KR20190111613A - Method for determining usable airspace for unmanned aerial vehicle operations - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무인비행장치 운용가능 공역 결정 방법으로, 지형적 경계 방법론을 응용하여 운용가능한 저고도 공역을 결정하는 방법에 관한 기술이다.The present invention relates to a method for determining an unmanned air vehicle operable airspace determination method, and to determine a low altitude airspace operable by applying a topographic boundary methodology.
도심지역의 공역은 고층건물 및 비행고도의 제한으로 인해 활용가능한 영역이 한정되어 있다. 또한 무인비행장치의 성능, 바람의 영향, GPS 오차 및 건물로부터의 분리간격 등을 고려했을 때, 저고도 공역의 건물사이 통로(air corridor)의 상당부분은 비행을 허용하기에 안정성 측면에서 부적합할 수 있다. 따라서 저고도에서의 비행가능 공역을 효율적으로 결정할 것인가에 대한 문제가 발생한다.Airspace in urban areas is limited due to high-rise buildings and flight altitudes. Also, considering the performance of unmanned aerial vehicles, wind effects, GPS errors, and separation distances from buildings, much of the air corridor in low altitude airspace may be inadequate in terms of stability to allow flight. have. Thus, the question arises whether to efficiently determine the low-altitude flight airspace.
관련 연구로, 네덜란드, 프랑스 및 독일 항공국이 수행한 메트로폴리스 프로젝트(Metropolis Project)에서 공역 구조(airspace structure) 개념 및 공역 수용량(capacity) 분석 방법을 제안하였지만, 비행장치가 최소 90m 고도에서 비행하고 가장 높은 건물보다 30m 더 높게 비행하도록 가정하였다. 이는 건물들이 밀집한 도심지역의 경우 활용 가능한 저고도 공역을 상당히 배제하게 되어 공역의 최대 수용량을 고려했을 때 효율적인 접근방식으로 볼 수 없다. In a related study, the Metropolis Project, conducted by the Dutch, French and German aeronautical authorities, proposed the concept of airspace structure and method for analyzing airspace capacity, but the aircraft flew at least 90m altitude and the highest It is assumed to fly 30 meters higher than the building. In the case of dense urban areas, this would exclude much of the available low altitude airspace, which is not an effective approach given the maximum capacity of the airspace.
한편, 지형적 경계(지오펜스, geofence)란, 비행장치의 안전한 분리를 보장하기 위해 실제 지형 및 비행장치주위에 구획된 가상의 반경(virtual perimeter)을 의미한다. 지형적 경계는 그 목적에 따라 킵아웃(keep-out) 및 킵인(keep-in) 두 가지 유형으로 분류되는데, keep-out 지형적 경계의 목적은 비행장치가 특정 영역에 접근하지 못하도록 경계를 설정하는 것이고, keep-in 지형적 경계의 목적은 비행장치 및 그 경로를 포함하는 경계를 설정하여 규정된 영역을 벗어나지 않도록 보장하는 것이다. Keep-out 경계는 건물 및 구조의 안전과 사생활 보호(privacy protection) 정도를 반영할 수 있고, keep-in 경계는 비행장치의 충돌회피 성능, 풍량 허용치, 위치오차 등을 반영할 수 있다는 점에서 공역 운용가능성 평가에 필수적이다. On the other hand, the geographical boundary (geofence) refers to the virtual perimeter (virtual perimeter) partitioned around the actual terrain and the aircraft in order to ensure the safe separation of the aircraft. Topographical boundaries are classified into two types, keep-out and keep-in, depending on their purpose. The purpose of keep-out terrain boundaries is to set the boundaries to prevent the aircraft from accessing certain areas. The purpose of the keep-in topographical boundary is to establish a boundary that includes the aircraft and its route so that it does not leave the specified area. Keep-out boundaries can reflect the safety and privacy of buildings and structures, while keep-in boundaries can reflect the collision avoidance performance, air flow tolerances, and location errors of aircraft. Essential for evaluability of operability.
본 발명에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 지형적 경계를 이용한 무인비행장치의 운용가능 공역 평가방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above problem, the present invention is to provide a method for evaluating the operational airspace of the unmanned aerial vehicle using the terrain.
본 발명의 일 관점에 따른 동일한 크기의 격자들로 구분되는 공역에서 무인비행장치의 운용이 허용되는 영역을 결정하는 방법인 무인비행장치 운용가능 공역 결정방법을 제공할 수 있다. 상기 무인비행장치 운용가능 공역 결정방법은, 상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계; 제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계; 및 상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함되지 않은 제1영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a method for determining an unmanned aerial vehicle operable airspace determination method, which is a method of determining an area in which an unmanned aerial vehicle is allowed to operate in an airspace divided into grids of the same size, may be provided. The method for determining an unmanned aerial vehicle operable airspace includes removing an area including 'occupants', which are grids in which occupants exist, and 'adjacent grids,' which are within a predetermined distance from the occupants. Determining a non-flying zone; Determining a first alpha-shape that is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using a first sphere having a first radius and points constituting the first non-flying region; And determining a first area of the two areas divided by the first alpha-shape not included in the first flight prohibited area as an operable airspace of the unmanned aerial vehicle.
이때, 상기 격자들 중 상기 제1알파-쉐이프의 바운더리에 중첩되는 격자는 상기 운용가능 공역에서 제외되는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the grating overlapping the boundary of the first alpha-shape of the grating may be excluded from the operable airspace.
이때, 상기 점유물은 정적 장애물이며, 상기 미리 결정된 거리는 keep-out distance일 수 있다.In this case, the occupants are static obstacles, and the predetermined distance may be a keep-out distance.
이때, 상기 제1반지름은 상기 무인비행장치와 상기 무인비행장치가 독점적으로 점유할 수 있는 영역의 경계인 자체경계범위 사이의 거리일 수 있다.In this case, the first radius may be a distance between the unmanned flying device and its own boundary range which is a boundary of an area that may be exclusively occupied by the unmanned flying device.
이때, 상기 제1반지름의 크기가 클수록 상기 무인비행장치의 운용가능 공역은 줄어들도록 되어 있을 수 있다.At this time, as the size of the first radius is larger, the operational airspace of the unmanned aerial vehicle may be reduced.
이때, 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들은 상기 제1비행금지영역 내에 포함되는 각 격자들일 수 있다.In this case, the points constituting the first flight prohibited area may be grids included in the first flight prohibited area.
본 발명의 다른 관점에 따라 동일한 크기의 격자들로 구분되는 공역에서 무인비행장치의 운용이 허용되는 영역을 산출하는 방법인 무인비행장치 운용가능 공역 산출방법을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a method for calculating a drone operable airspace, which is a method for calculating an area in which an operation of an unmanned aerial vehicle is permitted in an airspace divided into grids of the same size.
이때, 상기 점유물은 정적 장애물이며, 상기 미리 결정된 거리는 keep-out distance일 수 있다.In this case, the occupants are static obstacles, and the predetermined distance may be a keep-out distance.
이때, 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들은 상기 제1비행금지영역 내에 포함되는 각 격자들일 수 있다.In this case, the points constituting the first flight prohibited area may be grids included in the first flight prohibited area.
이때, 상기 제1반지름의 크기가 클수록 상기 무인비행장치의 운용가능 공역은 줄어들도록 되어 있을 수 있다.At this time, as the size of the first radius is larger, the operational airspace of the unmanned aerial vehicle may be reduced.
본 발명의 일 관점에 따라 동일한 크기의 격자들로 구분되는 공역에서 무인비행장치의 운용이 허용되는 영역을 결정하도록 되어 있는 처리부를 포함하는, 무인비행장치 운용가능 공역 결정서버를 제공할 수 있다. 상기 처리부는, 상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계, 제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계, 및 상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함되지 않은 제1영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정하는 단계를 수행하도록 되어 있을 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to provide an unmanned aerial vehicle operable airspace determination server including a processing unit configured to determine an area in which an unmanned aerial vehicle operation is permitted in an airspace divided into grids of the same size. The processor is configured to determine, as a first non-flying region, a region consisting of 'occupant lattice', which is a lattice in which occupants exist, and 'adjacent lattice', which is a lattice existing within a predetermined distance from the occupant. Determining a first alpha-shape that is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using a first sphere having a first radius and points constituting the first non-flying region, and the first The first area of the two areas divided by the alpha-shape, which does not include the first flight prohibited area, may be determined to be operable airspace of the unmanned aerial vehicle.
이때, 상기 격자들 중 상기 제1알파-쉐이프의 바운더리에 중첩되는 격자는 상기 운용가능 공역에서 제외되는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the grating overlapping the boundary of the first alpha-shape of the grating may be excluded from the operable airspace.
이때, 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들은 상기 제1비행금지영역 내에 포함되는 각 격자들일 수 있다.In this case, the points constituting the first flight prohibited area may be grids included in the first flight prohibited area.
본 발명의 일 관점에 따라 컴퓨터로 읽을 수 있는 논트랜지토리 기록매체를 제공할 수 있다. 상기 논트랜지토리 기록매체에는, 동일한 크기의 격자들로 구분되는 공역에서 무인비행장치의 운용이 허용되는 영역을 결정하도록 되어 있는 컴퓨팅 장치로 하여금, 상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계, 제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계, 및 상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함되지 않은 제1영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정하는 단계를 수행하도록 하는 프로그램코드가 기록되어 있을 수 있다.According to an aspect of the present invention, a non-transitory computer-readable recording medium can be provided. In the non-transistor recording medium, a computing device configured to determine an area in which an unmanned aerial vehicle is allowed to operate in an airspace divided into grids of the same size may be referred to as a 'occupant grid,' a grid in which occupants exist. Determining a region consisting of 'adjacent lattice', which is a grid existing within a predetermined distance from the occupants, as a first non-flying region, a first sphere having a first radius, and the first sphere Determining a first alpha-shape which is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using points constituting the no-flying area, and the first non-flying area among two areas divided by the first alpha-shape The program code for performing the step of determining the first area not included as the operational airspace of the unmanned aerial vehicle may be recorded.
본 발명에 따르면, 지형적 경계 및 알파 쉐이프(alpha shape) 방법론을 통하여 비행이 금지된 지역과 운용이 가능한 지역을 효과적으로 구분함으로써 무인비행장치의 운용이 가능한 공역을 식별할 수 있다.According to the present invention, it is possible to identify the airspace in which the unmanned aerial vehicle can be operated by effectively distinguishing the area where the flight is prohibited from the area where the operation is prohibited through the geographical boundary and the alpha shape methodology.
도 1은 종래의 지형적 경계의 개념을 본 발명에 적용하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자화된 공역을 나타낸 것이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원으로 격자화된 공역을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 무인비행장치에 대한 지형적 경계를 설정한 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 비행금지영역 및 자체경계범위를 함께 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에서 상술한 반지름의 크기에 따른 비행금지영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 실시예에 따른 알파-쉐이프 방법론을 통해 만들어진 알파쉐이프를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 (b)의 경우에 도 6에서 상술한 알파-쉐이프 방법론을 적용하여 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행장치의 운용가능 공역을 결정하는 방법을 순서도로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 (a)의 경우에 도 6에서 상술한 알파-쉐이프 방법론을 적용하여 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 알파-쉐이프 방법론을 공역에 적용한 예를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 무인비행장치의 운용가능 공역 결정방법을 적용한 예를 나타낸 것이다. 1 is a view for explaining the concept of a conventional topographical boundary to the present invention.
FIG. 2A illustrates the latticeized airspace according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B illustrates the latticeized airspace in three dimensions according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates an example of setting a geographical boundary for an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view showing both the flight prohibited area and its own boundary in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining a flight prohibited area according to the size of the radius described above in FIG. 3.
6 illustrates an alpha shape made through an alpha-shape methodology according to a conventional embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining the alpha-shape methodology described above with reference to FIG. 6 in the case of FIG. 5B according to one embodiment of the present invention.
8 is a flow chart illustrating a method for determining the operational airspace of the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the alpha-shape methodology described above with reference to FIG. 6 in the case of FIG. 5A according to one embodiment of the present invention.
Figure 10 shows an example of applying the alpha-shape methodology according to an embodiment of the present invention in airspace.
Figure 11 shows an example of applying the method of operating the airspace determination of the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be implemented in various other forms. The terminology used herein is for the purpose of understanding the embodiments and is not intended to limit the scope of the invention. Also, the singular forms used below include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite meanings.
도 1은 종래의 지형적 경계의 개념을 본 발명에 적용하여 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining the concept of a conventional topographical boundary to the present invention.
공항, 국가 주요시설 및 건물 근방과 같은 시설(2)로의 무인비행장치(F1)의 접근을 제한하기 위한 방법으로 지형적 경계의 개념을 적용할 수 있다. 도 1과 같이, 무인비행장치(F1)의 접근을 제한하기 위한 지형적 경계범위(Keep-out geofence)(G21, G22)가 형성될 수 있다. 이때, 본 발명에서, 상기 시설(2)로의 무인비행장치(F1)의 접근을 제한하는 지형적 경계범위를 '비행금지 경계범위'라고 지칭할 수 있다.The concept of topographical boundaries can be applied as a way to limit the access of unmanned aerial vehicles (F1) to facilities (2), such as airports, major national facilities and buildings. As shown in FIG. 1, keep-out geofences G21 and G22 may be formed to restrict access of the unmanned aerial vehicle F1. At this time, in the present invention, the terrain boundary range for restricting the access of the unmanned aerial vehicle F1 to the facility (2) may be referred to as 'no flight boundary range'.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자화된 공역을 나타낸 것이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원으로 격자화된 공역을 나타낸 것이다.FIG. 2A illustrates the latticeized airspace according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B illustrates the latticeized airspace in three dimensions according to an embodiment of the present invention.
도 2a의 경우, 예컨대 고도가 k미터일 때의 공역에 대한 2차원 평면을 나타낸 것이다.In the case of Figure 2A, for example, a two-dimensional plane is shown for the airspace when the altitude is k meters.
동일한 크기의 격자들(G10)로 구분되는 공역(1)에서 상기 격자들(G10) 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자(G11)'들 및 상기 점유격자(G11)들로부터 미리 결정된 거리(keep-out distance) 내에 존재하는 격자인 '인접격자(G12)'들로 이루어진 영역인 제1비행금지영역(A1)을 결정할 수 있다. 이때, 상기 점유물은 건물과 같은 정적 장애물일 수 있다. A predetermined distance from the 'occupant G11' and the occupant G11, the lattice in which the occupants of the gratings G10 exist in the
상기 점유격자(G11)들은 도 1에서 설명한 건물과 같은 시설(2)이 존재하는 격자들에 해당할 수 있으며, 상기 인접격자(G12)들은 도 1에서 설명한 무인비행장치(F1)의 접근을 제한하기 위한 비행금지 경계범위(G21, G22) 이내의 격자들에 해당할 수 있다. The occupant grids G11 may correspond to grids in which a
도 2b를 참조하면, 건물(2)로의 무인비행장치의 접근을 제한하기 위한 방법으로 비행금지 경계범위(K1)를 결정할 수 있다. 그리고 공역을 동일한 크기의 격자들로 구분했을 때, 건물(점유물)(2)이 존재하는 점유격자들을 결정할 수 있다. 이때, 도 2a에서 상술한 미리 결정된 거리란, 상기 건물(점유물)(2)과 상기 비행금지 경계범위(K1) 사이의 거리를 의미할 수 있다. 따라서 상기 점유격자들로부터 비행금지 경계범위(K1)까지의 영역을 인접격자(G12)들로 결정할 수 있다. Referring to FIG. 2B, the flight prohibition boundary range K1 may be determined as a method for restricting access of the unmanned aerial vehicle to the
실시예에 따라, 제1비행금지영역(A1)의 격자에는 1, 그 이외의 격자에는 0을 할당하는 방법으로 상기 제1비행금지영역(A1)을 결정할 수 있다. According to an embodiment, the first flight prohibition area A1 may be determined by assigning 1 to the grid of the first flight prohibition area A1 and 0 to other grids.
이때, 3차원 공간에서, Γ을 격자집합, gijk를 좌표(i,j,k)에 위치한 격자, ε를 격자 크기, Γo를 정적 장애물(예컨대, 건물, 지형지물)이 점유한 격자 집합, 그리고 를 δ 크기의 지형적 경계범위(즉, 비행금지 경계범위, Keep-out geofence)에 의해 점유된 격자의 집합이라고 정의할 수 있다.Here, in a three-dimensional space, a grid set in which Γ is a grid set, g ijk is a grid located at coordinates (i, j, k), ε is a grid size, and Γ o is occupied by static obstacles (eg, buildings, features). , And Can be defined as a set of grids occupied by a geographic boundary of size δ (ie, keep-out geofence).
이때, 아래의 식이 성립될 수 있다.At this time, the following equation may be established.
Γ = {gijk : 1 ≤ i ≤ Nx' 1 ≤ j ≤ Ny' 1 ≤ k ≤ NZ}Γ = {g ijk : 1 ≤ i ≤
이때, Nx*Ny*NZ ' 크기의 격자화된 데카르트 격자(Cartesian grid)는 단위 큐브 크기가 ε인 관심 영역의 구분되는 3-D 격자이다. At this time, the lattice Cartesian grid of size N x * N y * N Z ' is a distinct 3-D grid of a region of interest having a unit cube size of ε.
Γo = {gijk ∈ Γ : gijk는 정적 장애물들에 의해 점유된다}Γ o = {g ijk ∈ Γ: g ijk is occupied by static obstacles}
= {gijk ∈ Γ : gijk는 파라미터 δ 크기의 지형적 경계범위에 의해 점유된다} = (g ijk ∈ Γ: g ijk is occupied by the geographical boundary of the parameter δ}
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 무인비행장치에 대한 지형적 경계를 설정한 예를 나타낸 것이다.3 illustrates an example of setting a geographical boundary for an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
무인비행장치(F1)를 중심으로 특정 반지름(R)을 갖는 제1구(sphere)(SP)를 결정할 수 있다. 이때, 상기 제1구의 경계범위가 상기 무인비행장치(F1)의 지형적 경계범위(geofence)인 '자체경계범위'(Keep-in geofence boundary)(K1)로 설정될 수 있다. 이때, 상기 특정 반지름(R)은 무인비행장치(F1)와 상기 무인비행장치(F1)의 자체경계범위(K1) 사이의 거리일 수 있다. A first sphere SP having a specific radius R may be determined based on the unmanned aerial vehicle F1. In this case, the boundary range of the first sphere may be set to a 'keep-in geofence boundary' K1 which is a geographical boundary of the unmanned aerial vehicle F1. In this case, the specific radius (R) may be a distance between the unmanned flying device (F1) and its own boundary range (K1) of the unmanned flying device (F1).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 비행금지 경계범위 및 자체경계범위를 함께 나타낸 도면이다.Figure 4 is a view showing both the no-fly border and self-boundary range in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4와 같이, 비행금지 경계범위(G31, G32) 및 자체경계범위(K3)가 결정될 수 있다. As shown in FIG. 4, the flight prohibition boundary ranges G31 and G32 and the self boundary range K3 may be determined.
상기 비행금지 경계범위와 자체경계범위는, 바람의 영향 및 GPS오차 등을 감안하여 무인비행장치가 독점적으로 점유할 수 있는 영역의 경계를 의미할 수 있다.The non-flying boundary and self-boundary range may mean a boundary of an area that an unmanned aerial vehicle can occupy exclusively in consideration of wind influence and GPS error.
도 5는 도 3에서 상술한 반지름(R)의 크기에 따른 비행금지영역을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining a flight prohibited area according to the size of the radius R described above with reference to FIG. 3.
도 5의 (a)는 무인비행장치의 자체경계범위를 결정하는 구(SP)의 반지름이 r1일 경우를 나타낸 것이며, 도 5의 (b)는 상기 무인비행장치의 자체경계범위를 결정하는 구(SP)의 반지름이 r2일 경우를 나타낸 것이다. 이때, 반지름 r1은 반지름 r2보다 작을 수 있다. FIG. 5 (a) shows the case where the radius of the sphere SP for determining the self boundary of the unmanned aerial vehicle is r1, and FIG. 5 (b) shows the sphere for determining the self boundary of the unmanned aerial vehicle. It shows the case where the radius of (SP) is r2. At this time, the radius r1 may be smaller than the radius r2.
구(SP)의 반지름이 r1인 경우, 구(SP)의 지름(2*r1)이 격자(G10)의 가로 길이(W1)보다 작기 때문에, 영역(통로)(S)을 통과할 수 있다. 즉, 영역(S)은 상기 무인비행장치의 비행영역에 포함될 수 있다. When the radius of the sphere SP is r1, since the
그러나 구(SP)의 반지름이 r2인 경우, 구(SP)의 지름(2*r2)이 격자(G10)의 가로 길이(W1)보다 크기 때문에, 영역(S)을 통과할 수 없다. 즉, 영역(S)은 상기 무인비행장치의 비행영역에 포함될 수 없다. However, when the radius of the sphere SP is r2, since the
따라서, 무인비행장치를 기준으로 형성되는 구(SP)의 크기(즉, 반지름)에 따라 무인비행장치의 운용가능 공역이 달라질 수 있음을 이해할 수 있다.Therefore, it can be understood that the operational airspace of the unmanned aerial vehicle may vary depending on the size (ie, radius) of the sphere SP formed based on the unmanned aerial vehicle.
도 6은 종래의 실시예에 따른 알파-쉐이프 방법론을 통해 만들어진 알파-쉐이프를 나타낸 것이다. 6 illustrates an alpha-shape made through an alpha-shape methodology in accordance with a conventional embodiment.
알파-쉐이프 방법론이란, 점들로 이루어지는 점 집합과 특정 반지름을 가진 원이 주어졌을 때, 상기 원(40)의 둘레와 상기 점 집합에 속하는 임의의 두 점이 서로 중첩되면서 상기 원의 내부에 상기 점 집합에 속하는 다른 점이 존재하지 않는 경우 상기 두 점을 일직선으로 연결하는 것을 의미한다. 이때, 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프를 알파-쉐이프(50)라고 할 수 있다. 이때, 상기 알파-쉐이프 방법론이 적용된 영역은 상기 알파-쉐이프에 의하여 상기 점집합이 속한 영역(Ⅰ)과 점 집합이 속하지 않은 영역(Ⅱ)으로 양분될 수 있다. Alpha-shape methodology is that given a set of points consisting of points and a circle with a certain radius, the perimeter of the
도 6의 실시예에서, 알파-쉐이프 방법론을 2차원의 평면을 기준으로 설명하였지만, 3차원의 공간으로 확장하여 적용 가능하다. In the embodiment of FIG. 6, the alpha-shape methodology has been described with reference to a two-dimensional plane, but may be extended to three-dimensional space.
본 발명에서는 원(circle) 대신 구(sphere)를 무인비행장치의 자체경계범위(Keep-in geofence boundary)로 결정할 수 있으며, 상기 구를 이용하여 무인비행장치가 비행 불가한 공역을 식별할 수 있다. In the present invention, a sphere may be determined as a keep-in geofence boundary of the drone instead of a circle, and the sphere may be used to identify an airspace in which the drone cannot fly. .
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 (b)의 경우에 도 6에서 상술한 알파-쉐이프 방법론을 적용하여 설명하기 위한 도면이다. FIG. 7 is a diagram for explaining the alpha-shape methodology described above with reference to FIG. 6 in the case of FIG. 5B according to one embodiment of the present invention.
도 7의 (a)는 도 5에서 상술한 공역에 대한 알파-쉐이프(5, 51)를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 제2비행금지영역을 나타낸 것이며, 도 7의 (c)는 무인비행장치의 운용가능 공역과 운용불가능 공역을 구분하여 나타낸 것이다.FIG. 7A illustrates alpha-
도 7의 (a)를 참조하면, 제1반지름(r1)을 갖는 제1구(SP1), 및 제1비행금지영역(A1)을 구성하는 점들(즉, 격자들)을 이용하여 알파-쉐이프 방법론을 적용할 수 있다. 상기 알파-쉐이프 방법론에 의해 제1알파-쉐이프(5, 51)가 결정될 수 있다. Referring to FIG. 7A, an alpha-shape is formed using the first sphere SP1 having the first radius r1 and the points (that is, the lattices) constituting the first flight prohibited area A1. The methodology can be applied. The first alpha-
도 7의 (b)를 참조하면, 제1비행금지구역(A1), 상기 제1알파-쉐이프(51 51) 내부에 포함되나 제1비행금지영역(A1)에는 포함되지 않은 내부격자들(G13), 및 공역의 전체 격자(G10)들 중 상기 제1알파-쉐이프(5, 51)의 바운더리에 중첩되는 중첩격자(G130)를 포함하는 제2비행금지영역(A2, B2)이 결정될 수 있다. Referring to FIG. 7B, internal grids G13 included in the first non-flying area A1 and the first alpha-shape 51 51 but not included in the first non-flying area A1 are included. ) And second non-flying areas A2 and B2 including overlapping grids G130 overlapping boundaries of the first alpha-
즉, 상기 제1알파-쉐이프(5, 51)에 의해 양분되는 두 개의 영역(B1, B2) 중 상기 제1비행금지영역(A1)이 포함되지 않은 제1영역(B1)을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1알파-쉐이프(5, 51)에 의해 양분되는 두 개의 영역(B1, B2) 중 상기 제1비행금지영역(A1)이 포함된 제2영역(B2), 및 상기 격자(G10)들 중 상기 제1알파-쉐이프(5, 51)의 바운더리에 중첩되는 하나 이상의 격자들(예컨대, G130)을 제외한 영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정할 수 있다.That is, the unmanned flying apparatus includes a first area B1 of the two areas B1 and B2 divided by the first alpha-
도 7에서 상술한 내용을 식으로 표현하면 아래와 같다.When the above-described content in Figure 7 is expressed by the equation as follows.
= {gijk ∈ Γ : gijk는 반지름 r을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 차단된다} = (g ijk Γ Γ: g ijk is blocked by alpha-shape methodology with radius r}
occ(gijk; δ, r) = occ (g ijk ; δ, r) =
이때, 는 r 크기의 알파-쉐이프 방법론에 의해 점유된 격자의 집합을 의미한다. 그리고 occ(gijk; δ, r)는 격자 g의 점유유무를 의미한다.At this time, Denotes a set of grids occupied by the r-size alpha-shape methodology. And occ (g ijk ; δ, r) means whether the g g is occupied.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행장치의 운용가능 공역을 결정하는 방법을 순서도로 나타낸 것이다. 8 is a flow chart illustrating a method for determining the operational airspace of the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 7을 함께 참조하여 설명한다.A description with reference to FIG. 7 is as follows.
단계(S10)에서, 동일한 크기의 격자(G10)들로 구분되는 공역에서 상기 격자(G10)들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자(G11)'들 및 상기 점유격자(G11)들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자(G12)'들로 이루어진 영역인 제1비행금지영역(A1)을 설정할 수 있다. 예컨대, 제1비행금지영역(A1)의 격자에는 1, 그 이외의 격자에는 0을 할당하는 방법으로 설정할 수 있다. 이때, 상기 미리 결정된 거리는 상기 점유물과 상기 점유물의 비행금지 경계범위(Keep-out geofence) 사이의 거리일 수 있다. In step S10, in advance, the spaces of the grids G10 are occupied by 'occupation grids G11' and the occupants G11 that are occupied by the occupants in the airspace divided by the grids G10 of the same size. The first flight prohibition area A1, which is an area composed of 'adjacent lattice G12' that is a grid existing within the determined distance, may be set. For example, it can be set by assigning 1 to the grid of the first flight prohibited area A1 and 0 to the other grids. In this case, the predetermined distance may be a distance between the occupant and the keep-out geofence of the occupant.
단계(S20)에서, 제1반지름(r1)을 갖는 제1구(SP1) 및 제1비행금지영역(A1)을 구성하는 점들(즉, 격자들)을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 제1알파-쉐이프(5, 51)를 결정할 수 있다. 이때, 상기 제1반지름(r1)은 무인비행장치(F1)의 중심부와 상기 무인비행장치(F1)의 자체경계범위(Keep-in geofence)(K1) 사이의 거리일 수 있다.In step S20, the first sphere SP1 having the first radius r1 and the first reconstructed by the alpha-shape methodology using the points (that is, the lattice) constituting the first non-flying area A1. One alpha-
단계(S30)에서, 상기 제1알파-쉐이프(5, 51)에 의해 양분되는 두 개의 영역(B1, B2) 중 제1비행금지영역(A1)이 포함되지 않은 제1영역(B1)을 상기 비행장치(F1)의 운용가능 공역으로 설정할 수 있다. In operation S30, the first region B1, which does not include the first non-flying region A1, is divided into two regions B1 and B2 divided by the first alpha-
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 (a)의 경우에 도 6에서 상술한 알파-쉐이프 방법론을 적용하여 설명하기 위한 도면이다. FIG. 9 is a diagram for explaining the alpha-shape methodology described above with reference to FIG. 6 in the case of FIG. 5A according to one embodiment of the present invention.
도 9의 (a)는 도 5에서 상술한 공역에 대한 제2알파-쉐이프(5, 52)를 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 무인비행장치의 운용가능 공역과 운용불가능 공역을 구분하여 나타낸 것이다. FIG. 9 (a) shows the second alpha-
도 9의 무인비행장치의 운용가능 공역 결정방법은 도 7 및 도 8에서 상술한 방법과 동일하다. 그러나 도 9의 경우, 제2구(SP2)의 제2반지름(r2)이 격자(G10)의 가로 길이(W1)보다 작기 때문에, 도 7에서의 제1알파-쉐이프(5, 51)와는 다른 제2알파-쉐이프(5, 52)가 결정될 수 있다. The method for determining the operational airspace of the unmanned aerial vehicle of FIG. 9 is the same as the method described above with reference to FIGS. 7 and 8. However, in the case of FIG. 9, since the second radius r2 of the second sphere SP2 is smaller than the horizontal length W1 of the grating G10, it is different from the first alpha-
따라서 상기 제2알파-쉐이프(5, 52)에 의해 양분되는 두 개의 영역(B11, B12) 중 제1비행금지영역(A1)이 포함되지 않은 제1영역(B11)을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정할 수 있다.Therefore, the unmanned flying apparatus operates the first area B11 of the two areas B11 and B12 divided by the second alpha-
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 알파-쉐이프 방법론을 공역에 적용한 예를 나타낸 것이다. Figure 10 shows an example of applying the alpha-shape methodology according to an embodiment of the present invention in airspace.
도 10의 (a)는 2차원 평면에서 알파-쉐이프 방법론을 적용한 예이며, 도 10의 (b)는 3차원 공간에서 알파-쉐이프 방법론을 적용한 예이다.FIG. 10A illustrates an example of applying an alpha-shape methodology in a two-dimensional plane, and FIG. 10B illustrates an example of applying an alpha-shape methodology in a three-dimensional space.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)를 각각 참조하면, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 알파-쉐이프의 경계가 달라짐을 알 수 있다. 즉, 예컨대, 왼쪽에서 오른쪽 도면으로 갈수록 각 도면에서 사용한 무인비행장치의 중심부로부터 형성되는 구(sphere)의 반지름이 점점 커졌음을 이해할 수 있으며, 이로 인해 무인비행장치의 운용가능 공역이 줄어들었음을 이해할 수 있다.Referring to FIGS. 10A and 10B, it can be seen that the boundary of the alpha-shape is changed from left to right. That is, for example, it can be understood that the radius of the sphere formed from the center of the unmanned aerial vehicle used in each drawing gradually increases from the left to the right drawing, which reduces the operational airspace of the unmanned aerial vehicle. I can understand.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 무인비행장치의 운용가능 공역 결정방법을 적용한 예를 나타낸 것이다. Figure 11 shows an example of applying the method of operating the airspace determination of the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
격자(G101)에 해당하는 영역은 건물이나 지형지물이 점유하고 있는 점유격자를 나타낸다. 격자(G102)에 해당하는 영역은 비행금지 경계범위(Keep-out geofence)에 의한 무인비행장치의 운용불가능 공역을 나타낸다. 격자(G103)에 해당하는 영역은 무인비행장치의 자체경계범위(Keep-in geofence)로 인한 상기 무인비행장치의 운용불가능 영역을 나타낸다. The area corresponding to the grid G101 represents an occupant grid occupied by a building or a feature. The area corresponding to the grid G102 represents an unoperable airspace of the unmanned aerial vehicle due to the keep-out geofence. The area corresponding to the grid G103 represents an unoperable area of the drone due to the keep-in geofence of the drone.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.By using the embodiments of the present invention described above, those belonging to the technical field of the present invention will be able to easily make various changes and modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. The content of each claim in the claims may be combined in another claim without citations within the scope of the claims.
Claims (15)
상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계;
제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계; 및
상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함되지 않은 제1영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정하는 단계;
를 포함하는,
무인비행장치 운용가능 공역 결정방법.As a method of determining the area allowed for the operation of the unmanned aerial vehicle in the airspace divided into grids of the same size,
Determining, as a first non-flying region, a region consisting of 'occupant lattice', which is a lattice in which an occupant exists, and 'adjacent lattice', which is a lattice existing within a predetermined distance from the occupant;
Determining a first alpha-shape that is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using a first sphere having a first radius and points constituting the first non-flying region; And
Determining a first area of the two areas divided by the first alpha-shape not included in the first flight prohibited area as an operable airspace of the unmanned aerial vehicle;
Including,
How to determine unmanned air vehicle operational airspace.
상기 점유물은 정적 장애물이며,
상기 미리 결정된 거리는 keep-out distance인,
무인비행장치 운용가능 공역 결정방법.The method of claim 1,
The occupancy is a static obstacle,
The predetermined distance is a keep-out distance,
How to determine unmanned air vehicle operational airspace.
상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계; 및
제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계;
상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함된 제2영역, 및 상기 격자들 중 상기 제1알파-쉐이프의 바운더리에 중첩되는 하나 이상의 격자들을 제외한 영역을 상기 운용가능 공역으로 결정하는 단계;
를 포함하는,
무인비행장치 운용가능 공역 산출방법.A method of calculating an area in which an unmanned aerial vehicle is allowed to operate in an airspace divided into grids of the same size,
Determining, as a first non-flying region, a region consisting of 'occupant lattice', which is a lattice in which an occupant exists, and 'adjacent lattice', which is a lattice existing within a predetermined distance from the occupant; And
Determining a first alpha-shape that is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using a first sphere having a first radius and points constituting the first non-flying region;
A region except for a second region including the first non-flying region among two regions divided by the first alpha-shape, and one or more grids overlapping a boundary of the first alpha-shape among the gratings Determining the operable airspace;
Including,
Method of calculating unmanned air vehicle operational airspace.
상기 점유물은 정적 장애물이며,
상기 미리 결정된 거리는 keep-out distance인,
무인비행장치 운용가능 공역 산출방법.The method of claim 7, wherein
The occupancy is a static obstacle,
The predetermined distance is a keep-out distance,
Method of calculating unmanned air vehicle operational airspace.
상기 처리부는,
상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계;
제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계; 및
상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함되지 않은 제1영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정하는 단계;
를 수행하도록 되어 있는,
무인비행장치 운용가능 공역 결정서버.A server comprising a processing unit configured to determine an area in which an operation of an unmanned aerial vehicle is permitted in an airspace divided into grids of equal size.
The processing unit,
Determining, as a first non-flying region, a region consisting of 'occupant lattice', which is a lattice in which an occupant exists, and 'adjacent lattice', which is a lattice existing within a predetermined distance from the occupant;
Determining a first alpha-shape that is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using a first sphere having a first radius and points constituting the first non-flying region; And
Determining a first area of the two areas divided by the first alpha-shape not included in the first flight prohibited area as an operable airspace of the unmanned aerial vehicle;
Is designed to perform
Unmanned aerial vehicle capable airspace decision server.
상기 격자들 중 점유물이 존재하는 격자인 '점유격자'들 및 상기 점유격자들로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 격자인 '인접격자'들로 이루어진 영역을 제1비행금지영역으로 결정하는 단계;
제1반지름을 갖는 제1구(sphere) 및 상기 제1비행금지영역을 구성하는 점들을 이용한 알파-쉐이프 방법론에 의해 재구성된 쉐이프인 제1알파-쉐이프를 결정하는 단계; 및
상기 제1알파-쉐이프에 의해 양분되는 두 개의 영역 중 상기 제1비행금지영역이 포함되지 않은 제1영역을 상기 무인비행장치의 운용가능 공역으로 결정하는 단계;
를 수행하도록 하는 프로그램코드가 기록된,
컴퓨터로 읽을 수 있는 논트랜지토리 기록매체.A computing device configured to determine an area in which an unmanned aerial vehicle is allowed to operate in an airspace divided into grids of equal size,
Determining, as a first non-flying region, a region consisting of 'occupant lattice', which is a lattice in which an occupant exists, and 'adjacent lattice', which is a lattice existing within a predetermined distance from the occupant;
Determining a first alpha-shape that is a shape reconstructed by an alpha-shape methodology using a first sphere having a first radius and points constituting the first non-flying region; And
Determining a first area of the two areas divided by the first alpha-shape not included in the first flight prohibited area as an operable airspace of the unmanned aerial vehicle;
The program code is written,
Computer-readable, nontransistor recording medium.
15. The non-transitory computer-readable medium of claim 14, wherein one of the gratings overlapping a boundary of the first alpha-shape is excluded from the operable airspace.
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