KR20190035402A - 에러 예측 기반 드론 관제장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

에러 예측 기반 드론 관제장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 드론 관제장치는, 각 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득하는 통신부와, 획득된 상태 정보를 분석하여 드론의 발생 가능한 에러를 사전 예측하는 정보 처리부와, 드론의 상태를 모니터링하면서 에러 예측 시에 에러를 알림 및 경고하며 에러를 차단하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 통신부를 통해 드론에 전송하여 드론을 트레이닝하는 관리부를 포함한다.

Description

에러 예측 기반 드론 관제장치 및 그 방법 {Apparatus and method for managing drone device based on error prediction}

본 발명은 데이터 분석 및 관리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터로부터 에러를 예측하고 예측된 에러를 관리 및 처리하는 기술에 관한 것이다.

드론(drone)은 다양한 용도로 사용되고 있다. 예를 들어, 드론은 사람의 접근이 어려운 특정 지역을 관리 및 감시하기 위해 사용될 수 있다. 드론은 자유롭고 신속하게 이동하여 탑재된 카메라나 센서를 통해 특정 지역에 대한 원격 감시를 할 수 있다. 이에 따라, 조난자 수색, 산불 감시, 교통 위반 단속, 우범 지역 및 국경 지역 감시 같은 공공 목적으로 활용될 수 있다. 개인 오락, 취미용으로 제작된 싼 가격의 드론들도 생산되고 있다.

드론은 날 수 있기 때문에 이동성이 뛰어나다. 심각한 교통 체증, 험난한 도로 사정에도 드론은 공중을 통해 신속하게 이동할 수 있어 물류 배송에 활용될 수 있다. 세계적 물류 운송 업체들이 드론에 관심을 보이고 있다.

그런데 드론의 에러(error), 예를 들어 위험상황이 발생하면, 이를 계속하여 모니터링하지 않으면 알 수 없어 실시간으로 에러에 대처하기 어렵다. 또한, 에러의 원인 및 드론 상태도 직접 현장에서 눈으로 확인하여야만 이를 파악할 수 있다. 따라서, 에러 발생 이후 후속 조치까지의 시간, 비용 등이 많이 소요되어 비효율적이다. 나아가, 이러한 상황은 드론 이용자들의 불만 및 그 이용의 불편을 끼칠 수도 있고, 시설물의 미관도 해칠 수 있다.

일 실시 예에 따라, 드론을 트레이닝 하면서 위험 상황이 예측되면 필요한 조치를 사전에 취할 수 있는 에러 예측 기반 드론 관제장치 및 그 방법을 제안한다.

일 실시 예에 따른 드론 관제장치는, 각 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득하는 통신부와, 획득된 상태 정보를 분석하여 드론의 발생 가능한 에러를 사전 예측하는 정보 처리부와, 드론의 상태를 모니터링하면서 에러 예측 시에 에러를 알림 및 경고하며 에러를 차단하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 통신부를 통해 드론에 전송하여 드론을 트레이닝하는 관리부를 포함한다.

통신부를 통해 획득되는 상태 정보는 드론 별 기기 정보와 각 드론을 통해 측정되는 센싱 정보를 포함할 수 있다.

정보 처리부는, 각 드론의 상태를 인시던트 관리단계로 구분하여 설정하고, 미리 설정된 기간 내 수집된 상태 정보를 분석하여 각 드론 별 표준 정보를 추출하며, 추출된 표준 정보 또는 제조사가 권고하는 정상 상태 정보를 드론으로부터 실시간으로 수집되는 상태 정보와 비교하는 분석부와, 분석부의 비교 분석을 통해 드론이 어느 인시던트 관리단계에 포함되는지를 판단하여 에러를 사전에 예측하는 에러 예측부와, 에러가 예측되면 에러 내역, 에러 발생에 따른 경고 메시지 및 에러를 처리하기 위한 조치 정보 중 적어도 하나를 포함한 에러 정보를 생성하여 관리부에 제공하는 에러 정보 생성부를 포함할 수 있다. 인시던트 관리단계는 기기 정상, 경로 이탈, 긴급 상황 및 부품 교체 단계를 포함할 수 있다.

분석부는 인시던트 발생한 드론의 상태 정보를, 서로 상이한 사양을 가진 드론 별로 정상과 비정상을 구분하는 임계값과 비교하며, 에러 예측부는 분석부의 비교 결과에 따라 정상과 비정상을 구분할 수 있다.

정보 처리부는 분석부의 분석 결과 또는 에러 예측부의 예측 결과로부터 통계정보를 생성하여 관리하는 통계 처리부를 더 포함할 수 있다.

관리부는, 드론의 상태를 모니터링하고 에러 예측 시 에러를 알림 및 경고하는 모니터링부와, 드론의 상태에 따라 운행을 위한 드론을 선택하고 선택된 드론이 미리 설정된 경로를 벗어나지 않으면서 최단 거리로 운행하며 긴급상황을 회피하기 위한 경로정보를 결정하는 경로 결정부와, 결정된 경로정보를 포함한 트레이닝 정보를 드론에 제공하여 드론을 트레이닝하는 트레이닝 제어부를 포함할 수 있다.

모니터링부는 드론의 부품 불량, 장치 불량, 배터리 소진, 운행 경로 이탈 및 긴급상황 발생 중 적어도 하나를 모니터링하여 사용자에 의해 조치하도록 지시할 수 있다.

트레이닝 제어부는 드론이 미리 설정된 운행 경로를 이탈하면 드론이 경로를 복귀하도록 제어하거나 드론의 경로 복귀를 위한 경로정보를 드론에 제공하고, 드론에 긴급상황이 발생하면 드론이 긴급상황을 회피하도록 제어하거나 드론의 긴급상황 회피를 위한 경로정보를 드론에 제공함에 따라 드론을 트레이닝할 수 있다. 트레이닝 제어부는 드론의 트레이닝에 따른 경험 데이터를 생성하고 생성된 경험 데이터를 트레이닝 되지 않은 다른 드론에 전달함에 따라 트레이닝 학습을 확장할 수 있다.

통신부는 다채널 메시지 송수신과 병렬 처리 및 보안 기능을 가지는 DMTP(Device Message Transport Protocol)에 기반하여 상태 정보를 수집할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 드론 제어장치는, 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득하는 정보 획득부와, 획득된 상태 정보를 드론 관제장치에 제공하고 드론 관제장치로부터 드론 상태에 따른 기기 제어 명령 및 트레이닝 정보를 수신하는 드론 통신부와, 기기 제어 명령을 처리하는 기기 제어부와, 트레이닝 정보에 따라 드론의 이동경로를 제어하여 드론을 트레이닝하는 트레이닝부를 포함할 수 있다. 드론 통신부는 다채널 메시지 송수신과 병렬 처리 및 보안 기능을 가지는 DMTP에 기반하여 드론 관제장치와 통신할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 드론의 에러를 실시간으로 쉽고 편리하게 효율적으로 관리 및 처리할 수 있다. 예를 들어, 드론의 에러 발생을 사전에 감지하여 조치를 사전에 취함에 따라 위험상황을 미연에 방지하고, 에러가 발생하더라도 에러에 신속하게 대처할 수 있다.

드론의 기기 및 운행 상태를 알 수 있는 상태 정보를 기반으로 미리 설정된 경로를 벗어나지 않으면서 안정성을 유지하며 최단거리로 운행 가능하도록 드론을 트레이닝할 수 있다. 이때, 드론의 상태를 모니터링하면서 에러 예측 시에 에러를 경고하여 사용자가 조치하도록 할 수 있다. 또한, 에러를 차단하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 드론에 전송하여 드론을 트레이닝할 수도 있다.

나아가, 원격에 있는 드론에 대해 마치 현장을 직접 방문한 것과 같이 모니터링 및 제어가 가능하다. 드론이 설치된 곳에 가서 직접 리모콘을 통해 제어하듯이 원격제어가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 모니터링 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 관제장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 정보 처리부의 세부 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 관리부의 세부 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 제어장치의 세부 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론의 운행 경로 제어를 보여주는 참조도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 관리방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 모니터링 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 드론 모니터링 시스템(1)은 드론 관제장치(2), 네트워크(3), 드론(4) 및 드론 제어장치(drone agent)(6)를 포함한다.

드론 관제장치(2)는 네트워크(3)를 통해 연결된 드론(4)에 대해 운행경로를 설계(processing) 하여 트레이닝(training) 한다. 운행경로 설계는 운행할 드론을 선택하고 선택된 드론의 운행경로를 결정하는 프로세스를 포함한다. 트레이닝은 선택된 드론이 미리 설정된 경로를 벗어나지 않으면서 안정성을 유지한 채로 최단 거리로 운행 가능하도록 훈련 시키는 프로세스를 포함한다. 트레이닝을 통해 구축된 데이터를, 트레이닝되지 않은 다른 드론에 적용하면 트레이닝 훈련을 확장시킬 수 있다. 드론 관제장치(2)는 드론(4)을 대상으로 원격으로 접근하여 원격제어할 수 있다.

안정성 유지를 위해, 일 실시 예에 따른 드론 관제장치(2)는 드론(4)에서 발생 가능한 에러(error)를 사전에 예측하여 예측되는 에러를 알림 및 경고하고 에러를 조치하는 에러 예측 기반 사전 서비스(before service)를 제공한다. 사전 서비스는 드론(4)의 발생 가능한 에러를 사전에 예측하고, 에러가 발생하기 이전에, 에러를 조치하는 서비스이다.

에러 예측을 위해, 일 실시 예에 따른 드론 관제장치(2)는 드론(4)에 대한 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 네트워크(3)를 통해 수집(Collect)하고, 수집된 상태 정보를 분석(Analysis)하여 에러를 예측(Error Prediction) 한다. 상태 정보는 드론 별 기기 정보와 각 드론을 통해 측정되는 센싱 정보를 포함할 수 있다. 기기 정보는 드론 기기 자체에서 획득 가능한 디바이스 정보로서, 예를 들어 배터리 잔량, 프로펠러 속도, 모터 회전수, 카메라 장착 여부, 카메라 영상, 사진 등이다. 카메라 영상 및 사진은 드론의 카메라 모듈을 이용하여 촬영될 수 있다. 센싱 정보는 센서를 통해 획득되는 정보로서, GPS 센서, 가속도 센서, 기압 센서, 지자기 센서 등의 각종 센서를 통해 측정된 정보이다. 센서는 드론(4)에 장착될 수 있고 그러지 않을 수도 있다. 전술한 상태 정보는 이에 한정되는 것은 아니고, 드론의 운행 상태를 나타낼 수 있는 정보라면 제한 없이 사용될 수 있다. 상태 정보 분석은 대량의 데이터를 신속하게 처리하기 위해 빅 데이터 분석(Big Data Analysis)을 이용할 수 있다.

일 실시 예에 따른 드론 관제장치(2)는 에러 예측에 따라 에러 발생 이전에 조치하는 사전 서비스를 제공한다. 이때, 사용자(5)에게 에러 상태를 모니터링하여 경고함에 따라 사용자(5)가 이를 제거하도록 지시할 수 있다. 사용자(5)는 총괄 제어가 가능한 관리자일 수 있고, 부품 교체 등과 같이 문제를 직접 해결할 수 있는 로컬 엔지니어와 같은 처리자일 수도 있다. 드론 관제장치(2)는 드론(4)의 부품 불량, 장치 불량, 배터리 소진, 운행 경로 이탈 및 긴급상황 발생 중 적어도 하나를 모니터링하여 사용자(5)가 조치하도록 지시한다. 드론(4)의 운행경로 상에 문제가 발생하면, 예를 들어 장애물이 감지되면 이를 사용자(5)에 경고한다. 드론(4)의 기기 자체나 부품에 문제가 발생하면, 문제가 발생한 기기 또는 부품을 사전 교체하도록 사용자(5)에 지시한다.

조치의 다른 예로, 드론(4)에 직접 기기 제어 명령을 전송하여 드론(4)을 제어한다. 이 경우, 안전하게 운행할 수 있도록 드론(4)의 운행 경로를 통제할 수 있다. 드론(4)이 긴급 상황이 발생하면 긴급 상황을 회피하도록 드론(4)을 제어하거나 회피하기 위한 경로정보를 제공한다. 예를 들어, 미리 설정된 운행 경로를 이탈하지 않도록 제어하고 긴급상황이 발생하면 긴급상황을 회피하도록 제어한다. 경로 이탈 또는 긴급 상황 회피를 위한 경로정보를 드론(4)에 제공하여 드론(4)이 트레이닝 정보에 따라 트레이닝되도록 조치할 수도 있다.

사용자(5)는 드론 관제장치(2)를 사용하는 사람으로서, 드론 관제장치(2)를 통해 제공되는 정보를 확인한다. 이때, 사용자(5)는 에러 예측 결과를 모니터링하면서 드론(4)의 에러를 사전에 인식할 수 있다. 사용자(5)가 에러를 사전에 인식하면 해당 드론(4)을 대상으로 원격진단(remote diagnosis) 및 복구(repair) 할 수 있다. 사용자(5)는 관리자일 수 있고, 처리자일 수도 있다. 관리자는 총괄 권한이 있는 사람으로, 센터 담당자일 수 있다. 처리자는 로컬 담당자로서, 해당 고장 원인에 따라 이를 직접 조치할 수 있는 로컬 담당자이다. 로컬 담당자는 담당 엔지니어일 수 있다.

사용자(5)는 드론 관제장치(2)로부터 드론에 대한 에러 예측에 따른 경고 메시지를 소정의 방식으로 통보받을 수 있다. 소정의 방식이라 함은, 전화(call), 문자 메시지(MMS), 이메일(E-mail) 등일 수 있다. 사용자(5)는 경고 메시지를 통보받으면, 즉시 에러가 예측되는 드론에 대한 조치를 취하거나, 소정의 시점, 예를 들어 정기점검 때에 해당 드론을 점검할 수 있다.

드론 관제장치(2)는 사용자(5)에 모니터링 시에, 드론 상태를 구간별로 한눈에 쉽게 모니터링 할 수 있는 위치 정보, 맵 정보와 같은 인터페이스도 함께 제공될 수 있다. 모니터링을 위한 WISIWIG 방식의 UI를 제공하여 다수의 사용자들이 자신의 기기에서 확인하고 내용을 공유할 수 있도록 휴대할 수 있는 스마트 기기 별 애플리케이션을 제공할 수 있다.

드론(4)은 사람의 탑승 없이 원격으로 조종 가능한 무인 비행장치(UAV, unmanned aerial vehicle)이다. 특히, 드론(4)은 택배(delivery)를 목적으로 한 비행장치일 수 있다. 드론(4)은 드론 관제장치(2)로부터 수신되는 운행 정보에 따라 항로 상에서 운행될 수 있다. 드론(4)은 트레이닝이 필요한 디바이스일 수 있고, 트레이닝을 통해 구축된 데이터를 가지고 운행하는 디바이스일 수 있다. 드론(4)은 미리 설정된 이동구간을 동일 구간 별로 이동하는 디바이스를 대상으로 할 수 있다.

드론 제어장치(6)는 드론(4)을 제어한다. 도 1에서는 각 드론 제어장치(6)가 드론 별로 제어하는 것을 예로 들었으나, 드론 제어장치(6)가 그룹으로 드론들을 제어할 수도 있다. 드론 제어장치(6)는 드론 사용자에 의해 입력된 제어 명령에 따라 드론(4)을 제어할 수 있다. 드론 제어장치(6)는 드론 관제장치(2)로부터 제어 명령을 수신하면, 수신된 제어 명령에 따라 드론(4)의 운항을 제어할 수 있다. 예를 들어, 드론 제어장치(6)를 기반으로 드론 관제장치(2)와 네트워크를 설정하고 드론 관제장치(2)로부터 드론(4)의 출발지에서 목적지까지의 운행 정보를 수신할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에서는 드론 관제장치(2)가 드론(4)의 운행경로를 설정하는 것으로 가정하여 설명하나, 드론 제어장치(6)에서 직접적으로 드론(4)의 운행경로를 결정할 수도 있다.

설명의 편의를 위해, 드론(4)과 드론 제어장치(6)를 별도의 구성으로 분리하여 설명하였으나, 드론(4)과 드론 제어장치(6)는 하나의 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 드론 제어장치(6)는 드론(4)에 위치하여 드론(4)의 동작을 제어할 수 있다. 드론 제어장치(6)가 드론(4)과 분리되는 경우, 드론(4)과 연결 가능한 모든 전자장치일 수 있다. 예를 들어, 모바일 단말일 수 있다. 드론 제어장치(6)는 미리 설정된 기간동안 드론(4)의 상태 정보를 취합하고, 취합한 상태 정보를 미리 설정된 간격으로 드론 관제장치(2)에 전송할 수 있다. 드론 제어장치(6)의 구성은 도 5를 참조로 하여 후술한다.

네트워크(3)는 드론 제어장치(6)와 드론 관제장치(2) 간에 데이터의 송수신이 가능한 유무선 네트워크이다. 예를 들어, 네트워크(3)는 인터넷 망이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 관제장치의 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 드론 관제장치(2)는 통신부(20), 프로세서(22) 및 저장부(24)를 포함하며, 프로세서(22)는 정보 처리부(220)와 관리부(222)를 포함한다.

통신부(20)는 드론과 연결되어 드론 별로 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 수신한다. 상태 정보는 드론 타입 별 센싱 정보와 기기 정보를 포함할 수 있다. 정보 처리부(220)는 통신부(20)를 통해 수신된 상태 정보를 분석하여 발생 가능한 에러를 사전 예측한다. 관리부(222)는 드론의 상태를 모니터링하면서 에러 예측 시에 에러를 알림 및 경고하며 에러를 차단하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 통신부(20)를 통해 드론에 전송하여 드론을 트레이닝한다.

일 실시 예에 따른 정보 처리부(220)는 획득된 상태 정보를 미리 설정된 표준 데이터와 비교하여 드론의 비정상 신호를 감지함에 따라 드론의 비정상 여부를 판단한다. 비정상 여부는 이동구간 경로를 벗어나거나 돌발 상황이 발생하여 에러가 예측되는 경우를 포함한다. 에러 예측의 예를 들면, 드론의 상태 정보 중 배터리 잔량을 보고 배터리 잔량이 교체 단계에 해당하는 표준 데이터의 임계값 범위에 든 경우, 교체 단계로 예측한다. 정보 처리부(220)가 에러 분석 결과를 관리부(222)에 전달하면, 관리부(222)를 에러 여부를 알리는 경고 메시지를 외부에 전송한다.

통신부(20)는 드론과 통신하여 각 드론으로부터 상태 정보를 수신한다. 통신부(20)는 드론에 원격제어를 위한 제어명령을 전송할 수 있다. 통신부(20)는 드론과 소정의 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다. 프로토콜에 따라, 통신부(20)는 소정의 프로토콜에 적합한 제어신호 형태로 제어명령을 전송할 수 있다. 드론과의 요청 및 응답을 포함한 통신은 메시지 또는 패킷 형태로 이루어지되, 메시지 또는 패킷은 에러 정보를 포함할 수 있다. 프로토콜은 DMTP(Device Message Transport Protocol) 방식을 이용할 수 있다. DMTP는 기존 MQTT(Message Queue Telemetry Transport)로 표현하지 못하는 다수의 상태를 표현할 수 있는 프로토콜로, 본 발명에서 새로 발명한 프로토콜이다. 예를 들어, MQTT는 3단계의 QoS를 제공하므로 확장이 용이하지 않으며, 송수신 채널이 제한적이어서 병렬 처리가 어렵다. 그러나 DMTP는 QoS를 확장 가능한데 예를 들어 4-5 단계 이상으로 확장 가능하다. 또한, 다 채널 메시지 송수신을 통해 병렬 처리가 가능함에 따라 대용량 데이터를 처리하기에 용이하다. 나아가, MQTT는 보안에 취약하나, DMTP는 보안에 강한 장점이 있다.

일 실시 예에 따른 통신부(20)는 에러가 예측되면, 에러가 발생하기 이전에 사용자에 경고 메시지를 통보한다. 예를 들어, 사용자에게 인시던트 관리단계 별로 그 결과를 송부하여 상황에 즉각 대처할 수 있도록 한다. 알림 방식은 E-mail, SMS, ARS 등의 방식 등 기존의 통신수단을 모두 활용할 수 있다.

저장부(24)는 드론 관제장치(2)의 동작 수행을 위한 정보와 동작 수행에 의해 생성되는 정보가 저장된다. 일 실시 예에 따른 저장부(24)에는 통신부(20)를 통해 수집된 드론의 상태 정보가 저장된다. 이때, 상태 정보는 드론 타입 별로 분류되는데, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 드론 타입 별 센싱 정보와 기기 정보가 저장된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 정보 처리부의 세부 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 정보 처리부(220)는 분석부(2200), 에러 예측부(2210) 및 에러 정보 생성부(2220)를 포함하며, 통계 처리부(2230)를 더 포함할 수 있다.

분석부(2200)는 각 드론의 상태를 인시던트(incident) 관리단계로 구분하여 설정하고, 미리 설정된 기간 내 수집된 상태 정보를 분석하여 각 드론 별 표준 정보를 추출한다. 인시던트 관리단계는 기기 정상, 경로 이탈, 긴급 상황 및 부품 교체 단계를 포함할 수 있다. 그리고 분석부(2200)는 추출된 표준 정보 또는 제조사가 권고한 정상상태의 정보를 드론으로부터 실시간으로 수집되는 상태 정보와 비교 분석한다. 정상상태의 정보는 정상 상태와 비정상 상태를 구분하는 기준이 된다.

미리 설정된 기간동안 상태 정보를 수집하고 수집된 상태 정보로부터 유효한 표준 데이터를 추출함에 따라 드론이 설치된 위치나 환경에 기반하여 유연하게 표준 데이터를 설정할 수 있다. 미리 설정된 기간동안 수집되는 상태 정보는 그 양이 방대하므로 대량의 수집 데이터를 신속하게 처리할 수 있도록 빅 데이터 분석을 수행할 수 있다. 이때, 맵(map)-리듀스(reduce) 분산처리방식을 사용하여 처리속도를 높일 수 있다.

에러 예측부(2210)는 분석부(2200)의 비교 분석을 통해 드론이 어느 인시던트 관리단계에 포함되는지를 판단한다. 예를 들어, 상태 정보 중 GPS 센서를 통해 획득된 드론의 위치 정보를 이용하여 드론이 미리 설정된 운행경로를 벗어났는지를 확인하여, 경로를 벗어난 경우 경로 이탈 단계로 판단한다. 다른 예로, 장애물이 탐지되면 긴급상황 단계로 판단한다.

일 실시 예에 따른 분석부(2200)는 서로 상이한 사양을 가진 드론 별로 정상과 비정상을 구분하기 위한 임계값을 설정하고, 인시던트 발생 시에 드론의 상태를 설정된 임계값과 비교한다. 이때, 에러 예측부(2210)는 분석부(2200)의 비교 결과에 따라 정상과 비정상을 구분한다. 임계값은 각 드론의 제조사가 설정한 기준에 따르거나 사용자가 설정한 기준에 따를 수 있다. 예를 들어, 제조사 또는 사용자 설정에 맞추어 작동시간, 작동기준 등이 정의된다. 임계값은 상한선, 하한선을 가지는 수치일 수 있다. 예를 들어, 드론의 배터리 잔량이 10~20% 사이이면 부품 교체 단계인 것으로 표준 데이터를 통해 정의하였는데, 실시간으로 수집된 상태 정보의 배터리 잔량이 15%이면 모듈 교체 단계에 있는 것으로 예측한다.

에러 정보 생성부(2220)는 에러 예측부(2210)에 의해 에러가 예측되면 에러 정보를 생성한다. 에러 정보는 에러 내역, 에러 발생에 따른 경고 메시지 및 에러를 처리하기 위한 조치 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 에러 내역은 에러 상태를 나타내는 것으로, 에러가 예측되는 드론 식별을 위한 기기 명칭 또는 식별자, 기기 기본 정보, 기기 위치 정보, 에러 발생에 관한 시간 정보, 에러 원인 정보를 포함할 수 있다. 경고 메시지는 에러가 예측되었음을 경고하는 신호이다. 음성, 텍스트, 알람음 등을 통해 경고 메시지를 출력할 수 있다. 에러 조치 정보에는 에러 해결을 위한 방법, 컨택 포인트, 링크 정보 등이 포함한다. 에러 해결을 위한 방법의 예로는 문제가 발생한 부품의 교체, 장애물과 같은 긴급상황 발생에 따른 긴급상황 회피를 위한 경로 정보, 드론의 경로 이탈 시 원래 경로로 복귀하기 위한 경로 정보 등이 있을 수 있다.

통계 처리부(2230)는 분석부(2200)의 분석 결과 또는 에러 예측부(2210)의 예측 결과로부터 통계정보를 생성하여 관리한다. 사용자는 통계정보를 통해 에러 예측 결과를 쉽게 파악할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 관리부의 세부 구성도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 관리부(222)는 모니터링부(2220), 경로 결정부(2222) 및 트레이닝 제어부(2224)를 포함한다.

모니터링부(2220)는 드론의 상태를 모니터링하고 에러 예측에 따른 조치 정보를 제공한다. 일 실시 예에 따른 모니터링부(2220)는 드론의 상태 정보와 에러 정보를 모니터링한다. 예를 들어, 각 드론으로부터 수집된 상태 정보를 사용자의 화면에 제공한다. 또한, 정보 처리부(220)를 통해 생성된 에러 정보를 정보 처리부(220)로부터 수신하여 이를 제공할 수 있다. 이때, 모니터링부(2220)는 에러 정보를 통해 드론의 부품 불량, 장치 불량, 배터리 소진, 운행 경로 이탈, 긴급상황 발생 중 적어도 하나를 모니터링하여 사용자에 의해 조치하도록 할 수 있다.

경로 결정부(2222)는 드론의 상태에 따라 운행을 위한 드론을 선택하고 선택된 드론이 미리 설정된 경로를 벗어나지 않으면서 최단 거리로 운행하며 긴급상황을 회피하기 위한 경로정보를 결정한다. 예를 들어, 도상거리와의 차이를 고려하여 배달 가능한 드론을 선택하고, 선택된 드론의 배터리를 충전한다.

트레이닝 제어부(2224)는 드론이 미리 설정된 운행 경로를 이탈하면 드론이 경로를 복귀하도록 제어하거나 드론의 경로 복귀를 위한 경로정보를 드론에 제공한다. 드론에 긴급상황이 발생하면 드론이 긴급상황을 회피하도록 제어하거나 드론의 긴급상황 회피를 위한 경로정보를 드론에 제공한다. 이에 따라, 드론을 트레이닝할 수 있다. 트레이닝 제어부(2224)는 트레이닝에 따른 경험 데이터를 생성하고 생성된 경험 데이터를 복제하여 트레이닝 되지 않은 드론에 전달함에 따라 트레이닝 학습을 확장할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 제어장치의 세부 구성도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 드론 제어장치(6)는 정보 획득부(60), 드론 통신부(62) 및 제어부(64)를 포함하며, 제어부(64)는 기기 제어부(640) 및 트레이닝부(642)를 포함한다.

정보 획득부(60)는 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득한다. 상태 정보는 드론의 기기 정보와 드론에 장착된 센서를 통해 감지된 센싱 정보를 포함할 수 있다.

드론 통신부(62)는 정보 획득부(60)를 통해 획득된 상태 정보를 드론 관제장치(2)에 제공하며, 드론 관제장치(2)로부터 드론 상태에 따른 기기 제어 명령 및 트레이닝 정보를 수신한다. 기기 제어 명령은 드론 기기를 제어하기 위한 명령이고, 트레이닝 정보는 드론을 트레이닝하고 경로를 프로세싱하기 위한 정보로서, 드론의 이동경로정보, 장애물 회피를 위한 정보 등을 포함한다.

정보 획득부(60)에서 미리 설정된 기간동안 드론(4)의 상태 정보를 취합하고, 취합한 상태 정보를 미리 설정된 간격으로 드론 관제장치(2)에 전송할 수 있다. 또는 어느 정도의 상태 정보가 쌓이면 이를 드론 관제장치(2)에 전송할 수 있다. 또는 의미 있는 인시던트 발생 시에 실시간으로 상태 정보를 드론 관제장치(2)에 전송할 수도 있다. 드론 통신부(62)는 다채널 메시지 송수신과 병렬 처리 및 보안 기능을 가지는 DMTP에 기반하여 드론 관제장치(2)와 통신할 수 있다.

기기 제어부(640)는 드론 통신부(62)를 통해 수신된 기기 제어 명령을 처리한다. 트레이닝부(642)는 드론 통신부(62)를 통해 수신된 트레이닝 정보에 따라 드론의 이동경로를 제어하여 드론을 트레이닝한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론의 운행 경로 제어를 보여주는 참조도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 드론 관제장치(2)는 운행할 드론을 선택하고, 드론의 출발점과 도착점까지의 운행 경로를 프로세싱한다. 이때, 도상거리와의 차이 등을 고려하여 운행할 드론을 선택하고 선택된 드론의 배터리를 충전시킨다. 운행 중에 경로 상에 문제가 발생하면 이를 경고하고 즉각 조치하도록 한다. 예를 들어, 경로 상에 장애물이 감지되면 이를 사용자에 알리고 장애물 회피가 가능한 경로정보를 드론에 제공한다. 장애물은 물리적으로 진입이 불가능한 것뿐만 아니라, 보안 등의 목적으로 비행이 불가한 지역을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 드론 관제장치(2)는 빅 데이터 분석을 통해 신속하게 발생 가능한 에러를 사전에 예측하여, 에러 발생 이전에 에러 발생 소지를 제거한다. 예를 들어, 문제가 될 수 있는 부품을 사전에 교체한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론 관리방법을 도시한 흐름도이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 드론 관제장치(2)는 각 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득한다(700). 이를 위해, 각 드론과 네트워크를 통해 연결되어 각 드론으로부터 상태 정보를 수집할 수 있다. 드론 관제장치(2)는 획득된 상태 정보를 분석한다(710). 이때, 빅 데이터 분석을 수행할 수 있다.

이어서, 드론 관제장치(2)는 분석을 통해 발생 가능한 에러를 사전 예측한다(720). 일 실시 예에 따르면, 에러 예측을 위해, 각 드론의 상태를 인시던트 관리단계로 구분하여 설정하고, 미리 설정된 기간 내 수집된 상태 정보를 분석하여 각 드론 별 표준 정보를 추출한다. 그리고 추출된 표준 정보 또는 제조사가 권고하는 정상 상태 정보를 드론으로부터 실시간으로 수집되는 상태 정보와 비교한다. 이때, 비교 분석을 통해 드론이 어느 인시던트 관리단계에 포함되는지를 판단하여 에러를 사전에 예측한다. 인시던트 관리단계는 기기 정상, 경로 이탈, 긴급 상황 및 부품 교체 단계를 포함할 수 있다.

에러가 예측되면 에러 정보를 생성한다. 에러 정보는 에러 내역, 에러 발생에 따른 경고 메시지 및 에러를 처리하기 위한 조치 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 상태 정보 분석 시에, 인시던트 발생한 드론의 상태 정보를, 서로 상이한 사양을 가진 드론 별로 정상과 비정상을 구분하는 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라 드론의 정상 및 비정상을 구분할 수 있다.

이어서, 드론 관제장치(2)는 예측된 에러를 관리 및 조치한다(730). 조치의 예를 들면, 드론의 부품 불량, 장치 불량, 배터리 소진, 운행 경로 이탈 및 긴급상황 발생 중 적어도 하나를 모니터링하여 사용자에 의해 조치하도록 할 수 있다. 드론의 운행경로 상에 문제가 발생하면, 예를 들어 장애물이 감지되면 이를 사용자에 경고한다. 드론의 기기 자체나 부품에 문제가 발생하면, 문제가 발생한 기기 또는 부품을 사전 교체하도록 사용자에 지시한다. 조치의 다른 예로, 드론에 직접 기기 제어 명령을 전송하여 드론을 제어한다. 이 경우, 안전하게 운행할 수 있도록 드론의 운행 경로를 통제할 수 있다. 드론이 긴급 상황이 발생하면 긴급 상황을 회피하도록 드론을 제어하거나 회피하기 위한 경로정보를 제공한다. 예를 들어, 미리 설정된 운행 경로를 이탈하지 않도록 제어하고 긴급상황이 발생하면 긴급상황을 회피하도록 제어한다. 경로 이탈 또는 긴급 상황 회피를 위한 경로정보를 드론에 제공하여 드론이 트레이닝 정보에 따라 트레이닝되도록 조치할 수도 있다.

조치가 이루어지면, 드론 관제장치(2)는 조치가 제대로 수행되었는지를 사후 분석할 수 있다(740).

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 드론 모니터링 시스템 2: 드론 관제장치
3: 네트워크 4: 드론
5: 사용자 6: 드론 제어장치
20: 통신부 22: 프로세서
24: 저장부 60: 정보 획득부
62: 드론 통신부 64: 제어부
220: 정보 처리부 222: 관리부
640: 기기 제어부 642: 트레이닝부
2200: 분석부 2210: 에러 예측부
2220: 에러 정보 생성부 2230: 통계 처리부
2220: 모니터링부 2222: 경로 결정부
2224: 트레이닝 제어부

Claims (13)

1. 각 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득하는 통신부;
   획득된 상태 정보를 분석하여 드론의 발생 가능한 에러를 사전 예측하는 정보 처리부; 및
   드론의 상태를 모니터링하면서 에러 예측 시에 에러를 알림 및 경고하며 에러를 차단하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 상기 통신부를 통해 드론에 전송하여 드론을 트레이닝하는 관리부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신부를 통해 획득되는 상태 정보는 드론 별 기기 정보와 각 드론을 통해 측정되는 센싱 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 정보 처리부는
   각 드론의 상태를 인시던트 관리단계로 구분하여 설정하고, 미리 설정된 기간 내 수집된 상태 정보를 분석하여 각 드론 별 표준 정보를 추출하며, 추출된 표준 정보 또는 제조사가 권고하는 정상 상태 정보를 드론으로부터 실시간으로 수집되는 상태 정보와 비교하는 분석부;
   상기 분석부의 비교 분석을 통해 드론이 어느 인시던트 관리단계에 포함되는지를 판단하여 에러를 사전에 예측하는 에러 예측부; 및
   에러가 예측되면 에러 내역, 에러 발생에 따른 경고 메시지 및 에러를 처리하기 위한 조치 정보 중 적어도 하나를 포함한 에러 정보를 생성하여 상기 관리부에 제공하는 에러 정보 생성부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 분석부는 인시던트 발생한 드론의 상태 정보를, 서로 상이한 사양을 가진 드론 별로 정상과 비정상을 구분하는 임계값과 비교하며,
   상기 에러 예측부는 상기 분석부의 비교 결과에 따라 정상과 비정상을 구분하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   인시던트 관리단계는 기기 정상, 경로 이탈, 긴급 상황 및 부품 교체 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 정보 처리부는
   상기 분석부의 분석 결과 또는 상기 에러 예측부의 예측 결과로부터 통계정보를 생성하여 관리하는 통계 처리부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 관리부는
   드론의 상태를 모니터링하고 에러 예측 시 에러를 알림 및 경고하는 모니터링부;
   드론의 상태에 따라 운행을 위한 드론을 선택하고 선택된 드론이 미리 설정된 경로를 벗어나지 않고 최단 거리로 운행하면서 긴급상황을 회피하기 위한 경로정보를 결정하는 경로 결정부; 및
   결정된 경로정보를 드론에 제공하여 드론을 트레이닝하는 트레이닝 제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 모니터링부는
   드론의 부품 불량, 장치 불량, 배터리 소진, 운행 경로 이탈 및 긴급상황 발생 중 적어도 하나를 모니터링하여 사용자에 의해 조치하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 트레이닝 제어부는
   드론이 미리 설정된 운행 경로를 이탈하면 드론이 경로를 복귀하도록 제어하거나 드론의 경로 복귀를 위한 경로정보를 드론에 제공하고, 드론에 긴급상황이 발생하면 드론이 긴급상황을 회피하도록 제어하거나 드론의 긴급상황 회피를 위한 경로정보를 드론에 제공함에 따라 드론을 트레이닝하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 트레이닝 제어부는
    드론의 트레이닝에 따른 경험 데이터를 생성하고 생성된 경험 데이터를 트레이닝 되지 않은 다른 드론에 전달함에 따라 트레이닝 학습을 확장하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 통신부는
    다채널 메시지 송수신과 병렬 처리 및 보안 기능을 가지는 DMTP(Device Message Transport Protocol)에 기반하여 상태 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 드론 관제장치.
12. 드론의 운행 및 기기 상태를 알 수 있는 상태 정보를 획득하는 정보 획득부;
    획득된 상태 정보를 드론 관제장치에 제공하고 상기 드론 관제장치로부터 드론 상태에 따른 기기 제어 명령 및 트레이닝 정보를 수신하는 드론 통신부;
    기기 제어 명령을 처리하는 기기 제어부; 및
    트레이닝 정보에 따라 드론의 이동경로를 제어하여 드론을 트레이닝하는 트레이닝부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 드론 통신부는
    다채널 메시지 송수신과 병렬 처리 및 보안 기능을 가지는 DMTP에 기반하여 드론 관제장치와 통신하는 것을 특징으로 하는 드론 제어장치.

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