KR20180123357A

KR20180123357A - 카메라와 이동통신 기지국 서비스가 가능한 vhf 및 uhf 무선백홀 기반의 드론을 이용한 실종자 수색 시스템

Info

Publication number: KR20180123357A
Application number: KR1020170057454A
Authority: KR
Inventors: 유호상; 유우성; 박용대
Original assignee: 이노넷 주식회사
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-16
Also published as: KR101949709B1

Abstract

본 발명은 VHF 및 UHF의 비면허 대역을 사용하는 무선백홀을 기반으로 드론을 이용하여 실종자를 수색하는 실종자 수색 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 개시된 통신 인프라를 제공할 수 없는 지역에서 통신망을 제공하는 실종자 수색망을 구성하면서 실종자를 수색하기 위한 실종자 수색 시스템은 TVWS 도너, TVWS 릴레이, 지상기기, 및 드론을 포함하고, 상기 TVWS 도너, 상기 TVWS 릴레이, 상기 지상기기, 및 상기 드론을 TVWS(TV White Space) 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신이 되도록 하여 실종자 수색망을 구성하고, 상기 TVWS 도너는 TCP/IP망과 연결되고, 상기 TCP/IP망과 상기 실종자 수색망 간의 데이터 통신을 중계하고, 상기 TVWS 릴레이는 상기 TVWS 도너 및 상기 지상기기와 TVWS 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 상기 지상기기는 상기 TVWS 릴레이 및 상기 드론과 TVWS 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 상기 드론은 열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라를 이용하여 설정된 영역에서 실종자를 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 적은 비용과 적은 구조 인원으로 실종자를 수색할 수 있는 시스템을 제공하여 수색 비용 및 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

카메라와 이동통신 기지국 서비스가 가능한 VHF 및 UHF 무선백홀 기반의 드론을 이용한 실종자 수색 시스템 {Missing person searching system using VHF and UHF wireless backhaul based Drone with camera and mobile communication base station}

본 발명은 실종자 수색 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 이동통신 기지국, 열화상 카메라, CCTV 카메라, 위치 및 고도를 측정하는 GPS 수신기, 전방 및 하부 물체 거리 탐지기, 제어기, 라우터, TVWS 송수신기로 구성된 드론 수색시스템과 TVWS 송수신기, 위치 측정 GPS 수신기, 제어기, 라우터, WiFi 송수신기로 구성된 배낭형 지상기기 장치와 드론 운용 단말기와 TVWS 신호를 릴레이하는 배낭형 TVWS Relay 장치와 TVWS 신호를 TCP/IP 네트워크에 연결하는 배낭형 TVWS 도너 장치로 구성되는 실종자 수색 시스템에 관한 것이다.

최근 이동통신, GPS(Global Positioning System), 비콘과 같은 무선통신 시스템 및 위치 인식 장치 등을 이용하여 사람의 지리적인 위치를 추적 파악할 수 있는 기술들이 개발되어 왔고, 이를 이용하여 실종자의 위치를 추적, 탐색하는 기술도 개발되어 왔다.

하지만, 이동통신 및 위치 인식 인프라가 없는 히말라야, 에베레스트, 지리산, 한라산과 같은 산 지역과 먼 바다 지역에서 발생한 실종 사건의 경우 비록 실종자가 이동통신 단말이 있더라도 실종자와의 통신이 불가능하여 사람의 위치를 찾기는 쉽지 않다. 이러한 경우에는 헬기를 이용하거나, 대규모 구조대를 투입하는 형태로 실종자를 수색할 수밖에 없으며, 이러한 수색은 큰 비용의 발생과 구조요원을 위험에 처하게 하는 문제들이 발생할 수밖에 없다.

본 발명의 목적은 통신 인프라가 없는 지역에서 적은 비용과 적은 구조 인원으로 실종자 수색이 가능하도록 하는 VHF 및 UHF 비면허 대역(TVWS 대역)의 무선백홀 및 드론을 이용하여 실종자를 수색할 수 있는 실종자 수색 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

기술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 통신 인프라를 제공할 수 없는 지역에서 통신망을 제공하는 실종자 수색망을 구성하면서, 실종자를 수색하기 위한 실종자 수색 시스템은 TVWS 도너, TVWS 릴레이, 지상기기, 및 드론을 포함하고, 상기 TVWS 도너, 상기 TVWS 릴레이, 상기 지상기기, 및 상기 드론은 TVWS(TV White Space) 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하면서 실종자 수색망을 구성하고, 상기 TVWS 도너는 TCP/IP망과 연결되고, 상기 TCP/IP망과 상기 실종자 수색망 간의 데이터 통신을 중계하고, 상기 TVWS 릴레이는 상기 TVWS 도너 및 상기 지상기기와 TVWS 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 상기 지상기기는 상기 TVWS 릴레이 및 상기 드론과 TVWS 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 상기 드론은 열화상 카메라, CCTV 카메라, 및 이동통신 기지국 중 적어도 하나를 이용하여 설정된 영역에서 실종자를 수색할 수 있다.

각 장치에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 상기 TVWS 도너는 TCP/IP망을 연결하고, 상기 TCP/IP망과 데이터 통신을 수행하는 이더넷 인터페이스, 상기 TVWS 릴레이와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 TVWS 송수신기, 상기 TVWS 도너의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기, 상기 TVWS 도너 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 TVWS 송수신기에서 데이터 통신을 수행하는 데 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하는 제어부, 및 상기 이더넷 인터페이스 및 상기 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 이더넷 인터페이스, 상기 제어부, 또는 상기 TVWS 송수신기로 전달하는 라우터를 포함할 수 있는데, 상기 TVWS 도너의 상기 제어부는 상기 TVWS 송수신기에 TVWS 대역 내의 각 TV 채널들을 스캔하여 각 TV 채널별로 방송되는 신호가 있는지 판단하도록 제어하고, 상기 TVWS 송수신기에서의 판단결과를 바탕으로 방송되는 신호가 없는 TV 채널 중의 하나를 상기 TVWS 송수신기에서 데이터 통신을 수행하는 데 사용할 TVWS 대역 내의 채널로 선택할 수 있다.

그리고 상기 TVWS 릴레이는 상기 TVWS 도너와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제1 TVWS 송수신기, 상기 지상기기와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제2 TVWS 송수신기, 상기 TVWS 릴레이의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기, 상기 TVWS 릴레이 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기가 데이터 통신에 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하는 제어부, 및 상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 또는 상기 제2 TVWS 송수신기로 전달하는 라우터를 포함할 수 있다.

그리고 상기 지상기기는 상기 TVWS 릴레이와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제1 TVWS 송수신기, 상기 드론과 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제2 TVWS 송수신기, 상기 지상기기의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기, 상기 TVWS 릴레이 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기가 데이터 통신에 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하는 제어부, 및 상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 또는 상기 제2 TVWS 송수신기로 전달하는 라우터를 포함할 수 있고, 이에 더하여 상기 지상기기는 WiFi 단말이 접속될 수 있는 WiFi 공유기 기능을 제공하는 WiFi 송수신기를 더 포함하고, 상기 실종자 수색 시스템은 상기 지상기기의 WiFi 송수신기와 연결되는 드론 운용 단말기를 더 포함하고, 상기 드론 운용 단말기는 상기 드론의 운용을 제어하고, 상기 드론이 수색할 지역을 설정하고, 상기 지상기기의 상기 라우터는 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제2 TVWS 송수신기, 및 상기 WiFi 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 상기 제2 TVWS 송수신기, 또는 상기 WiFi 송수신기로 전달할 수 있다.

이에 더하여, 상기 지상기기는 EPC를 더 포함하고, 상기 지상기기가 상기 TCP/IP망과 데이터 통신을 수행할 수 없는 경우, 상기 지상기기는 상기 EPC를 이용하여 LTE 서비스 코어 망을 에뮬레이션하여 단독으로 LTE 서비스를 제공할 수 있고, 또한, 상기 지상기기는 PTT 서버를 더 포함하고, 상기 지상기기가 상기 TCP/IP망과 데이터 통신을 수행할 수 없는 경우, 상기 지상기기는 상기 PTT 서버를 이용하여 단독으로 PTT 서비스를 제공할 수 있고, 상기 지상기기의 상기 제2 TVWS 송수신기는 데이터 통신을 위한 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.

그리고 상기 드론은 상기 지상기기와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 TVWS 송수신기, 열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라를 포함하는 센서부, 상기 드론의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기, 상기 드론 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 TVWS 송수신기에 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하고, 설정된 지역을 비행하도록 제어하는 제어부, 및 상기 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터 및 상기 센서부에서 생성된 촬영 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 TVWS 송수신기 또는 상기 제어부로 전달하는 라우터를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 드론은 이동통신 단말이 접속될 수 있는 이동통신 기지국 기능을 제공하는 이동통신 기지국을 더 포함하고, 상기 드론의 상기 라우터는 상기 TVWS 송수신기 및 상기 이동통신 송수신기를 통해서 들어오는 데이터 및 상기 센서부에서 생성된 촬영 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 또는 상기 이동통신 기지국으로 전달할 수 있고, 상기 생성부에서 생성된 촬영 데이터는 상기 지상기기에 접속된 드론 운용 단말기에 디스플레이되도록 전송될 수 있고, 또는 상기 TCP/IP망에 접속된 관제센터에서 디스플레이되도록 전송될 수 있다.

그리고 상기 드론의 상기 센서부는 상기 드론의 전방 및/또는 하방의 물체를 인식하고 거리를 탐지할 수 있는 물체 거리 탐지기를 더 포함하고, 상기 드론의 상기 제어부는 상기 물체 거리 탐지기를 통해 획득한 탐지 정보, 상기 GPS 수신기로부터 획득한 위치정보, 및 저장하고 있는 지도정보를 바탕으로 상기 드론의 고도를 파악하고, 상기 드론의 충돌을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

그리고 상기 드론의 상기 TVWS 송수신기는 데이터 통신을 위한 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 상기 드론의 상기 이동통신 기지국은 데이터 통신을 위한 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 상기 드론의 상기 TVWS 송수신기 및 상기 이동통신 기지국 중의 하나가 수직 편파 안테나 또는 수평 편파 안테나를 사용하는 경우 나머지 하나는 다른 하나가 사용하지 않는 수평 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나를 사용할 수 있다.

그리고 상기 TVWS 도너 및 상기 TVWS 릴레이는 서로 간의 데이터 통신을 수행하기 위하여 TVWS 대역의 동일한 채널을 사용하고 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 데이터 통신을 수행하고, 또는 TVWS 대역의 다른 채널을 사용하고 FDD(Frequency Division Duplex)방식으로 데이터 통신을 수행할 수 있고, 상기 TVWS 도너, 상기 TVWS 릴레이, 및 상기 지상기기는 배낭형으로 구현될 수 있으며, 상기 TVWS 도너는 상기 TCP/IP망을 연결하기 위하여 WiFi 인터페이스 또는 이동통신 인터페이스를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 통신 인프라가 없는 지역에서 작은 비용과 적은 구조 인원으로 실종자를 수색할 수 있는 시스템을 제공하여 수색 비용 및 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면 통신 인프라가 없는 지역에 무선 백홀 및 드론을 이용하여 통신 인프라를 제공함으로써 실종자와의 통신을 가능케하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 대역을 이용하여 무선 백홀을 구성하는 실종자 수색 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 도너(100)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 릴레이(200)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지상기기(300)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론(400)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실종자 수색 시스템의 설치 예를 도시한 도면이다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 대역을 이용하여 무선 백홀을 구성하는 실종자 수색 시스템을 도시하는 도면이다.

도 1에서 도시된 바와 같이 본 발명에서 제시하는 무선 백홀 시스템은 TVWS(TV White Space) 대역을 사용한다. TVWS는 TV 방송용으로 분배된 VHF 및 UHF 주파수 대역에서 방송사업자가 사용하지 않는 비어있는 주파수 대역을 의미하며, 누구나 정부의 전파규제에 대한 조건을 만족하면 사용할 수 있는 비면허 대역이다. 구체적으로 살펴보면, 공간적으로는 방송사업자간의 주파수 간섭을 우려하여 비워둔 대역과 지역별로 사용되지 않은 주파수 대역이나 방송용 전파가 미치지 못하는 지역에서의 방송 주파수 대역을 의미하며, 시간상으로는 새벽에 방송사업자가 방송을 송출하지 않는 시간대에 비어 있는 방송 주파수를 의미하는 것으로, 시간상으로, 공간적으로 사용할 수 있는 주파수 대역이 변할 수 있는 것이 TVWS 대역의 특징이다.

TVWS 대역으로 사용할 수 있는 VHF 대역과 UHF 대역은 주파수가 54MHz에서 806MHz의 대역으로 종래의 LTE 또는 WiFi가 사용하는 주파수 대역(2GHz ~ 5GHz)보다 훨씬 낮아 하나의 기지국으로도 더 넓은 범위를 서비스할 수 있는 장점이 있다. 특히 상공을 날아다니는 드론(400)을 제어하는데 있어 종래의 WiFi를 사용하면 드론(400)의 행동반경이 작아지나, TVWS 대역을 사용하는 경우 드론(400)의 행동반경을 더욱 넓힐 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실종자 수색 시스템은 TVWS 도너(Donor)(100), TVWS 릴레이(200), 지상기기(300), 및 드론(400)을 포함하며, 실종자 수색을 위하여 데이터 통신을 가능하게 하는 실종자 수색망을 상술한 장비들을 이용하여 구성할 수 있고, 추가적으로 드론 운용 단말기(500)를 포함할 수 있다. 여기서 실종자 수색망은 넓은 범위의 수색 지역을 커버할 수 있도록 하기 위하여 TVWS 신호를 이용하여 무선으로 구성할 수 있다.

TVWS 도너(100)는 TCP/IP망(50)과 유선(WAN)으로 연결되어 TCP/IP망(50)과 실종자 수색망 간의 데이터 전송을 중계하는 기능을 수행한다. 즉, TVWS 도너(100)는 TCP/IP망(50)으로부터 오는 데이터를 TVWS 무선신호를 이용하여 실종자 수색망으로 전달하고, 역으로 실종자 수색망에서 TVWS 무선신호에 실려서 오는 데이터를 TCP/IP망(50)으로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 이때 TCP/IP망(50)과는 이더넷 인터페이스를 사용하여 유선으로 연결될 수 있다. 또는 WiFi를 이용하여 무선으로 연결될 수 있다. 또 다른 일 실시 예로 TVWS 도너(100)에 LTE와 같은 이동통신망의 단말 기능을 결합한다면 이동통신망을 통하여 TCP/IP망(50) 또는 이동통신망으로 연결될 수 있다. 이 경우에는 이동통신망용 기지국과 무선으로 연결될 수 있다. 다만, TVWS 도너(100)는 TCP/IP망(50)과 연결되어야 하기 때문에 유선으로 연결될 수 있는 범위까지, 또는 WiFi 신호가 도달할 수 있는 범위까지 또는 이동통신망의 기지국이 서비스를 지원할 수 있는 범위 내에 위치하여야만 한다.

TVWS 릴레이(200)는 실종자 수색 시스템이 지원할 수 있는 범위를 확장하기 위하여 TVWS 도너(100)로부터 TVWS 신호에 실려서 오는 데이터를 다시 TVWS 신호에 실어 다른 TVWS 릴레이(200) 또는 지상기기(300)로 전달하는 기능을 수행한다.

지상기기(300)는 TVWS 도너(100) 또는 TVWS 릴레이(200)로부터 TVWS 신호에 실려서 온 데이터를 처리하여 다시 TVWS 신호에 실어 드론(400)으로 전달하는 기능을 수행한다. 지상기기(300)는 추가적으로 WiFi 인터페이스를 제공하여 드론 운용 단말기(500)와 연결될 수 있다. 드론 운용 단말기(500)는 상공에 있는 드론(400)을 운용하는 단말기로서 지상기기(300)는 WiFi로 연결되는 드론 운용 단말기(500)와 TVWS신호로 연결되는 드론(400)간의 데이터 중계를 수행할 수 있다.

또한, 지상기기(300)는 PTT 서버와 EPC를 포함할 수 있다. EPC(Evolved Packet Core)는 LTE 서비스를 지원하기 위한 핵심 장비로서 세션 관리, 단말기의 이동성 관리와 같은 호처리 관련 동작을 수행하는 MME(mobility Management Entity), 데이터 패킷을 전송하며 LTE 기지국간 또는 LTE 코어망과 다른 3GPP 망간의 핸드오버 시 기준점이 되는 S-GW(Serving Gateway), 단말과 외부 데이터 망 사이의 연결성을 제공하며, LTE 코어망과 non-3GPP 망간의 핸드오버 시 기준점이 되는 P-GW(PDN Gateway), 및 가입자 정보를 저장하는 데이터베이스인 HSS (Home Subscriber Server)가 포함될 수 있다. 일반적으로 실종자 수색망이 TCP/IP망(50)과 연결되어 있다면 상술한 EPC(20)는 TCP/IP망(50)에 접속되어 LTE 서비스를 제공할 수 있다. 다만 TCP/IP망(50)과 실종자 수색망이 접속되어 있지 않은 경우에는, 지상기기(300) 단독으로 이동통신 코어망을 에뮬레이션하여 후술할 드론(400)에 구비된 이동통신 기지국 기능과 결합하여 실종자 단말에 이동통신 서비스를 제공할 수 있다.

드론(400)은, 일반적으로 통신망이 제공되지 않는 지역에서 실종자 수색을 수행한다. 드론(400)에는 열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라가 구비되어 넓은 지역을 비행하면서 열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라를 이용하여 실종자를 수색할 수 있다. 또한, 드론(400)은 이동통신 기지국 기능을 포함하고 있어, 부분적인 영역에 이동통신 서비스를 제공할 수 있으며, 이에 의하여 실종자가 소지하고 있는 이동통신 단말(600)이 이동통신 서비스를 제공받을 수 있도록 할 수 있다. 이에 의하여 실종자는 이동통신 단말(600)을 이용하여 문자나 통화로 자신의 위치 등을 제공할 수 있으며, 문자나 통화를 하지 못하더라도, 이동통신 단말(600)로부터의 신호 수신에 의하여 실종자의 위치를 파악할 수도 있게 한다. 또한 드론(400)은 수색 지역 내의 나무 등과 같은 장애물과의 충돌을 방지하기 위한 충돌 방지 솔루션도 구비할 수 있다.

드론 운용 단말기(500)는 스마트폰 어플로 개발될 수 있으며, 실종자 수색 시스템의 전반적인 제어를 위한 프로그램이 내장될 수 있다. 일 실시 예로서, TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 지상기기(300), 드론(400)의 운용을 위한 프로그램이 내장될 수 있다. 또한, 드론 운용 단말기(500)는 드론(400)에서 열화상 카메라나 CCTV 카메라로 촬영한 영상을 표시할 수 있다.

드론 운용 단말기(500)는 드론(400)의 수색 범위를 설정할 수 있다. 일 실시 예로서, 수색 영역의 GIS(geographic Information System) 등을 사용하여 자동 또는 수동으로 드론(400)의 수색 범위를 설정하여 중복 수색의 문제점과, 수색이 되지 않는 영역이 존재하게 되는 문제점 등을 해결할 수 있다.

도 1의 일 실시 예에서는 드론 운용 단말기(500)가 지상기기(300)에 연결되어 사용자가 드론(400)을 보면서 운용할 수 있는 것으로 도시되어 있지만 드론 운용 단말기(500)는 TCP/IP망(50)에 연결되어 원격에서 드론(400)을 운용할 수도 있다.

특히 본 발명에서 제시하는 TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 및 지상기기(300)는 배낭형으로 구현되어 사람이 매고 이동하면서 TVWS 신호에 기반한 데이터 통신이 가능하다. 즉, TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 및 지상기기(300) 모두가 구조요원이 등에 매고 이동할 수 있도록 구현됨으로써 실종 신고 즉시 바로 이동하여 수색 영역에 TVWS 신호에 의한 임시적인 통신망을 구현할 수 있도록 하여 줄 수 있다.

도 1의 TCP/IP망(50)에는 PTT 서버(10), EPC(20), TVWS DB 서버(30), 관제서버(40)가 접속될 수 있다.

PTT 서버(10)는 PTT(Push to Talk) 서비스를 제공하기 위한 서버로 PTT 클라이언트(Client) 어플이 내장된 단말기에 PTT 서비스를 제공할 수 있다. PTT 서비스는 단말기를 워키토키처럼 사용할 수 있는 일종의 무전기 서비스로 버튼 하나만 누르면 한 사람의 단말기에서 말하는 것을 여러 사람이 동시에 들을 수 있는 서비스이다.

EPC(20)는 상술한 바처럼 LTE 서비스를 제공하기 위한 LTE 코어망 장비이다.

TVWS DB 서버(30)는 TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 지상기기(300), 및 드론(400)이 사용한 TVWS 주파수 대역을 선정하는데 있어 필요한 데이터베이스를 저장하고 있는 서버로 각 지역별 시간별 유휴 TV 주파수 대역에 대한 정보를 포함하고 있어, TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 지상기기(300), 및 드론(400)이 통신을 위하여 사용할 TVWS 주파수 대역 또는 채널을 선정하기 위하여 자신의 위치와 TVWS DB 서버(30)에 저장된 정보를 이용할 수 있다.

관제서버(40)는 실종자 수색 시스템을 구성하는 모든 TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 지상기기(300), 및 드론(400)의 상태 정보를 모니터링하고 제어하기 위한 기능을 수행하는 장비이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 도너(100)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.

TVWS 도너(100)는 TCP/IP망(50)과 TVWS에 기반한 수색 시스템에 의해 설치된 실종자 수색망 간의 게이트웨이(Gateway) 기능을 수행하는 것으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 도너(100)는 이더넷 인터페이스(110), 제어부(120), GPS 수신기(130), 라우터(140), 및 TVWS 송수신기(150)를 포함할 수 있다.

이더넷 인터페이스(110)는 WAN(Wide Area Network)를 이용하여 TVWS 도너(100)를 TCP/IP망(50)에 연결시켜주는 기능을 수행한다. 이더넷 인터페이스 대신에 WiFi, 이동통신망용 인터페이스를 구비하면 각 인터페이스가 지원하는 통신 방식을 사용하여 TCP/IP망(50)에 TVWS 도너(100)를 연결할 수 있다.

GPS 수신기(130)는 TVWS 도너(100)의 현재의 위치를 획득하기 위하여 사용되며, 제어부(120)는 TVWS 도너(100) 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 특히, GPS 수신기(130)를 통해 획득한 현재의 위치를 바탕으로 시간적, 공간적으로 가용 채널(주파수 대역)이 변경되는 TVWS 주파수 대역 내에서 데이터 전송에 사용할 가용 채널을 선택하고, TVWS 송수신기(150)가 선택된 가용 채널을 이용하여 데이터 전송을 하도록 제어할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 제어부(120)는 GPS 수신기(130)를 통해 수신한 GPS 신호를 바탕으로 TVWS 도너(100)의 위치를 확인하고, TCP/IP망(50)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(10)로부터 상기 위치에서 사용 가능한 TVWS 주파수 대역 채널을 획득하여 그 중에서 하나를 가용 채널로 선택할 수 있다. 또 다른 선택 방법으로, 제어부(120)는 TVWS 송수신기(150)에 TVWS 주파수 대역 내의 각 TV 채널들을 스캔하여 각 TV 채널 별로 방송되는 신호가 있는지 판단하도록 할 수 있다. 제어부(120)는 TVWS 송수신기(150)에서 스캔한 정보를 바탕으로 방송되는 신호가 없는 TV 채널을 가용 채널로 선택할 수 있다.

라우터(140)는 내부 장치들 간의 데이터 전송을 담당하는 것으로, 이더넷 인터페이스를 통해 들어온 데이터 패킷을 처리하며, TVWS 도너(100)를 목적지로 하는 데이터 패킷은 제어부(120)로 전달하고, 목적지가 TVWS 도너(100)가 아니고 TVWS 릴레이(200), 지상기기(300), 드론(400), 실종자의 이동통신 단말(600) 등인 단순히 전달하여야 할 데이터 패킷은 TVWS 송수신기(150)로 전달하여 TVWS 신호를 통해 최종 목적지로 전달될 수 있도록 처리할 수 있다. 역과정에 의한 데이터 패킷 전송도 유사하게 수행될 수 있다. 즉, 라우터(140)는 TVWS 송수신기(150)를 통해 들어온 데이터 패킷을 받아 처리하며, TVWS 도너(100)를 목적지로 하는 데이터 패킷은 제어부(120)로 전달하고, 목적지가 TVWS 도너(100)가 아니고 TCP/IP망(50) 내의 다른 장치인 경우에는 이더넷 인터페이스(110)로 전달하여 TCP/IP망(50)으로 전송될 수 있도록 한다. 또한, 라우터(140)는 제어부(120)로부터 오는 데이터 패킷을 원하는 목적지로 전송할 수 있도록 이더넷 인터페이스(110) 또는 TVWS 송수신기(150)로 전달할 수 있다.

TVWS 송수신기(150)는 라우터(140)로부터 오는 데이터 패킷을 TVWS 신호에 실어서 전송할 수 있다. 또한, TVWS 신호에 실려서 오는 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 데이터 패킷을 라우터(140)로 전달할 수 있다. 이 경우 TVWS 신호 관련 표준화된 MAC(Medium Access Control) 계층 규격 및/또는 물리계층 규격을 사용할 수 있다. 또는 자체 규격을 사용하여 데이터 패킷을 전송할 수도 있다. TVWS 송수신기(150)는 TVWS 대역의 주파수를 사용할 수 있도록 하기 위하여 내부적으로 변조/복조부 및 주파수 변환부 등을 구비할 수 있다.

도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 릴레이(200)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.

TVWS 릴레이(200)는 TVWS에 기반한 수색 시스템에서 데이터 패킷의 중계 기능을 수행하는 것으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS 릴레이(200)는 제어부(220), GPS 수신기(230), 라우터(240), 및 2개의 TVWS 송수신기(210, 250)를 포함할 수 있다.

TVWS 릴레이(200)의 GPS 수신기(230)도 TVWS 도너(100)의 GPS 수신기(130)와 동일한 기능을 수행하는 것으로, TVWS 릴레이(200)의 현재의 위치를 획득한다.

제어부(220)는 TVWS 릴레이(200)내의 모든 기능 블록을 제어하고, 특히, GPS 수신기(230)를 통해 획득한 현재의 위치를 바탕으로 시간적, 공간적으로 가용 채널이 변경되는 TVWS 대역 내에서 데이터 전송에 사용할 가용 채널을 선택한다. 좀 더 상세히 설명하면, 제어부(220)는 2개의 TVWS 송수신기(210, 250) 각각에 대하여 TVWS 대역 내의 각 TV 채널들을 스캔하여 각 TV 채널 별로 방송되는 신호가 있는지 판단하도록 할 수 있다. 제어부(220)는 GPS 수신기(230)를 통해 수신한 GPS 신호를 바탕으로 TVWS 릴레이(200)의 위치를 확인하고, TCP/IP망(50)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(10)로부터 상기 위치에서 사용 가능한 TVWS 주파수 대역 채널을 획득하여 그 중에서 하나를 가용 채널로 선택할 수 있다. 또 다른 선택 방법으로, 제어부(220)는 2개의 TVWS 송수신기(210, 250) 또는 그 중의 하나에서 스캔한 정보를 바탕으로 방송되는 신호가 없는 TV 채널을 각 TVWS 송수신기(210, 250)에 대한 가용 채널로 보고 선택할 수 있다. 이때 제어부(220)는 2개의 가용 채널을 선택할 수 있다. 1개의 가용 채널은 TVWS 도너(100)와의 데이터 통신을 위한 것이고, 다른 1개의 가용 채널은 지상기기(300)와의 데이터 통신을 위한 것이다. 또는 1개의 가용 채널만을 선택하여 동일한 가용 채널을 이용하여 TVWS 도너(100) 및 지상기기(300)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이 경우에는 서로 간에 간섭을 줄이기 위한 전송 방식이 요구된다. 한편, TVWS 릴레이(200)는 TVWS 도너(100)와의 데이터 통신을 위하여 TVWS 도너(100)가 송신하는 TVWS 신호를 스캔(scan)하여 TVWS 도너(100)가 사용하는 채널을 확인하고, TVWS 도너(100)가 사용하는 채널과 동일한 채널을 가용 채널로 하여 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 TVWS 도너(100)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 즉, 동일한 가용 채널을 시간적으로 분할하여 TVWS 도너(100) 또는 TVWS 릴레이(200)가 사용하도록 하여 데이터 전송을 수행할 수 있다. 또는 TVWS 도너(100)가 사용하지 않는 가용 채널을 선택하여 FDD(Frequency Division Duplex) 방식으로 TVWS 도너(100)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 즉, 동일한 시간에 서로 다른 채널(주파수)를 사용하여 데이터 전송을 수행할 수 있다.

제어부(220)는 2개의 TVWS 송수신기(210, 250) 각각에 사용할 가용 채널을 알려주고, 지시된 가용 채널을 이용하여 데이터 전송을 하도록 제어할 수 있다.

라우터(240)는 2개의 TVWS 송수신기(210, 250)를 통해 들어온 데이터 패킷을 처리하며, 또한 제어부(220)로부터 오는 데이터를 처리할 수 있다. 그리고 데이터 패킷의 목적지가 TVWS 릴레이(200)인 경우에는 제어부(220)로 전달하고, 데이터 패킷의 목적지가 TVWS 릴레이(200)가 아닌 경우에는, 그 목적지에 따라 2개의 TVWS 송수신기(210, 250) 중의 하나로 최종 목적지로의 전송을 위하여 전달할 수 있다.

2개의 TVWS 송수신기(210, 250)는 라우터(240)로부터 오는 데이터 패킷을 TVWS 신호에 실어서 전송할 수 있다. 또한, TVWS 신호에 실려서 오는 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 패킷을 라우터(240)로 전달할 수 있다. 이 경우 TVWS 신호 관련 표준화된 MAC(Medium Access Control) 계층 규격 및/또는 물리계층 규격을 사용할 수 있다. 또는 자체 규격을 사용하여 데이터 패킷을 전송할 수도 있다. TVWS 송수신기(250)는 TVWS 대역의 주파수를 사용할 수 있도록 하기 위하여 내부적으로 변조/복조부 및 주파수 변환부 등을 구비할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지상기기(300)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.

지상기기(300)는 TVWS 기반 실종자 수색 시스템에서 직접 수색을 담당하는 드론(400)과의 데이터 통신을 가능하게 하여 주는 기기로서, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지상기기(300)는 제어부(320), GPS 수신기(330), 라우터(340), 2개의 TVWS 송수신기(310, 350), 및 WiFi 송수신기(360)를 포함할 수 있다. 이에 더하여 PTT 서버(370) 및/또는 EPC(380)를 추가적으로 포함할 수 있다.

지상기기(300)의 GPS 수신기(330)도 TVWS 도너(100) 및 TVWS 릴레이(200)의 GPS 수신기들(130, 230)과 동일한 기능을 수행하는 것으로, 지상기기(300)의 현재의 위치를 획득한다.

제어부(320)는 지상기기(300)내의 모든 기능 블록을 제어하고, 특히, GPS 수신기(330)를 통해 획득한 현재의 위치를 바탕으로 시간적, 공간적으로 가용 채널이 변경되는 TVWS 대역 내에서 데이터 전송에 사용할 가용 채널을 선택한다. 좀 더 상세히 설명하면, 제어부(320)는 GPS 수신기(330)를 통해 수신한 GPS 신호를 바탕으로 지상기기(300)의 위치를 확인하고, TCP/IP망(50)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(10)로부터 상기 위치에서 사용 가능한 TVWS 주파수 대역 채널을 획득하여 그 중에서 하나를 가용 채널로 선택할 수 있다. 또 다른 선택 방법으로, 제어부(320)는 2개의 TVWS 송수신기(310, 350) 각각에 대하여, 또는 그 중의 하나에 대하여 TVWS 대역 내의 각 TV 채널들을 스캔하여 각 TV 채널별로 방송되는 신호가 있는지 판단하도록 할 수 있다. 제어부(320)는 2개의 TVWS 송수신기(310, 350) 또는 그 중의 하나에서 스캔한 정보를 바탕으로 방송되는 신호가 없는 TV 채널을 각 TVWS 송수신기(310, 350)에 대한 가용 채널로 선택할 수 있다. 이때 제어부(320)는 2개의 가용 채널을 선택할 수 있다. 1개의 가용 채널은 TVWS 릴레이(200)와의 데이터 통신을 위한 것이고, 다른 1개의 가용 채널은 드론(400)과의 데이터 통신을 위한 것이다. 또는 1개의 가용 채널만을 선택하고, 이 동일한 가용 채널을 이용하여 TVWS 릴레이(200) 및 드론(400)과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이 경우에는 서로 간에 간섭을 줄이기 위한 전송 방식이 요구된다. 한편, 지상기기(300)는 TVWS 릴레이(200)와의 데이터 통신을 위하여 TVWS 릴레이(200)가 송신하는 TVWS 신호를 스캔(scan)하여 TVWS 릴레이(200)가 사용하는 채널을 확인하고, TVWS 릴레이(200)가 사용하는 채널과 동일한 채널을 가용 채널로 하여 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 TVWS 릴레이(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또는 TVWS 릴레이(200)가 사용하지 않는 가용 채널을 선택하여 FDD(Frequency Division Duplex) 방식으로 TVWS 릴레이(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다.

제어부(320)는 2개의 TVWS 송수신기(310, 350) 각각에 사용할 가용 채널을 알려주고, 지시된 가용 채널을 이용하여 데이터 전송을 하도록 제어할 수 있다.

WiFi 송수신기(360)는 WiFi AP(Access Point) 기능을 수행하며 WiFi 단말이 접속할 수 있도록 하여 준다. 특히 본 발명의 일 실시 예에 따른 WiFi 송수신기(360)는 드론 운용 단말기(500)가 WiFi를 이용하여 지상기기(300)에 접속할 수 있도록 하여 준다. 드론 운용 단말기(500)는 드론(400)을 위한 전용 단말기일 수도 있지만, 드론(400)을 운용할 수 있는 앱이 설치된 스마트폰일 수 있다. 또한, WiFi 송수신기(360)은 구조요원의 단말(미도시)을 WiFi로 연결하여, 구조요원이 TCP/IP망 내에 있는 관제센터와의 통신도 가능하게 할 수 있다.

라우터(340)는 2개의 TVWS 송수신기(310, 350) 및 WiFi 송수신기(360)를 통해 들어온 데이터 패킷을 처리하며, 데이터 패킷의 목적지가 지상기기(300)인 경우에는 제어부(320)로 전달하고, 데이터 패킷의 목적지가 지상기기(300)가 아닌 경우에는, 그 목적지에 따라 2개의 TVWS 송수신기(310, 350) 및 WiFi 송수신기(360) 중의 하나로 최종 목적지로의 전송을 위하여 전달할 수 있다.

2개의 TVWS 송수신기(310, 350)는 라우터(340)로부터 오는 데이터 패킷을 TVWS 신호에 실어서 전송할 수 있다. 또한, TVWS 신호에 실려서 오는 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 패킷을 라우터(340)로 전달할 수 있다. 이 경우 TVWS 신호 관련 표준화된 MAC(Medium Access Control) 계층 규격 및/또는 물리계층 규격을 사용할 수 있다. 또는 자체 규격을 사용하여 데이터 패킷을 전송할 수도 있다. TVWS 송수신기(350)는 TVWS 대역의 주파수를 사용할 수 있도록 하기 위하여 내부적으로 변조/복조부 및 주파수 변환부 등을 구비할 수 있다.

특히 드론(400)과 통신하는 TVWS 송수신기(350)는 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 지상기기(300)는 TVWS 릴레이(200) 및 드론(400)과 통신하여야 하고, 후술할 드론(400)는 지상기기(300) 및 이동통신 단말기들과 통신을 하여야 하기 때문에 그 주변 지역에 다양한 전파가 발생하여 서로 간에 노이즈로 작용하여 통신 품질을 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 지상기기(300)는 드론(400)과 통신하는데 있어 드론(400)의 위치에 따라 수직 편파 안테나 또는 수평 편파 안테나 중 하나 이상을 사용할 수 있다.

또한 지상기기(300)는 PTT 서버(370)와 EPC(380)를 포함할 수 있다. 지상기기(300)에 내장된 EPC(380)는 TCP/IP망(50)에 접속되는 EPC(20)의 기능을 에뮬레이션하는 것으로 만약에 지상기기(300)가 TCP/IP망(50)과 접속할 수 없는 경우에, 내장된 EPC(380)를 이용하여 LTE 서비스를 위한 코어망 기능을 제공함으로서 한정된 범위 내에서 LTE 서비스를 제공할 수 있다.

이에 더하여 지상기기(300)에 내장된 PTT 서버(370)는 지상기기(300)가 TCP/IP망(50)과 접속할 수 없는 경우에 TCP/IP망(50)에 접속되어 있는 PTT 서버(10)를 대신하여 PTT 서버를 제한된 범위에서 제공할 수 있다. 지상기기(300)에 내장된 EPC(380) 및/또는 PTT 서버(370)를 통하여 지상기기(300)는 단독으로 LTE 서비스 및/또는 PTT 서비스를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론(400)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 드론(400)은 TVWS 기반 실종자 수색 시스템에서 직접 수색을 담당하는 기기로서, 도 5를 참조하면, 제어부(420), GPS 수신기(430), 라우터(440), TVWS 송수신기(410), 이동통신 기지국(450) 및 센서부(460)를 포함할 수 있다. 이외에도 드론의 이동 및 비행을 위한 기구적 구성은 별도로 기재하지 아니하였으나, 드론의 구성에 포함되어 있는 것으로 보아야 하며, 많은 드론이 시중에 판매되고 있는 상황에서 이동 및 비행을 위한 구성은 이미 공지되어 있는 것으로서 볼 수 있을 것이다.

드론(400)의 GPS 수신기(430)도 TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200), 지상기기(300)의 GPS 수신기들(130, 230, 330)와 동일한 기능을 수행하는 것으로, 드론(400)의 현재의 위치를 획득한다.

제어부(420)는 드론(400) 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 특히, GPS 수신기(430)를 통해 획득한 현재의 위치를 바탕으로 시간적, 공간적으로 가용 채널이 변경되는 TVWS 대역 내에서 데이터 전송에 사용할 가용 채널을 선택한다. 좀 더 상세히 설명하면, 제어부(420)는 GPS 수신기(430)를 통해 수신한 GPS 신호를 바탕으로 드론(400)의 위치를 확인하고, TCP/IP망(50)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(10)로부터 상기 위치에서 사용 가능한 TVWS 주파수 대역 채널을 획득하여 그 중에서 하나를 가용 채널로 선택할 수 있다. 또 다른 선택 방법으로, 제어부(320)는 TVWS 송수신기(410)에 TVWS 대역 내의 각 TV 채널들을 스캔하여 각 TV 채널 별로 방송되는 신호가 있는지 판단하도록 할 수 있다. 제어부(420)는 TVWS 송수신기(410)에서 스캔한 정보를 바탕으로 방송되는 신호가 없는 TV 채널을 가용 채널로 보고 선택할 수 있다.

드론(400)의 제어부(420)는 지상기기(300)와의 데이터 통신을 위하여 지상기기(300)가 송신하는 TVWS 신호를 스캔(scan)하여 지상기기(300)가 사용하는 채널을 확인하고, 지상기기(300)가 사용하는 채널과 동일한 채널을 가용 채널로 하여 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 지상기기(300)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또는 지상기기(300)가 사용하지 않는 가용 채널을 선택하여 FDD(Frequency Division Duplex) 방식으로 지상기기(300)와 데이터 통신을 수행할 수 있다.

라우터(340)는 TVWS 송수신기(410) 및 이동통신 기지국(450)을 통해 들어온 데이터 패킷을 처리하며, 데이터 패킷의 목적지가 드론(400)인 경우에는 제어부(420)로 전달하고, 데이터 패킷의 목적지가 드론(400)이 아닌 경우에는, 그 목적지에 따라 TVWS 송수신기(410) 및 이동통신 기지국(450) 중의 하나로 최종 목적지로의 전송을 위하여 전달할 수 있다.

TVWS 송수신기(410)는 라우터(440)로부터 오는 데이터 패킷을 TVWS 신호에 실어서 전송할 수 있다. 또한, TVWS 신호에 실려서 오는 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 패킷을 라우터(440)로 전달할 수 있다. 이 경우 TVWS 신호 관련 표준화된 MAC(Medium Access Control) 계층 규격 및/또는 물리계층 규격을 사용할 수 있다. 또는 자체 규격을 사용하여 데이터 패킷을 전송할 수도 있다. TVWS 송수신기(350)는 TVWS 대역의 주파수를 사용할 수 있도록 하기 위하여 내부적으로 변조/복조부 및 주파수 변환부 등을 구비할 수 있다.

이동통신 기지국(450)은 단순 설계의 경우에는 이동통신 기지국의 MAC 계층 및/또는 물리계층만을 구비하여 실종자의 단말(600)이 접속할 수 있도록 하여, 이를 바탕으로 실종자의 위치를 확인할 수 있도록 할 수 있다. 더 나아가 이동통신 기지국(450)은 TCP/IP망(50)에 연결되는 EPC(20) 또는 관제센터와 연동하여 실종자의 단말(600)이 이동통신망 또는 관제센터와 통신을 할 수 있도록 하여 줄 수 있다.

센서부(460)는 실종자를 수색하는데 필요한 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 일 실시 예로서 열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라를 포함할 수 있다. 열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라를 통해 촬영된 영상은 실종자 수색 시스템에 의해 드론 운용 단말기(500) 또는 TCP/IP망(50)에 연결되어 있는 관제센터로 전송될 수 있다.

센서부(460)는 또한 드론(400)의 충돌 방지를 위한 센서들도 포함할 수 있다. 일례로서 드론(400)의 전방 및/또는 하부의 물체를 인식하고 거리를 탐지할 수 있는 전방 및/또는 하부 물체 거리 탐지기를 포함할 수 있다.

제어부(420)는 센서부(460)에서 획득한 물체 인식 및/또는 거리 정보와, GPS 수신기(430)로부터 획득한 위치 정보, 및 저장하고 있는 GIS 또는 지도정보 등을 이용하여 드론(400)의 고도를 파악하고, 드론(400)의 충돌을 방지하기 위한 기능을 수행할 수 있다.

드론(400)의 TVWS 송수신기(410) 및 이동통신 기지국(450)은 통신 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및/또는 수평 편파 안테나를 이용하여 각각의 신호를 전송할 수 있다. 일례로서, TVWS 송수신기(410)가 수직 편파 안테나를 사용하여 통신을 하고 있는 경우, 이동통신 기지국(450)은 수평 편파 안테나를 사용하여 통신함으로써 양자 간의 간섭을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실종자 수색 시스템의 설치 예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실종자 수색 시스템 하나의 TVWS 도너(100)에 복수 개의 TVWS 릴레이(200a, 200b) 및/또는 복수 개의 지상기기(300a 내지 300d) 및 복수 개의 드론(400a 내지 400d)으로 구성될 수 있다.

일부 지상기기(300a, 300b)는 직접 TVWS 도너(100)와 통신할 수 있는 반면에 일부 지상기기(300c, 300d)는 TVWS 릴레이(200a, 200b)를 거쳐 TVWS 도너(100)와 통신할 수도 있다. 또한 도 6에는 도시되어 있지 않지만 하나의 TVWS 릴레이에 복수 개의 지상기기가 접속되어 통신을 할 수도 있고 복수 개의 TVWS 릴레이를 거친 후에 지상기기가 연결될 수 있다.

이때 TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200a, 200b), 및 지상기기(300a 내지 300d)는 배낭형으로 설계되어 구조요원이 등에 지고 설정된 위치로 찾아가서 위치시키는 것만으로 간단하게 시스템을 구성할 수 있다.

실종자 수색 시스템이 설치된 이후 드론(400a 내지 400d)을 날려 각 드론에 할당된 지역(800a 내지 800d)에서 실종자 수색을 수행할 수 있다.

물론 상술한 실종자 수색 시스템을 몇 개 동시에 설치하여 수색 속도를 높이는 것도 가능할 것이다.

특히, 본 발명에서는 54MHz에서 806MHz의 대역의 TVWS 신호를 사용하기 때문에 TVWS 도너(100), TVWS 릴레이(200a, 200b), 및 지상기기(300a 내지 300d)가 각각 커버할 수 있는 영역이 LTE 또는 WiFi를 이용하는 경우보다 훨씬 넓을 수 있어 실종자 수색 시에 더 넓은 범위를 더 효율적으로 수색할 수 있게 하여 줄 수 있을 것이다.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: TVWS
110: 이더넷 인터페이스
120: TVWS 도너 제어부
130, 230, 330, 430: GPS 수신기
140, 240, 340, 440: 라우터
150, 210, 250, 310, 350, 410: TVWS 송수신기
200, 200a, 200b: TVWS 릴레이
220: TVWS 릴레이 제어부
300, 300a, 300b, 300c, 300d: 지상기기
320: 지상기기 제어부
360: WiFi 송수신기
370: PTT 서버
380: EPC
400, 400a, 400b, 400c, 400d: 드론
420: 드론 제어부
450: 이동통신 기지국
460: 센서부

Claims

통신 인프라를 제공할 수 없는 지역에서 통신망을 제공하는 실종자 수색망을 구성하면서 실종자를 수색하기 위한 실종자 수색 시스템으로서,
TVWS 도너, TVWS 릴레이, 지상기기, 및 드론을 포함하고,
상기 TVWS 도너, 상기 TVWS 릴레이, 상기 지상기기, 및 상기 드론은 TVWS(TV White Space) 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하면서 실종자 수색망을 구성하고,
상기 TVWS 도너는 TCP/IP망과 연결되고, 상기 TCP/IP망과 상기 실종자 수색망 간의 데이터 통신을 중계하고,
상기 TVWS 릴레이는 상기 TVWS 도너 및 상기 지상기기와 TVWS 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하고,
상기 지상기기는 상기 TVWS 릴레이 및 상기 드론과 TVWS 대역의 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하고,
상기 드론은 열화상 카메라, CCTV 카메라, 및 이동통신 기지국 중 적어도 하나를 이용하여 설정된 영역에서 실종자를 수색하는,
실종자 수색 시스템.
제1항에 있어서,
상기 TVWS 도너는,
TCP/IP망을 연결하고, 상기 TCP/IP망과 데이터 통신을 수행하는 이더넷 인터페이스;
상기 TVWS 릴레이와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 TVWS 송수신기;
상기 TVWS 도너의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기;
상기 TVWS 도너 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 TVWS 송수신기에서 데이터 통신을 수행하는 데 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하는 제어부; 및
상기 이더넷 인터페이스 및 상기 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 이더넷 인터페이스, 상기 제어부, 또는 상기 TVWS 송수신기로 전달하는 라우터를 포함하는,
실종자 수색 시스템.
제2항에 있어서,
상기 TVWS 도너의 상기 제어부는,
상기 TVWS 송수신기에 TVWS 대역 내의 각 TV 채널들을 스캔하여 각 TV 채널 별로 방송되는 신호가 있는지 판단하도록 제어하고,
상기 TVWS 송수신기에서의 판단결과를 바탕으로 방송되는 신호가 없는 TV 채널 중의 하나를 상기 TVWS 송수신기에서 데이터 통신을 수행하는 데 사용할 TVWS 대역 내의 채널로 선택하는,
실종자 수색 시스템.
제1항에 있어서,
상기 TVWS 릴레이는,
상기 TVWS 도너와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제1 TVWS 송수신기;
상기 지상기기와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제2 TVWS 송수신기;
상기 TVWS 릴레이의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기;
상기 TVWS 릴레이 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기가 데이터 통신에 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하는 제어부; 및
상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 또는 상기 제2 TVWS 송수신기로 전달하는 라우터를 포함하는,
실종자 수색 시스템.
제1항에 있어서,
상기 지상기기는,
상기 TVWS 릴레이와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제1 TVWS 송수신기;
상기 드론과 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 제2 TVWS 송수신기;
상기 지상기기의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기;
상기 TVWS 릴레이 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기가 데이터 통신에 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하는 제어부; 및
상기 제1 TVWS 송수신기 및 상기 제2 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 또는 상기 제2 TVWS 송수신기로 전달하는 라우터를 포함하는,
실종자 수색 시스템.
제5항에 있어서,
상기 지상기기는 WiFi 단말이 접속될 수 있는 WiFi 공유기 기능을 제공하는 WiFi 송수신기를 더 포함하고,
상기 실종자 수색 시스템은 상기 지상기기의 WiFi 송수신기와 연결되는 드론 운용 단말기를 더 포함하고,
상기 드론 운용 단말기는 상기 드론의 운용을 제어하고, 상기 드론이 수색할 지역을 설정하고,
상기 지상기기의 상기 라우터는 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제2 TVWS 송수신기, 및 상기 WiFi 송수신기를 통해서 들어오는 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 제1 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 상기 제2 TVWS 송수신기, 또는 상기 WiFi 송수신기로 전달하는,
실종자 수색 시스템.
제5항에 있어서,
상기 지상기기는 EPC를 더 포함하고,
상기 지상기기가 상기 TCP/IP망과 데이터 통신을 수행할 수 없는 경우, 상기 지상기기는 상기 EPC를 이용하여 LTE 서비스 코어망을 에뮬레이션하여 단독으로 LTE 서비스를 제공하는,
실종자 수색 시스템.
제7항에 있어서,
상기 지상기기는 PTT 서버를 더 포함하고,
상기 지상기기가 상기 TCP/IP망과 데이터 통신을 수행할 수 없는 경우, 상기 지상기기는 상기 PTT 서버를 이용하여 단독으로 PTT 서비스를 제공하는,
실종자 수색 시스템.
제5항에 있어서,
상기 지상기기의 상기 제2 TVWS 송수신기는 데이터 통신을 위한 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행하는,
실종자 수색 시스템.
제1항에 있어서,
상기 드론은,
상기 지상기기와 TVWS 대역 신호를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 TVWS 송수신기;
열화상 카메라 및/또는 CCTV 카메라를 포함하는 센서부;
상기 드론의 현재 위치를 획득하는 GPS 수신기;
상기 드론 내의 모든 기능 블록을 제어하고, 상기 GPS 수신기에서 획득한 현재 위치를 바탕으로 상기 TVWS 송수신기에 사용할 TVWS 대역 내의 채널을 선택하고, 설정된 지역을 비행하도록 제어하는 제어부; 및
상기 TVWS 송수신기를 통해서 들어오는 데이터 및 상기 센서부에서 생성된 촬영 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 TVWS 송수신기 또는 상기 제어부로 전달하는 라우터를 포함하는,
실종자 수색 시스템.
제10항에 있어서,
상기 드론은 이동통신 단말이 접속될 수 있는 이동통신 기지국 기능을 제공하는 이동통신 기지국을 더 포함하고,
상기 드론의 상기 라우터는 상기 TVWS 송수신기 및 상기 이동통신 기지국을 통해서 들어오는 데이터 및 상기 센서부에서 생성된 촬영 데이터를 처리하여, 각 데이터의 목적지에 따라 상기 TVWS 송수신기, 상기 제어부, 또는 상기 이동통신 기지국으로 전달하는,
실종자 수색 시스템.
제11항에 있어서,
상기 센서부에서 생성된 촬영 데이터는 상기 지상기기에 접속된 드론 운용 단말기에 디스플레이되도록 전송되는,
실종자 수색 시스템.
제11항에 있어서,
상기 센서부에서 생성된 촬영 데이터는 상기 TCP/IP망에 접속된 관제센터에서 디스플레이되도록 전송되는,
실종자 수색 시스템.
제10항에 있어서,
상기 센서부는 상기 드론의 전방 및/또는 하방의 물체를 인식하고 거리를 탐지할 수 있는 물체 거리 탐지기를 더 포함하고,
상기 드론의 상기 제어부는 상기 물체 거리 탐지기를 통해 획득한 탐지 정보, 상기 GPS 수신기로부터 획득한 위치정보, 및 저장하고 있는 지도정보를 바탕으로 상기 드론의 고도를 파악하고, 상기 드론의 충돌을 방지하는 기능을 수행하는,
실종자 수색 시스템.
제10항에 있어서,
상기 드론의 상기 TVWS 송수신기는 데이터 통신을 위한 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행하고,
상기 드론의 상기 이동통신 기지국은 데이터 통신을 위한 전파 간의 간섭을 방지하기 위하여 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행하고,
상기 드론의 상기 TVWS 송수신기 및 상기 이동통신 기지국 중의 하나가 수직 편파 안테나 또는 수평 편파 안테나를 사용하는 경우 나머지 하나는 다른 하나가 사용하지 않는 수평 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나를 사용하는,
실종자 수색 시스템.
제1항에 있어서,
상기 TVWS 도너 및 상기 TVWS 릴레이는 서로 간의 데이터 통신을 수행하기 위하여 TVWS 대역의 동일한 채널을 사용하고 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 데이터 통신을 수행하고, 또는 TVWS 대역의 다른 채널을 사용하고 FDD(Frequency Division Duplex)방식으로 데이터 통신을 수행하는,
실종자 수색 시스템.
제1항에 있어서,
상기 TVWS 도너, 상기 TVWS 릴레이, 및 상기 지상기기는 배낭형으로 구현되는,
실종자 수색 시스템.
제2항에 있어서,
상기 TVWS 도너는,
상기 TCP/IP망을 연결하기 위하여 WiFi 인터페이스 또는 이동통신 인터페이스를 추가적으로 포함하는,
실종자 수색 시스템.