상에 저장된 소프트웨어 또는 명령들의 실행을 포함하는, 통신 버스트 (1002) 의 관리 및 일반적인 처리를 담당하도록 구성될 수 있다. 소프트웨어 또는 명령들은 처리 시스템으로 하여금 자율 이동 노드의 네비게이팅, 촉수의 형성, 모니터, 유지 및 촉수에 대한 임의의 손상의 복수, 기타 등등에 관한 기능을 포함하는 자율 이동 통신 기능들에 관련된 다양한 기능들 및 동작들을 수행하도록 하는 코드들에 대한 명령들을 포함할 수 있다. 즉, 소프트웨어는, 프로세서 (1003) 에 의해 실행될 때, 처리 시스템 (1001) 이 여기에 설명된 본 기술과 관련된 기능들을 포함하는 다양한 기능들을 수행하도록 한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 소프트웨어를 실행할 때 프로세서 (1003) 에 의해 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 소프트웨어 기능은 실행 가능한 명령 또는 코드뿐만 아니라 연관된 저장 데이터, 예를 들어 공중에 배치된 자율 이동 노드를 이용하여 무선 통신 네트워크를 자율적으로 구축, 모니터, 유지, 보수하는 기능을 포함하는 여기에 개시된 본 기술을 위한 기술들을 구현하는데 사용되는 파일들 등을 포함하는, 프로그래밍을 수반할 수 있다.
본 개시에서, 소프트웨어는 명령어, 명령어 세트, 코드, 프로그램 코드, 프로그램, 서브 프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 루틴, 객체, 실행 가능 파일, 절차, 기능, 하드웨어 설명 언어 등을 광범위하게 포함한다. 소프트웨어는 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 위치할 수 있다. 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어, 자기 저장 장치 (예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크 (예를 들어, CD (compact disk), DVD (digital versatile disk)), 스마트 카드, 플래시 메모리 장치 (예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브), RAM (random access memory), ROM (read only memory), PROM (programmable ROM), EPROM (erasable PROM), EEPROM (electrically erasable PROM), 레지스터, 이동식 디스크, 및 프로세서에 의해 액세스되고 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령을 저장하기 위한 임의의 다른 적절한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 또한 예를 들어 반송파, 전송선, 및 컴퓨터에 의해 액세스되고 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령을 전송하기 위한 임의의 다른 적절한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 처리 시스템에 위치하거나, 처리 시스템 외부에 있거나, 처리 시스템을 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분산될 수 있다. 또한, 소프트웨어는 적절한 처리 시스템에 로딩하기 위해 다른 위치에 저장되거나 이송될 수 있다. 처리 시스템을 포함하는 적절한 범용 컴퓨터에 대한 애플리케이션 또는 다른 프로그래밍을 위한 소프트웨어 코드 또는 명령들은 상이한 네트워크 위치 (예를 들어, 원격 서버) 에 저장될 수 있고 처리 시스템의 메모리에 저장하기 위해 네트워크를 통해 무선으로 전송될 수 있다.
송수신 인터페이스 (1006) 는 기점 노드, 종점 노드, 또는 자율 이동 노드와 같은 다른 장치와 무선으로 통신하기 위한 수단을 제공한다. 송수신 인터페이스 (1006) 는 UMB (Ultra Mobile Broadband), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, UWB (Ultra-Wideband), 블루투스, 및/또는 다른 적절한 프로토콜들을 포함하는 단거리 및/또는 장거리 무선 통신 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 송수신 인터페이스 (1006) 는 또한 임의의 다른 독점 무선 통신 프로토콜을 지원할 수 있다.
센서 인터페이스 (1007) 는 (도 11에 도시된 바와 같이) 자율 이동 노드에 탑재된 하나 이상의 센서와 통신하기 위한 인터페이스를 제공한다. 또한, 센서 인터페이스 (1007) 는 종종 "애플리케이션 프로그래밍 인터페이스 (API)”로 지칭되는 인터페이스를 포함할 수 있다. API는 처리 시스템 (1001) 내부의 프로세서 (1003) 에 대해 "장치 드라이버" 소프트웨어 모듈의 형태로 구현될 수 있다. 이 API를 통해 처리 시스템 (1001) 내부에서 실행되는 시스템 기능 호출에 의해 요청될 때, 처리 시스템에 연결된 요청된 센서 인터페이스는 예를 들어, <함수 이름, 타임 스탬프, 장치 식별자, 송수신 데이터 방향 플래그, 센서의 내부 파라미터/객체 분류 식별자, 데이터 필드의 수, 데이터 값의 어레이>의 투플 (tuple) 형식의 데이터를 API를 통해 프로세서 (1003) 에 전송한다. 또한, 탑재된 각 센서는 주기적으로 (예를 들어 매 3 초마다) 또는 API를 통해 처리 시스템 (1001) 에 의해 요청될 때 자신의 센서 데이터를 이 투플 형식으로 변환하도록 구성될 수 있다. 가능성 있는 센서 플랫폼의 예는 GPS를 포함하는 지리적 위치 확인 센서, 무선 주파수 센서, 네트워크 품질 센서, 화학적 센서, 생물학적 센서, 카메라/이미지 센서 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않으며, 이것들은 각각의 자율 이동 노드에 설치될 수 있다.
네비게이션 인터페이스 (1008) 는 자율 이동 노드의 자동 조종 모듈 또는 컴포넌트와 통신하기 위한 수단을 제공한다. 자동 조종 컴포넌트는 이를 통해 장치 (1000) 가 다양한 위치 정보, 예를 들어 관심 있는 GPS 좌표와 같은 데이터를 획득하거나 수신하고, 자율 이동 노드를 지정된 좌표 위치로 비행시키기 위한 이동 명령과 같은 명령을 내릴 수 있는 API를 제공한다.
사용자 (인간 오퍼레이터) 인터페이스 (1009) 는 키패드, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 조이스틱, 또는 다른 사용자 인터페이스 요소를 포함할 수 있는 선택적인 컴포넌트다. 사용자 인터페이스 (1009) 는 처리 시스템 (1001) 과 통신하는데 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스 (1009) 는 자율 이동 노드에 연결될 수 있다. 대안적으로, 사용자 인터페이스 (1009) 는 기점 노드에 연결될 수 있고, 오퍼레이터 콘솔 상에 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 를 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기점 노드 및/또는 종점 노드의 위치 정보는 출발 또는 배치 이전에 사용자 인터페이스 (1009) 를 통해 자율 이동 노드 또는 기점 노드의 처리 시스템 (1001) 에 입력될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 사용자 인터페이스 (1009) 는 도 10c에 도시된 바와 같이, 오퍼레이터 콘솔 상에 GUI의 일 예를 생성하는데 사용될 수 있다. 도 10c의 GUI 인터페이스는 오퍼레이터 콘솔상의 인간 오퍼레이터가 임의의 네트워킹 된 자율 이동 노드의 특정 자율 행동을 모니터 및/또는 오버라이드하는 것을 도울 수 있다. GUI (1060) 는 카메라 피드 뷰 (1063), 하나 이상의 자율 이동 노드의 노드 제어 (1065) 및 그래픽 네트워크 뷰 (1067) 와 같은 다수의 그래픽 영역을 제공하도록 구성될 수 있다. 카메라 피드 뷰 (1063) 는 공중의 자율 이동 노드로부터의 실시간 이미지들을 디스플레이할 수 있다. 노드 제어 (1065) 는 기점 노드 또는 종점 노드를 제어 (예를 들어, 인에이블 또는 디스에이블) 하고 하나 이상의 자율 이동 노드 (예를 들어, UAV 1, UAV 2, ... 및 UAV N) 를 출발 또는 회수하는 능력을 오퍼레이터에게 제공한다. 그래픽 네트워크 뷰 (1067) 는 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 기점 노드와 종점 노드 사이에 구축된 통신 네트워크의 그래픽 표현을 제공할 수 있다.
도 11은 처리 시스템과 다양한 탑재 센서들 간의 상호 작용을 개념적으로 설명하는 기능 블록도를 도시한다. 도 11은 처리 시스템 (1001) 이 지리적 위치 센서 (1102), 카메라 센서 (1103) 및 화학적/생물학 센서 (1004) 3 개의 예시적인 센서를 포함하는 다양한 센서 인터페이스를 어떻게 사용할 수 있는지를 도시하는 시스템 다이어그램이다. 전술한 바와 같이, 센서 인터페이스 (1007A, 1007B 및 1007C) 각각은 각각의 탑재된 센서 플랫폼과 통신하기 위한 수단을 제공한다. 구체적으로, 3 개의 인터페이스 (1007A, 1007B 및 1007C) 각각은 투플의 형태의 데이터, 즉 <함수 이름, 타임 스탬프, 장치 식별자, 송/수신 데이터 방향 플래그, 센서의 내부 데이터/객체 분류 식별자, 데이터 필드의 수, 데이터 값의 어레이>를 주기적으로 또는 프로세서 (1003) 에 의한 요청 시에 제공한다.
본 개시의 특정 양태들에서, GPS, 수신 신호 품질, 신호 강도에 관한 통신 품질 측정치들, 대체 센서들 또는 측정치 매트릭스와 같은 다양한 측정 데이터가 사용될 수 있다. 대체 센서들 또는 측정치 매트릭스는 (예를 들어, 인지 무선 아키텍처 (Cognitive Radio Architectures) 로부터의) 무선 주파수 기반 지리적 위치 센서 (1102) 를 통한 다른 무선 주파수 측정치, 카메라 또는 이미지 센서 (1103) 를 통한 카메라 식별 또는 객체 추적 측정치, 화학적/생물학적 센서 (1104) 를 통한 공기 조성의 생물학적 또는 화학적 센서 측정치, 네트워크 품질 센서를 통한 메시지 전달 품질 등과 같은 네트워크 측정치를 포함할 수 있다. 이 센서들 또는 센서 시스템은 통신 네트워크 또는 촉수의 각 노드의 중요도와 같은 개선된 상황 인식을 제공하도록 구성될 수 있다.
일 양태에서, 처리 시스템 (1001) 은 통신 네트워크 내의 자율 이동 노드의 심각성 또는 중요성을 결정하고 촉수의 중요한 위치를 보강하려고 시도하는 임계 민감성 제어 (critically sensitive control: CSC) 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지리적 위치 센서 (1102) 를 사용하여, 특정 위치에서의 자율 이동 노드의 중요도는 자율 이동 노드를 통과하는 (예를 들어, Mbps단위로 측정된) 데이터 트래픽의 측정된 양에 의해 결정되거나, 자율 이동 노드를 통해 라우팅 되는 하나 이상의 메시지의 우선 순위에 의해 결정될 수 있다.
또한, 각각의 자율 이동 노드는 자율 이동 노드를 통과하는 측정된 데이터 트래픽의 양 또는 자율 이동 노드를 통해 라우팅 되는 하나 이상의 메시지의 우선 순위에 기초하여 중요도 값을 할당받을 수 있다. 자율 이동 노드의 중요도 값이 미리 결정된 임계 값을 초과하면, CSC 컴포넌트는 임의의 이용 가능한 엑스트라 노드가 그 자율 이동 노드를 향해 안내되고 그것의 부모 노드와 자식 노드 사이에 배치됨으로써, 높은 중요도 값을 갖는 자율 이동 노드에 의해 구축된 촉수 부분을 강화할 수 있다. 근본적으로, 전략적으로 배치된 각 엑스트라 노드는 인접 노드들의 트래픽 일부를 그것 (엑스트라 노드) 을 통해 라우팅하여 인접 노드들의 중요도를 줄임으로써 네트워크를 강화할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 양태에서, CSC 컴포넌트 또는 기능은 기점 노드 또는 기점 노드로부터 시작된 촉수를 형성하는 하나 이상의 자율 이동 노드 중 임의의 하나에 위치할 수 있다.
도 12a는 몇몇 예시적인 컴포넌트를 포함하여, UAV 1과 같은 자율 이동 노드 (AMN, 1200) 를 개념적으로 도시한 블록도의 다른 예를 도시한다. 도 12a 에 도시된 자율 이동 노드 (1200) 는 처리 시스템 (1001, 도 10a에 도시), 오토파일럿 (autopilot, 1201), GPS (1203), 추진 시스템 (1205), 센서들 (1207), 송수신기(들)(1211) 및 전원 장치 (1209) 를 적어도 포함하도록 구성된다.
오토파일럿 (1201) 은 자율 이동 노드의 자율적인 제어 및 동작을 담당하고, 자율 이동 노드의 다양한 상태를 측정한다. 오토파일럿 (1201) 은 기압계 및 자율 이동 노드에서의 가속도 및/또는 각속도를 제공하는 하나 이상의 가속도계, 하나 이상의 자이로스코프 및/또는 하나 이상의 자력계를 갖는 관성 측정 유닛 (IMU) 을 포함할 수 있다.
GPS (1203) 는 자율 이동 노드의 GPS 좌표와 같은 위치 정보를 결정하기 위한 GPS 수신기를 포함할 수 있다. 센서 (1207) 는 도 11에 도시된 바와 같이, 무선 주파수 기반 지리적 위치 센서 (1102), 화학적/생물학적 센서 (1104), 카메라 센서 (1103), 네트워크 품질 센서 (도시되지 않음) 와 같은 다양한 유형의 탑재 센서를 포함할 수 있다. 탑재 센서를 사용하여 다양한 유형의 데이터 (또는 측정 데이터) 가 다른 목적으로 획득되고 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 각 센서 내부의 프로세싱은 특정 API 구현의 일부로서 (예를 들어, 도 4를 참조하여 설명된 방법에 따라) 측정 데이터를 방향 및 크기 성분으로 구성된 벡터로 변환할 수 있으며, 이는 다음에 API를 통해 처리 시스템 (1001) 에 제공된다. 다른 양태에서, 다양한 센서들로부터의 측정 데이터는 자율 이동 노드의 동작을 자율적으로 모니터 및/또는 제어하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 도 8 및 도 9를 참조하여 전술한 바와 같이 측정 데이터는 지상의 타겟 노드 (또는 제 2 노드) 를 식별 및/또는 추적하는데 사용될 수 있다.
추진 시스템 (1205) 은 자율 이동 노드를 위한 엔진 또는 다른 추진 시스템을 포함할 수 있다. 추진 시스템 (1205) 의 일 실시예는 아래 12C 에 도시된 바와 같이, 복수의 로터를 더 포함할 수 있다.
센서 (1207) 는 여기에 설명된 바와 같이 카메라 센서들 (1103), 지리적 위치 센서들 (1007), 화학적 또는 생물학적 센서들 (1104) 등과 같은 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
송수신기(들)(1211) 는 지상의 하나 이상의 노드와 통신하거나 공중에 배치된 다른 자율 이동 노드들과 통신하기 위한 하나 이상의 송수신기 및/또는 송수신기 인터페이스 (1006) 를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 송수신기 인터페이스 (1006) 는 UMB, Wi-Fi, WiMax, IEEE 802.20, UWB, 블루투스 및/또는 다른 적절한 프로토콜을 포함하는 다양한 단거리 및 장거리 무선 통신 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있다. 전원 장치 (1209) 는 전자 장치들 및 자율 이동 노드 (1200) 에 탑재된 다양한 컴포넌트에 전력을 공급하기 위한 다양한 유형의 배터리 또는 전원을 포함할 수 있다.
도 12b 및 도 12c는 자율 이동 노드의 하드웨어 컴포넌트의 예시적 구성들을 도시한다. 도 12b는 처리 시스템 (예를 들어, ODROID-U3), GPS (예를 들어, AdaFruit GPS 칩), 송수신기 (예를 들어, TP-Link Wi-Fi 장치) 및 전원 장치 (예: RAVPower 배터리 팩) 을 포함하는 자율 이동 노드를 위한 맞춤형 인클로저의 간단한 블록도를 도시한다. 예를 들어, 처리 시스템은 HardKernel ODROID-U2를 포함할 수 있으며 GPS는 Adafruit Ultimate GPS Breakout v3를 포함할 수 있으며 송수신기는 TP-LINK TL-WN722N Wireless N150 USB 어댑터를 포함할 수 있으며 전원 장치는 RAVPower Element 10400mAh 외부 USB 배터리를 포함할 수 있다.
도 12c는 추진 시스템, 센서들 및 오토파일럿을 포함하는 하드웨어 시스템 (예를 들어,헥사로터(Hexarotor)) 의 일 실시예를 도시한다. 특히, 추진 시스템은 6 개의 로터를 포함할 수 있고 센서는 전자 나침반과 고도계를 포함할 수 있으며, 오토파일럿은 독점 소프트웨어가 포함된 전용 Raspberry Pi 를 포함할 수 있습니다.
또한, 전술한 바와 같이, 자율 이동 노드는 비디오 데이터 또는 이미지 데이터를 캡처하기 위한 비디오 카메라 또는 스냅샷 카메라와 같은 하나 이상의 카메라 (1103) 를 선택적 컴포넌트로서 포함할 수 있다. 캡처된 비디오 데이터 또는 이미지 데이터는 저장되고/저장되거나 자율 이동 노드의 송수신기 (1211) 를 통해 인접한 자율 이동 노드를 포함하는 다른 노드에 전송될 수 있다. 또한, 캡처된 비디오 데이터 또는 이미지 데이터는 (예를 들어, 캡처된 비디오 데이터 또는 이미지 데이터를 촉수 내의 하나의 자율 이동 노드로부터 다른 자율 이동 노드로 중계함으로써) 촉수를 형성하는 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 기점 노드로 송신될 수 있다. 일 실시예에서, 자율 이동 노드가 네비게이팅함에 따라, 캡처된 비디오의 추가 처리를 위해 카메라는 촉수 내의 다른 자율 이동 노드를 통해 다른 자율 이동 노드 또는 기점 노드로 실시간으로 비디오를 무선으로 스트리밍 할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 개시의 특정 양태들에 따른 협력 네비게이션의 예들을 도시한다. 예시적인 협력 네비게이션은 배치된 통신 네트워크의 전체적인 형상 및/또는 응답을 변경하기 위해 필드들의 프로파일을 변경하고 가상 종점 또는 기점 위치를 할당함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서, 통신 네트워크는 기점 노드에 매이지 않을 수 있다. 대신, 공중에 배치된 모든 자율 이동 노드는 가상 위치로 끌려간다. 자율 이동 노드는 가상 위치를 둘러싸고, 가상 위치를 이동시키면 효율적인 이동 에스코트 또는 방어 경계를 형성할 수 있다. 또한, 자율 이동 노드들이 통신 제약하의 환경에서 이동함에 따라 그들의 안전 (즉, 장애물 회피) 을 보장하기 위해 감지된 장애물들 (예를 들어, 장애물 1) 로부터의 추가적인 필드들이 필드 강도 계산에 직접 추가될 수 있다. 유사하게, 도 14에 도시된 바와 같이, 통신 네트워크는 그 최대 범위에서 호를 따라 정의된 가상 종점을 이동시킴으로써 일 영역을 스위핑하는 촉수일 수 있다.
이와 같이, 여기에 설명된 본 개시는 많은 장점 및 이점을 제공한다. 여기에 기술된 많은 장점 및 이점들 중에서, 본 개시는 다수의 자율 이동 노드가 다양한 탑재 센서 데이터 측정치 및/또는 네트워크 성능에 기초하여 자율적으로 자신들을 제어할 수 있게 한다. 또한, 본 개시는 분산 방식으로 공중에 배치된 자율 이동 노드들의 동작을 자율적으로 조정하고, 차선적 네트워크의 형성을 방지하고, 다양한 유형의 자율 이동 노드 장애를 처리하고, 공중에 배치된 자율 이동 노드를 사용하여 통신 네트워크의 중요한 위치를 수리 및 보강할 수 있게 한다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 개시는 노드에 의해 송신된 관심 신호를 자율적으로 감지, 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 정보에 기초하여 노드의 위치를 결정, 및/또는 노드의 움직임을 동적으로 추적할 수 있게 한다. 또한, 본 개시는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 정보에 기초하여 오염 물질의 존재를 자율적으로 감지하고 오염 영역의 위치를 결정할 수 있게 한다.
본 개시의 다른 양태에서, 여기에 개시된 본 기술과 관련된 다양한 기능들은 소프트웨어, 하드웨어, 및 소프트웨어와 하드웨어의 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 알고리즘 의사 코드 (Pseudocode) 의 예는 다음과 같이 "주 (main)”, "통신 (communication)” 및 "이동 (move)”과 같은 기능과 관련된 의사 코드를 포함할 수 있다.
[Pseudocode: Main]
Main
Set the coordinates of the origin and destination from file
Start communications thread calling Communicate every 0.2 seconds
Start motion thread calling Move every 0.5 seconds
End Main
[Pseudocode: Communicate]
Communicate
Do
Get a broadcasted message containing values from an adjacent node
If the adjacent count > local count
If the adjacent node is the origin or destination
Set the stored origin and destination coordinates
End If
If the adjacent tentacle state is complete
If other destination nodes exist
Set coordinates to the next destination
End If
Else if the adjacent tentacle state is damaged
If the local role is reinforce
Set the local role to free
Else if the local role is tip or backbone
Hold position
End If
End If
Set the local tentacle state to adjacent tentacle state
If the local role is tip and adjacent role is tip or backbone
Set the local role to backbone
End If
End If
Set tentacle proximity to 0
For each adjacent node
If adjacent role is origin or destination or backbone or reinforce
Set tentacle proximity to tentacle proximity + 1
End If
End For
If the tentacle proximity > 1 and the anchor is unknown
If the local role is free and the adjacent role is backbone
Set the local role to reinforce
Set the anchor to the adjacent node
Else if the adjacent role is reinforce and the local role is backbone
Set the anchor to the adjacent node
End If
End If
If the tentacle state is complete and the local role is tip or the adjacent role is tip
Set the tentacle state to damaged
End If
Broadcast a message containing local values to all adjacent nodes
While true
End Communicate
[Pseudocode: Move]
Move
Do
Set x-force to the difference between the x-coordinate and destination’s x-coordinate
Set y-force to the difference between the y-coordinate and destination’s y-coordinate
Set next attractor to 0
Set next position to 0
For each adjacent node
If adjacent tentacle position > next position
Set next attractor to adjacent node
Set next position to adjacent tentacle position
End If
End For
For each adjacent node
If adjacent signal > maximum signal
Set factor to signal - maximum signal normalized
Else if adjacent signal < minimum signal
Set factor to signal - minimum signal normalized
Else
Set factor to 0
End If
If adjacent role is destination and factor > 0
Set factor to 0
Else if adjacent role is origin or tip or backbone or destination
Continue
Else if role is tip or backbone
Set factor to 0
Else if role is extra
Set factor to 0
Else if factor < 0
Set factor to 0
End If
Set additional-x-force to factor * normalized distance in x-axis to adjacent node
Set additional-y-force to factor * normalized distance in y-axis to adjacent node
If adjacent role is destination
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
If local role is free and tentacle state is complete
Set local role to extra
End If
If local role is extra
If other destination nodes exist
Set coordinates to the next destination
Else
Change the destination coordinates to the origin
End If
End If
Else if adjacent role is origin
If next attractor is 0
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
End If
If local role is orphan
Set local role to free
End If
If local role is free and tentacle state is complete
Set local role to extra
End If
Else if adjacent role is tip and local role is not backbone
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
If local role is orphan
Set local role to free
End If
Else if adjacent role is backbone
If local role is backbone
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
Else if adjacent node is next attractor
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
If local role is orphan
Set local role to free
End If
Else if adjacent role is extra
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
Else if adjacent role is free and local role is free
Set x-force to x-force + additional-x-force
Set y-force to y-force + additional-y-force
End If
End For
If x-force < threshold and y-force < threshold
Set equilibrium to true
Else
Set equilibrium to false
End If
If there are no adjacent nodes
Set local role to orphan
Else if local role is tip and equilibrium is true
Set x-force to 0
Set y-force to 0
Else if local role is backbone and adjacent nodes < 2
Set local role to tip
Change local tentacle state to damaged
End If
If local role is orphan
Set x-force to the difference between the x-coordinate and origin’s x-coordinate
Set y-force to the difference between the y-coordinate and origin’s y-coordinate
Else if local role is free and equilibrium is true or adjacent role is destination
Set local role to tip
Set tentacle position to tentacle position + 1
If adjacent role is destination
Set tentacle state to complete
End If
Send desired UAV coordinates with x-force, y-force
While true
End Move
전술한 바와 같이, 여기에 개시된 본 기술에 관련된 다양한 기능들 또는 동작들 (예컨대, 다양한 흐름도, 프로세스 다이어그램, 알고리즘 등) 은 자율 이동 노드들에서 구동하는 하나 이상의 프로세서들 또는 컴퓨터 시스템들에서 구현될 수 있다. 당해 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 범용 컴퓨터는 일반적으로 중앙 처리 장치 또는 다른 처리 장치, 내부 통신 버스, 코드 및 데이터 저장을 위한 다양한 유형의 메모리 또는 저장 매체 (RAM, ROM, EEPROM, 캐시 메모리, 디스크 드라이브 등), 통신 목적을 위한 하나 이상의 네트워크 인터페이스 카드 또는 포트를 포함한다. 소프트웨어 기능들은 명령어 또는 실행 가능 코드뿐만 아니라 관련 저장된 데이터, 예를 들어 본 개시에 따라 여기에 기술된 동작들 또는 기능들을 포함하는 다양한 동작을 구현하는데 사용되는 파일을 포함하는 프로그래밍을 수반한다. 소프트웨어 코드는 클라이언트 또는 서버 또는 네트워크 구성요소의 기능과 관련될 수 있으며 범용 컴퓨터에 의해 실행 가능할 수 있다. 동작 시에, 전술한 바와 같이, 코드는 범용 컴퓨터 플랫폼 내의 비 일시적 머신 판독 가능 저장 매체에 저장된다. 그러나 다른 때에는, 소프트웨어가 다른 위치에 저장되고/저장되거나 실행을 위해 적절한 범용 컴퓨터 시스템에 로딩하기 위해 이송될 수 있다. 여기에 개시된 동작들 및/또는 기능들과 관련된 애플리케이션들 또는 다른 프로그래밍을 위한 소프트웨어 코드는 또한 서버에 저장되고 클라이언트의 메모리에 저장하기 위해 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또 다른 변형에서, 본 개시의 특정 양태에 따른 방법 및 시스템은 단일의 자율 이동 노드 또는 지상 노드와 같이, 독립형 환경에서 동작할 수 있다. 다른 변형에서, 본 개시의 특정 양태에 따른 방법 및 시스템은 클라이언트 - 서버 환경에서 또는 다수의 자율 이동 노드에 구현된 처리 시스템들을 포함하는 다수의 컴퓨팅 플랫폼에 걸친 분산 컴퓨팅 환경에서 동작할 수 있다. 여기에 개시된 방법들에서의 단계들의 특정 순서 또는 계층 구조는 예시적인 과정들의 실례이며, 재배치될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 첨부된 방법 청구항들의 다양한 단계가 샘플 순서로 제시되고, 따라서 다르게 언급되지 않는 한, 제시된 특정 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
여기에 제시된 예시들 및 예들은 설명 목적을 위한 것이며 첨부된 청구항들의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본 개시는 하나 이상의 발명 개념의 예시적인 실시예로서 고려되어야 하며, 본 발명의 사상 및 범위 및/또는 예시된 예들의 청구 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 이들 양태들에 대한 다양한 수정이 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 여기에서 정의된 일반적인 원리들은 다른 양태들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구 범위는 여기에 도시된 양태들로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 청구 범위의 언어와 일치하는 전체 범위가 부여되어야 하며, 어떤 요소 대해 단수로 언급함은 특별히 그렇게 언급하지 않는 한 "하나 그리고 오직 하나"가 아니라, "하나 또는 하나 이상"을 의미하는 것으로 의도된다. 특별히 다르게 언급하지 않으면, “몇몇 (또는 일부)”는 하나 또는 그 이상을 지칭한다. 리스트 중 "적어도 하나의" 항목을 가리키는 문구는 단일 항목을 포함하여 그 항목들의 임의의 조합을 지칭한다. 당업자에게 알려져 있거나 추후에 알려질 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 양태의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물은 여기에 참조로서 명시적으로 통합되며 청구 범위에 포함되는 것으로 의도된다. 여기에 개시된 어떤 내용도 그러한 개시가 청구 범위에 명시적으로 언급되었는지에 관계없이 공중에 헌정하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 청구항 구성 요소가 "을 위한 수단" 또는 (방법 청구항의 경우와 같이)”을 위한 단계"라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않는 한, 어떠한 청구 요소도 35 U.S.C. §112, 제 6항 또는 35 U.S.C. §112 (f) 에 따라 해석되지 않아야 하며, 어느 것이든 적합하다.
또한, 예시적인 특징으로 현재 고려되는 것이 예시 및/또는 설명되었지만, 청구된 주제를 벗어나지 않고, 다양한 다른 수정들이 이루어질 수 있고 및/또는 등가물들이 대체될 수 있음이 당업자에게 분명할 것이다. 또한, 여기에 설명된 개념(들)에서 벗어남이 없이 특정 상황을 청구된 주제의 가르침들에 적용하기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 청구된 주제는 여기에 개시된 특정 예들에 한정되는 것이 아니라, 그러한 청구된 주제는 첨부된 청구 범위 및/또는 그 균등물들에 속하는 모든 양태들 또한 포함할 수 있다.
다양한 실시예가 여기에 설명되었고, 다양한 실시예의 설명은 예시적인 것이며 제한하려는 것은 아니다. 첨부된 청구 범위를 벗어남 없이, 당업자는 다양한 수정 및 응용을 할 수 있다.
Claims (28)
- 하나 이상의 자율 이동 노드를 공중(air)에 배치하여 상기 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 지상의 제 1 노드 및 제 2 노드 사이에 무선 통신 네트워크 - 상기 무선 통신 네트워크는 복수의 무선 통신 링크들을 포함함 - 를 구축하는 단계; 및
상기 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신되는 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 상기 복수의 무선 통신 링크를 자율적으로 구축하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 무선 통신 네트워크의 일부가 손상되었는지를 결정하는 단계; 및
상기 무선 통신 네트워크의 일부가 손상되었다고 결정되면, 손상된 상기 무선 통신 네트워크를 자율적으로 복구하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 무선 통신 네트워크의 일부가 손상되었는지를 결정하는 단계는, 배치된 상기 하나 이상의 자율 이동 노드 중 하나가 통신을 벗어나 있는지를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 무선 통신 네트워크를 자율적으로 복구하는 단계는, 통신을 벗어나 있는 상기 자율 이동 노드를 무선 통신 네트워크에 연결된 다른 자율 이동 노드로 대체하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 자율 이동 노드를 배치하는 단계는, 상기 하나 이상의 자율 이동 노드를 지상의 상기 제 1 노드를 향해 런칭(launching)시키는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 데이터는 상기 무선 통신 네트워크의 상기 하나 이상의 자율 이동 노드의 역할들, 신호 강도, 또는 상기 하나 이상의 자율 이동 노드들로부터 수신된 신호들의 품질에 관한 정보를 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 무선 통신 링크들을 자율적으로 구축하는 단계는, 상기 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 데이터로부터 결정된 필드들에 기초하여, 상기 하나 이상의 자율 이동 노드를 네비게이팅하는 단계를 포함하고, 각 필드는 필드 강도 성분 및 속도 성분을 포함하고 상기 하나 이상의 자율 이동 노드의 끌림 또는 밀림을 일으키도록 구성되는, 무선 통신 방법.
- 자율 이동 장치를 지상의 제 1 노드를 향해 자율적으로 비행시키는 단계;
지상의 상기 제 1 노드와 무선 통신을 구축하는 단계; 및
상기 제 1 노드로부터 수신된 또는 공중에 배치된 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여, 지상의 제 2 노드를 향해 일 위치로 상기 자율 이동 장치를 자율적으로 네비게이팅하여 무선 통신 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 노드와 연관된 촉수(tentacle) - 상기 촉수는 상기 하나 이상의 자율 이동 노드에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함하는 - 가 있는지를 결정하는 단계; 및
상기 제 1 노드와 연관된 촉수가 있다고 결정되면, 상기 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 상기 데이터 - 상기 데이터는 상기 자율 이동 장치에 탑재된 하나 이상의 센서 또는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 측정 데이터임- 에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 일 위치를 향해 촉수를 따라 상기 자율 이동 장치를 네비게이팅하는 단계; 또는
상기 제 1 노드와 연관된 촉수가 없다고 결정되면, 상기 제 1 노드로부터 수신된 상기 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 일위치를 향해 상기 자율 이동 장치를 네비게이팅하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 데이터는 상기 자율 이동 장치에 탑재된 하나 이상의 센서 또는 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 측정 데이터에 기초한 필드 정보를 포함하고,
상기 필드 정보는 필드들을 포함하고, 각 필드는 필드 강도 성분 및 속도 성분을 포함하여, 상기 자율 이동 장치의 끌림 또는 밀림을 일으키도록 구성되는, 무선 통신 방법.
- 제 8 항에 있어서,
지상의 제 2 노드와의 무선 통신 링크가 구축되었는지를 결정하는 단계; 및
상기 제 2 노드와의 무선 통신 링크가 구축되었다고 결정하면, 상기 자율 이동 장치 및 공중에 배치된 상기 하나 이상의 자율 이동 노드를 통해 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 상기 무선 통신 네트워크를 포함하는 상기 촉수를 구축하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 무선 통신 네트워크가 손상되었는지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 무선 통신 네트워크가 손상되었는지를 결정하는 단계는,
상기 촉수의 제 1 인접 자율 이동 노드에 프로브 신호를 전송하는 단계; 및
상기 프로브 신호에 대한 응답으로, 타이머에 의해 설정된 시간 내에 상기 제 1 인접 자율 이동 노드로부터 응답 신호를 수신하는 단계; 또는
상기 프로브 신호에 대한 응답과 상기 타이머가 만료하면, 상기 제 1 인접 자율 이동 노드가 통신을 벗어나 있고 상기 무선 통신 네트워크가 손상되었다고 결정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 무선 통신 네트워크가 손상되었다고 결정한 후에, 상기 촉수의 제 2 인접 자율 이동 노드와 통신하여 상기 제 1 인접 자율 이동 노드를 다른 자율 이동 노드로 대체하는 단계; 및
상기 다른 자율 이동 노드를 통해 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 상기 무선 통신 네트워크를 재구축하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 데이터는, 상기 자율 이동 장치의 역할, 상기 하나 이상의 자율 이동 노드의 역할들, 신호 강도, 또는 상기 하나 이상의 자율 이동 노드로부터 수신된 신호들의 품질 중 적어도 하나에 관한 정보를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
- 메모리; 및
상기 메모리에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 자율 이동 장치로서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 자율 이동 장치를 지상의 제 1 노드를 향해 네비게이팅하고;
상기 자율 이동 장치에 탑재된 하나 이상의 센서로부터 측정 데이터를 수신하고;
상기 측정 데이터를 필드 정보 - 상기 필드 정보는 각각 인력 또는 척력이 나타나도록 하는 필드들을 포함함 - 로 변환하고;
상기 필드 정보에 기초하여, 상기 자율 이동 장치를 네비게이팅하도록 구성되는, 자율 이동 장치.
- 제 15 항에 있어서,
상기 자율 이동 장치는, 무인 비행 차량(UAV:Unmanned Aerial Vehicle)을 포함하는, 자율 이동 장치.
- 제 15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 제 1 노드 또는 다른 자율 이동 장치와 무선 통신을 구축하도록 추가로 구성되는, 자율 이동 장치.
- 제 15 항에 있어서,
상기 하나 이상의 센서는,
무선 지리적 위치 센서, 이미지 센서, 화학적 센서, 또는 생물학적 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 자율 이동 장치.
- 제 15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 제 1 노드와 구축된 촉수 - 상기 촉수는 하나 이상의 자율 이동 장치에 의해 구축된 하나 이상의 무선 통신 링크를 포함하도록 구성됨 - 가 있는지를 결정하고,
상기 제 1 노드와 구축된 촉수가 있는 것으로 결정되면, 상기 필드 정보에 기초하여 일 위치를 향해 상기 촉수를 따라 상기 자율 이동 장치를 네비게이팅하고, 또는
상기 제 1 노드와 구축된 촉수가 없는 것으로 결정되면, 무선 통신 링크를 구축하여 상기 제 1 노드와 상기 촉수를 형성하도록 추가로 구성되는, 자율 이동 장치.
- 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
지상의 제 2 노드가 상기 자율 이동 장치의 무선 통신 범위 내에 있는지를 결정하고; 그리고
지상의 상기 제 2 노드가 상기 자율 이동 장치의 무선 통신 범위 내에 있다고 결정하면, 지상의 상기 제 2 노드와 무선 통신 링크를 구축하여, 지상의 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 무선 통신 네트워크를 포함하는 상기 촉수를 구축하도록 추가로 구성되는, 자율 이동 장치.
- 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 하나 이상의 센서 - 상기 적어도 하나의 센서는 적어도 하나의 이미지 센서를 포함하도록 구성됨 - 로부터 수신된 상기 측정 데이터를 처리하고;
상기 측정 데이터에 기초하여 지상의 제 2 노드의 존재를 감지하고; 그리고
상기 측정 데이터를 상기 필드 정보로 변환하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
- 제 21 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
지상의 상기 제 2 노드의 존재를 감지하면, 지상의 상기 제 2 노드의 움직임을 동적으로 추적하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
- 제 22 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 인력 및/또는 척력을 결정할 때 지상의 제 2 노드를 가상 노드로서 나타내고; 그리고
상기 필드 정보에 기초하여 상기 자율 이동 장치를 네비게이팅하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
- 제 22 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
지상의 상기 제 2 노도의 움직임의 비디오를 캡처하고; 그리고
캡처된 상기 비디오를 상기 촉수를 통해 상기 제 1 노드로 송신하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치. - 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 하나 이상의 센서로부터 수신된 상기 측정 데이터 - 상기 하나 이상의 센서는 적어도 하나의 무선 주파수 (RF) 지리적 위치 센서를 포함하도록 구성되고 수신된 상기 측정 데이터는 지상의 제 2 노드에 의해 방사되는 RF 신호의 감지 확률을 포함함 - 를 처리하고,
상기 측정 데이터에 기초하여, 상기 제 2 노드가 지상에 있는지를 결정하고; 그리고
상기 제 2 노드가 지상에 있는 것으로 결정하면, 하나 이상의 자율 이동 장치를 지상의 상기 제 2 노드에 인접한 위치로 끌어오기 위해 통신하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
- 제 25 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 촉수를 통해, 지상의 상기 제 2 노드의 결정된 위치를 상기 제 1 노드로 송신하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
- 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 하나 이상의 센서로부터의 상기 측정 데이터 - 상기 하나 이상의 센서는 적어도 하나의 생물학적 또는 화학적 센서를 포함하고 수신된 상기 데이터는 타겟 오염 물질의 감지된 레벨을 포함함 - 를 처리하고;
상기 타겟 오렴 물질의 감지된 레벨이 미리 결정된 값 이상인지를 결정하고;
상기 타겟 오렴 물질이 상기 미리 결정된 값 이상이라고 결정하면, 상기 타겟 오렴 물질의 감지된 레벨에 관한 정보를 상기 촉수를 통해 상기 제 1 노드로 통신하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
- 제 27 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 타겟 오염 물질을 감지했던 상기 하나 이상의 자율 이동 장치로부터 수신된 정보에 기초하여, 감지된 상기 타겟 오염 물질의 위치를 결정하도록 추가로 구성된, 자율 이동 장치.
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