KR20200094901A - 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법 및 그에 따른 다중 무인 항공기 시스템 - Google Patents

다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법 및 그에 따른 다중 무인 항공기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법에 관한 것으로, 다수의 무인 항공기 각각은 미리 정해진 주기마다 정상상태의 제1헬로 메시지를 전송하는 단계; 상기 다수의 무인 항공기 각각은 다른 무인 항공기로부터 헬로 메시지가 수신되면, 상기 헬로 메시지에 포함된 플래그들을 토대로 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위한 제2헬로 메시지 또는 응답 메시지로서의 제3헬로 메시지 또는 제1헬로 메시지인지를 판별하고, 상기 헬로 메시지가 제2헬로 메시지이면, 높은 전송 레벨의 제3헬로 메시지를 생성하여 송신하고, 상기 헬로 메시지가 제3헬로 메시지이면 무시하고, 상기 헬로 메시지가 제1헬로 메시지이면 상기 헬로 메시지로부터 무인 항공기 ID와 위치정보를 추출하고, 상기 무인 항공기 ID에 대응되는 이웃정보가 이웃 테이블 정보에 존재하는지를 체크하고, 상기 이웃정보가 존재하면, 상기 이웃정보의 위치정보를 상기 헬로 메시지에 포함된 위치정보로 갱신하고 TTL 값을 미리 정해둔 값으로 초기화하고, 상기 이웃 정보가 존재하지 않으면, 상기 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 미리 정해둔 값을 이용하여 이웃정보를 생성하여 상기 이웃 테이블 정보에 기록하는 단계; 상기 헬로 메시지가 수신되지 않은 상태에서 상기 이웃 테이블 정보내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하면, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 미리 정해둔 수 미만이면, 네트워크 자가 복구 모드를 실행하는 단계;를 포함하며, 상기 네트워크 자가 복구 모드는, 무인 항공기 자신의 이전 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하는 단계; 및 상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;로 구성되며, 상기 제1 내지 제3헬로 메시지에는 제1 내지 제3헬로 메시지의 구분을 위한 플래그들이 구비되며, 상기 제2 및 제3헬로 메시지는 높은 전송 레벨로 전송되며, 상기 이웃정보에는 무인 항공기 ID, 위치정보, TTL 값이 포함되며, 상기 자신의 이전 위치에 대한 정보는 미리 저장됨을 특징으로 한다.

Description

다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법 및 그에 따른 다중 무인 항공기 시스템{network self recovery method and multiple unmanned aerial vehicles system thereof}
본 발명은 무인 항공기 제어 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서 무인 항공기의 네트워크 이탈이 발생하는 경우에 무인 항공기를 단계적으로 이동시킴과 아울러 헬로 메시지의 송출전력을 조정하면서 네트워크 자가 복구를 이행하여 네트워크 자가 복구에 소요되는 시간과 에너지를 절감시켜 네트워크의 안정성을 높임은 물론이며 무인 항공기의 작업효율도 향상시킬 수 있는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법 및 그에 따른 다중 무인 항공기 시스템에 관한 것이다.
드론 등과 같은 무인 항공기는 재난 상황에서의 인명구조와 수색, 군사 분야에서의 정찰 임무, 농업 분야에서의 농작물 관리 및 감시와 같은 다양한 활용 분야를 가진다. 이와 같은 폭 넓은 활용 분야를 위해서는 다수의 무인 항공기를 운용하는 다중 무인 항공기 시스템이 전체 임무의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
이러한 무인 항공기에 대해 다양한 연구가 진행됨에 따라 무인 항공기 기술에 대한 광범위한 기술적 진보가 이루어졌으며 활용분야도 더욱 다양해지는 추세이다. 또한 FANET(FLYING AD HOC NETWORK)는 비행체간에 데이터를 효율적으로 전달하기 위한 최적의 라우팅 알고리즘과 군집 무인 항공기 운용 분야에서의 군집 무인 항공기에 대한 경로 계획 방법에 대해 중점적으로 연구되고 있다.
그러나 실제 운용 환경에서 무인 항공기의 높은 이동성과 급변하는 주변환경으로 인한 무인 항공기들 사이의 링크 단절이 자주 발생함에도 불구하고, 무인 항공기들 사이의 네트워크 연결성에 중점을 둔 연구는 많이 진행되지 않고 있다.
좀더 설명하면, 단일 무인 항공기 시스템에서의 네트워크 복구는 무인 항공기와 컨트롤러 사이에 연결이 끊어지는 상황이 발생하고 이를 해결하는 것이다. 이때의 단일 무인 항공기 시스템은 하나의 컨트롤러와 하나의 무인 항공기로 구성되므로, 리턴 투 홈 기술을 통해 네트워크 복구를 이행한다. 즉 무인 항공기가 컨트롤러의 제어 가능 범위를 벗어나거나 시야에서 사라지는 경우에 “리턴 투 홈” 버튼을 눌러서 무인 항공기의 초기 이륙 지점으로 되돌아오게 한다.
그러나 상기한 단일 무인 항공기 시스템과는 달리 FANET 환경은 다수의 무인 항공기와 하나의 지상 제어 센터로 구성되어, 많은 수의 무인 항공기를 활용하여 이들의 협업을 통해 더 넓은 작업 범위를 갖게 하고 임무 수행의 효율성 또한 증가시켰다. 이러한 FANET 환경에 대해서는 I Bekmezci, O K Sahingoz, and S Temel,“Flying ad-hoc networks (FANETs): A survey,” Ad Hoc Networks, vol 11, no 3, pp 1254-1270, 2013에 개시된 바 있다. 상기 무인 항공기의 작업범위 확대는 다중 홉 통신을 이용하여 무인 항공기 사이의 협업을 통해 이루어진다. 상기 다중 홉 통신을 이용하면 특정한 장애물 뒤에 위치한 무인 항공기와의 통신도 가능하게 되어 다중 무인 항공기를 활용한 분야에서의 활용성을 더욱 확장시킬 수 있다. 이러한 무인 항공기의 작업범위 확대는 W Zafar and B M Khan, “Flying ad-hoc networks: Technological and social implications,” IEEE Technol Soc Mag, vol 35, no 2, pp 67-74, Jun 2016에 개시된 바가 있다.
이러한 다중 무인 항공기 시스템에 상술한 리턴 투 홈 기술을 적용한다면, 무인 항공기의 불필요한 이동을 예상할 수 있다. 즉, 상기 무인 항공기가 컨트롤러와 연결이 끊어지게 되면 “리턴 투 홈” 동작에 의해 초기 이륙 지점까지 되돌아가야 하고 이는 과도한 배터리의 소모를 초래하고 임무의 효율 또한 저하시킨다.
더구나 무인 항공기는 매우 동적인 환경에서 작동하기 때문에 언제든지 통신 단절이 발생할 수 있다. 따라서 다중 무인 항공기 시스템으로의 운용 상황에서 무인 항공기와 컨트롤러 사이의 단절을 극복하지 못한다면, 무인 항공기의 분실 및 추락과 같은 사고가 발생할 수 있다.
상술한 바와 같이 종래에는 FANET 환경의 무인 항공기 시스템을 실제 운용환경에서 무인 항공기가 네트워크로부터 이탈하는 경우에 네트워크 자가 복구시에 요구되는 시간을 줄임은 물론이며 에너지를 절감시키고, 무인 항공기의 작업 효율을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.
대한민국 특허공개 제1020180082316호 대한민국 특허공개 제1020180120289호 대한민국 특허공개 제1020180076582호 대한민국 특허공개 제1020180074325호
본 발명은 애드혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서 무인 항공기의 네트워크 이탈이 발생하는 경우에 무인 항공기를 단계적으로 이동시킴과 아울러 헬로 메시지의 송출전력을 조정하면서 네트워크 자가 복구를 이행하여 네트워크 자가 복구에 소요되는 시간과 에너지를 절감시켜 네트워크의 안정성을 높임은 물론이며 무인 항공기의 작업효율도 향상시킬 수 있는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법 및 그에 따른 다중 무인 항공기 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법에 있어서, 다수의 무인 항공기 각각은 미리 정해진 주기마다 정상상태의 제1헬로 메시지를 전송하는 단계; 상기 다수의 무인 항공기 각각은 다른 무인 항공기로부터 헬로 메시지가 수신되면, 상기 헬로 메시지에 포함된 플래그들을 토대로 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위한 제2헬로 메시지 또는 응답 메시지로서의 제3헬로 메시지 또는 제1헬로 메시지인지를 판별하고, 상기 헬로 메시지가 제2헬로 메시지이면, 높은 전송 레벨의 제3헬로 메시지를 생성하여 송신하고, 상기 헬로 메시지가 제3헬로 메시지이면 무시하고, 상기 헬로 메시지가 제1헬로 메시지이면 상기 헬로 메시지로부터 무인 항공기 ID와 위치정보를 추출하고, 상기 무인 항공기 ID에 대응되는 이웃정보가 이웃 테이블 정보에 존재하는지를 체크하고, 상기 이웃정보가 존재하면, 상기 이웃정보의 위치정보를 상기 헬로 메시지에 포함된 위치정보로 갱신하고 TTL 값을 미리 정해둔 값으로 초기화하고, 상기 이웃 정보가 존재하지 않으면, 상기 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 미리 정해둔 값을 이용하여 이웃정보를 생성하여 상기 이웃 테이블 정보에 기록하는 단계; 상기 헬로 메시지가 수신되지 않은 상태에서 상기 이웃 테이블 정보내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하면, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 미리 정해둔 수 미만이면, 네트워크 자가 복구 모드를 실행하는 단계;를 포함하며, 상기 네트워크 자가 복구 모드는, 무인 항공기 자신의 이전 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하는 단계; 및 상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;로 구성되며, 상기 제1 내지 제3헬로 메시지에는 제1 내지 제3헬로 메시지의 구분을 위한 플래그들이 구비되며, 상기 제2 및 제3헬로 메시지는 높은 전송 레벨로 전송되며, 상기 이웃정보에는 무인 항공기 ID, 위치정보, TTL 값이 포함되며, 상기 자신의 이전 위치에 대한 정보는 미리 저장됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 상기 이전 위치로 이동하거나 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하는 중에, 다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2헬로 메시지는 미리 정해둔 수 이상 전송함을 특징으로 한다.
또한, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃 무인 항공기의 수가 미리 정해둔 수 이상이면, 상기 무인 항공기는 상기 이웃 테이블 정보에서 TTL 값이 만료된 이웃정보를 삭제하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 미리 정해둔 수는 1임을 특징으로 한다.
또한, 상기 미리 정해둔 값은 상기 헬로 메시지 전송 주기의 3배임을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 자신의 이전 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면, TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하고, 상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하는 중에, 다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면, 상기 지상 제어 센터의 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;를 더 포함하며, 상기 지상 제어 센터의 위치정보는 미리 저장됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 지상 제어 센터로 이동하는 중에, 다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 상기 네트워크 복구상태로 판단하면, 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보를 상기 이웃 테이블에서 삭제하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 상기 네트워크 복구상태로 판단하면, 이동을 중지하고 미리 계획된 임무를 수행함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다중 무인 항공기 시스템에 있어서, 지상 제어 센터; 및 상기 지상 제어 센터에 의해 제어되며 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기;로 구성되며, 상기 다수의 무인 항공기 각각은 미리 정해진 주기마다 정상상태의 제1헬로 메시지를 전송하고, 상기 다수의 무인 항공기 각각은 다른 무인 항공기로부터 헬로 메시지가 수신되면, 상기 헬로 메시지에 포함된 플래그들을 토대로 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위한 제2헬로 메시지 또는 응답 메시지로서의 제3헬로 메시지 또는 제1헬로 메시지인지를 판별하고, 상기 헬로 메시지가 제2헬로 메시지이면, 높은 전송 레벨의 제3헬로 메시지를 생성하여 송신하고, 상기 헬로 메시지가 제3헬로 메시지이면 무시하고, 상기 헬로 메시지가 제1헬로 메시지이면 상기 헬로 메시지로부터 무인 항공기 ID와 위치정보를 추출하고, 상기 무인 항공기 ID에 대응되는 이웃정보가 이웃 테이블 정보에 존재하는지를 체크하고, 상기 이웃정보가 존재하면, 상기 이웃정보의 위치정보를 상기 헬로 메시지에 포함된 위치정보로 갱신하고 TTL 값을 미리 정해둔 값으로 초기화하고, 상기 이웃 정보가 존재하지 않으면, 상기 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 미리 정해둔 값을 이용하여 이웃정보를 생성하여 상기 이웃 테이블 정보에 기록하고, 상기 헬로 메시지가 수신되지 않은 상태에서 상기 이웃 테이블 정보내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하면, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 미리 정해둔 수 미만이면, 네트워크 자가 복구 모드를 실행하며, 상기 네트워크 자가 복구 모드는, 무인 항공기가 자신의 이전 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하고, 상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하며, 상기 제1 내지 제3헬로 메시지에는 제1 내지 제3헬로 메시지의 구분을 위한 플래그들이 구비되며, 상기 제2 및 제3헬로 메시지는 높은 전송 레벨로 전송되며, 상기 이웃정보에는 무인 항공기 ID, 위치정보, TTL 값이 포함되며, 상기 자신의 이전 위치에 대한 정보는 미리 저장됨을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템을 제공한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 상기 이전 위치로 이동하거나 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하는 중에, 다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2헬로 메시지는 미리 정해둔 수 이상 전송함을 특징으로 한다.
또한, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃 무인 항공기의 수가 미리 정해둔 수 이상이면, 상기 무인 항공기는 상기 이웃 테이블 정보에서 TTL 값이 만료된 이웃정보를 삭제함을 특징으로 한다.
또한, 상기 미리 정해둔 수는 1임을 특징으로 한다.
또한, 상기 미리 정해둔 값은 상기 헬로 메시지 전송 주기의 3배임을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드에서, 상기 무인 항공기가 자신의 이전 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면, TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하고, 상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구함을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드에서, 상기 무인 항공기가 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하는 중에, 다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록함을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면, 상기 지상 제어 센터의 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하며, 상기 지상 제어 센터의 위치정보는 미리 저장됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드에서, 상기 무인 항공기가 지상 제어 센터로 이동하는 중에, 다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록함을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드에서, 상기 무인 항공기가 상기 네트워크 복구상태로 판단하면, 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보를 상기 이웃 테이블에서 삭제함을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크 자가 복구 모드가, 상기 무인 항공기가 상기 네트워크 복구상태로 판단하면, 이동을 중지하고 미리 계획된 임무를 수행함을 특징으로 한다.
본 발명은 애드혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서 무인 항공기의 네트워크 이탈이 발생하는 경우에 무인 항공기를 단계적으로 이동시킴과 아울러 헬로 메시지의 송출전력을 조정하면서 네트워크 자가 복구를 이행하여 네트워크 자가 복구에 소요되는 시간과 에너지를 절감시켜 네트워크의 안정성을 높임은 물론이며 무인 항공기의 작업효율도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 다중 무인 항공기 시스템의 구조도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 이웃 테이블 정보를 예시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 1차 네트워크 복구 과정을 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 2차 네트워크 복구 과정을 예시한 도면.
본 발명은 애드혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서 무인 항공기의 네트워크 이탈이 발생하는 경우에 무인 항공기를 단계적으로 이동시킴과 아울러 헬로 메시지의 송출전력을 조정하면서 네트워크 자가 복구를 이행하여 네트워크 자가 복구에 소요되는 시간과 에너지를 절감시켜 네트워크의 안정성을 높임은 물론이며 무인 항공기의 작업효율도 향상시킨다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법 및 그에 따르는 다중 무인 항공기 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<다중 무인 항공기 시스템의 구성>
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 다중 무인 항공기 시스템의 구성을 도시한 것이다.
상기 다중 무인 항공기 시스템은 지상 제어 센터(100)와 다수의 무인 항공기(D1~D8)로 구성된다.
상기 지상 제어 센터(100)는 다수의 무인 항공기(D1~D8)가 임무를 위해 비행을 시작하는 지점으로, 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각에 대한 임무를 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각에게 부여한다.
상기 지상 제어 센터(100)는 다수의 무인 항공기(D1~D8)와 통신하여 상기 다수의 무인 항공기(D1~D8)를 제어한다. 특히 상기 지상 제어 센터(100)는 미리 정해진 전송 범위내에 위치하는 무인 항공기(D1)와는 직접 통신을 이행하여 제어 메시지를 전송하며, 미리 정해진 전송 범위밖에 위치하는 무인 항공기들과는 무인 항공기들이 형성하는 애드 혹 네트워크를 통해 다중 홉을 거쳐 통신을 이행하여 제어 메시지를 전송한다. 상기 제어 메시지에는 무인 항공기 IP 주소가 포함되어, 각 무인 항공기는 수신된 제어 메시지가 자신에 대한 제어 메시지이면 이에 대응되는 동작을 수행하고, 자신에 대한 제어 메시지가 아니면 애드 혹 네트워크를 통해 다른 무인 항공기로 전달한다. 이와 같이 다중 무인 항공기 시스템은 애드 혹 네트워크를 통해 하나의 지상 제어 센터(100)로 다수의 무인 항공기(D1~D8)를 제어할 수 있다.
상기 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 상기 지상 제어 센터(100)에 의한 제어 메시지에 따라 주어진 임무를 수행하기 위해 이동한다. 이러한 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 애드 혹 네트워크를 형성하여 무인 항공기들 사이의 통신 및 지상 제어 센터(100)와의 통신을 이행한다.
또한 상기 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 미리 정해둔 주기 또는 특정 플래그가 표식된 헬로 메시지가 수신될 때마다 자신의 IP 주소와 GPS 위치정보가 포함된 헬로 메시지(HELLO MESSAGE)를 주기적으로 애드 혹 네트워크를 통해 브로드캐스팅 전송한다. 상기 헬로 메시지는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 무인 항공기 ID, 위치정보, 복구 플래그, 전송레벨 플래그로 구성된다. 상기 무인 항공기 ID는 상기 무인 항공기의 IP 주소이고, 상기 위치정보는 GPS 위치정보이고, 상기 복구 플래그는 네트워크 복구를 위해 전송한 헬로 메시지를 표식하기 위한 플래그이고, 상기 전송레벨 플래그는 네트워크 복구를 위한 것임을 표식하거나, 네트워크 복구를 위한 헬로 메시지에 대한 응답하기 위한 것임을 표식하는 플래그이다.
상기 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 헬로 메시지가 수신되면, 네트워크 복구를 위한 것인지를 확인하고 네트워크 복구를 위한 것이면 높은 전송레벨의 헬로 메시지를 전송하고, 네트워크 복구를 위한 헬로 메시지에 대한 응답을 위한 것이면 무시하고, 정상 상태의 헬로 메시지이면 상기 헬로 메시지에 대응되는 이웃정보를 이웃 테이블 정보에 기록하거나 갱신한다.
또한 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 상기 이웃 테이블 정보에 기록된 이웃정보를 토대로 링크 단절을 감지하여 네트워크 자가 복구를 실행한다.
<이웃 테이블 정보의 구성>
상기 이웃 테이블 정보의 구성과정을 좀 더 설명한다.
상기 이웃 테이블 정보는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 자신의 위치정보와 이웃 무인 항공기들에 대한 이웃정보들로 구성된다. 상기 이웃정보는 무인 항공기 ID 정보, 위치 정보, TTL(TIME TO LIVE) 값으로 구성된다. 상기 무인 항공기 ID 정보는 무인 항공기의 IP 주소로 헬로 메시지로부터 획득되며, 상기 위치 정보는 위도, 경도 및 고도값으로 구성되는 GPS 위치정보로 헬로 메시지로부터 획득되며, 상기 TTL 값은 이웃정보가 생성 또는 갱신될 때마다 초기화되는 이웃정보의 유지시간으로 다운 카운팅된다.
상기 이웃 무인 항공기 ID 정보는 이웃 무인 항공기의 식별을 위해 사용된다. 그리고 TTL 값은 헬로 메시지의 전송 주기인 헬로 인터벌의 3배로 설정되며, 이웃 테이블 정보내 이웃정보의 유지 관리를 위해 사용된다.
즉 다수의 무인 항공기(D1~D8) 중 어느 한 무인 항공기가 이웃 무인 항공기로부터 헬로 메시지를 전달받으면, 자신의 이웃 테이블 정보에서 헬로 메시지를 보낸 무인 항공기의 IP 주소에 대응되는 무인 항공기 ID 정보가 존재하는지를 확인하고, 이전에 헬로 메시지를 보낸 적이 있는 이웃 무인 항공기라면 자신의 이웃 테이블 정보내에 이웃정보가 존재할 것이고 그렇지 않다면 이웃 테이블 정보에 해당 이웃정보가 존재하지 않을 것이다. 새로운 이웃 무인 항공기인 경우에는 상기 헬로 메시지로부터 무인 항공기 IP 주소와 위치 정보를 추출하여 이웃 정보를 생성하여 이웃 테이블 정보에 기록한다. 그리고 이웃 테이블에 이미 존재하는 이웃 무인 항공기로부터 헬로 메시지를 제공받은 경우에는 해당 이웃 무인 항공기에 대한 위치정보를 상기 헬로 메시지에 실린 위치정보를 토대로 갱신하고, TTL 값도 헬로 메시지 전송 주기의 3배값으로 초기화한다. 여기서, TTL 값은 시간 경과에 대응되게 다운 카운트되고, 이 TTL 값이 만료되지 않았다면 해당 이웃 무인 항공기와의 링크가 정상적으로 연결되어 있음을 나타낸다.
<TTL 값에 따른 링크 단절 감지>
이제 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 이웃 테이블 정보의 TTL 값을 토대로 링크 단절을 감지하는 과정을 좀더 설명한다.
다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 주위가 급변하고 장애물이 존재하는 환경에서 자신에게 주어진 임무를 수행하기 위해 계속 이동하므로, 실제 운용시에는 장애물이나 날씨와 같은 주변 영향으로 인해 무인 항공기 사이의 연결이 약해지거나 단절되는 상황이 발생할 수 있다. 또한 통신 가능 범위를 고려하지 않은 조종으로 인해 무인 항공기의 네트워크 이탈도 발생할 수 있다.
본 발명은 어느 한 무인 항공기가 이웃무인 항공기와의 전송 범위를 벗어나 서로 간에 헬로 메시지를 주고받을 수 없게 되면 해당 이웃무인 항공기와의 링크는 단절된 것으로 간주한다. 이는 네트워크에서 이탈된 무인 항공기의 이웃 테이블에 저장되어 있던 이웃 무인 항공기의 TTL 값은 다운카운팅되어 만료되었는지 여부를 토대로 검출된다. 즉, 헬로 메시지 전송주기의 3배로 TTL 값이 설정되므로, 3번의 헬로 메시지를 전달받지 못하여 TTL 값이 만료되었다면 해당 무인 항공기와는 링크가 단절된 것이다.
이에 본 발명은 상기 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각이 이웃 테이블 정보의 어느 한 이웃정보에 대한 TTL 값이 만료되면, 상기 이웃 테이블 정보내에 다른 이웃정보가 존재하는지를 확인하고, 이웃 테이블 정보 내에 다른 이웃정보가 존재하면 해당 이웃 무인 항공기와의 링크는 단절되었으나 다른 이웃 무인 항공기와의 링크는 연결된 상태이므로 TTL 값이 만료된 이웃무인 항공기에 대한 이웃정보를 삭제한다. 이와 달리 이웃 테이블 정보내에 다른 이웃정보가 존재하지 않으면 자신이 네트워크로부터 이탈된 상태로 판단하여 네트워크 자가 복구 모드를 실행한다.
<네트워크 자가 복구 절차>
이제 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 네트워크 자가 복구 절차에 대해 설명한다.
다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 주어진 임무 수행을 위해 계속해서 이동을 하다 보면 네트워크의 말단에 위치할 수 있으며, 이 경우 지상 제어 센터(100) 쪽으로의 네트워크를 유지해주는 이웃 무인 항공기와 반대의 방향으로 이동을 수행하게 되면 네트워크로부터 이탈되게 된다. 이외에도 주변 장애물에 의해 일시적으로 통신환경이 악화되는 상황에서도 네트워크 이탈 상태가 유발될 수 있다.
이러한 이유로 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 자신의 이웃 테이블에 오직 하나의 이웃 무인 항공기에 대한 이웃정보만 남아있던 상태에서, 그 이웃정보의 TTL 값이 만료되면 네트워크에서 이탈된 상태로 판단하고, 네트워크 자가 복구 절차를 시작한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 네트워크 자가 복구 절차는 3단계로 구성되며, 이를 단계별로 나누어 설명한다.
- 1단계: 네트워크 자가 복구 절차의 첫번째 단계는 이웃 테이블 정보의 최상단에 저장된 자신의 이전 위치로의 이동함과 아울러 미리 정해둔 수의 헬로 메시지를 높은 전송레벨로 전송하는 것이다. 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 현재 위치에서 지상 제어 센터(100)로부터의 명령에 따라 이동할 때마다, 자신의 현재 GPS 위치정보를 이웃 테이블 정보에 자신의 이전 위치 정보로 저장하며, 이러한 자신의 이전 위치 정보는 무인 항공기가 다른 위치로 이동할 때마다 갱신된다. 이에 상기 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 네트워크로부터의 이탈이 발생하게 되면 이웃 테이블 정보에 저장된 자신의 이전 위치 정보를 독출하여 그 위치로의 이동을 수행함과 아울러 높은 전송레벨의 헬로 메시지를 미리 정해둔 수만큼 전송하고, 높은 전송레벨의 헬로 메시지를 수신한 다른 무인 항공기가 그에 대한 응답으로 높은 전송레벨의 헬로 메시지를 제공하면 상기 다른 무인 항공기가 제공한 헬로 메시지의 위치로 이동하여 네트워크를 복구한다.
이러한 이동중에 다른 무인 항공기로부터 정상 전송레벨의 헬로 메시지를 제공받으면 해당 무인 항공기는 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 복구과정을 중단하고 상기 헬로 메시지에 따르는 이웃정보를 이웃테이블에 기록하고 TTL값이 만료된 이웃노드의 이웃정보는 삭제한 후에, 그 위치에서부터 계획된 임무를 다시 수행한다. 그러나 자신의 이전 위치나 높은 레벨의 헬로 메시지로 응답한 이웃 무인 항공기의 위치에 도달할 때까지 다른 무인 항공기로부터 정상 전송레벨의 헬로 메시지를 전달받지 못하면 1단계는 실패한 것으로 간주하고 2단계를 시작한다.
- 2단계 : 네트워크 자가 복구 절차의 두번째 단계는 이웃 테이블 정보에 마지막으로 남아있던 이웃정보의 위치 정보로의 이동을 수행함과 아울러 높은 전송 레벨의 헬로 메시지를 미리 정해둔 수만큼 전송하고, 높은 전송레벨의 헬로 메시지를 수신한 다른 무인 항공기가 그에대한 응답으로 높은 전송레벨의 헬로 메시지를 제공하면 상기 다른 무인 항공기가 제공한 헬로 메시지의 위치로 이동하여 네트워크를 복구한다.
이러한 이동중에 다른 무인 항공기로부터 정상 전송레벨의 헬로 메시지를 제공받으면 해당 무인 항공기는 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 복구과정을 중단하고 상기 헬로 메시지에 따르는 이웃정보를 이웃테이블에 기록하고 TTL값이 만료된 이웃노드의 이웃정보는 삭제한 후에, 그 위치에서부터 계획된 임무를 다시 수행한다. 그러나 TTL 값이 만료된 무인 항공기의 위치나 높은 레벨의 헬로 메시지로 응답한 이웃 무인 항공기의 위치에 도달할 때까지 다른 무인 항공기로부터 정상 전송 레벨의 헬로 메시지를 전달받지 못하면 2단계는 실패한 것으로 간주하고 3단계를 시작한다.
- 3 단계 : 네트워크 자가 복구 절차의 세번째 단계는 무인 항공기가 비행을 시작한 초기의 위치, 즉 지상 제어 센터의 위치로의 이동을 수행하는 것이며, 상기 지상 제어 센터(100)에 대한 위치정보는 초기에 기록된다. 상기 지상 제어 센터(100)로의 이동을 수행하는 동안에 다른 무인 항공기로부터 헬로 메시지를 전달받으면 해당 무인 항공기는 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 복구과정을 중단하고 상기 헬로 메시지에 따르는 이웃정보를 이웃테이블에 기록하고 TTL 값이 만료된 이웃노드의 이웃정보는 삭제한 후에, 그 위치에서부터 계획된 임무를 다시 수행한다.
<다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법의 절차>
상기한 다중 무인 항공기 시스템에 적용 가능한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 네트워크 자가 복구 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 네트워크 자가 복구 방법의 전체적인 흐름도이다.
다중 무인 항공기 시스템 환경에 구비되는 다수의 무인 항공기(D1~D8) 각각은 헬로 메시지가 수신되거나 이웃 테이블내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하는지를 체크한다(200단계).
상기 헬로 메시지가 수신되면, 해당 무인 항공기는 수신한 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그와 전송 레벨 플래그를 추출하여 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지로 표식(=1)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)되었으면(202단계), 네트워크를 이탈한 무인 항공기가 전송한 헬로 메시지인 것으로 판단하여 그에 응답하는 높은 레벨의 헬로 메시지를 생성하여 전송한다(204단계). 상기 헬로 메시지에 대한 응답을 위한 높은 레벨의 헬로 메시지에는 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)된다.
상기한 바와 다르게 상기 수신한 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)되었으면(202단계), 해당 무인 항공기는 네트워크를 이탈한 무인 항공기로부터의 헬로 메시지에 대한 응답을 위한 헬로 메시지인 것으로 판단하여 수신한 헬로 메시지를 무시한다(204단계).
상기한 바와 다르게 상기 수신한 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되었으면(202단계), 해당 무인 항공기는 정상상태에서 무인 항공기가 전송한 헬로 메시지인 것으로 판단하여, 해당 무인 항공기는 수신한 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보를 추출하고, 상기 무인 항공기 ID를 포함하는 이웃정보가 이웃 테이블 정보에 존재하는지를 체크한다(208단계).
상기 이웃 테이블 정보에 해당 이웃 정보가 존재하면, 상기 무인 항공기는 이웃 테이블 정보에서 해당 무인 항공기 ID에 대응되는 이웃정보의 위치정보를 상기 헬로 메시지에 포함된 위치정보로 갱신함과 아울러 TTL 값을 헬로 메시지 전송 주기의 3배값으로 초기화한다(210단계).
이와 달리 상기 이웃 테이블 정보에 상기 이웃 정보가 존재하지 않으면, 상기 무인 항공기는 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블 정보에 기록한다(212단계). 즉 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 헬로 메시지 전송 주기의 3배값으로 무인 항공기 ID 정보와 위치정보와 TTL 값의 이웃정보를 구성한다.
그리고 상기 헬로 메시지가 수신되지 않은 상태에서 이웃 테이블 정보내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하면, 해당 무인 항공기는 이웃 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 1이상인지를 체크한다(214단계).
상기 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 1이상이면, 상기 무인 항공기는 이웃 테이블 정보에서 TTL 값이 만료된 이웃정보를 삭제한다(216단계).
이와 달리 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 1미만이면, 상기 무인 항공기는 네트워크 자가 복구 모드를 실행한다(218단계).
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 네트워크 자가 복구 모드의 절차도이다.
무인 항공기는 네트워크 자가 복구 모드가 실행되면 이웃 테이블 정보에 기록해둔 자신의 이전 위치정보에 따르는 위치로 이동함과 아울러 미리 정해둔 수의 헬로 메시지를 높은 전송레벨로 전송한다(300단계). 이때의 헬로 메시지는 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지로 표식(=1)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)된다.
상기 자신의 이전 위치정보에 따르는 위치로의 이동중에 상기 무인 항공기는 다른 무인 항공기로부터의 헬로 메시지가 수신되거나 이전 위치로의 이동이 완료되는지를 체크한다(302단계).
상기 이전 위치로의 이동중에 다른 무인 항공기로부터의 헬로 메시지가 수신되면, 상기 무인 항공기는 수신된 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그와 전송레벨 플래그를 추출하여 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)되어 있거나, 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있는지를 체크한다(304단계).
상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)되어 있으면, 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위해 자신이 전송한 헬로 메시지에 대한 응답인 것으로 판단하여 상기 헬로 메시지에 포함된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따른 위치로 이동한다(306단계).
이와 달리 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있으면, 상기 헬로 메시지가 정상적인 무인 항공기로부터의 헬로 메시지이어서 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 헬로 메시지를 수신한 위치에서 정지하고(308단계), 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 헬로 메시지 전송 주기의 3배값을 이용하여 이웃정보를 생성하고, 이 생성된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에 기록하고(310단계), TTL 값이 만료된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에서 삭제하고 다시 계획된 임무를 다시 수행한다(312단계).
또한 상기 306단계에 의해 상기 헬로 메시지에 포함된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따른 위치로 이동하는 중에도, 상기 무인 항공기는 다른 무인 항공기로부터의 헬로 메시지가 수신되는지를 체크한다(302단계).
상기 헬로 메시지에 포함된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따른 위치로의 이동중에 헬로 메시지가 수신되면, 상기 무인 항공기는 수신된 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그와 전송레벨 플래그를 추출하여 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있는지 체크한다(304단계). 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있으면, 상기 헬로 메시지가 정상적인 무인 항공기로부터의 헬로 메시지이어서 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 헬로 메시지를 수신한 위치에서 정지하고(308단계), 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 헬로 메시지 전송 주기의 3배값을 이용하여 이웃정보를 생성하고, 이 생성된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에 기록하고(310단계), TTL 값이 만료된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에서 삭제하고 다시 계획된 임무를 다시 수행한다(312단계).
상기한 302단계에서 상기한 바와 다르게 이전 또는 응답인 헬로 메시지를 전송한 무인 항공기의 위치로 이동을 완료할 때까지도 헬로 메시지를 수신하지 못하면, 상기 무인 단말기는 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 이웃 노드의 위치정보에 따르는 위치로 이동함과 아울러 미리 정해둔 수의 헬로 메시지를 높은 전송레벨로 전송한다(314단계). 이때의 헬로 메시지는 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지로 표식(=1)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)된다.
이후 상기 무인 항공기는 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 이웃 노드의 위치정보에 따르는 위치로 이동하는 중에 다른 무인 항공기로부터의 헬로 메시지가 수신되거나 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따르는 위치로의 이동이 완료되는지를 체크한다(316단계).
상기 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 이웃 노드의 위치정보에 따르는 위치로 이동하는 중에 헬로 메시지가 수신되면, 상기 무인 항공기는 304단계로 진입하여 수신된 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그와 전송레벨 플래그를 추출하여 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)되어 있거나, 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있는지를 체크한다(304단계).
상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 높은 레벨로 표식(=1)되어 있으면, 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위해 자신이 전송한 헬로 메시지에 대한 응답인 것으로 판단하여 상기 헬로 메시지에 포함된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따른 위치로 이동한다(306단계).
이와 달리 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있으면, 상기 헬로 메시지가 정상적인 무인 항공기로부터의 헬로 메시지이어서 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 헬로 메시지를 수신한 위치에서 정지하고(308단계), 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 헬로 메시지 전송 주기의 3배값을 이용하여 이웃정보를 생성하고, 이 생성된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에 기록하고(310단계), TTL 값이 만료된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에서 삭제하고 다시 계획된 임무를 다시 수행한다(312단계).
또한 상기 306단계에 의해 상기 헬로 메시지에 포함된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따른 위치로 이동하는 중에도, 상기 무인 항공기는 다른 무인 항공기로부터의 헬로 메시지가 수신되는지를 체크한다(302단계).
상기 헬로 메시지에 포함된 이웃 무인 항공기의 위치정보에 따른 위치로의 이동중에 헬로 메시지가 수신되면, 상기 무인 항공기는 수신된 헬로 메시지에 포함된 복구 플래그와 전송레벨 플래그를 추출하여 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있는지 체크한다(304단계). 상기 복구 플래그가 네트워크 자가 복구를 이행하기 위한 헬로 메시지가 아닌 것으로 표식(=0)되고, 전송 레벨 플래그가 정상 레벨로 표식(=0)되어 있으면, 상기 헬로 메시지가 정상적인 무인 항공기로부터의 헬로 메시지이어서 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 헬로 메시지를 수신한 위치에서 정지하고(308단계), 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 헬로 메시지 전송 주기의 3배값을 이용하여 이웃정보를 생성하고, 이 생성된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에 기록하고(310단계), TTL 값이 만료된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에서 삭제하고 다시 계획된 임무를 다시 수행한다(312단계).
상기한 바와 다르게 TTL 값이 만료된 무인 항공기의 위치로 이동을 완료할 때까지도 헬로 메시지를 수신하지 못하면, 상기 무인 항공기는 미리 저장된 지상 제어 센터(100)의 위치정보에 따른 위치로 이동하여 지상 제어 센터(100)로 복귀한다(318단계). 이러한 지상 제어 센터의 위치로 복귀하는 중에도 정상상태의 헬로 메시지가 수신되면, 상기 무인 항공기는 네트워크 복구가 성공한 것으로 판단하여 헬로 메시지를 수신한 위치에서 정지하고, 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보와 헬로 메시지 전송 주기의 3배값을 이용하여 이웃정보를 생성하고, 이 생성된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에 기록하고, TTL 값이 만료된 이웃정보를 이웃 테이블 정보에서 삭제하고 다시 계획된 임무를 다시 수행한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르는 네트워크 자가 복구 과정을 도 5 및 도 6의 예를 참조하여 설명한다.
다수의 무인 항공기 중 어느 한 무인 항공기가 범위를 이탈하면, 1차 복구를 위해 이전 위치로 이동함과 아울러 높은 세기의 헬로 메시지를 전송하고 그 헬로 메시지에 대응되는 응답 메시지로 높은 세기의 헬로 메시지가 전송되면, 그 헬로 메시지에 실린 무인 항공기의 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크 복구를 실현한다.
그러나 상기 이전 위치로의 이동을 완료한 상태에서도 상기 헬로 메시지에 대응되는 응답 메시지인 헬로 메시지를 제공받지 못하여 네트워크 복구를 실패하면, 상기 무인 항공기는 2차 복구를 위해 TTL 값이 만료된 마지막 이웃정보의 위치정보의 위치로 이동함과 아울러 높은 세기의 헬로 메시지를 전송하고 그 헬로 메시지에 대응되는 응답 메시지로 높은 세기의 헬로 메시지가 전송되면, 그 헬로 메시지에 실린 무인 항공기의 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크 복구를 실현한다.
그러나 상기 TTL 값이 만료된 마지막 이웃정보의 위치로의 이동을 완료한 상태에서도 상기 헬로 메시지에 대응되는 응답 메시지인 헬로 메시지를 제공받지 못하여 네트워크 복구를 실패하면, 상기 무인 항공기는 3차 복구를 위해 지상 제어 센터로 이동하여 네트워크 복구를 실현한다.
이와 같이 본 발명은 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서 무인 항공기의 네트워크 이탈이 발생하는 경우에 무인 항공기를 단계적으로 이동시킴과 아울러 헬로 메시지의 송출전력을 조정하면서 네트워크 자가 복구를 이행하여 네트워크 자가 복구에 소요되는 시간과 에너지를 절감시켜 네트워크의 안정성을 높임은 물론이며 무인 항공기의 작업효율도 향상시킬 수 있게 한다.
100 : 지상 제어 센터
D1~D8 : 다수의 무인 항공기

Claims (18)

  1. 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기가 지상 제어 센터에 의해 제어되는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법에 있어서,
    다수의 무인 항공기 각각은 미리 정해진 주기마다 정상상태의 제1헬로 메시지를 전송하는 단계;
    상기 다수의 무인 항공기 각각은 다른 무인 항공기로부터 헬로 메시지가 수신되면, 상기 헬로 메시지에 포함된 플래그들을 토대로 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위한 제2헬로 메시지 또는 응답 메시지로서의 제3헬로 메시지 또는 제1헬로 메시지인지를 판별하고,
    상기 헬로 메시지가 제2헬로 메시지이면, 높은 전송 레벨의 제3헬로 메시지를 생성하여 송신하고, 상기 헬로 메시지가 제3헬로 메시지이면 무시하고, 상기 헬로 메시지가 제1헬로 메시지이면 상기 헬로 메시지로부터 무인 항공기 ID와 위치정보를 추출하고, 상기 무인 항공기 ID에 대응되는 이웃정보가 이웃 테이블 정보에 존재하는지를 체크하고, 상기 이웃정보가 존재하면, 상기 이웃정보의 위치정보를 상기 헬로 메시지에 포함된 위치정보로 갱신하고 TTL 값을 미리 정해둔 값으로 초기화하고, 상기 이웃 정보가 존재하지 않으면, 상기 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 미리 정해둔 값을 이용하여 이웃정보를 생성하여 상기 이웃 테이블 정보에 기록하는 단계;
    상기 헬로 메시지가 수신되지 않은 상태에서 상기 이웃 테이블 정보내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하면, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 미리 정해둔 수 미만이면, 네트워크 자가 복구 모드를 실행하는 단계;를 포함하며,
    상기 네트워크 자가 복구 모드는, 무인 항공기 자신의 이전 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하는 단계; 및
    상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;로 구성되며,
    상기 제1 내지 제3헬로 메시지에는 제1 내지 제3헬로 메시지의 구분을 위한 플래그들이 구비되며,
    상기 제2 및 제3헬로 메시지는 높은 전송 레벨로 전송되며,
    상기 이웃정보에는 무인 항공기 ID, 위치정보, TTL 값이 포함되며,
    상기 자신의 이전 위치에 대한 정보는 미리 저장됨을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 상기 이전 위치로 이동하거나 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하는 중에,
    다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면,
    네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2헬로 메시지는 미리 정해둔 수 이상 전송함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  4. 상기 제1항에 있어서,
    상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃 무인 항공기의 수가 미리 정해둔 수 이상이면, 상기 무인 항공기는 상기 이웃 테이블 정보에서 TTL 값이 만료된 이웃정보를 삭제하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 자신의 이전 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면, TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하고,
    상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하는 중에,
    다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면,
    네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면,
    상기 지상 제어 센터의 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하는 단계;를 더 구비하며,
    상기 지상 제어 센터의 위치정보는 미리 저장됨을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 지상 제어 센터로 이동하는 중에,
    다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면,
    네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 상기 네트워크 복구상태로 판단하면, 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보를 상기 이웃 테이블에서 삭제하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 환경에서의 네트워크 자가 복구 방법.
  10. 다중 무인 항공기 시스템에 있어서,
    지상 제어 센터; 및
    상기 지상 제어 센터에 의해 제어되며 애드 혹 네트워크를 형성하는 다수의 무인 항공기;로 구성되며,
    상기 다수의 무인 항공기 각각은 미리 정해진 주기마다 정상상태의 제1헬로 메시지를 전송하고,
    상기 다수의 무인 항공기 각각은 다른 무인 항공기로부터 헬로 메시지가 수신되면, 상기 헬로 메시지에 포함된 플래그들을 토대로 상기 헬로 메시지가 네트워크 복구를 위한 제2헬로 메시지 또는 응답 메시지로서의 제3헬로 메시지 또는 제1헬로 메시지인지를 판별하고,
    상기 헬로 메시지가 제2헬로 메시지이면, 높은 전송 레벨의 제3헬로 메시지를 생성하여 송신하고, 상기 헬로 메시지가 제3헬로 메시지이면 무시하고, 상기 헬로 메시지가 제1헬로 메시지이면 상기 헬로 메시지로부터 무인 항공기 ID와 위치정보를 추출하고, 상기 무인 항공기 ID에 대응되는 이웃정보가 이웃 테이블 정보에 존재하는지를 체크하고, 상기 이웃정보가 존재하면, 상기 이웃정보의 위치정보를 상기 헬로 메시지에 포함된 위치정보로 갱신하고 TTL 값을 미리 정해둔 값으로 초기화하고, 상기 이웃 정보가 존재하지 않으면, 상기 헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 ID와 위치정보와 미리 정해둔 값을 이용하여 이웃정보를 생성하여 상기 이웃 테이블 정보에 기록하고,
    상기 헬로 메시지가 수신되지 않은 상태에서 상기 이웃 테이블 정보내의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되는 이웃정보가 존재하면, 상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃정보의 수가 미리 정해둔 수 미만이면, 네트워크 자가 복구 모드를 실행하며,
    상기 네트워크 자가 복구 모드는, 무인 항공기가 자신의 이전 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하고,
    상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하며,
    상기 제1 내지 제3헬로 메시지에는 제1 내지 제3헬로 메시지의 구분을 위한 플래그들이 구비되며,
    상기 제2 및 제3헬로 메시지는 높은 전송 레벨로 전송되며,
    상기 이웃정보에는 무인 항공기 ID, 위치정보, TTL 값이 포함되며,
    상기 자신의 이전 위치에 대한 정보는 미리 저장됨을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 상기 이전 위치로 이동하거나 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하는 중에,
    다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면,
    네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2헬로 메시지는 미리 정해둔 수 이상 전송함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  13. 상기 제10항에 있어서,
    상기 주소 테이블 정보의 이웃정보들 중 TTL 값이 만료되지 않은 이웃 무인 항공기의 수가 미리 정해둔 수 이상이면, 상기 무인 항공기는 상기 이웃 테이블 정보에서 TTL 값이 만료된 이웃정보를 삭제함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드에서,
    상기 무인 항공기가 자신의 이전 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면, TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하면서 제2헬로 메시지를 생성하여 전송하고,
    상기 제2헬로 메시지에 대한 응답 메시지로서 제3헬로 메시지가 수신되면 상기 제3헬로 메시지에 포함된 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드에서,
    상기 무인 항공기가 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동하는 중에,
    다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면,
    네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드가,
    상기 무인 항공기가 TTL 값이 만료된 이웃정보에 기록된 위치정보의 위치로 이동한 후에도 제1 또는 제3헬로 메시지가 수신되지 않으면,
    상기 지상 제어 센터의 위치정보의 위치로 이동하여 네트워크를 복구하며,
    상기 지상 제어 센터의 위치정보는 미리 저장됨을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드에서,
    상기 무인 항공기가 지상 제어 센터로 이동하는 중에,
    다른 무인 항공기로부터 제1헬로 메시지가 수신되면,
    네트워크 복구상태로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 수신한 제1헬로 메시지에 포함된 무인 항공기 IP 주소와 위치정보를 이용하여 이웃정보를 생성하여 이웃 테이블에 기록함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템 .
  18. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크 자가 복구 모드에서
    상기 무인 항공기가 상기 네트워크 복구상태로 판단하면, 상기 TTL 값이 만료된 이웃정보를 상기 이웃 테이블에서 삭제함을 특징으로 하는 다중 무인 항공기 시스템.
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