KR20200048634A - 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무인비행체(Unmanned aerial vehicle ; UAV)의 충돌을 방지하기 위한 비행관제 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 예를 들면, 드론(Drone)과 같은 무인비행체에 있어서, 단순히 각각의 무인비행체에 센서나 카메라 등과 같은 충돌방지를 위한 기능을 탑재하여 충돌을 회피히도록 구성되는 것에 그침으로 인해 동일 지역에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행시 충돌을 효과적으로 회피하기 아렵고, 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌 위험성도 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 각각의 무인비행체에 대하여 성능에 따라 비행 가능한 구역을 고도별로 나누어 다르게 지정하고, 각 고도별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상 설정하여, 특정 구역에서 비행중인 무인비행체의 비행밀도가 미리 정해진 기준치 이상으로 높아지면 수직비행을 통해 상위 또는 하위의 다른 구역으로 이동시켜 비행하도록 제어하도록 구성됨으로써, 대량의 무인비행체가 동시에 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공된다.
Description
본 발명은 무인비행체(Unmanned aerial vehicle ; UAV)의 충돌을 방지하기 위한 비행관제 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 예를 들면, 드론(Drone)과 같이, 원거리에서 무선으로 원격조종되거나 미리 입력된 프로그램에 따라 자율비행이 가능하도록 이루어지는 무인비행체에 있어서, 단순히 각각의 무인비행체에 센서나 카메라 등을 이용한 충돌방지 기능을 탑재하여 충돌을 회피하도록 구성되는 것에 그침으로 인해 동일 지역에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행시 충돌을 효과적으로 회피하기 어렵고, 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌 위험성도 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시 충돌을 방지하기 위해, 각각의 무인비행체에 대하여 성능에 따라 비행 가능한 구역을 고도별로 나누어 다르게 지정하고, 각 고도별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상 설정하여, 특정 구역에서 비행중인 무인비행체의 비행밀도가 미리 정해진 기준치 이상으로 높아지면 수직비행을 통해 상위 또는 하위의 다른 구역으로 이동시켜 비행하도록 제어하는 것에 의해, 대량의 무인비행체가 동시에 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법에 관한 것이다.
최근, 예를 들면, 드론(Drone)과 같이, 원거리에서 무선으로 원격조종하거나 미리 입력된 프로그램에 따라 자율비행이 가능하도록 이루어지는 무인비행체(Unmanned aerial vehicle ; UAV)가 여러 가지 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같은 무인비행체(UAV)는, 기존에는 주로 군사적인 목적과 같이 특수한 경우에만 사용되었으나, 최근에는, 예를 들면, 항공촬영이나 각종 탐사 등과 같은 정보수집이나, 또는, 택배나 물품운송과 같은 민간분야에까지 폭넓게 사용되고 있다.
또한, 이에 더하여, 최근에는, 비단 상업적인 목적뿐만 아니라 각 개인이 레저나 취미활동을 위해 드론을 이용하는 경우도 크게 증가하고 있는 등, 무인비행체에 대한 기술의 발전에 따라 드론과 같은 무인비행체의 사용자 수가 빠르게 증가하고 있는 추세이다.
그러나 상기한 바와 같이 날로 증가하는 무인비행체의 수에 따라 무인비행체끼리 충돌하는 등과 같은 사고발생 건수도 증가하고 있으며, 이에, 무인비행체의 비행 중 충돌과 같은 사고를 방지하기 위한 대책이 요구되고 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 무인비행체의 비행 중 충돌과 같은 사고를 방지하기 위한 방법에 관한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 먼저, 한국 등록특허공보 제10-1895529호에 따르면, 초광대역(Ultra Wide Band) 무선 통신을 통해 앵커노드와 신호 및 데이터 송수신을 수행하는 태그(TAG); RTLS 기반 자율비행, 충돌탐지 및 회피 기능을 가지는 드론; UWB RTLS 기반의 측위를 위한 AP(Access Point)로 다수개가 형성되는 앵커노드; 태그(TAG)의 위치정보를 드론으로 제공하는 드론 통합관제서버; 각 드론으로부터 수신된 감지정보 및 GPS 위치정보를 저장하는 데이터베이스; 및 드론 통합관제서버에 의한 RTLS 기반 정밀 트래킹서비스(Tracking Service) 수행 결과를 IP 네트워크를 통해 수신하여 모니터링을 수행하는 관리자/실무자 단말 및 유관기관 서버를 포함하여, UWB RTLS를 활용한 초정밀 실시간 측위를 기반으로 태그를 소지한 사람에게 자율비행으로 도달할 뿐만 아니라, 물체와의 충돌방지를 위한 회피 및 감지를 통해 안정적인 자율비행이 가능하도록 구성되는 RTLS 기반 드론 자율비행 시스템 및 방법이 제시된 바 있다.
또한, 상기한 바와 같이 무인비행체의 비행 중 충돌과 같은 사고를 방지하기 위한 방법에 관한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1895343호에 따르면, 드론의 회전 날개를 구동시키는 구동부; 단일 외부 전방위 렌즈로 드론의 전방위를 촬영하여 전방위 영상을 획득하는 전방위 카메라를 포함하는 센서부; 및 전방위 영상을 이미지 처리하여 드론의 주변에 위치한 객체를 감지하고, 적어도 둘 이상의 전방위 영상을 기초로 감지된 객체와 드론 사이의 거리를 측정하며, 객체와 드론 사이의 거리가 소정의 거리 이하일 때 드론이 객체를 긴급회피하도록 구동부를 제어하는 프로세서를 포함하여, 전방위 카메라 시스템을 이용하여 주변 객체와 충돌을 회피하는 기능을 제공하는하도록 구성되는 충돌회피용 드론 제어장치가 제시된 바 있다.
아울러, 상기한 바와 같이 무인비행체의 비행 중 충돌과 같은 사고를 방지하기 위한 방법에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1857616호에 따르면, 충돌방지용 데이터를 실시간으로 수신받아 충돌회피를 위해 기동하도록 하고, 비행에 필요한 데이터를 획득하는 운항센서부; 외부의 영상을 획득하는 카메라; 조종을 위한 조작신호를 무선으로 수신하도록 하는 무선통신부; 비행위치에 대한 데이터를 획득하기 위한 GPS; 운항센서부의 데이터를 수신받아 무선통신부에 의해 수신되는 조작신호에 상응하는 제어신호를 출력하고, 운항센서부 및 GPS를 통해 획득되는 비행속도, 위치 및 비행방향을 충돌방지용 데이터로서 가디언모듈을 통해서 다른 공중드론에게 무선으로 전송하도록 제어하며, 가디언모듈을 통해 수신되는 다른 공중드론의 충돌방지용 데이터에 따라 회피를 위한 기동을 수행하도록 제어신호를 출력하는 제어부; 제어부의 제어신호에 의해 각각 제어되고 프로펠러의 회전에 의해 비행 및 방향전환에 필요한 추진력을 각각 발생시키는 다수의 구동부; 및 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여, 공중드론간의 충돌을 방지하기 위한 가디언모듈을 통해 공중드론의 충돌회피 능력을 증대시킬 수 있도록 구성되는 가디언모듈을 이용한 충돌방지 통신기능을 가지는 공중드론이 제시된 바 있다.
더욱이, 상기한 바와 같이 무인비행체의 비행 중 충돌과 같은 사고를 방지하기 위한 방법에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2017-0074453호에 따르면, 드론에 탑재하여 근거리 무선통신망으로 해당 드론의 위성위치(GPS 포함) 및 정보 데이터를 주기적으로 송신하는 드론정보 무선송출수단; 근거리 무선통신망으로 상호 연결되어 있는 주변 드론들의 드론정보 무선송출수단에서 송신되는 주변 드론들의 위치 및 정보 데이터를 수신하는 드론정보 무선수신수단; 수신된 주변 드론정보 중 위성 위치데이터를 기반으로 상호 이격거리를 계산하는 수단; 또는, 주변 드론에서 송출되는 근거리 무선통신망 전파 수신감도를 기반으로 상호 이격거리를 계산하는 수단; 드론간 상호 이격거리가 충돌 위험 수준인지를 판단하는 수단을 포함하여, 기존에 유인기에만 적용되었던 자동종속감시-방송(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast ; ADS-B) 항공 관제시스템을 무인기 특성에 적합하게 구성하여 자동 충돌방지 및 회피 기능을 구현 가능하도록 구성되는 근거리 무선통신망 기반의 드론과 드론간 자동 충돌방지 및 회피 시스템이 제시된 바 있다.
상기한 바와 같이, 종래, 무인비행체의 비행 중 충돌과 같은 사고를 방지하기 위한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 대부분 드론과 같은 무인비행체 자체에 센서나 카메라 등을 이용하여 충돌회피 기능을 구현하는 것에 의해 다른 무인비행체와의 충돌을 회피하도록 구성되는 것이나, 이와 같이 무인비행체 자체에 충돌회피 기능을 구비하더라도, 예를 들면, 특정 지역 내에 많은 수의 무인비행체가 밀집하여 비행하게 되면 약간의 비행제어 오류만으로도 충돌이 발생할 수 있으며, 이러한 충돌 위험성은 해당 지역 내에 비행중인 무인비행체의 수가 증가할수록 커지게 된다.
더욱이, 이와 같이 무인비행체간의 충돌이 발생하면 한번의 충돌로 인해 다른 무인비행체들과 연쇄적으로 충돌이 발생하여 대형사고로 이어질 수도 있으므로, 이러한 사고발생의 가능성을 미리 예방하기 위하여는 특정 지역 내에 과도하게 많은 무인비행체가 비행하지 않도록 비행밀도를 적절히 조절해야 한다.
그러나 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 단순히 드론 자체의 충돌방지 기능만을 고려한 것이 대부분으로, 상기한 바와 같이 특정 지역 내에 비행중인 무인비행체들에 대한 비행밀도를 조절하여 충돌 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있는 기술내용에 대하여는 제시된 바 없었다.
이에, 상기한 바와 같이, 단순히 드론 자체에 충돌방지 기능을 구현하는 것에 그침으로 인해 특정 지역 내에 비행중인 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌발생의 위험성이 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 특정 지역 내의 무인비행체들에 대한 비행밀도에 따라 비행구역이나 경로를 적절히 제어하여 특정 지역 내에 다수의 무인비행체가 동시에 비행하는 경우에도 보다 확실하고 효과적으로 충돌을 방지할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
1. 한국 등록특허공보 제10-1895529호 (2018.08.30.)
2. 한국 등록특허공보 제10-1895343호 (2018.08.30.)
3. 한국 등록특허공보 제10-1857616호 (2018.05.08.)
4. 한국 공개특허공보 제10-2017-0074453호 (2017.06.30.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 예를 들면, 드론(Drone)과 같이, 원격조종되거나 자율비행이 가능하도록 이루어지는 무인비행체(UAV)에 있어서, 단순히 각각의 무인비행체에 센서나 카메라 등을 이용한 충돌방지를 위한 기능을 탑재하여 충돌을 회피하도록 구성되는 것에 그침으로 인해 동일 지역에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행시 충돌을 효과적으로 회피하기 어렵고, 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌 위험성도 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시 충돌이나 사고 발생을 방지하기 위해, 각각의 무인비행체에 대하여 성능에 따라 비행 가능한 구역을 고도별로 나누어 다르게 지정하고, 각 고도별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상 설정하여, 특정 구역에서 비행중인 무인비행체의 비행밀도가 미리 정해진 기준치 이상으로 높아지면 수직비행을 통해 상위 또는 하위의 다른 구역으로 이동시켜 비행하도록 제어하는 것에 의해, 대량의 무인비행체가 동시에 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 드론(Drone)을 포함하는 무인비행체(Unmanned aerial vehicle ; UAV)의 충돌이나 사고 발생을 방지하기 위한 무인비행체의 비행관제 시스템에 있어서, 무선통신 모듈을 포함하여 이루어지는 복수의 무인비행체; 및 각각의 상기 무인비행체와 통신을 행하여 각각의 상기 무인비행체로부터 현재 위치, 속도, 고도, 비행경로를 포함하는 비행정보 및 각각의 무인비행체를 식별하기 위한 식별정보를 포함하는 각종 정보를 수신하고, 각각의 상기 무인비행체의 비행을 제어하기 위한 비행제어신호를 전송하는 처리가 수행되도록 이루어지는 기지국을 포함하여 구성되고, 상기 기지국은, 비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하고, 각각의 무인비행체를 미리 정해진 기준에 따라 계층별로 분류하며, 특정 계층에서 무인비행체의 수가 증가하여 미리 정해진 기준값을 초과한 것이 검출되면 해당 계층의 무인비행체를 상위나 하위의 다른 계층으로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 기지국은, 비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하고, 고도별로 분류된 각각의 계층에 대하여 상위 계층(class)으로 이동하기 위한 적어도 하나의 상위 수직경로와 하위 계층(class)으로 이동하기 위한 적어도 하나의 하위 수직경로를 설정하여 계층구조를 가지는 비행지역을 형성하는 비행지역 형성단계; 상기 비행지역 형성단계에서 분류된 계층에 근거하여, 무인비행체의 성능에 따라 각각의 무인비행체를 계층별로 분류하여 각각의 무인비행체에 대한 비행고도를 설정하는 비행고도 설정단계; 상기 비행고도 설정단계에서 분류된 각각의 무인비행체의 계층에 근거하여 각각의 무인비행체에 대한 비행제어를 행하고, 각각의 계층에 대하여 면적에 대한 무인비행체 수의 비를 나타내는 비행밀도(비행밀도 = 무인비행체의 수 / 면적)를 모니터링하는 비행제어단계; 및 상기 비행제어단계에서 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 기준값을 초과한 것이 검출되면, 상기 비행밀도가 상기 기준값보다 낮아질 때까지 각각의 상위 수직경로 또는 하위 수직경로를 통하여 해당 계층의 무인비행체를 다른 계층으로 이동시키는 비행밀도 제어단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비행지역 형성단계는, 비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하고, 각각의 계층을 미리 설정된 크기를 가지는 복수의 구역으로 분할하며, 각각의 계층에 대하여 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상씩 설정하는 것에 의해, 계층구조를 가지고 각 계층이 다양한 크기의 구역으로 분할된 비행지역을 형성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 비행고도 설정단계는, 무인비행체의 비행속도에 근거하여 각각의 무인비행체에 대한 계층을 분류하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 비행밀도 제어단계는, 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 제 1 기준값(Threshold_warning)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 이하로 될때까지 해당 계층의 수직경로를 통하여 무인비행체를 상위나 하위 클래스로 이동시키는 제 1 고도조정 처리단계; 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 제 2 기준값(Threshold_severe)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층의 인접 계층에 대하여 고도조정 처리를 수행하는 제 2 고도조정 처리단계; 및 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 제 3 기준값(Threshold_crisis)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층으로의 진입을 제한하고 해당 계층 및 인접 계층에 대하여 무인비행체의 속도를 미리 설정된 속도로 각각 감소시키는 제 3 고도조정 처리단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 고도조정 처리단계는, 상기 제 1 기준값이 초과된 계층 내에 이미 하향하였던 무인비행체가 있고, 해당 무인비행체의 진행방향에 상위 수직경로가 미리 정해진 일정거리 이내에 존재하며, 해당 무인비행체의 이동에 의해 상위 계층의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 이상으로 증가되지 않는 경우, 해당 상위 수직경로를 이용하여 해당 무인비행체를 상위 계층으로 이동시키며, 또는, 상기 제 1 기준값이 초과된 계층 내의 무인비행체들 중 진행방향에 하위 수직경로가 미리 정해진 일정거리 이내에 존재하는 무인비행체가 있고, 해당 무인비행체의 이동에 의해 하위 클래스의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 이상으로 증가되지 않는 경우, 해당 하위 수직경로를 이용하여 해당 무인비행체를 하위 계층으로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 고도조정 처리단계는, 상기 제 1 고도조정 처리단계를 적용할 무인비행체가 없거나, 또는, 상기 제 1 고도조정 처리단계를 적용하였어도 비행밀도가 상기 제 2 기준값을 초과한 경우, 해당 계층의 인접 계층에 대하여도 상기 제 1 고도조정 처리단계의 처리를 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 3 고도조정 처리단계는, 상기 제 1 고도조정 처리 및 상기 제 2 고도조정 처리를 수행하여도 비행밀도가 계속 증가하여 상기 제 3 기준값을 초과한 경우, 충돌 예방을 위해 해당 계층으로의 진입을 제한하는 동시에 해당 계층의 무인비행체의 속도를 미리 설정된 제 1 속도(V_crisis)로 감소시키고, 인접 계층의 무인비행체의 속도를 미리 설정된 제 2 속도(V_severe)로 감소시키며, 해당 계층의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 미만이 될 때까지 유지하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 비행밀도 제어단계에서, 상기 제 1 기준값은 상기 제 2 기준값보다 작고 상기 제 2 기준값은 상기 제 3 기준값보다 작게(Threshold_warning < Threshold_severe < Threshold_crisis) 설정되며, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 낮게(V_crisis < V_severe) 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 무인비행체의 비행관제 방법에 있어서, 비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하여 계층구조를 가지는 비행지역을 형성하는 비행지역 형성단계; 각각의 무인비행체를 계층별로 분류하여 각각의 무인비행체에 대한 비행고도를 설정하는 비행고도 설정단계; 각각의 무인비행체의 계층에 근거하여 각각의 무인비행체에 대한 비행제어를 행하고, 각각의 계층에 대하여 비행밀도를 모니터링하는 비행제어단계; 및 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 기준값을 초과한 것이 검출되면, 상기 비행밀도가 상기 기준값보다 낮아질 때까지 해당 계층의 무인비행체를 다른 계층으로 이동시키는 비행밀도 제어단계를 포함하여 구성되고, 상기 방법은, 상기에 기재된 무인비행체의 비행관제 시스템을 이용하여 상기 비행지역 형성단계, 상기 비행고도 설정단계, 상기 비행제어단계 및 상기 비행밀도 제어단계의 처리과정이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각각의 무인비행체에 대하여 성능에 따라 비행 가능한 구역을 고도별로 나누어 다르게 지정하고, 각 고도별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상 설정하여, 특정 구역에서 비행중인 무인비행체의 비행밀도가 미리 정해진 기준치 이상으로 높아지면 수직비행을 통해 상위 또는 하위의 다른 구역으로 이동시켜 비행하도록 제어하도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공됨으로써, 동일 구역 내에 대량의 무인비행체가 동시에 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공됨으로써, 예를 들면, 드론(Drone)과 같이, 원격조종되거나 자율비행이 가능하도록 이루어지는 무인비행체(UAV)에 있어서, 단순히 각각의 무인비행체에 센서나 카메라 등을 이용한 충돌방지를 위한 기능을 탑재하여 충돌을 회피하도록 구성되는 것에 그침으로 인해 동일 지역에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행시 충돌을 효과적으로 회피하기 어렵고, 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌 위험성도 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공됨으로써, 다수의 무인비행체를 동시에 관제해야 하는 비행 관제시스템의 교통제어에 폭넓게 적용 가능하여 군사분야 뿐만 아니라 일반기업 등과 같은 민간분야 및 개인용으로도 사용 가능하므로, 무인비행체가 사용되는 모든 분야에 대하여 필요에 따라 다양하게 적용 가능한 장점을 가지는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 무인비행체의 비행을 제어하기 위해 비행지역을 고도별로 나누어 복수의 계층(class)으로 분류된 비행지역을 형성하는 구성의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분류된 비행지역을 다양한 크기의 구역으로 분할하여 비행구역을 형성하는 구성의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분류된 비행지역에 무인비행체의 성능에 근거하여 비행지역을 할당하는 구성예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 각 계층별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 형성하여 비행제어를 행하는 구성의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템을 이용한 비행관제 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 무인비행체의 비행을 제어하기 위해 비행지역을 고도별로 나누어 복수의 계층(class)으로 분류된 비행지역을 형성하는 구성의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분류된 비행지역을 다양한 크기의 구역으로 분할하여 비행구역을 형성하는 구성의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분류된 비행지역에 무인비행체의 성능에 근거하여 비행지역을 할당하는 구성예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템에서 각 계층별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 형성하여 비행제어를 행하는 구성의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템을 이용한 비행관제 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 예를 들면, 드론(Drone)과 같이, 원격조종되거나 자율비행이 가능하도록 이루어지는 무인비행체(UAV)에 있어서, 단순히 각각의 무인비행체에 센서나 카메라 등을 이용한 충돌방지를 위한 기능을 탑재하여 충돌을 회피하도록 구성되는 것에 그침으로 인해 동일 지역에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행시 충돌을 효과적으로 회피하기 어렵고, 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌 위험성도 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시 충돌이나 사고 발생을 방지하기 위해, 각각의 무인비행체에 대하여 성능에 따라 비행 가능한 구역을 고도별로 나누어 다르게 지정하고, 각 고도별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상 설정하여, 특정 구역에서 비행중인 무인비행체의 비행밀도가 미리 정해진 기준치 이상으로 높아지면 수직비행을 통해 상위 또는 하위의 다른 구역으로 이동시켜 비행하도록 제어하는 것에 의해, 대량의 무인비행체가 동시에 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)은, 크게 나누어, 드론과 같은 복수의 무인비행체(11)와, 각각의 무인비행체(11)와 통신을 행하여 각각의 무인비행체의 비행경로를 제어하는 기지국(12)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 무인비행체(11)는, 예를 들면, LTE 등과 같이, 무선통신 모듈을 장착하여, 현재 위치, 속도, 고도, 비행경로 등과 같은 비행정보 및 각각의 무인비행체(11)를 식별하기 위한 식별정보를 포함하는 각종 정보를 기지국(12)에 송신하도록구성될 수 있다.
또한, 기지국(12)은, 각각의 무인비행체(11)로부터 송신되는 정보를 수신하고, 후술하는 바와 같이 하여, 수집된 정보에 근거하여 각각의 무인비행체(11)에 대한 비행경로를 제어하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)에서 무인비행체(11)의 비행을 제어하기 위해 비행지역을 고도별로 나누어 복수의 계층(class)으로 분류된 계층구조의 비행지역을 형성하는 구성의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 기지국(12)은, 비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분류하여 계층구조를 가지는 비행지역을 형성하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있으며, 이와 같이 계층구조의 비행지역을 설정함으로써, 각각의 무인비행체를 미리 정해진 기준에 따라 계층별로 분류하는 것에 의해 각각의 무인비행체에 대한 비행고도 제어가 용이하게 이루어질 수 있다.
여기서, 기지국(12)은, 상기한 바와 같이 비행지역을 고도별로 복수의 계층으로 분할하는 것에 더하여, 각각의 계층에 대하여 미리 정해진 크기로 구역을 분할하는 것에 의해, 계층구조를 가지고 각 계층이 다양한 크기의 구역으로 분할된 비행지역을 형성하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)에서 고도에 따라 분류된 계층(class)을 다양한 크기의 구역으로 분할하여 비행구역을 형성하는 구성의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
또한, 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)에서 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분류된 각각의 비행지역에 무인비행체의 성능에 근거하여 비행지역을 할당하는 구성의 예를 각각 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기한 기지국(12)은, 예를 들면, 기 공개된 스펙 정보나 무인비행체로부터 수신되는 식별정보 등에 근거하여, 각각의 무인비행체의 성능에 따라 계층별로 분류하여 각각의 무인비행체의 비행고도를 설정하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)에서 각 계층별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 형성하여 비행제어를 행하는 구성의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
즉, 상기한 기지국(12)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같이 하여 고도별로 분류된 각 계층(class)에 대하여 적어도 하나 이상의 상위 수직경로(upward passage) 및 하위 수직경로(downward passage)를 설정하고, 후술하는 바와 같이, 충돌방지를 위해 각각의 계층에 대하여 면적 대비 무인비행체의 수를 나타내는 비행밀도에 대한 미리 설정된 기준값에 근거하여, 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 기준값보다 높아지면 각각의 수직경로를 통하여 비행밀도가 기준값보다 낮아질 때까지 무인비행체를 다른 계층으로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 무인비행체의 수직이동은, 예를 들면, 이전에 하위 계층으로 이동하였던 무인비행체를 먼저 선정하거나, 진행방향에 수직경로가 가장 가까이 있는 무인비행체를 우선적으로 선정하도록 구성될 수 있으며, 또는, 해당 비행구역 이외에 인접 구역의 무인비행체를 선정하여 수직경로 이동시키도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)에 따르면, 특정 계층(class)에서 무인비행체의 수가 증가하여 비행밀도가 충돌위험 수준으로 높아지면, 해당 계층에서의 비행을 자제하고 상위나 하위의 다른 고도(계층)로 이동하여 비행하도록 무인비행체의 비행경로를 제어함으로써, 특정 계층에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행하는 경우에도 충돌의 가능성을 최소화하여 안전한 비행 및 원활한 교통흐름의 제어가 가능해진다.
계속해서, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)의 기지국(12)에서 수행되는 비행밀도에 따라 무인비행체의 상위 및 하위 수직이동을 제어하는 비행관제방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 상기한 바와 같이, 기지국(12)은 각각의 무인비행체(11)에 대하여 계층별로 분류하여 비행고도를 지정할 수 있으며, 이는 주로 무인비행체(11)의 성능(비행가능 속도, 무게, 바람 저항력 등)에 따라 결정되고, 고성능의 무인비행체일수록 높은 고도(계층)에 지정된다.
이때, 비행지역은 지표면(고도 0m)과 수평으로 분할되며, 이는 동일한 면적일 필요는 없으나, 모든 고도에 대하여 같은 지역이 할당된다.
또한, 각각의 계층에는, 상위 계층으로 이동하기 위한 적어도 하나의 상위 수직경로와, 하위 계층으로 이동하기 위한 적어도 하나의 하위 수직경로를 포함하는 최소 2개 이상의 수직경로가 형성된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)의 기지국(12)에서 수행되는 비행관제 방법에 있어서, 무인비행체의 수직이동을 제어하기 위해 각각의 계층별로 제 1 기준값(Threshold_warning), 제 2 기준값(Threshold_severe) 및 제 3 기준값(Threshold_crisis)의 3개의 기준값이 각각 설정된다.
이때, 각 기준값들의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Threshold_warning < Threshold_severe < Threshold_crisis
또한, 특정 계층(class)에 대한 비행밀도는 다음과 같이 구해질 수 있다.
비행밀도 = 해당 계층 내의 무인비행체의 수 / 해당 계층의 면적
즉, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)의 기지국(12)에서 수행되는 비행관제 방법은, 특정 계층(class) 비행밀도가 미리 설정된 제 1 기준값(Threshold_warning)을 초과하는 경우, 다음과 같이 하여 비행밀도가 제 1 기준값(Threshold_warning) 이하가 될 때까지 해당 계층(class)의 수직경로를 이용하여 무인비행체의 고도를 제어하는 고도조정 처리가 수행된다.
더 상세하게는, 상기한 고도조정 처리는, 먼저, 제 1 단계로서, 이미 하향하였던 무인비행체가 있고, 해당 무인비행체의 진행방향에 인접하여 상위 수직경로가 있으며, 해당 무인비행체의 이동에 의해 상위 계층(class)의 비행밀도가 제 1 기준값(Threshold_warning) 이상으로 증가되지 않는 경우, 해당 상위 수직경로를 이용하여 해당 무인비행체를 상위 계층으로 이동시킨다.
여기서, '이미 하향하였던 무인비행체'란 고도조정 처리에 의해 본래보다 하위 계층으로 이동된 무인비행체를 의미하고, '진행방향에 인접'하다는 의미는 현재 진행방향에서 방향을 조정하여 해당 수직경로로 진입하는데 큰 무리가 없는 경우를 의미한다.
또는, 해당 계층 내의 무인비행체들 중 진행방향에 인접하여 하위 수직경로가 있는 무인비행체가 존재하고, 해당 무인비행체의 이동에 의해 하위 클래스의 비행밀도가 제 1 기준값(Threshold_warning) 이상으로 증가되지 않는 경우, 해당 하위 수직경로를 이용하여 해당 무인비행체를 하위 계층으로 이동시킨다.
또한, 상기한 제 1 단계에서, 상기한 두 가지 경우가 모두 가능한 경우는 보다 가까운 경로를 우선하거나, 또는, 비행밀도가 더 낮은 계층 쪽을 우선순위로 하여 해당 무인비행체를 이동시키는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 상기한 제 1 단계의 처리를 적용할 무인비행체가 없거나, 또는, 제 1 단계를 적용하였어도 비행밀도가 제 2 기준값(Threshold_severe)을 초과한 경우는, 제 2 단계로서, 해당 계층의 인접 계층에 대하여 상기한 고도조정 처리를 적용하도록 구성될 수 있다.
이때, 인접 계층의 무인비행체에 대하여, 진행방향에 인접하여 상위 또는 하위 수직경로가 존재하고 진행방향이 현재 비행밀도가 높은 것으로 판단된 계층으로 향하고 있는 무인비행체의 경우에만 제 2 단계의 처리를 적용하도록 구성될 수 있다.
계속해서, 상기한 제 1 단계 및 제 2 단계의 작업을 모두 수행하였어도 비행밀도가 계속 증가하여 제 3 기준값(Threshold_crisis)를 초과한 경우에는, 제 3 단계로서, 충돌 예방을 위해 해당 계층의 무인비행체의 속도를 미리 정해진 제 1 속도(V_crisis)로 감소시키고, 이 계층으로의 수직경로를 통한 비행 참여를 제한하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 제 3 단계에서는, 상기한 바와 같이 해당 계층에 대한 비행속도를 감소시키는 동시에, 모든 인접 계층의 무인비행체의 속도도 미리 정해진 제 2 속도(V_severe)로 감소시키는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
여기서, 바람직하게는, 제 1 속도는 제 2 속도보다 낮게(V_crisis < V_severe) 설정되며, 해당 계층의 비행밀도가 제 1 기준값(Threshold_warning) 미만이 될 때까지 이러한 상태를 지속한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)을 이용하여 복수의 무인비행체 각각에 대한 비행제어를 수행하도록 구성됨으로써, 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 동시에 비행하는 경우에도 충돌 등의 사고발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제방법을 용이하게 구현할 수 있다.
즉, 도 7을 참조하면, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)을 이용한 비행관제 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템(10)을 이용한 비행관제 방법은, 크게 나누어, 비행지역을 고도별로 나누어 복수의 계층(class)으로 분류하고, 무인비행체의 성능에 따라 각각의 무인비행체를 계층별로 분류하여 비행고도를 설정하는 단계(S10)와, 각각의 무인비행체로부터 수신되는 각종 정보에 근거하여 각각의 무인비행체들이 해당하는 계층으로 비행하도록 제어하고, 각 계층에 대한 비행밀도를 모니터링하는 단계(S20)와, 특정 계층의 비행밀도가 제 1 기준값(Threshold_warning)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층의 비행밀도가 제 1 기준값 이하로 될때까지 해당 계층의 수직경로를 통하여 무인비행체를 상위나 하위 클래스로 이동시키는 고도조정 처리를 수행하는 단계(S30)와, 상기 단계(S30)에서 고도조정 처리를 적용하여도 비행밀도가 증가하여 제 2 기준값(Threshold_severe)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층의 인접 계층에 대하여도 고도조정 처리를 수행하는 단계(S40) 및 단계(S40)에서 고도조정 처리를 적용하여도 비행밀도가 계속 증가하여 제 3 기준값(Threshold_crisis)을 초과한 것이 검출되면, 충돌 예방을 위해 해당 계층으로의 진입을 제한하고 해당 계층의 비행밀도가 제 1 기준값(Threshold_warning) 미만이 될 때까지 해당 계층의 무인비행체의 속도를 제 1 속도(V_crisis)로 감소시키고 모든 인접 계층의 무인비행체의 속도를 제 2 속도(V_severe)로 감소시키는(V_crisis < V_severe) 단계(S50)를 포함하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 비행고도를 설정하는 단계(S10)는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상기한 바와 같이 하여, 고도에 따라 복수의 클래스로 비행구역을 설정하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 단계(S20) 내지 단계(S50)는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상기한 바와 같이 하여, 각각의 무인비행체(11)들로부터 수신되는 비행정보 및 식별정보에 근거하여 각각의 무인비행체(11)들이 해당하는 계층(고도)으로 비행하도록 제어하고 각각의 계층에 대하여 비행밀도를 모니터링하며, 특정 계층의 비행밀도가 제 1 내지 제 3 기준값을 초과한 것이 검출되면, 각각의 경우에 대하여 상기한 바와 같은 고도조정 처리를 통해 비행밀도를 제 1 기준값 이하로 조절하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 동시에 비행하는 경우에도 충돌 등의 사고발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 각각의 무인비행체에 대하여 성능에 따라 비행 가능한 구역을 고도별로 나누어 다르게 지정하고, 각 고도별로 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상 설정하여, 특정 구역에서 비행중인 무인비행체의 비행밀도가 미리 정해진 기준치 이상으로 높아지면 수직비행을 통해 상위 또는 하위의 다른 구역으로 이동시켜 비행하도록 제어하도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공됨으로써, 동일 구역 내에 대량의 무인비행체가 동시에 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공됨으로써, 예를 들면, 드론(Drone)과 같이, 원격조종되거나 자율비행이 가능하도록 이루어지는 무인비행체(UAV)에 있어서, 단순히 각각의 무인비행체에 센서나 카메라 등을 이용한 충돌방지를 위한 기능을 탑재하여 충돌을 회피하도록 구성되는 것에 그침으로 인해 동일 지역에서 다수의 무인비행체가 동시에 비행시 충돌을 효과적으로 회피하기 어렵고, 무인비행체의 수가 증가할수록 충돌 위험성도 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 무인비행체의 충돌방지 시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 동일한 지역 내에 다수의 무인비행체가 비행시에도 충돌이나 사고 발생을 보다 확실하고 효과적으로 방지할 수 있도록 구성되는 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법이 제공됨으로써, 다수의 무인비행체를 동시에 관제해야 하는 비행 관제시스템의 교통제어에 폭넓게 적용 가능하여 군사분야 뿐만 아니라 일반기업 등과 같은 민간분야 및 개인용으로도 사용 가능하므로, 무인비행체가 사용되는 모든 분야에 대하여 필요에 따라 다양하게 적용 가능한 장점을 가지는 것이다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 무인비행체의 비행관제 시스템
11. 무인비행체
12. 기지국
11. 무인비행체
12. 기지국
Claims (10)
- 드론(Drone)을 포함하는 무인비행체(Unmanned aerial vehicle ; UAV)의 충돌이나 사고 발생을 방지하기 위한 무인비행체의 비행관제 시스템에 있어서,
무선통신 모듈을 포함하여 이루어지는 복수의 무인비행체; 및
각각의 상기 무인비행체와 통신을 행하여 각각의 상기 무인비행체로부터 현재 위치, 속도, 고도, 비행경로를 포함하는 비행정보 및 각각의 무인비행체를 식별하기 위한 식별정보를 포함하는 각종 정보를 수신하고, 각각의 상기 무인비행체의 비행을 제어하기 위한 비행제어신호를 전송하는 처리가 수행되도록 이루어지는 기지국을 포함하여 구성되고,
상기 기지국은,
비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하고, 각각의 무인비행체를 미리 정해진 기준에 따라 계층별로 분류하며, 특정 계층에서 무인비행체의 수가 증가하여 미리 정해진 기준값을 초과한 것이 검출되면 해당 계층의 무인비행체를 상위나 하위의 다른 계층으로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 기지국은,
비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하고, 고도별로 분류된 각각의 계층에 대하여 상위 계층(class)으로 이동하기 위한 적어도 하나의 상위 수직경로와 하위 계층(class)으로 이동하기 위한 적어도 하나의 하위 수직경로를 설정하여 계층구조를 가지는 비행지역을 형성하는 비행지역 형성단계;
상기 비행지역 형성단계에서 분류된 계층에 근거하여, 무인비행체의 성능에 따라 각각의 무인비행체를 계층별로 분류하여 각각의 무인비행체에 대한 비행고도를 설정하는 비행고도 설정단계;
상기 비행고도 설정단계에서 분류된 각각의 무인비행체의 계층에 근거하여 각각의 무인비행체에 대한 비행제어를 행하고, 각각의 계층에 대하여 면적에 대한 무인비행체 수의 비를 나타내는 비행밀도(비행밀도 = 무인비행체의 수 / 면적)를 모니터링하는 비행제어단계; 및
상기 비행제어단계에서 특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 기준값을 초과한 것이 검출되면, 상기 비행밀도가 상기 기준값보다 낮아질 때까지 각각의 상위 수직경로 또는 하위 수직경로를 통하여 해당 계층의 무인비행체를 다른 계층으로 이동시키는 비행밀도 제어단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 비행지역 형성단계는,
비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하고, 각각의 계층을 미리 설정된 크기를 가지는 복수의 구역으로 분할하며, 각각의 계층에 대하여 상위 수직경로 및 하위 수직경로를 각각 적어도 하나 이상씩 설정하는 것에 의해, 계층구조를 가지고 각 계층이 다양한 크기의 구역으로 분할된 비행지역을 형성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 비행고도 설정단계는,
무인비행체의 비행속도에 근거하여 각각의 무인비행체에 대한 계층을 분류하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 비행밀도 제어단계는,
특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 제 1 기준값(Threshold_warning)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 이하로 될때까지 해당 계층의 수직경로를 통하여 무인비행체를 상위나 하위 클래스로 이동시키는 제 1 고도조정 처리단계;
특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 제 2 기준값(Threshold_severe)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층의 인접 계층에 대하여 고도조정 처리를 수행하는 제 2 고도조정 처리단계; 및
특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 제 3 기준값(Threshold_crisis)을 초과한 것이 검출되면, 해당 계층으로의 진입을 제한하고 해당 계층 및 인접 계층에 대하여 무인비행체의 속도를 미리 설정된 속도로 각각 감소시키는 제 3 고도조정 처리단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 제 1 고도조정 처리단계는,
상기 제 1 기준값이 초과된 계층 내에 이미 하향하였던 무인비행체가 있고, 해당 무인비행체의 진행방향에 상위 수직경로가 미리 정해진 일정거리 이내에 존재하며, 해당 무인비행체의 이동에 의해 상위 계층의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 이상으로 증가되지 않는 경우, 해당 상위 수직경로를 이용하여 해당 무인비행체를 상위 계층으로 이동시키며,
또는, 상기 제 1 기준값이 초과된 계층 내의 무인비행체들 중 진행방향에 하위 수직경로가 미리 정해진 일정거리 이내에 존재하는 무인비행체가 있고, 해당 무인비행체의 이동에 의해 하위 클래스의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 이상으로 증가되지 않는 경우, 해당 하위 수직경로를 이용하여 해당 무인비행체를 하위 계층으로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 제 2 고도조정 처리단계는,
상기 제 1 고도조정 처리단계를 적용할 무인비행체가 없거나, 또는, 상기 제 1 고도조정 처리단계를 적용하였어도 비행밀도가 상기 제 2 기준값을 초과한 경우, 해당 계층의 인접 계층에 대하여도 상기 제 1 고도조정 처리단계의 처리를 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 7항에 있어서,
상기 제 3 고도조정 처리단계는,
상기 제 1 고도조정 처리 및 상기 제 2 고도조정 처리를 수행하여도 비행밀도가 계속 증가하여 상기 제 3 기준값을 초과한 경우, 충돌 예방을 위해 해당 계층으로의 진입을 제한하는 동시에 해당 계층의 무인비행체의 속도를 미리 설정된 제 1 속도(V_crisis)로 감소시키고, 인접 계층의 무인비행체의 속도를 미리 설정된 제 2 속도(V_severe)로 감소시키며, 해당 계층의 비행밀도가 상기 제 1 기준값 미만이 될 때까지 유지하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 제 8항에 있어서,
상기 비행밀도 제어단계에서,
상기 제 1 기준값은 상기 제 2 기준값보다 작고 상기 제 2 기준값은 상기 제 3 기준값보다 작게(Threshold_warning < Threshold_severe < Threshold_crisis) 설정되며,
상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 낮게(V_crisis < V_severe) 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 시스템.
- 무인비행체의 비행관제 방법에 있어서,
비행지역을 고도에 따라 복수의 계층(class)으로 분할하여 계층구조를 가지는 비행지역을 형성하는 비행지역 형성단계;
각각의 무인비행체를 계층별로 분류하여 각각의 무인비행체에 대한 비행고도를 설정하는 비행고도 설정단계;
각각의 무인비행체의 계층에 근거하여 각각의 무인비행체에 대한 비행제어를 행하고, 각각의 계층에 대하여 비행밀도를 모니터링하는 비행제어단계; 및
특정 계층의 비행밀도가 미리 설정된 기준값을 초과한 것이 검출되면, 상기 비행밀도가 상기 기준값보다 낮아질 때까지 해당 계층의 무인비행체를 다른 계층으로 이동시키는 비행밀도 제어단계를 포함하여 구성되고,
상기 방법은,
청구항 1항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 기재된 무인비행체의 비행관제 시스템을 이용하여 상기 비행지역 형성단계, 상기 비행고도 설정단계, 상기 비행제어단계 및 상기 비행밀도 제어단계의 처리과정이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 비행관제 방법.
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| KR1020180130908A KR102205957B1 (ko) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법 |
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| KR1020180130908A KR102205957B1 (ko) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 무인비행체의 비행관제 시스템 및 이를 이용한 무인비행체의 비행관제방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20220053117A (ko) * | 2020-10-22 | 2022-04-29 | 주식회사 비온시이노베이터 | 무인비행체 실시간 추적 분석을 위한 모니터링 시스템 |
| KR20240016752A (ko) | 2022-07-29 | 2024-02-06 | 주식회사 파블로항공 | 비행체 운행 정보 제공 방법 및 그 장치 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20160074896A (ko) * | 2014-12-19 | 2016-06-29 | 전자부품연구원 | 드론의 비행 경로를 설정하는 방법 및 장치 |
| KR20170101776A (ko) * | 2016-02-29 | 2017-09-06 | 팅크웨어(주) | 무인 비행체 항로 구축 방법 및 시스템 |
-
2018
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Patent Citations (2)
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