KR20190143046A - 이동형 기지국 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인명 구조를 위한 이동형 기지국에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이동형 기지국은, 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체를 격납하는 격납 장치; 상기 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체와 통신하는 통신부; 재난지역으로 이동하는 추진력을 제공하는 추진체; 및 상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체로 임무 메시지를 전송하는 제어부;를 포함한다.

Description

이동형 기지국{MOBILE BASE STATION}

본 발명은 이동형 기지국에 관한 것으로, 보다 구체적으로 재난지역의 인명을 구조하기 위한 이동형 기지국에 관한 것이다.

지진, 홍수, 산사태 등과 같은 자연적 재해 또는 가스 폭발, 고층건물의 붕괴 등과 같은 인위적 재해는 대규모로 광범위한 지역에 나타나며 예상하지 못한 상태에서 발생하는 재해는 통제 불가능한 정도의 규모로 생명과 재산 피해를 발생시킬 수 있다. 한편, 재해 발생시 조난자가 발생한 경우 조난자를 찾기 위해 넓은 지역에 많은 인력을 투입하여 수색을 실시한다. 이는 조난자를 찾는데 시간이 많이 걸릴뿐만 아니라 인력이 투입되기 어려운 지역의 경우 수색 자체가 어려운 경우도 있어 조난자 수색에 어려움을 겪을 수 있다. 조난자 수색에 많은 시간이 소요되는 경우 생명까지 위협할 수 있는 문제가 발생한다. 수색 작업이 많은 인력과 시간이 필요한 이유는 조난자의 대략적인 위치도 파악하지 못하기 때문에 발생하는 문제이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 조난자가 휴대하고 있는 이동통신단말을 이용하여 조난자의 위치를 파악하는 시도를 하고 있다. 그러나 재해 발생시 전력 및 정보통신망이 파괴될 경우 조난자의 이동통신단말과 통신을 할 수 있는 방법이 없어, 여전히 조난자의 위치를 파악하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 재해 발생시 재난지역의 공중을 자유롭게 이동하며 조난자의 위치를 파악하여 조난자를 구조할 수 있도록 하는 이동형 기지국을 제공하는데 그 목적이 있다.

일 측면에 따른 이동형 기지국은, 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체를 격납하는 격납 장치; 상기 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체와 통신하는 통신부; 재난지역으로 이동하는 추진력을 제공하는 추진체; 및 상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체로 임무 메시지를 전송하는 제어부;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 지상 기지국 등이 파괴된 재난지역에서 이동형 기지국을 통해 조난자의 위치를 빠르게 파악할 수 있어 신속한 인명 구조를 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 이동형 기지국에 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체를 탑재시키고 소형 무인 비행체들에게 임무를 부여하여 재난지역으로 출동시킴으로써 이동형 기지국이 커버하지 못하는 재난지역 또는 재난지역의 세밀한 곳까지 수색을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인명 구조 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 기지국(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 기지국(200)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 무인 비행체를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 도면과 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인명 구조 시스템을 설명하는 개념도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 인명 구조 시스템은 이동형 기지국(100), 지상 통제소(200) 그리고 지상 기지국(300)을 포함한다.

이동형 기지국(100)은 공중을 자유롭게 이동할 수 있는 무인 비행체 형태로 제작되며, 무선 통신 시스템이 붕괴된 재난지역으로 이동하여 해당 재난지역의 무선신호를 수집하여 지상 통제소(200)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 재난지역이 광범위한 경우, 이동형 기지국(100)은 이동통신단말의 무선신호를 추적하고 이동통신단말의 무선신호가 존재하는 재난지역의 상공으로 이동하여 무선신호를 수집할 수 있다.

지상 통제소(200)는, 이동형 기지국(100)에서 전송되는 이동통신단말의 무선신호에 포함된 국제 이동국 식별번호(IMSI), 위치정보 등을 분석하여 재난상황을 파악할 수 있다. 예를 들어, 지상 통제소(200)는, 이동통신단말의 무선신호에 포함된 국제 이동국 식별번호(IMSI)에 기초하여 이동통신단말의 개수에 대응하는 재난규모(ex, 조난자 인원)를 파악할 수 있다. 다른 예로, 지상 통제소(200)는, 지상 기지국(300)을 통해 LTE 코어망에 접속하여 이동통신단말의 무선신호에 포함된 국제 이동국 식별번호(IMSI)에 기초하여 조난자 정보를 수집할 수 있다.

지상 기지국(300)은, 이동형 기지국(100) 또는 지상 통제소(200)와 LTE 네트워크 간에 무선연결을 제공할 수 있다. 예를 들어, 지상 기지국(300)은, 일정 위치에 고정된 LTE 기지국을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 기지국(100)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2를 참고하면, 이동형 기지국(100)은 통신부(110), 카메라(120), 추진체(130), 위치 측정부(140), 그리고 제어부(150)를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 이동통신단말 및 지상 통제소(200)와 무선통신을 수행하고 제어부(150)의 제어에 따라 조난자의 이동통신단말로부터 전송되는 무선신호를 수신하여 지상 통제소(200)로 전송할 수 있다. 통신부(110)는 지상 통제소(200)로부터 무선자원을 할당받아 재난지역에 무선통신 서비스를 제공할 수 있다. 통신부(110)는 기지국 모듈 및 라우터 모듈을 포함할 수 있다.

기지국 모듈은, 이동통신단말의 무선신호에 대해 멀티 접속을 허용하여 재난지역에서 전송되는 모든 이동통신단말의 무선신호를 수신할 수 있다. 여기서, 무선신호는, 이동통신단말의 국제 이동국 식별번호(IMSI: International Mobile Station Identity), 채널정보(CQI: Channel Quality Indicator) 등을 포함할 수 있다. 국제 이동국 식별번호(IMSI)는 이동국가코드(MCC), 이동네트워크코드(MNC), 이동가입자식별번호 및 국가이동가입자식별번호(MSIN)을 포함한다. 채널정보(CQI)는 이동통신단말이 자신이 위치한 장소에서 무선 채널 품질을 측정하여 기지국으로 전송하는 정보이다. 예를 들어, 기지국 모듈은, 재난지역에서 전송되는 이동통신단말의 무선신호에 대해 초기접속절차(Initial Attach Procedure)를 수행하지 않거나, 수행하더라도 가입자 인증(Authentication)을 수행하지 않는 멀티 접속을 허용하여 조난자가 가입한 이동통신사의 종류를 불문하고 모든 이동통신단말의 무선신호를 수신할 수 있다.

라우터 모듈은, 지상 통제소(200)와 무선통신을 수행하고 기지국 모듈이 수신한 이동통신단말의 무선신호를 지상 통제소(200)로 전송할 수 있다. 라우터 모듈(113)은, 지상 통제소(200)로부터 무선자원을 할당받아 기지국 모듈(111)을 통해 재난지역에 무선통신 서비스를 제공할 수 있다.

카메라(120)는, 비행하거나 호버링 상태에 있는 동안 재난지역을 포함한 주변을 촬영하고 촬영한 영상신호를 제어부(150)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 카메라(120)는, 적외선 카메라, 가시광선 카메라, 360도 회전 카메라 등을 포함할 수 있다.

추진체(130)는 제어부(150)의 제어로 재난지역으로 이동형 기지국(100)을 이동시키는 추진력을 제공하며, 예를 들어, 모터, 프로펠러를 포함할 수 있다.

위치 측정부(140)는 제어부(150)의 제어에 따라 이동형 기지국(100)의 현재 위치를 측정할 수 있다. 위치 측정부(103)는 GPS 수신기 등을 포함하여 이동형 기지국(100)의 현재 위치를 실시간으로 측정한다. 위치 측정부(140)에서 측정된 위치 정보는 제어부(150)의 제어에 따라 메모리 등의 저장 수단에 저장될 수 있다. 메모리는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고, 또한 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 불휘발성 메모리, 또는 다른 불휘발성 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정부(140)는 이동통신단말의 채널정보(CQI) 신호가 기준치 이상인 재난지역의 위치정보를 측정하여 지상 통제소(200)로 전송할 수 있다.

제어부(150)는 이동형 기지국(100)의 전체적인 동작을 제어한다. 제어부(150)는 카메라(120)로부터 전달받은 영상신호, 통신부(110)로부터 전달받은 이동통신단말의 무선신호 등을 종합하여 조난자가 존재할 것으로 예상되는 재난지역으로 추진체(130)를 제어하여 이동형 기지국(100)을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 통신부(110)를 제어하여 재난지역에서 수집한 이동통신단말의 무선신호를 지상 통제소(200)로 전송할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 기지국(200)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조한 실시예의 이동형 기지국(200)은 도 2를 참조하여 설명한 이동형 기지국(100)의 구성을 동일하게 포함하면서 추가적으로 본체 하단에 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체(320)가 격납되는 격납 장치(310)를 포함한다. 격납 장치(310)는 일 측면에 소형 무인 비행체(320)가 출입할 수 있는 도어가 구비되고, 그 도어는 이동형 기지국(200)의 제어부(150)의 제어에 따라 개폐된다. 격납 장치(310)는 수평면을 기준으로 소정의 각도 기울어질 수 있게 이동형 기지국(100)의 본체 하단에 힌지 결합되어 있으며, 소형 무인 비행체(320)의 출동시에 제어부(150)의 제어에 따라 기울어지며 도어가 열린다.

도 3에 도시된 바와 같이 격납 장치(310)의 내부 저면에는 소형 무인 비행체(320)를 충전시키는 충전 라인(311)과, 충전 완료되어 임무가 할당되어 출동하는 소형 무인 비행체(320)가 위치하는 출동 라인(312)이 설치된다. 충전 라인(311)은 이동형 기지국(200)의 배터리와 연결되고 배터리로부터 공급되는 전원을 소형 무인 비행체(320)에 무선으로 공급하여 충전시킨다. 바람직하게 충전 라인(311)과 출동 라인(312)은 직선 형태이고 그 둘 사이를 가로지르는 이동 라인이 설치되어, 충전 라인(311)에 위치하는 소형 무인 비행체(320)는 이동 라인을 통해 출동 라인(312)으로 이동할 수 있다. 바람직하게, 충전 라인(311), 출동 라인(312) 그리고 이들을 연결하는 이동 라인은 레일 형태일 수 있다.

상기 격납 장치(310)에 격납되는 소형 무인 비행체(320)는 적어도 하나 이상 구비되며, 이동형 기지국(200)으로부터 임무를 할당받아 재난지역으로 이동하여 임무를 수행한 후 다시 이동형 기지국(200)으로 복귀한다. 이동형 기지국(200)은 통신부(110)를 통해 소형 무인 비행체(320)와 무선 통신을 수행한다. 이동형 기지국(200)은 통신부(110)를 통해 소형 무인 비행체(320)에 임무에 관한 메시지를 전송하고 소형 무인 비행체(320)로부터 전송되는 메시지를 상기 통신부(110)를 통해 수신한다.

이동형 기지국(200)의 제어부(150)는 통신부(110)를 통해 소형 무인 비행체(320)로 목표 GPS 좌표, 촬영 명령을 포함하는 임무 메시지를 전송할 수 있다. 격납 장치(310)에 대기 중인 소형 무인 비행체(320)는 임무 메시지를 수신하면 충전 라인(311)에서 출동 라인(312)으로 이동한 후 출동하고, 임무 메시지에 포함된 목표 GPS 좌표로 이동하여 해당 지역의 영상을 촬영하여 이동형 기지국(200)으로 전송할 수 있다. 이를 위해 소형 무인 비행체(320)는 이동형 기지국(200)과 무선 통신할 수 있는 통신 모듈과 카메라 모듈을 포함한다. 이동형 기지국(200)의 격납 장치(310)에 복수의 소형 무인 비행체(320)가 있는 경우, 각 소형 무인 비행체(320)는 고유의 식별정보로 구분되고, 따라서 제어부(150)는 각 소형 무인 비행체(320)별로 고유의 임부를 부여할 수 있다. 이때 임무 메시지에는 임무를 부여받는 소형 무인 비행체(320)의 고유 식별정보가 포함될 수 있다.

다른 예로, 이동형 기지국(200)의 제어부(150)는 통신부(110)를 통해 소형 무인 비행체(320)로 목표 GPS 좌표, 물품 전달 명령을 포함하는 임무 메시지를 전송할 수 있다. 격납 장치(310)에 대기 중이며 물품을 파지하고 있는 소형 무인 비행체(320)는 임무 메시지를 수신하면 충전 라인(311)에서 출동 라인(312)으로 이동한 후 출동하고, 임무 메시지에 포함된 목표 GPS 좌표로 이동하여 파지하고 있던 물품을 전달할 수 있다.

또 다른 예로, 이동형 기지국(200)의 제어부(150)는 통신부(110)를 통해 소형 무인 비행체(320)로 목표 GPS 좌표, 센서 탐지 명령을 포함하는 임무 메시지를 전송할 수 있다. 격납 장치(310)에 대기 중인 소형 무인 비행체(320)는 임무 메시지를 수신하면 충전 라인(311)에서 출동 라인(312)으로 이동한 후 출동하고, 임무 메시지에 포함된 목표 GPS 좌표로 이동하여 주변의 IoT 센서들(예, 지진 센서, 화재 센서, 가스 센서 등)의 정보를 수집하여 이동형 기지국(200)으로 전송할 수 있다. 이를 위해 소형 무인 비행체(320)는 IoT 센서들과 통신할 수 있는 통신 모듈이 포함될 수 있다.

한편, 이동형 기지국(200)은 SIB(System Information Block) 16번 GPS Related Information을 통해 각 소형 무인 비행체(320)별로 임무 정보를 전송할 수 있다. 아래 [표1]은 소형 무인 비행체(320)에게 임무 정보를 전송하는 SIB 16의 필드들을 나타낸 예이다. 아래에서 이동형 기지국(200)의 GPS 좌표 필드는 소형 무인 비행체(320)가 임무 수행 후에 이동형 기지국(200)으로 복귀할 수 있도록 이동형 기지국(200)의 위치를 알려주기 위한 용도이다.

필드	설명
이동형 기지국의 GPS 좌표	이동형 기지국의 GPS 좌표 필드
소형 무인 비행체의 목표 GPS 좌표	소형 무인 비행체의 목표 GPS 좌표 필드
소형 무인 비행체의 구별	소형 무인 비행체의 구별 필드

또한, 이동형 기지국(200)은 레이저 빔 송출기를 더 포함하여 소형 무인 비행체(320)의 복귀시, 소형 무인 비행체(320) 방향으로 레이저 빔을 송출함으로써, 소형 무인 비행체(320)가 안전하게 복귀할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위해 소형 무인 비행체(320)에는 레이저 빔을 인식할 수 있는 레이저 빔 탐지 수단이 포함될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 무인 비행체를 나타낸 도면이다. 소형 무인 비행체(320)는 양력을 발생시키는 로터(rotor)를 이용하여 비행을 할 수 있으며, 듀얼 콥터, 트리 콥터, 쿼드 콥터, 헥사 콥터, 옥토 톱터 등과 같은 다양한 형태의 비행체로 구현될 수 있다. 소형 무인 비행체(320)는 마이크로 프로세서와 통신 모듈, 배터리를 포함할 수 있다. 또한 소형 무인 비행체(320)는 직선 비행, 선회 비행, 왕복 비행, 호버링 등을 제어하기 위해 자이로 센서, 가속도 센서, 이미지 센서 중 1 이상의 센서를 포함할 수 있다. 소형 무인 비행체(320)는 센서들의 센싱 정보를 통해 위치와 자세 등을 감지할 수 있다. 또한 소형 무인 비행체(320)는 GPS 수신기를 포함하여 현재 위치를 측정할 수 있다.

소형 무인 비행체(320)는 현재 위치 정보와 자신의 상태 정보(예, 배터리 충전 상태)를 Measurement Information Elements를 통해 이동형 기지국(200)으로 전송할 수 있다. 이동형 기지국(200)은 소형 무인 비행체(320)들의 현재 위치 정보와 상태 정보를 토대로 출동 대상을 선별할 수 있고 임무의 선별적 부여 그리고 복귀 제어를 할 수 있다.

본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.

도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100: 이동형 기지국 110: 통신부
120: 카메라 130: 추진체
140: 추진체 150: 제어부
200: 지상 통제소 300: 지상 기지국

Claims (1)

1. 이동형 기지국에 있어서,
   적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체를 격납하는 격납 장치;
   상기 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체와 통신하는 통신부;
   재난지역으로 이동하는 추진력을 제공하는 추진체; 및
   상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나 이상의 소형 무인 비행체로 임무 메시지를 전송하는 제어부;를 포함하는 이동형 기지국.

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