KR20210081052A - 무인 비행체 및 무인 비행체 시스템 - Google Patents

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KR20210081052A
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무인 비행체(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)가 군집 비행 중인 다른 무인 비행체들의 광원에서 출력되는 광들 중 적어도 일부를 인식하고, 인식되는 광에 기초하여 위치 오차를 보정할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체는, 인공 지능(Artificail Intelligenfce) 모듈, 로봇, 5G 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다.

Description

무인 비행체 및 무인 비행체 시스템{Unmanned aerial vehicle and Unmanned aerial vehicle system}
본 발명은 무인 비행체 및 무인 비행체 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 군집 비행(swarm flight)할 수 있는 무인 비행체 및 무인 비행체 시스템에 관한 것이다.
무인 비행체는 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기, 헬리콥터 모양의 무인항공기(UAV, Unmanned aerial vehicle / Uninhabited aerial vehicle)의 총칭한다. 최근 무인 비행체는 정찰, 공격 등의 군사적 용도 이외에 영상 촬영, 무인 택배 서비스, 재해 관측 등 다양한 민간·상업 분야에도 활용이 증가되고 있다.
이러한 무인 비행체의 운용방법으로는 지상에서 원격조종(Remote piloted), 사전 프로그램 된 경로에 따라 자동 또는 반자동(Semi-auto-piloted)형식으로 자율비행 하거나 인공지능을 탑재하여 자체 환경판단에 따라 임무를 수행하는 비행체와 지상통제장비(GCS: Ground Control Station/System) 및 통신장비(데이터 링크) 지원장비(Support Equipments)를 포함하는 무인 항공 제어 시스템을 통해 운용될 수 있다.
무인 비행체 기술의 발전에 따라 복수개의 무인 비행체를 이용한 군집 비행에 대한 연구도 증가하고 있다.
본 명세서는, 무인 비행체 및 무인 비행체를 위한 항공 제어 시스템에서 광을 이용하여 무인 비행체의 위치를 판별할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서는, 무인 비행체 및 무인 비행체를 위한 항공 제어 시스템에서 군집 비행시 무인 비행체의 위치 오차를 정확하게 판별하고 보정할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서는, 군집 비행시 무인 비행체들의 위치를 정확하게 판별하고 정밀하게 제어 가능한 무인 비행체 및 무인 비행체 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서는, 무인 비행체를 이용하여 주변 환경에 제약받지 않는 정확한 시공 가이드를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서에서 개시된 일 실시 예에 따른 무인 비행체(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)는 군집 비행 중인 다른 무인 비행체들의 광원에서 출력되는 광들 중 적어도 일부를 인식하고, 인식되는 광에 기초하여 위치 오차를 보정할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서에서 개시된 일 실시 예에 따른 무인 비행체는, 본체; 상기 본체에 구비되는 적어도 하나의 모터; 상기 적어도 하나의 모터 각각에 연결된 적어도 하나의 프로펠러; 상기 본체에 구비되고, 3축 방향으로 광을 출력하는 발광부; 상기 본체에 구비되고, 군집 비행 중인 다른 무인 비행체들 중 일부 무인 비행체가 출력하는 광을 수광하는 수광부; 무인 비행체의 운동상태를 센싱하는 센서를 포함하는 센싱부; 상기 센싱부의 센싱 데이터에 기초한 위치 정보를 상기 다른 무인 비행체들 중 적어도 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체와 공유하는 통신부; 및, 상기 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행하도록 상기 모터를 제어하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 센싱부는, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, GPS 센서, 카메라 센서 및 기압 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들로부터 취합된 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여, 상기 위치 오차를 판별할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들의 동종 센서에서 센싱된 정보에 기초한 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여 상기 위치 오차를 판별할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 z 축 좌표 정보를 취합하고, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 다른 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 x,y 축 좌표 정보를 취합할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는, 상기 판별된 위치 오차에 대한 정보를 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체로 송신하도록 상기 통신부를 제어할 수 있다.
한편, 상기 수광부는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 프로세서는, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체는, 상기 발광부와 상기 수광부를, 적어도 3 쌍(pair) 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광부와 상기 수광부의 쌍(pair)들은, 상기 발광부와 상기 수광부의 이격 거리 및 배치 방향이 동일할 수 있다.
한편, 상기 발광부와 상기 수광부는, 틸팅(tilting) 가능하게 구현될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서에서 개시된 일 실시 예에 따른 무인 비행체 시스템은, 특정 포메이션(formation)으로 군집 비행하는 무인 비행체들;을 포함하고, 상기 무인 비행체들은, 3축 방향으로 광을 출력하는 발광부, 상기 다른 무인 비행체들 중 일부 무인 비행체가 출력하는 광을 수광하는 수광부, 운동상태를 센싱하는 센서를 포함하는 센싱부, 및, 상기 센싱부의 센싱 데이터에 기초한 위치 정보를 상기 다른 무인 비행체들 중 적어도 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체와 공유하는 통신부를 포함하며, 상기 무인 비행체들 중 적어도 하나의 무인 비행체는, 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행할 수 있다.
한편, 상기 적어도 하나의 무인 비행체는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들로부터 취합된 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여, 상기 위치 오차를 판별할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 무인 비행체는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들의 동종 센서에서 센싱된 정보에 기초한 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여 상기 위치 오차를 판별할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 무인 비행체는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 z 축 좌표 정보를 취합하고, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 다른 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 x,y 축 좌표 정보를 취합할 수 있다.
한편, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 적어도 하나는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별할 수 있다.
또한, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별한 무인 비행체를 기준으로, 다른 무인 비행체들 중 적어도 일부가 위치 오차를 보정할 수 있다.
한편, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 제1 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 하나인 제1 무인 비행체를 기준으로 상기 제1 레이어에 정렬되는 나머지 무인 비행체들이 위치 오차를 보정하고, 상기 제1 레이어보다 높은 제2 레이어에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 상기 제1 무인 비행체와 동일 z축 상에 정렬되는 제2 무인 비행체가 상기 제1 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정하며, 상기 제2 무인 비행체를 기준으로 상기 제2 레이어에 정렬되는 나머지 무인 비행체들이 위치 오차를 보정할 수 있다.
또한, 상기 제1 무인 비행체는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별할 수 있다.
한편, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 제1 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들은, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하며, 상기 제1 레이어보다 높은 제2 레이어에 정렬되는 무인 비행체들은, 각각 동일 z축 상에 정렬되는 상기 제1 레이어의 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정할 수 있다.
한편, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서, 동일 고도의 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들은, 어느 하나의 베이스 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정하고, 베이스 무인 비행체들이 상호간의 간격을 조정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 광을 이용하여 무인 비행체의 위치를 정확하게 판별하고, 정밀 제어가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 군집 비행시 무인 비행체의 위치 오차를 정확하게 판별하고 보정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 군집 비행시 무인 비행체들의 위치를 정확하게 판별하고 정밀하게 제어 가능한 무인 비행체 및 무인 비행체 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 무인 비행체를 이용하여 주변 환경에 제약받지 않는 정확한 시공 가이드를 제공할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무인 비행체의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 무인 비행체의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항공 제어 시스템의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 5는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 6은 5G 통신 시스템에서 로봇과 5G 네트워크의 기본 동작의 일 예를 나타낸다.
도 7은 5G 통신을 이용한 로봇 대 로봇 간의 기본 동작의 일 예를 예시한다.
도 8은 UAS를 포함하는 3GPP 시스템 개념도의 일례를 나타낸 도이다.
도 9는 UAV에 대한 C2 통신 모델의 일례들을 나타낸다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 측정 수행 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 11과 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 건물 시공 분야 활용 예에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 13a와 도 13b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체들의 군집 비행의 건물 시공 분야 활용 예에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 군집 비행 시 광을 이용한 무인 비행체들의 정렬에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 상호 오차 보정에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 위치 오차 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 20은 도 19의 위치 오차 보정 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 위치 오차 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 22는 도 21의 위치 오차 보정 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 위치 오차 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 24는 도 23의 위치 오차 보정 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 25와 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 포메이션 형성 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 거리 판별 방법들에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 30은 레이저를 이용한 무인 비행체 얼라인(align)에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무인 비행체의 사시도를 나타낸다.
무인 비행체(100)는 지상의 관리자에 의해 수동 조작되거나, 설정된 비행 프로그램에 의해 자동 조종되면서 무인 비행하게 되는 것이다. 도 1을 참조하면, 이와 같은 무인 비행체(100)는 본체(20), 수평 및 수직이동 추진장치(10), 및 착륙용 레그(30)를 포함할 수 있다.
본체(20)는 작업부(40) 등의 모듈이 장착되는 몸체 부위이다.
무인 비행체(100)는 소정의 작업을 수행하는 작업부(40)를 포함할 수 있다.
일 예로, 작업부(40)는 영상 촬영을 위한 카메라를 구비하여 촬영 작업을 수행하도록 구비될 수 있다.
다른 예로, 작업부(40)는 공사 현장에서 정밀 시공을 돕기 위한 장비들을 구비할 수 있다. 예를 들어, 작업부(40)는 공사 현장에서의 가이드(guide)를 위한 레이저, 공사 현장을 모니터링(monitoring)하기 위한 카메라 등을 구비할 수 있다.
또 다른 예로, 작업부(40)는 물건, 사람의 수송 작업을 수행하도록 구비될 수도 있다.
또 다른 예로, 작업부(40)는 주변의 외부 침입자나 위험 상황등을 감지하는 보안 기능을 수행할 수 있다. 작업부(40)는 이러한 보안 기능을 수행하기 위한 카메라를 구비할 수 있다.
작업부(40)의 작업의 종류는 여러가지 예시가 있을 수 있으며, 본 설명의 예시로 제한될 필요가 없다. 또한, 무인 비행체(100)는 복수의 작업을 수행할 수 있고, 작업부(40)에는 무인 비행체(100)가 수행하는 복수의 작업을 위한 모듈, 장비들이 구비될 수 있다.
수평 및 수직이동 추진장치(10)는 본체(20)에 수직으로 설치되는 하나 이상의 프로펠러(11)로 이루어지는 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 수평 및 수직이동 추진장치(10)는 서로 이격 배치된 복수개의 프로펠러(11)와 모터(12)로 이루어진다. 여기서 수평 및 수직이동 추진장치(10)는 프로펠러(11)가 아닌 에어 분사형 추진기 구조로 이루어질 수도 있다.
복수 개의 프로펠러 지지부는 본체(20)에서 방사상으로 형성된다. 각각의 프로펠러 지지부에는 모터(12)가 장착될 수 있다. 각각의 모터(12)에는 프로펠러(11)가 장착된다.
복수 개의 프로펠러(11)는 본체(20)를 중심을 기준하여 대칭되게 배치될 수 있다. 그리고 복수 개의 프로펠러(11)의 회전 방향은 시계 방향과 반 시계 방향이 조합되도록 모터(12)의 회전 방향이 결정될 수 있다. 본체(20)를 중심을 기준하여 대칭되는 한 쌍의 프로펠러(11)의 회전 방향은 동일(예를 들어, 시계 방향)하게 설정될 수 있다. 그리고 다른 한 쌍의 프로펠러(11)은 이와 달리 회전 방향이 반대일 수 있다(예를 들어, 시계 반대 방향).
착륙용 레그(30)는 본체(20)의 저면에 서로 이격 배치된다. 또한, 착륙용 레그(30)의 하부에는 무인 비행체(100)가 착륙할 때 지면과의 충돌에 의한 충격을 최소화하는 완충 지지부재(미도시)가 장착될 수 있다. 물론 무인 비행체(100)는 상술한 바와 다른 비행체 구성의 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1의 무인 비행체의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무인 비행체(100)는 안정적으로 비행하기 위해서 각종 센서들을 이용해 자신의 비행상태를 측정한다. 무인 비행체(100)는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센싱부(130)를 포함할 수 있다.
무인 비행체(100)의 비행상태는 회전운동상태(Rotational States)와 병진운동상태(Translational States)로 정의된다.
회전운동상태는 ‘요(Yaw)’, ‘피치 (Pitch)’, 및 ‘롤 (Roll)’을 의미하며, 병진운동상태는 경도, 위도, 고도, 및 속도를 의미한다.
여기서, ‘롤’, ‘피치’, 및 ‘요’는 오일러 (Euler) 각도라 부르며, 비행기 기체좌표 x, y, z 세 축이 어떤 특정 좌표, 예를 들어, NED 좌표 N, E, D 세 축에 대하여 회전된 각도를 나타낸다. 비행기 전면이 기체좌표의 z축을 기준으로 좌우로 회전할 경우, 기체좌표의 x축은 NED 좌표의 N축에 대하여 각도 차이가 생기게 되며, 이각도를 "요"(Ψ)라고 한다. 비행기의 전면이 오른쪽으로 향한 y축을 기준으로 상하로 회전을 할 경우, 기체좌표의 z축은 NED 좌표의 D축에 대하여 각도 차이가 생기게 되며, 이 각도를 "피치"(θ)라고 한다. 비행기의 동체가 전면을 향한 x축을 기준으로 좌우로 기울게 될 경우, 기체좌표의 y축은 NED 좌표의 E축에 대하여 각도가 생기게 되며, 이 각도를 "롤"(Φ)이라 한다.
무인 비행체(100)는 회전운동상태를 측정하기 위해 3축 자이로 센서(Gyroscopes), 3축 가속도 센서(Accelerometers), 및 3축 지자기 센서(Magnetometers)를 이용할 수 있고, 병진운동상태를 측정하기 위해 GPS 센서와 기압 센서(Barometric Pressure Sensor)를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 센싱부(130)는 자이로 센서, 가속도 센서, GPS 센서, 카메라 센서 및 기압 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 자이로 센서와 가속도 센서는 무인 비행체(100)의 기체좌표(Body Frame Coordinate)가 지구관성좌표(Earth Centered Inertial Coordinate)에 대해 회전한 상태와 가속된 상태를 측정해주는데, MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 반도체 공정기술을 이용해 관성측정기(IMU: Inertial Measurement Unit)라 부르는 단일 칩(Single Chip)으로 제작될 수도 있다.
또한, IMU 칩 내부에는 자이로 센서와 가속도 센서가 측정한 지구관성좌표 기준의 측정치들을 지역좌표 (Local Coordinate), 예를 들어 GPS가 사용하는 NED(North-East-Down) 좌표로 변환해주는 마이크로 컨트롤러가 포함될 수 있다.
자이로 센서는 무인 비행체(100)의 기체좌표 x, y, z 세 축이 지구관성 좌표에 대하여 회전하는 각속도를 측정한 후 고정좌표로 변환된 값(Wx.gyro, Wy.gyro, Wz.gyro)을 계산하고, 이 값을 선형 미분방정식을 이용해 오일러 각도(Φgyro, θgyro, ψgyro)로 변환한다.
가속도 센서는 무인 비행체(100)의 기체좌표 x, y, z 세 축의 지구관성좌표에 대한 가속도를 측정한 후 고정좌표로 변환된 값(fx,acc, fy,acc, fz,acc)을 계산하고, 이 값을 ‘롤(Φacc)’과 ‘피치(θacc)’로 변환하며, 이 값 들은 자이로 센서의 측정치를 이용해 계산한 ‘롤(Φgyro)’과 ‘피치(θgyro)’에 포함된 바이어스 오차를 제거하는 데 이용된다.
지자기 센서는 무인 비행체(100)의 기체좌표 x, y, z 세 축의 자북점에 대한 방향을 측정하고, 이 값을 이용해 기체좌표의 NED 좌표에 대한 ‘요’ 값을 계산한다.
GPS 센서는 GPS 위성들로부터 수신한 신호를 이용해 NED 좌표 상에서 무인 비행체(100)의 병진운동상태, 즉, 위도(Pn.GPS), 경도(Pe.GPS), 고도(hMSL.GPS), 위도 상의 속도(Vn.GPS), 경도 상의 속도(Ve.GPS), 및 고도 상의 속도(Vd.GPS)를 계산한다. 여기서, 첨자 MSL은 해수면(MSL: Mean Sea Level)을 의미한다.
기압 센서는 무인 비행체(100)의 고도(hALP.baro)를 측정할 수 있다. 여기서, 첨자 ALP는 기압(Air-Level Pressor)을 의미하며, 기압 센서는 무인 비행체(100)의 이륙시 기압과 현재 비행고도에서의 기압을 비교해 이륙 지점으로부터의 현재 고도를 계산한다.
카메라 센서는 적어도 하나의 광학렌즈와, 광학렌즈를 통과한 광에 의해 상이 맺히는 다수 개의 광다이오드(photodiode, 예를 들어, pixel)를 포함하여 구성된 이미지센서(예를 들어, CMOS image sensor)와, 광다이오드들로부터 출력된 신호를 바탕으로 영상을 구성하는 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 정지영상은 물론이고, 정지영상으로 구성된 프레임들로 이루어진 동영상을 생성하는 것도 가능하다.
실시 예에 따라서 센싱부(130)는 광센서를 포함할 수 있다. 광센서는, 광 다이오드 센서(Photo Diode Sensor), 포토 디텍터(Photo Detector) 등 광 신호를 인식, 수신할 수 있는 수단을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 광 센서는 인식된 광 신호의 처리 및/또는 복조를 담당하는 신호 처리기를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서, 카메라 센서 중 적어도 일부를 광센서로 사용하는 것도 가능하다.
무인 비행체(100)는, 정보를 입력받거나 수신하고 정보를 출력하거나 송신하는 커뮤니케이션 모듈(170)을 포함할 수 있다. 커뮤니케이션 모듈(170)은 외부의 다른 기기와 정보를 송수신하는 드론 통신부(175)를 포함할 수 있다. 커뮤니케이션 모듈(170)은 정보를 입력하는 입력부(171)를 포함할 수 있다. 커뮤니케이션 모듈(170)은 정보를 출력하는 출력부(173)를 포함할 수 있다.
물론, 출력부(173)는 무인 비행체(100)에 생략되고 단말기(300)에 형성될 수 있다.
일 예로, 무인 비행체(100)는 입력부(171)로부터 직접 정보를 입력받을 수 있다. 다른 예로, 무인 비행체(100)는 별도의 단말기(도 3의 300) 또는 서버(도 3의 200)에 입력된 정보를 드론 통신부(175)를 통해 수신받을 수 있다.
일 예로, 무인 비행체(100)는 출력부(173)로 직접 정보를 출력시킬 수 있다. 다른 예로, 무인 비행체(100)는 드론 통신부(175)를 통해 별도의 단말기(300)로 정보를 송신하여, 단말기(300)가 정보를 출력하게 할 수 있다.
드론 통신부(175)는, 외부의 서버(200), 단말기(300) 등과 통신하게 구비될 수 있다. 드론 통신부(175)는, 스마트폰이나 컴퓨터 등의 단말기(300)로부터 입력된 정보를 수신할 수 있다. 드론 통신부(175)는 단말기(300)로 출력될 정보를 송신할 수 있다. 단말기(300)는 드론 통신부(175)로부터 받은 정보를 출력할 수 있다.
드론 통신부(175)는 단말기(300) 및/또는 서버(200)로부터 각종 명령 신호를 수신할 수 있다. 드론 통신부(175)는 단말기(300) 및/또는 서버(200)로부터 주행을 위한 구역 정보, 주행 경로, 주행 명령을 수신받을 수 있다. 여기서, 구역 정보는 비행 제한 구역 정보, 접근 제한 거리 정보를 포함할 수 있다.
입력부(171)는 On/Off 또는 각종 명령을 입력받을 수 있다. 입력부(171)는 구역 정보를 입력받을 수 있다. 입력부(171)는 물건 정보를 입력받을 수 있다. 입력부(171)는, 각종 버튼이나 터치패드, 또는 마이크 등을 포함할 수 있다.
출력부(173)는 각종 정보를 사용자에게 알릴 수 있다. 출력부(173)는 스피커 및/또는 디스플레이를 포함할 수 있다. 출력부(173)는 주행 중 감지한 발견물의 정보를 출력할 수 있다. 출력부(173)는 발견물의 식별 정보를 출력할 수 있다. 출력부(173)는 발견물의 위치 정보를 출력할 수 있다.
무인 비행체(100)는 맵핑 및/또는 현재 위치를 인식하는 등 각종 정보를 처리하고 판단하는 제어부(140)를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 무인 비행체(100)를 구성하는 각종 구성들의 제어를 통해, 무인 비행체(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다.
제어부(140)는 커뮤니케이션 모듈(170)로부터 정보를 받아 처리할 수 있다. 제어부(140)는 입력부(171)로부터 정보를 입력 받아 처리할 수 있다. 제어부(140)는 드론 통신부(175)로부터 정보를 받아 처리할 수 있다.
제어부(140)는 센싱부(130)로부터 감지 정보를 입력 받아 처리할 수 있다.
제어부(140)는 모터부(12)의 구동을 제어할 수 있다. 모터부(12)는 각각 하나 이상의 모터와 모터 구동에 필요한 기타 구성을 포함할 수 있다. 제어부(140)는 작업부(40)의 동작을 제어할 수 있다.
무인 비행체(100)는 각종 데이터를 저장하는 저장부(150)를 포함한다. 저장부(150)는 무인 비행체(100)의 제어에 필요한 각종 정보들을 기록하는 것으로, 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다.
저장부(150)에는 주행구역에 대한 맵이 저장될 수 있다. 맵은 무인 비행체(100)와 드론 통신부(175)을 통해 정보를 교환할 수 있는 외부 단말기(300)에 의해 입력된 것일 수도 있고, 무인 비행체(100)가 스스로 학습을 하여 생성한 것일 수도 있다. 전자의 경우, 외부 단말기(300)로는 맵 설정을 위한 어플리케이션(application)이 탑재된 리모콘, PDA, 랩탑(laptop), 스마트 폰, 태블릿 등을 예로 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항공 제어 시스템의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 다른 항공 제어 시스템은 무인 비행체(100)와 서버(200)를 포함하거나, 무인 비행체(100), 단말기(300) 및 서버(200)를 포함할 수 있다.
단말기(300)는 무인 비행체(100)를 제어하는 제어명령을 입력 받는 컨트롤러와 시각적 또는 청각적 정보를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
서버(200)는 무인 비행체(100)의 비행이 제한되는 비행 제한 구역 정보를 저장하고, 무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨에 따라 비행 제한 구역의 접근 제한 거리를 다르게 산정하고, 무인 비행체(100) 및 단말기(300) 중 적어도 하나에 비행 제한 구역 정보와 접근 제한 거리 정보를 제공한다. 따라서, 자유 주행에 레벨이 높은 무인 비행체(100)의 경우 효율적인 경로를 주행하도록 하고, 자율 주행 레벨이 낮은 무인 비행체(100)의 경우 자율 주행 레벨이 낮은 무인 비행체(100)가 비행 제한 구역에 근접하여 발생할 수 있는 사고를 예방할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 서버(200)는 비행 제한 구역 정보와 접근 제한 거리 정보를 바탕으로 비행 경로를 설정하고, 비행 경로를 무인 비행체(100) 및 단말기(300) 중 적어도 하나에 제공할 수 있다.
적극적으로, 서버(200)는 비행 제한 구역 정보와 자율 주행 레벨에 따른 접근 제한 거리 정보를 바탕으로 비행 경로를 설정하고, 비행 경로 대로 무인 비행체(100)를 제어할 수 있다.
서버(200)는 무인 비행체(100)가 접근 제한 거리 이내로 접근하면, 자율 주행 레벨에 따라 무인 비행체(100)에 상이한 명령을 송신할 수 있다. 서버(200)는 무인 비행체(100)의 자동 조정 또는 수동 조정 여부에 무인 비행체(100)에 상이한 명령을 송신할 수 있다.
예를 들면, 서버(200)는 무인 비행체(100) 및/또는 단말기(300)와 정보를 주고받는 통신부(210), 무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨을 판단하는 레벨판단 유닛(220), 무인 비행체(100)의 비행이 제한되는 비행 제한 구역 정보를 저장하는 저장부(230) 및 무인 비행체(100) 및/또는 단말기(300)에 정보를 제공하거나, 무인 비행체(100) 및/또는 단말기(300)는 제어하는 컨트롤 유닛(240)을 포함할 수 있다. 또한, 서버(200)는 무인 비행체(100)에서 제공받은 위치 고도 정보를 통해 무인 비행체(100)의 위치 및 고도를 판단하는 위치판단 유닛(250)을 더 포함할 수도 있다.
저장부(230)는 무인 비행체(100) 및/또는 단말기(200)에 관한 정보를 저장할수 있따. 또한, 항 저장부(230)는 공관제를 위하여 비행 제한 구역에 대한 정보를 저장하고, 무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨에 대한 정보를 저장하며, 무인 비행체(100)의 항공관제에 대한 정보를 저장할 수 있다.
레벨판단 유닛(220)은 무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨을 판단한다. 무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨은 무인 비행체(100)에서 서버(200)로 송신된 자율 주행 레벨 정보를 통해 판단하거나, 단말기(300)에서 제공된 자율 주행 레벨 정보를 통해 판단한다.
무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨은 완전히 수동 주행만 가능하거나, 수동 주행을 각종 센서로 보조하는 수준을 레벨 1로 정의하고, 무인 비행체(100)가 반 자율 주행(자동이착륙, 소극적 장애물 회피, 사용자가 지정한 경로 대로 이동)을 하는 수준을 레벨 2로 정의하며, 무인 비행체(100)가 완전한 자율 주행(스스로 경로를 생성하고 목적지(S2)로 이동하고, 스스로 작업을 수행)하는 수준을 레벨 3으로 정의할 수 있다.
컨트롤 유닛(240)은 무인 비행체(100)의 자율 주행 레벨에 따라 비행 제한 구역의 접근 제한 거리를 다르게 산정하고, 무인 비행체(100) 및/또는 단말기(300)에 비행 제한 구역 정보와 접근 제한 거리 정보를 제공한다.
비행 제한 구역의 정보는 비행 제한 구역의 위치 정보와, 비행 제한 구역의 경계 정보를 포함할 수 있다.
컨트롤 유닛(240)은, 무인 비행체(100)가 접근 제한 거리 이내로 접근하면, 자율 주행 레벨에 따라 무인 비행체(100)에 상이한 명령을 송신할 수 있다. 따라서, 자율 주행 레벨에 따라 비행 제한 구역에서 효율적인 주행을 유도하고, 사고를 방지할 수 있다.
무인 비행체(100), 단말기(300) 및 서버(200)는 서로 무선 통신 방법으로 연결된다.
무선 통신 방법은 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 사용될 수 있다.
무선 통신 방법은 무선 인터넷 기술이 사용될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 5G 등이 있다. 특히 5G 통신망을 이용하여 데이터를 송수신함으로써 보다 빠른 응답이 가능하다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 명세서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(Next generation NodeB) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP 5G를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
UE 및 5G 네트워크 블록도 예시
도 4는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 4를 참조하면, 무인 비행체를 제1 통신 장치로 정의(도 4의 410)하고, 프로세서(411)가 무인 비행체의 상세 동작을 수행할 수 있다. 이 경우에 프로세서(411)는 도 2의 제어부(140)에 대응할 수 있다.
무인 비행체는 드론, 무인 항공 로봇 등으로 표현될 수도 있다.
드론과 통신하는 5G 네트워크를 제2 통신 장치로 정의(도 4의 420)하고, 프로세서(421)가 드론의 상세 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 5G 네트워크는 드론과 통신하는 다른 드론을 포함할 수 있다.
5G 네트워크가 제 1 통신 장치로, 드론이 제 2 통신 장치로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제 1 통신 장치 또는 상기 제 2 통신 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 드론 등일 수 있다.
예를 들어, 단말 또는 UE(User Equipment)는 드론(Drone), UAV(Unmanned Aerial Vehicle), 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 4를 참고하면, 제 1 통신 장치(410)와 제 2 통신 장치(420)은 프로세서(processor, 411,421), 메모리(memory, 414,424), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 415,425), Tx 프로세서(412,422), Rx 프로세서(413,423), 안테나(416,426)를 포함한다. Tx/Rx 모듈은 트랜시버라고도 한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(415)는 각각의 안테나(426)을 통해 신호를 전송한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서 (421)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (424)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 전송(TX) 프로세서(412)는 L1 계층(즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 수신(RX) 프로세서는 L1(즉, 물리 계층)의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(420)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(410)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(425)는 각각의 안테나(426)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(423)에 제공한다. 프로세서 (421)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (424)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법
도 5는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 5를 참고하면, UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 BS와 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다(S201). 이를 위해, UE는 BS로부터 1차 동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 2차 동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 BS와 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. LTE 시스템과 NR 시스템에서 P-SCH와 S-SCH는 각각 1차 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)와 2차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)로 불린다. 초기 셀 탐색 후, UE는 BS로부터 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 브로드캐스트 정보를 획득할 수 있다. 한편, UE는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(downlink reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 UE는 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared Channel, PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S202).
한편, BS에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 UE는 BS에 대해 임의 접속 과정(random access procedure, RACH)을 수행할 수 있다(단계 S203 내지 단계 S206). 이를 위해, UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로서 전송하고(S203 및 S205), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지를 수신할 수 있다(S204 및 S206). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 과정(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 과정을 수행한 UE는 이후 일반적인 상향링크/하향링크 신호 전송 과정으로서 PDCCH/PDSCH 수신(S207) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 전송(S208)을 수행할 수 있다. 특히 UE는 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 수신한다. UE는 해당 탐색 공간 설정(configuration)들에 따라 서빙 셀 상의 하나 이상의 제어 요소 세트(control element set, CORESET)들에 설정된 모니터링 기회(occasion)들에서 PDCCH 후보(candidate)들의 세트를 모니터링한다. UE가 모니터할 PDCCH 후보들의 세트는 탐색 공간 세트들의 면에서 정의되며, 탐색 공간 세트는 공통 탐색 공간 세트 또는 UE-특정 탐색 공간 세트일 수 있다. CORESET은 1~3개 OFDM 심볼들의 시간 지속기간을 갖는 (물리) 자원 블록들의 세트로 구성된다. 네트워크는 UE가 복수의 CORESET들을 갖도록 설정할 수 있다. UE는 하나 이상의 탐색 공간 세트들 내 PDCCH 후보들을 모니터링한다. 여기서 모니터링이라 함은 탐색 공간 내 PDCCH 후보(들)에 대한 디코딩 시도하는 것을 의미한다. UE가 탐색 공간 내 PDCCH 후보들 중 하나에 대한 디코딩에 성공하면, 상기 UE는 해당 PDCCH 후보에서 PDCCH를 검출했다고 판단하고, 상기 검출된 PDCCH 내 DCI를 기반으로 PDSCH 수신 혹은 PUSCH 전송을 수행한다. PDCCH는 PDSCH 상의 DL 전송들 및 PUSCH 상의 UL 전송들을 스케줄링하는 데 사용될 수 있다. 여기서 PDCCH 상의 DCI는 하향링크 공유 채널과 관련된, 변조(modulation) 및 코딩 포맷과 자원 할당(resource allocation) 정보를 적어도 포함하는 하향링크 배정(assignment)(즉, downlink grant; DL grant), 또는 상향링크 공유 채널과 관련된, 변조 및 코딩 포맷과 자원 할당 정보를 포함하는 상향링크 그랜트(uplink grant; UL grant)를 포함한다.
도 5를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 초기 접속(Initial Access, IA) 절차에 대해 추가적으로 살펴본다.
UE는 SSB에 기반하여 셀 탐색(search), 시스템 정보 획득, 초기 접속을 위한 빔 정렬, DL 측정 등을 수행할 수 있다. SSB는 SS/PBCH(Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) 블록과 혼용된다.
SSB는 PSS, SSS와 PBCH로 구성된다. SSB는 4개의 연속된 OFDM 심볼들에 구성되며, OFDM 심볼별로 PSS, PBCH, SSS/PBCH 또는 PBCH가 전송된다. PSS와 SSS는 각각 1개의 OFDM 심볼과 127개의 부반송파들로 구성되고, PBCH는 3개의 OFDM 심볼과 576개의 부반송파들로 구성된다.
셀 탐색은 UE가 셀의 시간/주파수 동기를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID(Identifier)(예, Physical layer Cell ID, PCI)를 검출하는 과정을 의미한다. PSS는 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용되고, SSS는 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용된다. PBCH는 SSB (시간) 인덱스 검출 및 하프-프레임 검출에 사용된다.
336개의 셀 ID 그룹이 존재하고, 셀 ID 그룹 별로 3개의 셀 ID가 존재한다. 총 1008개의 셀 ID가 존재한다. 셀의 셀 ID가 속한 셀 ID 그룹에 관한 정보는 상기 셀의 SSS를 통해 제공/획득되며, 상기 셀 ID 내 336개 셀들 중 상기 셀 ID에 관한 정보는 PSS를 통해 제공/획득된다
SSB는 SSB 주기(periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송된다. 초기 셀 탐색 시에 UE가 가정하는 SSB 기본 주기는 20ms로 정의된다. 셀 접속 후, SSB 주기는 네트워크(예, BS)에 의해 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나로 설정될 수 있다.
다음으로, 시스템 정보 (system information; SI) 획득에 대해 살펴본다.
SI는 마스터 정보 블록(master information block, MIB)와 복수의 시스템 정보 블록(system information block, SIB)들로 나눠진다. MIB 외의 SI는 RMSI(Remaining Minimum System Information)으로 지칭될 수 있다. MIB는 SIB1(SystemInformationBlock1)을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH의 모니터링을 위한 정보/파라미터를 포함하며 SSB의 PBCH를 통해 BS에 의해 전송된다. SIB1은 나머지 SIB들(이하, SIBx, x는 2 이상의 정수)의 가용성(availability) 및 스케줄링(예, 전송 주기, SI-윈도우 크기)과 관련된 정보를 포함한다. SIBx는 SI 메시지에 포함되며 PDSCH를 통해 전송된다. 각각의 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 윈도우(즉, SI-윈도우) 내에서 전송된다.
도 5를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 임의 접속(Random Access, RA) 과정에 대해 추가적으로 살펴본다.
임의 접속 과정은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 임의 접속 과정은 네트워크 초기 접속, 핸드오버, UE-트리거드(triggered) UL 데이터 전송에 사용될 수 있다. UE는 임의 접속 과정을 통해 UL 동기와 UL 전송 자원을 획득할 수 있다. 임의 접속 과정은 경쟁 기반(contention-based) 임의 접속 과정과 경쟁 프리(contention free) 임의 접속 과정으로 구분된다. 경쟁 기반의 임의 접속 과정에 대한 구체적인 절차는 아래와 같다.
UE가 UL에서 임의 접속 과정의 Msg1로서 임의 접속 프리앰블을 PRACH를 통해 전송할 수 있다. 서로 다른 두 길이를 가지는 임의 접속 프리앰블 시퀀스들이 지원된다. 긴 시퀀스 길이 839는 1.25 및 5 kHz의 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 대해 적용되며, 짧은 시퀀스 길이 139는 15, 30, 60 및 120 kHz의 부반송파 간격에 대해 적용된다.
BS가 UE로부터 임의 접속 프리앰블을 수신하면, BS는 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지(Msg2)를 상기 UE에게 전송한다. RAR을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH는 임의 접속(random access, RA) 무선 네트워크 임시 식별자(radio network temporary identifier, RNTI)(RA-RNTI)로 CRC 마스킹되어 전송된다. RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출한 UE는 상기 PDCCH가 나르는 DCI가 스케줄링하는 PDSCH로부터 RAR을 수신할 수 있다. UE는 자신이 전송한 프리앰블, 즉, Msg1에 대한 임의 접속 응답 정보가 상기 RAR 내에 있는지 확인한다. 자신이 전송한 Msg1에 대한 임의 접속 정보가 존재하는지 여부는 상기 UE가 전송한 프리앰블에 대한 임의 접속 프리앰블 ID가 존재하는지 여부에 의해 판단될 수 있다. Msg1에 대한 응답이 없으면, UE는 전력 램핑(power ramping)을 수행하면서 RACH 프리앰블을 소정의 횟수 이내에서 재전송할 수 있다. UE는 가장 최근의 경로 손실 및 전력 램핑 카운터를 기반으로 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다.
상기 UE는 임의 접속 응답 정보를 기반으로 상향링크 공유 채널 상에서 UL 전송을 임의 접속 과정의 Msg3로서 전송할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다. Msg3에 대한 응답으로서, 네트워크는 Msg4를 전송할 수 있으며, 이는 DL 상에서의 경쟁 해결 메시지로 취급될 수 있다. Msg4를 수신함으로써, UE는 RRC 연결된 상태에 진입할 수 있다.
5G 통신 시스템의 빔 관리(Beam Management, BM) 절차
BM 과정은 (1) SSB 또는 CSI-RS를 이용하는 DL BM 과정과, (2) SRS(sounding reference signal)을 이용하는 UL BM 과정으로 구분될 수 있다. 또한, 각 BM 과정은 Tx 빔을 결정하기 위한 Tx 빔 스위핑과 Rx 빔을 결정하기 위한 Rx 빔 스위핑을 포함할 수 있다.
SSB를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
SSB를 이용한 빔 보고(beam report)에 대한 설정은 RRC_CONNECTED에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)/빔 설정 시에 수행된다.
- UE는 BM을 위해 사용되는 SSB 자원들에 대한 CSI-SSB-ResourceSetList를 포함하는 CSI-ResourceConfig IE를 BS로부터 수신한다. RRC 파라미터 csi-SSB-ResourceSetList는 하나의 자원 세트에서 빔 관리 및 보고을 위해 사용되는 SSB 자원들의 리스트를 나타낸다. 여기서, SSB 자원 세트는 {SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, ??}으로 설정될 수 있다. SSB 인덱스는 0부터 63까지 정의될 수 있다.
- UE는 상기 CSI-SSB-ResourceSetList에 기초하여 SSB 자원들 상의 신호들을 상기 BS로부터 수신한다.
- SSBRI 및 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)에 대한 보고와 관련된 CSI-RS reportConfig가 설정된 경우, 상기 UE는 최선(best) SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 BS에게 보고한다. 예를 들어, 상기 CSI-RS reportConfig IE의 reportQuantity가 'ssb-Index-RSRP'로 설정된 경우, UE는 BS으로 최선 SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 보고한다.
UE는 SSB와 동일한 OFDM 심볼(들)에 CSI-RS 자원이 설정되고, 'QCL-TypeD'가 적용 가능한 경우, 상기 UE는 CSI-RS와 SSB가 'QCL-TypeD' 관점에서 유사 동일 위치된(quasi co-located, QCL) 것으로 가정할 수 있다. 여기서, QCL-TypeD는 공간(spatial) Rx 파라미터 관점에서 안테나 포트들 간에 QCL되어 있음을 의미할 수 있다. UE가 QCL-TypeD 관계에 있는 복수의 DL 안테나 포트들의 신호들을 수신 시에는 동일한 수신 빔을 적용해도 무방하다.
다음으로, CSI-RS를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
CSI-RS를 이용한 UE의 Rx 빔 결정(또는 정제(refinement)) 과정과 BS의 Tx 빔 스위핑 과정에 대해 차례대로 살펴본다. UE의 Rx 빔 결정 과정은 반복 파라미터가 'ON'으로 설정되며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정은 반복 파라미터가 'OFF'로 설정된다.
먼저, UE의 Rx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 세팅되어 있다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원(들) 상에서의 신호들을 BS의 동일 Tx 빔(또는 DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 서로 다른 OFDM 심볼에서 반복 수신한다.
- UE는 자신의 Rx 빔을 결정한다.
- UE는 CSI 보고를 생략한다. 즉, UE는 상가 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 경우, CSI 보고를 생략할 수 있다.
다음으로, BS의 Tx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 세팅되어 있으며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정과 관련된다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원들 상에서의 신호들을 BS의 서로 다른 Tx 빔(DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 수신한다.
- UE는 최상의(best) 빔을 선택(또는 결정)한다.
- UE는 선택된 빔에 대한 ID(예, CRI) 및 관련 품질 정보(예, RSRP)를 BS으로 보고한다. 즉, UE는 CSI-RS가 BM을 위해 전송되는 경우 CRI와 이에 대한 RSRP를 BS으로 보고한다.
다음으로, SRS를 이용한 UL BM 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'beam management'로 설정된 (RRC 파라미터) 용도 파라미터를 포함하는 RRC 시그널링(예, SRS-Config IE)를 BS로부터 수신한다. SRS-Config IE는 SRS 전송 설정을 위해 사용된다. SRS-Config IE는 SRS-Resources의 리스트와 SRS-ResourceSet들의 리스트를 포함한다. 각 SRS 자원 세트는 SRS-resource들의 세트를 의미한다.
- UE는 상기 SRS-Config IE에 포함된 SRS-SpatialRelation Info에 기초하여 전송할 SRS 자원에 대한 Tx 빔포밍을 결정한다. 여기서, SRS-SpatialRelation Info는 SRS 자원별로 설정되고, SRS 자원별로 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용할지를 나타낸다.
- 만약 SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되면 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용하여 전송한다. 하지만, SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되지 않으면, 상기 UE는 임의로 Tx 빔포밍을 결정하여 결정된 Tx 빔포밍을 통해 SRS를 전송한다.
다음으로, 빔 실패 복구(beam failure recovery, BFR) 과정에 대해 살펴본다.
빔포밍된 시스템에서, RLF(Radio Link Failure)는 UE의 회전(rotation), 이동(movement) 또는 빔포밍 블로키지(blockage)로 인해 자주 발생할 수 있다. 따라서, 잦은 RLF가 발생하는 것을 방지하기 위해 BFR이 NR에서 지원된다. BFR은 무선 링크 실패 복구 과정과 유사하고, UE가 새로운 후보 빔(들)을 아는 경우에 지원될 수 있다. 빔 실패 검출을 위해, BS는 UE에게 빔 실패 검출 참조 신호들을 설정하고, 상기 UE는 상기 UE의 물리 계층으로부터의 빔 실패 지시(indication)들의 횟수가 BS의 RRC 시그널링에 의해 설정된 기간(period) 내에 RRC 시그널링에 의해 설정된 임계치(threshold)에 이르면(reach), 빔 실패를 선언(declare)한다. 빔 실패가 검출된 후, 상기 UE는 PCell 상의 임의 접속 과정을 개시(initiate)함으로써 빔 실패 복구를 트리거하고; 적절한(suitable) 빔을 선택하여 빔 실패 복구를 수행한다(BS가 어떤(certain) 빔들에 대해 전용 임의 접속 자원들을 제공한 경우, 이들이 상기 UE에 의해 우선화된다). 상기 임의 접속 절차의 완료(completion) 시, 빔 실패 복구가 완료된 것으로 간주된다.
URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication)
NR에서 정의하는 URLLC 전송은 (1) 상대적으로 낮은 트래픽 크기, (2) 상대적으로 낮은 도착 레이트(low arrival rate), (3) 극도의 낮은 레이턴시 요구사항(requirement)(예, 0.5, 1ms), (4) 상대적으로 짧은 전송 지속기간(duration)(예, 2 OFDM symbols), (5) 긴급한 서비스/메시지 등에 대한 전송을 의미할 수 있다. UL의 경우, 보다 엄격(stringent)한 레이턴시 요구 사항(latency requirement)을 만족시키기 위해 특정 타입의 트래픽(예컨대, URLLC)에 대한 전송이 앞서서 스케줄링된 다른 전송(예컨대, eMBB)과 다중화(multiplexing)되어야 할 필요가 있다. 이와 관련하여 한 가지 방안으로, 앞서 스케줄링 받은 UE에게 특정 자원에 대해서 프리엠션(preemption)될 것이라는 정보를 주고, 해당 자원을 URLLC UE가 UL 전송에 사용하도록 한다.
NR의 경우, eMBB와 URLLC 사이의 동적 자원 공유(sharing)이 지원된다. eMBB와 URLLC 서비스들은 비-중첩(non-overlapping) 시간/주파수 자원들 상에서 스케줄될 수 있으며, URLLC 전송은 진행 중인(ongoing) eMBB 트래픽에 대해 스케줄된 자원들에서 발생할 수 있다. eMBB UE는 해당 UE의 PDSCH 전송이 부분적으로 펑처링(puncturing)되었는지 여부를 알 수 없을 수 있고, 손상된 코딩된 비트(corrupted coded bit)들로 인해 UE는 PDSCH를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 점을 고려하여, NR에서는 프리엠션 지시(preemption indication)을 제공한다. 상기 프리엠션 지시(preemption indication)는 중단된 전송 지시(interrupted transmission indication)으로 지칭될 수도 있다.
프리엠션 지시와 관련하여, UE는 BS로부터의 RRC 시그널링을 통해 DownlinkPreemption IE를 수신한다. UE가 DownlinkPreemption IE를 제공받으면, DCI 포맷 2_1을 운반(convey)하는 PDCCH의 모니터링을 위해 상기 UE는 DownlinkPreemption IE 내 파라미터 int-RNTI에 의해 제공된 INT-RNTI를 가지고 설정된다. 상기 UE는 추가적으로 servingCellID에 의해 제공되는 서빙 셀 인덱스들의 세트를 포함하는 INT-ConfigurationPerServing Cell에 의해 서빙 셀들의 세트와 positionInDCI에 의해 DCI 포맷 2_1 내 필드들을 위한 위치들의 해당 세트를 가지고 설정되고, dci-PayloadSize에 의해 DCI 포맷 2_1을 위한 정보 페이로드 크기를 가지고 설졍되며, timeFrequencySect에 의한 시간-주파수 자원들의 지시 입도(granularity)를 가지고 설정된다.
상기 UE는 상기 DownlinkPreemption IE에 기초하여 DCI 포맷 2_1을 상기 BS로부터 수신한다.
UE가 서빙 셀들의 설정된 세트 내 서빙 셀에 대한 DCI 포맷 2_1을 검출하면, 상기 UE는 상기 DCI 포맷 2_1이 속한 모니터링 기간의 바로 앞(last) 모니터링 기간의 PRB들의 세트 및 심볼들의 세트 중 상기 DCI 포맷 2_1에 의해 지시되는 PRB들 및 심볼들 내에는 상기 UE로의 아무런 전송도 없다고 가정할 수 있다. 예를 들어, UE는 프리엠션에 의해 지시된 시간-주파수 자원 내 신호는 자신에게 스케줄링된 DL 전송이 아니라고 보고 나머지 자원 영역에서 수신된 신호들을 기반으로 데이터를 디코딩한다.
mMTC (massive MTC)
mMTC(massive Machine Type Communication)은 많은 수의 UE와 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원하기 위한 5G의 시나리오 중 하나이다. 이 환경에서, UE는 굉장히 낮은 전송 속도와 이동성을 가지고 간헐적으로 통신하게 된다. 따라서, mMTC는 UE를 얼마나 낮은 비용으로 오랫동안 구동할 수 있는지를 주요 목표로 하고 있다. mMTC 기술과 관련하여 3GPP에서는 MTC와 NB(NarrowBand)-IoT를 다루고 있다.
mMTC 기술은 PDCCH, PUCCH, PDSCH(physical downlink shared channel), PUSCH 등의 반복 전송, 주파수 호핑(hopping), 리튜닝(retuning), 가드 구간(guard period) 등의 특징을 가진다.
즉, 특정 정보를 포함하는 PUSCH(또는 PUCCH(특히, long PUCCH) 또는 PRACH) 및 특정 정보에 대한 응답을 포함하는 PDSCH(또는 PDCCH)가 반복 전송된다. 반복 전송은 주파수 호핑(frequency hopping)을 통해 수행되며, 반복 전송을 위해, 제 1 주파수 자원에서 제 2 주파수 자원으로 가드 구간(guard period)에서 (RF) 리튜닝(retuning)이 수행되고, 특정 정보 및 특정 정보에 대한 응답은 협대역(narrowband)(ex. 6 RB (resource block) or 1 RB)를 통해 송/수신될 수 있다.
5G 통신을 이용한 로봇 기본 동작
도 6은 5G 통신 시스템에서 로봇과 5G 네트워크의 기본 동작의 일 예를 나타낸다.
로봇은 특정 정보 전송을 5G 네트워크로 전송한다(S1). 그리고, 상기 5G 네트워크는 로봇의 원격 제어 여부를 결정할 수 있다(S2). 여기서, 상기 5G 네트워크는 로봇 관련 원격 제어를 수행하는 서버 또는 모듈을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 5G 네트워크는 로봇의 원격 제어와 관련된 정보(또는 신호)를 상기 로봇으로 전송할 수 있다(S3).
5G 통신 시스템에서 로봇과 5G 네트워크 간의 응용 동작
이하, 도 1 내지 도 6과 앞서 살핀 무선 통신 기술(BM 절차, URLLC, Mmtc 등)을 참고하여 5G 통신을 이용한 로봇 동작에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 eMBB 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 S1 단계 및 S3 단계와 같이, 로봇이 5G 네트워크와 신호, 정보 등을 송/수신하기 위해, 로봇은 도 3의 S1 단계 이전에 5G 네트워크와 초기 접속(initial access) 절차 및 임의 접속(random access) 절차를 수행한다.
보다 구체적으로, 로봇은 DL 동기 및 시스템 정보를 획득하기 위해 SSB에 기초하여 5G 네트워크와 초기 접속 절차를 수행한다. 상기 초기 접속 절차 과정에서 빔 관리(beam management, BM) 과정, 빔 실패 복구(beam failure recovery) 과정이 추가될 수 있으며, 로봇이 5G 네트워크로부터 신호를 수신하는 과정에서 QCL(quasi-co location) 관계가 추가될 수 있다.
또한, 로봇은 UL 동기 획득 및/또는 UL 전송을 위해 5G 네트워크와 임의 접속 절차를 수행한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 로봇으로 특정 정보의 전송을 스케쥴링하기 위한 UL grant를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 로봇은 상기 UL grant에 기초하여 상기 5G 네트워크로 특정 정보를 전송한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 로봇으로 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱 결과의 전송을 스케쥴링하기 위한 DL grant를 전송한다. 따라서, 상기 5G 네트워크는 상기 DL grant에 기초하여 상기 로봇으로 원격 제어와 관련된 정보(또는 신호)를 전송할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 URLLC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 로봇은 5G 네트워크와 초기 접속 절차 및/또는 임의 접속 절차를 수행한 후, 로봇은 5G 네트워크로부터 DownlinkPreemption IE를 수신할 수 있다. 그리고, 로봇은 DownlinkPreemption IE에 기초하여 프리엠션 지시(pre-emption indication)을 포함하는 DCI 포맷 2_1을 5G 네트워크로부터 수신한다. 그리고, 로봇은 프리엠션 지시(pre-emption indication)에 의해 지시된 자원(PRB 및/또는 OFDM 심볼)에서 eMBB data의 수신을 수행(또는 기대 또는 가정)하지 않는다. 이후, 로봇은 특정 정보를 전송할 필요가 있는 경우 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 mMTC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 6의 단계들 중 mMTC 기술의 적용으로 달라지는 부분 위주로 설명하기로 한다.
도 6의 S1 단계에서, 로봇은 특정 정보를 5G 네트워크로 전송하기 위해 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신한다. 여기서, 상기 UL grant는 상기 특정 정보의 전송에 대한 반복 횟수에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 정보는 상기 반복 횟수에 대한 정보에 기초하여 반복하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 로봇은 상기 UL grant에 기초하여 특정 정보를 5G 네트워크로 전송한다. 그리고, 특정 정보의 반복 전송은 주파수 호핑을 통해 수행되고, 첫 번째 특정 정보의 전송은 제 1 주파수 자원에서, 두 번째 특정 정보의 전송은 제 2 주파수 자원에서 전송될 수 있다. 상기 특정 정보는 6RB(Resource Block) 또는 1RB(Resource Block)의 협대역(narrowband)을 통해 전송될 수 있다.
5G 통신을 이용한 로봇 대 로봇 간의 동작
도 7은 5G 통신을 이용한 로봇 대 로봇 간의 기본 동작의 일 예를 예시한다.
제1 로봇은 특정 정보를 제2 로봇으로 전송한다(S61). 제2 로봇은 특정 정보에 대한 응답을 제1 로봇으로 전송한다(S62).
한편, 5G 네트워크가 상기 특정 정보, 상기 특정 정보에 대한 응답의 자원 할당에 직접적(사이드 링크 통신 전송 모드 3) 또는 간접적으로(사이드링크 통신 전송 모드 4) 관여하는지에 따라 로봇 대 로봇 간 응용 동작의 구성이 달라질 수 있다.
다음으로, 5G 통신을 이용한 로봇 대 로봇 간의 응용 동작에 대해 살펴본다.
먼저, 5G 네트워크가 로봇 대 로봇 간의 신호 전송/수신의 자원 할당에 직접적으로 관여하는 방법을 설명한다.
5G 네트워크는, 모드 3 전송(PSCCH 및/또는 PSSCH 전송)의 스케줄링을 위해 DCI 포맷 5A를 제1 로봇에 전송할 수 있다. 여기서, PSCCH(physical sidelink control channel)는 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 5G 물리 채널이고, PSSCH(physical sidelink shared channel)는 특정 정보를 전송하는 5G 물리 채널이다. 그리고, 제1 로봇은 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 SCI 포맷 1을 PSCCH 상에서 제2 로봇으로 전송한다. 그리고, 제1 로봇이 특정 정보를 PSSCH 상에서 제2 로봇으로 전송한다.
다음으로, 5G 네트워크가 신호 전송/수신의 자원 할당에 간접적으로 관여하는 방법에 대해 살펴본다.
제1 로봇은 모드 4 전송을 위한 자원을 제1 윈도우에서 센싱한다. 그리고, 제1 로봇은, 상기 센싱 결과에 기초하여 제2 윈도우에서 모드 4 전송을 위한 자원을 선택한다. 여기서, 제1 윈도우는 센싱 윈도우(sensing window)를 의미하고, 제2 윈도우는 선택 윈도우(selection window)를 의미한다. 제1 로봇은 상기 선택된 자원을 기초로 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 SCI 포맷 1을 PSCCH 상에서 제2 로봇으로 전송한다. 그리고, 제1 로봇은 특정 정보를 PSSCH 상에서 제2 로봇으로 전송한다.
앞서 살핀 드론의 구조적 특징, 5G 통신 기술 등은 후술할 본 발명에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 발명에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
드론(Drone)
무인 항공 시스템(Unmanned Aerial System): UAV와 UAV 컨트롤러의 결합
무인 비행체 (Unmanned Aerial Vehicle): 원격 조정되는 인간 조종사가 없는 항공기로서, 무인 항공 로봇, 드론, 또는 단순히 로봇 등으로 표현될 수 있다.
UAV 컨트롤러(controller): UAV를 원격으로 제어하는데 사용되는 디바이스
ATC: Air Traffic Control
NLOS: Non-line-of-sight
UAS: Unmanned Aerial System
UAV: Unmanned Aerial Vehicle
UCAS: Unmanned Aerial Vehicle Collision Avoidance System
UTM: Unmanned Aerial Vehicle Traffic Management
C2: Command and Control
도 8은 UAS를 포함하는 3GPP 시스템 개념도의 일례를 나타낸 도이다.
무인 항공 시스템 (UAS)은 때로는 드론(drone)이라고 무인 비행체 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV)와 UAV 컨트롤러(controller)의 결합이다. UAV는 인력 조종 장치가 없는 항공기이다. 대신에, UAV는 UAV 컨트롤러를 통해 지상의 오퍼레이터(operator)로부터 제어되며, 자율 비행 능력들을 가질 수 있다. UAV 및 UAV 컨트롤러 간의 통신 시스템은 3GPP 시스템에 의해 제공된다. 크기와 무게에서 UAV의 범위는 레크리에이션 목적으로 자주 사용되는 작고 가벼운 항공기부터, 상업용으로 더 적합할 수 있는 크고 무거운 항공기에 이르기까지 다양하다. 규제 요구 사항은 이 범위에 따라 다르며, 지역에 따라 다르다.
　UAS에 대한 통신 요구 사항은 UAV와 UAV 컨트롤러 사이의 커맨드(command) 및 제어(C2)뿐만 아니라, 서빙 3GPP 네트워크 및 네트워크 서버 모두에 대한 UAS 컴포넌트로/로부터의 데이터 업 링크(uplink) 및 다운링크(downlink)를 포함한다. UTM (Unmanned Aerial System Traffic Management)은 UAS 식별, 추적, 권한 부여(authorization), 강화(enhancement) 및 UAS 동작들의 규정을 제공하고, 동작을 위해 UAS에 대해 요구되는 데이터를 저장하는데 사용된다. 또한, UTM은 인증된 사용자 (예: 항공 교통 관제(air traffic control), 공공 안전 기관(public safety agency))가 ID(identity), UAV의 메타 데이터 및 UAV의 컨트롤러에게 질의(query)하도록 하게 한다.
3GPP 시스템은 UTM이 UAV 및 UAV 컨트롤러를 연결하도록 하게 하여 UAV 및 UAV 컨트롤러를 UAS로 식별할 수 있도록 한다. 3GPP 시스템은 UAS가 아래 제어 정보를 포함할 수 있는 UAV 데이터를 UTM으로 전송할 수 있게 한다.
제어 정보: 고유한 Identity (이것은 3GPP identity 일 수 있다), UAV의 UE 능력(capability), 제조사 및 모델, 일련 번호, 이륙 중량(take-off weight), 위치, 소유자 identity, 소유자 주소, 소유자 연락처 세부 정보, 소유자 인증(certification), 이륙 위치(take-off location), 임무 유형, 경로 데이터, 작동 상태(operating status).
3GPP 시스템은 UAS가 UTM으로 UAV 컨트롤러 데이터를 전송할 수 있게 한다. 그리고, UAV 컨트롤러 데이터는 고유 ID (3GPP ID 일 수 있음), UAV 컨트롤러의 UE 기능, 위치, 소유자 ID, 소유자 주소, 소유자 연락처 세부 정보, 소유자 인증, UAV 운영자 신원 확인, UAV 운영자 면허, UAV 운영자 인증, UAV 파일럿 identity, UAV 파일럿 라이센스, UAV 파일럿 인증 및 비행 계획 등을 포함할 수 있다.
UAS와 관련된 3GPP 시스템의 기능에 대해서는 다음과 같이 정리할 수 있다.
- 3GPP 시스템은 UAS가 상기 UAS에 적용되는 서로 다른 인증 및 권한 수준에 기초하여 UTM에 서로 다른 UAS 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
- 3GPP 시스템은 향후 UTM 및 지원 애플리케이션의 진화와 함께 UTM으로 전송되는 UAS 데이터를 확장하는 기능을 지원한다.
- 규정(regulation) 및 보안 보호에 기초하여, 3GPP 시스템은 UAS가 UTM에 IMEI(International Mobile Equipment Identity), MSISDN(Mobile Station International Subscriber Directory Number) 또는 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 또는 IP 주소와 같은 식별자(identifier)를 전송할 수 있도록 한다.
- 3GPP 시스템은 UAS의 UE가 UTM에게 IMEI, MSISDN 또는 IMSI 또는 IP 주소와 같은 식별자를 전송할 수 있도록 한다.
- 3GPP 시스템은 MNO(Mobile Network Operator)가 UAV 및 UAV 컨트롤러의 네트워크 기반 위치 정보와 함께 UTM으로 전송된 데이터를 보완한다.
- 3GPP 시스템은 UTM이 동작하도록 허가의 결과를 MNO에 알릴 수 있도록 한다.
- 3GPP 시스템은 적절한 가입 정보가 존재하는 경우에만 MNO가 UAS 인증 요청을 허용할 수 있도록 한다.
- 3GPP 시스템은 UTM에 UAS의 ID(s)를 제공한다.
- 3GPP 시스템은 UAS가 UAV 및 UAV 컨트롤러의 라이브 위치 정보로 UTM을 갱신할 수 있게 한다.
- 3GPP 시스템은 UAV 및 UAV 컨트롤러의 보충 위치(supplement location) 정보를 UTM에 제공한다.
- 3GPP 시스템은 UAV들을 지원하며, 대응하는 UAV 컨트롤러는 다른 PLMN에 동시에 연결된다.
- 3GPP 시스템은 해당 시스템이 UAS 동작을 위해 설계된 3GPP 통신 능력의 지원에 관한 UAS 정보를 얻을 수 있는 기능을 제공한다.
- 3GPP 시스템은 UAS 가능(capable) UE를 가진 UAS와 non-UAS 가능 UE를 가지는 UAS를 구별할 수 있는 UAS 식별(identification) 및 가입 데이터(subscription date)를 지원한다.
- 3GPP 시스템은 검출(detection), 식별(identification) 및 문제가 있는 UAV(들) 및 UAV 컨트롤러를 UTM으로 보고하는 것을 지원한다.
Rel-16 ID_UAS의 서비스 요구 사항에서, UAS는 한 쌍의(paired) UAV를 제어하기 위해 UAV 컨트롤러를 사용하여 휴먼 오퍼레이터에 의해 동작되고, UAV와 UAV 컨트롤러가 모두 커맨드와 제어(C2) 통신을 위해 3GPP 네트워크를 통해 두 개의 개별 연결을 사용하여 연결된다. UAS 동작에 대해 고려해야 할 첫 번째 사항은 다른 UAV와의 공중 충돌 위험, UAV 제어 실패 위험, 의도적인 UAV 오용 위험 및 다양한 사용자의 위험 (예: 공중을 공유하는 비즈니스, 여가 활동 등). 따라서, 안전상의 위험을 피하기 위해서, 5G 망을 전송망으로 고려할 때, C2 통신을 위한 QoS 보장에 의해 UAS 서비스를 제공하는 것은 중요하다.
도 9는 UAV에 대한 C2 통신 모델의 일례들을 나타낸다.
모델-A는 직접(direct) C2이다. UAV 컨트롤러 및 UAV는 서로 통신하기 위해 직접 C2 링크(또는 C2 통신)를 설정하고, 둘 다 직접적인 C2 통신을 위해 5G 네트워크에 의해 제공되어 설정 및 스케쥴된 무선 자원을 사용하여 5G 네트워크에 등록된다. 모델-B는 간접(indirect) C2이다. UAV 컨트롤러 및 UAV는 5G 네트워크에 대한 각각의 유니 캐스트 C2 통신 링크를 확립 및 등록하고 5G 네트워크를 통해 서로 통신한다. 또한, UAV 컨트롤러 및 UAV는 서로 다른 NG-RAN 노드를 통해 5G 네트워크에 등록될 수 있다. 5G 네트워크는 어떠한 경우에도 C2 통신의 안정적인 라우팅을 처리하기 위한 메커니즘을 지원한다. 명령(command) 및 제어(control)는 UAV 컨트롤러 / UTM에서 UAV로 명령을 전달하기 위해 C2 통신을 사용한다. 이 타입(모텔-B)의 C2 통신은 시각적 시선 (VLOS) 및 비-시각적 시선 (Non-VLOS)을 포함하는 UAV와 UAV 컨트롤러 / UTM 간의 서로 다른 거리를 반영하기 위한 두 가지 서로 다른 하위 클래스를 포함한다. 이 VLOS 트래픽 타입의 레이턴시는 명령 전달 시간, 인간 반응 시간 및 보조 매체, 예를 들어, 비디오 스트리밍, 전송 대기 시간의 지시를 고려할 필요가 있다. 따라서, VLOS의 지속 가능한 latency는 Non-VLOS보다 짧다. 5G 네트워크는 UAV 및 UAV 컨트롤러에 대한 각각의 세션을 설정한다. 이 세션은 UTM과 통신하고 UAS에 대한 디폴트(default) C2 통신으로 사용할 수 있다.
등록 절차 또는 서비스 요청 절차의 일부로서, UAV 및 UAV 컨트롤러는 UTM으로 UAS 동작을 요청하고, 애플리케이션 ID(들)에 의해 식별되는 사전 정의된 서비스 클래스 또는 요구된 UAS 서비스를 지시한다(예를 들어, 항해(navigational) 원조 서비스 및 날씨 등)을 UTM에 제공한다. UTM은 UAV 및 UAV 컨트롤러에 대한 UAS 동작을 허가하고, 부여된 UAS 서비스를 제공하며, UAS에 임시 UAS-ID를 할당한다. UTM은 5G 네트워크로 UAS의 C2 통신에 필요한 정보를 제공한다. 예를 들어, 서비스 클래스, 또는 UAS 서비스의 트래픽 타입, 인가된 UAS 서비스의 요구된 QoS 및 UAS 서비스의 가입(subscription)을 포함할 수 있다. 5G 네트워크와 C2 통신을 확립하도록 요청할 때, UAV 및 UAV 컨트롤러는 5G 네트워크로 할당된 UAS-ID와 함께 선호되는 C2 통신 모델(예를 들어, 모델-B)를 지시한다. 추가적인 C2 통신 연결을 생성하거나 C2에 대한 기존 데이터 연결의 구성을 변경할 필요가 있는 경우, 5G 네트워크는 UAS의 승인된 UAS 서비스 정보 및 C2 통신에서 요구된 QoS 및 우선 순위에 기초하여 C2 통신 트래픽에 대한 하나 이상의 QoS 플로우들을 수정 또는 할당한다.
UAV 트래픽 관리 (UAV traffic management)
(1) 중앙 집중식 UAV 트래픽 관리(Centralised UAV traffic management)
3GPP 시스템은 UTM이 비행 허가와 함께 경로 데이터를 UAV에 제공하는 메커니즘을 제공한다. 3GPP 시스템은 UTM으로부터 수신한 경로 수정 정보를 500ms 미만의 지연(latency)으로 UAS에 전달한다. 3GPP 시스템은 UTM으로부터 수신된 통지를 500ms 미만의 대기 시간을 갖는 UAV 제어기에 전달할 수 있어야한다.
(2) 분산식 UAV 교통 관리(De-centralised UAV traffic management)
- 3GPP 시스템은 UAV가 충돌 회피를 위해 근거리 영역에서 UAV(들)를 식별하기 위해 다음의 데이터(예: 다른 규정 요구 사항에 기초하여 요구되는 경우 UAV identities, UAV 타입, 현재 위치 및 시간, 비행 경로(flight route) 정보, 현재 속도, 동작 상태)를 방송한다.
- 3GPP 시스템은 다른 UAV들 간 식별하기 위해 네트워크 연결을 통해 메시지를 전송하기 위해 UAV를 지원하며, UAV가 신원 정보의 방송에서 UAV, UAV 파일럿 및 UAV 오퍼레이터의 소유자의 개인 정보를 보존한다.
- 3GPP 시스템은 UAV가 단거리에서 다른 UAV로부터 로컬 방송 통신 전송 서비스를 수신할 수 있도록 한다.
- UAV는 3GPP 네트워크의 커버리지 밖 또는 내에서 직접(direct) UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 직접 사용할 수 있으며, 송수신 UAV들이 동일하거나 또는 다른 PLMN에 의해 서비스될 때 직접 UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 사용할 수 있다.
- 3GPP 시스템은 직접 UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 최대 320kmph의 상대 속도로 직접 지원한다. 3GPP 시스템은 보안 관련 메시지 구성 요소를 제외하고 50-1500 바이트의 다양한 메시지 페이로드를 가진 직접 UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 지원한다.
- 3GPP 시스템은 UAV들 사이에서 분리를 보장할 수 있는 직접 UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 지원한다. 여기서, UAV들은 최소한 50m의 수평 거리 또는 30m의 수직 거리 또는 둘 다에 있는 경우 분리된 것으로 간주될 수 있다. 3GPP 시스템은 최대 600m의 범위를 지원하는 직접 UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 지원한다.
- 3GPP 시스템은 초당 최소한 10 메시지의 빈도로 메시지를 전송할 수 있는 직접 UAV 대 UAV 로컬 브로드 캐스트 통신 전송 서비스를 지원하며, 종단 간 대기 시간이 최대 100ms인 메시지를 전송할 수 있는 직접 UAV 대 UAV 로컬 방송 통신 전송 서비스를 지원한다.
- UAV는 1 초에 적어도 한 번 비율로 지역적으로 자신의 identity를 브로드캐스트 할 수 있으며, 500m 범위까지 자신의 identity를 지역적으로 방송할 수 있다.
보안(Security)
3GPP 시스템은 UAS와 UTM 사이에서 데이터 전송을 보호한다. 3GPP 시스템은 UAS ID의 스푸핑(spoofing) 공격으로부터 보호한다. 3GPP 시스템은 응용 계층에서 UAS와 UTM간에 전송되는 데이터의 부인 방지(non-repudiation)를 허용한다. 3GPP 시스템은 UAS와 UTM 연결을 통해 전송되는 데이터뿐만 아니라 UAS와 UTM 사이의 서로 다른 연결에 대해 서로 다른 수준의 무결성(integrity) 및 개인 정보 보호 기능을 제공할 수 있는 능력을 지원한다. 3GPP 시스템은 UAS와 관련된 신원 및 개인 식별 정보의 기밀 보호를 지원한다. 3GPP 시스템은 UAS 트래픽에 대한 규제 요건(예: lawful intercept)을 지원한다.
UAS가 MNO로부터 UAS 데이터 서비스에 액세스할 수 있는 권한을 요청하면, MNO는 동작할 UAS 자격 증명을 확립하기 위해 2차 점검 (초기 상호 인증 이후 또는 이와 동시에)을 수행한다. MNO는 UAS에서 UTM (Unmanned Aerial System Traffic Management)으로 동작하도록 요청에 추가 데이터를 전송하고 잠재적으로 추가할 책임이 있다. 여기서, UTM은 3GPP 엔터티(entity)이다. 이 UTM은 UAS 및 UAV 오퍼레이터의 자격 증명을 운영하고, 확인하는 UAS의 승인을 담당한다. 한 가지 옵션은 UTM이 항공 교통 관제 기관에 의해 운영된다는 것이다. 이는 UAV, UAV 컨트롤러 및 라이브 위치와 관련된 모든 데이터를 저장한다. UAS가 이 점검의 어떤 부분에도 실패하면, MNO는 UAS에 대한 서비스를 거부할 수 있으며, 그래서 운영 허가를 거부할 수 있다.
공중(Aerial) UE(또는 드론) 통신을 위한 3GPP 지원(Support)
공중 통신이 가능한 UE에 LTE 연결을 제공하는 E-UTRAN 기반 메커니즘은 다음과 같은 기능을 통해 지원된다.
- TS 23.401, 4.3.31 절에 명시된 가입(subscription) 기반 공중 UE 식별(identification) 및 권한 부여(authorization).
- UE의 고도가 네트워크로 구성된 기준 고도 임계 값을 넘는 이벤트에 기초하여 높이 보고.
- 설정된 셀들의 수 (즉, 1보다 큰)가 상기 트리거링 기준을 동시에 만족할 때 트리거되는 측정 보고에 기초한 간섭 검출.
- UE로부터 E-UTRAN으로의 비행 경로 정보의 시그널링.
- UE의 수평 및 수직 속도를 포함한 위치 정보 보고.
(1) 공중 UE 기능의 가입 기반 식별
공중 UE 기능의 지원은 HSS의 사용자 가입 정보에 저장된다. HSS는 Attach, Service Request 및 Tracking Area Update 과정에서 이 정보를 MME로 전송한다. 가입 정보는 attach, tracking area update 및 서비스 요청 절차 동안 S1 AP 초기 컨텍스트 설정 요청(initial context setup request)를 통해 MME에서 기지국으로 제공될 수 있다. 또한, X2 기반 핸드 오버의 경우, 소스 기지국(base station, BS)는 타겟 BS로의 X2-AP Handover Request 메시지에 가입 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다. 인트라 및 인터 MME S1 기반 핸드 오버에 대해, MME는 핸드 오버 절차 후에 타겟 기지국에 가입 정보를 제공한다.
(2) 공중 UE 통신에 대한 높이 기반 보고
공중 UE는 이벤트 기반 높이 보고로 설정될 수 있다. UE는 공중 UE의 고도가 구성된 임계 값보다 높거나 낮을 때 높이 보고를 전송한다. 보고는 높이와 위치를 포함한다.
(3) 공중 UE 통신을 위한 간섭 탐지 및 완화(mitigation)
간섭 탐지를 위해, 설정된 셀 수에 대한 개별 (셀당) RSRP 값이 설정된 이벤트를 충족할 때 공중 UE는 측정 보고를 트리거하는 RRM 이벤트 A3, A4 또는 A5로 설정될 수 있다. 보고는 RRM 결과와 위치를 포함한다. 간섭 완화를 위해, 공중 UE는 PUSCH 전력 제어를 위한 전용 UE-특정 알파 파라미터로 설정될 수 있다.
(4) 비행 경로 정보 보고
E-UTRAN은 TS 36.355에서 정의된 대로 3D 위치로 정의된 다수의 중간 지점으로 구성된 비행 경로 정보를 보고하도록 UE에 요청할 수 있다. UE는 비행 경로 정보가 UE에서 이용 가능하면 설정된 수의 웨이포인트(waypoint)를 보고한다. 보고는 상기 요청에 설정되고 UE에서 이용 가능한 경우, 웨이포인트 당 타임 스탬프(time stamp)를 역시 포함할 수 있다.
(5) 공중 UE 통신을 위한 위치 보고
공중 UE 통신을 위한 위치 정보는 설정된 경우 수평 및 수직 속도를 포함할 수 있다. 위치 정보는 RRM 보고 및 높이 보고에 포함될 수 있다.
이하, 공중 UE 통신을 위한 3GPP 지원의 (1) 내지 (5)에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
DL / UL 간섭 검출(interference detection)
DL 간섭 검출을 위해, UE에 의해 보고되는 측정들이 유용할 수 있다. UL 간섭 검출은 기지국에서의 측정에 기초하여 수행되거나 UE에 의해 보고된 측정들에 기초하여 추정될 수 있다. 기존의 측정 보고 메커니즘을 향상시켜 간섭 검출을 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 예를 들어, 이동성 이력 보고(mobility history report), 속도 추정(speed estimation), 타이밍 어드밴스 조정 값 및 위치 정보와 같은 다른 관련된 UE-기반 정보가 간섭 검출을 돕기 위해 네트워크에 의해 사용될 수 있다. 측정 수행의 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
DL 간섭 완화(interference mitigation)
공중 UE에서의 DL 간섭을 완화하기 위해, LTE Release-13 FD-MIMO가 사용될 수 있다. 공중 UE의 밀도가 높더라도, Rel-13 FD-MIMO는 DL 공중 UE 처리량 요건을 만족시키는 DL 공중 UE 처리량을 제공하면서 DL 지상 UE 처리량에 대한 영향을 제한하는데 유리할 수 있다. 공중 UE에서의 DL 간섭을 완화하기 위해, 공중 UE에서 지향성 안테나가 사용될 수 있다. 고밀도 공중 (Aerial) UE의 경우에도, 공중 UE에서의 지향성 안테나는 DL 지상 UE 처리량에 대한 영향을 제한하는데 유리할 수 있다. DL 공중 UE 처리량은 공중 UE에서 무 지향성 안테나를 사용하는 것에 비해 개선되었다. 즉, 지향성 안테나는 광범위한 각도들로부터 오는 간섭 전력을 감소시킴으로써 공중 UE들에 대한 하향링크에서의 간섭을 완화시키는데 사용된다. 공중 UE와 서빙 셀 사이의 LOS 방향을 추적하는 관점에서 다음 유형의 능력이 고려된다:
1) Direction of Travel (DoT): 공중 UE는 서빙 셀 LOS의 방향을 인식하지 못하고 공중 UE의 안테나 방향이 DoT와 정렬된다.
2) 이상적인(ideal) LOS: 공중 UE는 서빙 셀 LOS의 방향을 완벽하게 추적하고 안테나 조준선을 서빙 셀 쪽으로 조종한다.
3) 비-이상적인(Non-Ideal) LOS: 공중 UE는 서빙 셀 LOS의 방향을 추적하지만, 실제적인 제약으로 인해 오류가 있다.
공중 UE들에 대한 DL 간섭을 완화하기 위해, 공중 UE들에서의 빔포밍(beamforming)이 사용될 수 있다. 공중 UE들의 밀도가 높더라도, 공중 UE들에서의 빔포밍은 DL 지상 UE 처리량에 대한 영향을 제한하고, DL 공중 UE 처리량을 개선하는데 유리할 수 있다. 공중 UE에서의 DL 간섭을 완화하기 위해, 인트라-사이트(intra-site) 코히런트(coherent) JT CoMP가 사용될 수 있다. 공중 UE의 밀도가 높더라도, 인트라-사이트(intra-site) 코히런트(coherent) JT는 모든 UE의 처리량을 향상시킬 수 있다. 비-대역폭 제한 디바이스들에 대한 LTE Release-13 커버리지 확장 기술도 사용될 수 있다. 공중 UE에서의 DL 간섭을 완화하기 위해, 조정된 데이터 및 제어 전송 방식이 사용될 수 있다. 상기 조정된 데이터 및 제어 전송 방식의 이점은 주로 지상 UE 처리량에 대한 영향을 제한하면서 공중 UE 처리량을 증가시키는 데 있다. 전용 DL 자원을 지시하기 위한 시그널링, 셀 뮤팅(cell muting) / ABS에 대한 옵션, 셀 (재) 선택에 대한 프로시저 업데이트, 조정된(coordinated) 셀에 적용하기 위한 획득 및 조정된 셀에 대한 셀 ID를 포함할 수 있다.
UL 간섭 완화
공중 UE들에 의해 야기되는 UL 간섭을 완화하기 위해, 강화된 전력 제어 메커니즘들이 사용될 수 있다. 공중 UE의 밀도가 높더라도, 향상된 전력 제어 메커니즘은 UL 지상 UE 처리량에 대한 영향을 제한하는데 유리할 수 있다.
위의 전력 제어 기반 메커니즘에는 다음과 같은 사항들에 영향을 미친다.
- UE 특정 부분 경로 손실 보상 인자
- UE 특정 Po 파라미터
- 이웃 셀 간섭 제어 파라미터
- 폐쇄 루프 전력 제어
UL 간섭 완화를 위한 전력 제어 기반 메커니즘에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
1) UE 특정 부분 경로 손실 보상 계수(UE specific fractional pathloss compensation factor)
기존의 오픈 루프 전력 제어 메커니즘에 대한 강화가 UE 특정 부분 경로 손실 보상 인자 αUE가 도입되는 곳에서 고려된다. UE 특정 부분 경로 손실 보상 인자αUE의 도입으로, 공중 UE를 지상 UE에 설정된 부분 경로 손실 보상 인자αUE와 비교하여 서로 다른 αUE로 구성할 수 있다.
2) UE 특정 P0 파라미터
공중 UE들은 지상 UE들에 대해 설정된 Po와 비교하여 서로 다른 Po로 설정된다. UE 특정 Po가 기존의 오픈 루프 전력 제어 메커니즘에서 이미 지원되기 때문에, 기존의 전력 제어 메커니즘에 대한 강화는 필요하지 않다.
또한, UE 특정 부분 경로 손실 보상 인자 αUE 및 UE 특정 Po는 상향링크 간섭 완화를 위해 공동으로 사용될 수 있다. 이로부터, UE 특정 부분 경로 손실 보상 인자 αUE및 UE 특정 Po은 공중 UE의 저하된 상향링크 처리량을 희생시키면서 지상 UE의 상향링크 처리량을 향상시킬 수 있다.
3) 폐쇄 루프 전력 제어 (Closed loop power control)
공중 UE에 대한 목표 수신 전력은 서빙 및 이웃 셀 측정 보고를 고려하여 조정된다. 공중 UE들에 대한 폐루프 전력 제어는 또한 공중 UE들이 기지국 안테나들의 사이드로브 (sidelobe)들에 의해 지원될 수 있기 때문에 하늘에서 잠재적인 고속 신호 변화에 대처할 필요가 있다.
공중 UE로 인한 UL 간섭을 완화하기 위해 LTE Release-13 FD-MIMO가 사용될 수 있다. 공중 UE에 의해 야기된 UL 간섭을 완화하기 위해, UE 지향성 안테나가 사용될 수 있다. 고밀도 공중 (Aerial) UE의 경우에도, UE 지향성 안테나는 UL Terrestrial UE 처리량에 대한 영향을 제한하는데 유리할 수 있다. 즉, 방향성 UE 안테나는 넓은 각도 범위의 공중 UE로부터의 상향링크 신호 전력을 감소시킴으로써 공중 UE에 의해 생성된 상향링크 간섭을 감소시키는데 사용된다. 공중 UE와 서빙 셀 사이의 LOS 방향을 추적하는 관점에서 다음 유형의 능력이 고려된다:
1) Direction of Travel (DoT): 공중 UE는 서빙 셀 LOS의 방향을 인식하지 못하고 공중 UE의 안테나 방향이 DoT와 정렬된다.
2) 이상적인(ideal) LOS: 공중 UE는 서빙 셀 LOS의 방향을 완벽하게 추적하고 안테나 조준선을 서빙 셀 쪽으로 조종한다.
3) 비-이상적인(Non-Ideal) LOS: 공중 UE는 서빙 셀 LOS의 방향을 추적하지만, 실제적인 제약으로 인해 오류가 있다.
공중 UE와 서빙 셀 사이의 LOS의 방향을 추적하는 능력에 따라, UE는 안테나 방향을 LOS 방향과 정렬하고 유용한 신호의 전력을 증폭시킬 수 있다. 또한, UL 전송 빔포밍 역시 UL 간섭을 완화시키는데 사용될 수 있다.
이동성(Mobility)
공중 UE의 이동성 성능 (예를 들어, 핸드 오버 실패, RLF(Radio Link Failure), 핸드 오버 중단, Qout에서의 시간 등)은 지상 UE에 비해 악화된다. 앞서 살핀, DL 및 UL 간섭 완화 기술은 공중 UE에 대한 이동성 성능을 향상시킬 것으로 기대된다. 도시 지역 네트워크에 비해 농촌 지역 네트워크에서 더 나은 이동성 성능이 관찰된다. 또한, 기존의 핸드 오버 절차가 이동성 성능을 향상시키기 위해 향상될 수 있다.
- 위치 정보, UE의 공중 상태, 비행 경로 계획 등과 같은 정보에 기초하여 공중 UE에 대한 핸드 오버 절차 및/또는 핸드 오버 관련 파라미터의 이동성 향상
- 새로운 이벤트를 정의하고, 트리거 조건을 강화하고, 측정 보고의 양(quantity)을 제어하는 등의 방법으로 측정 보고 메커니즘을 향상시킬 수 있다.
기존의 이동성 향상 메카니즘 (예를 들어, 이동성 히스토리 보고, 이동성 상태 추정, UE 지원 정보 등)은 그들이 공중 UE 용으로 동작하고, 추가 개선이 필요한 경우 먼저 평가될 수 있다. 공중의 UE에 대한 핸드오버 절차 및 관련 파라미터는 UE의 공중 상태 및 위치 정보에 기초하여 향상될 수 있다. 기존의 측정 보고 메커니즘은 예를 들어, 새로운 이벤트를 정의하고, 트리거링 조건을 강화하며, 측정 보고의 양을 제어하는 등으로 향상될 수 있다. 비행 경로 계획 정보는 이동성 향상을 위해 사용될 수 있다.
공중 UE에 적용될 수 있는 측정 수행 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 측정 수행 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
공중 UE는 기지국으로부터 측정 설정(measurement configuration) 정보를 수신한다(S1010). 여기서, 측정 설정 정보를 포함하는 메시지를 측정 설정 메시지라 한다. 공중 UE는 측정 설정 정보를 기반으로 측정을 수행한다(S1020). 공중 UE는 측정 결과가 측정 설정 정보 내의 보고 조건을 만족하면, 측정 결과를 기지국에게 보고한다(S1030). 측정 결과를 포함하는 메시지를 측정 보고 메시지라 한다. 측정 설정 정보는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.
(1) 측정 대상(Measurement object) 정보: 공중 UE가 측정을 수행할 대상에 관한 정보이다. 측정 대상은 셀 내 측정의 대상인 인트라-주파수 측정 대상, 셀간 측정의 대상인 인터-주파수 측정 대상, 및 인터-RAT 측정의 대상인 인터-RAT 측정 대상 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 예를 들어, 인트라-주파수 측정 대상은 서빙 셀과 동일한 주파수 밴드를 갖는 주변 셀을 지시하고, 인터-주파수 측정 대상은 서빙 셀과 다른 주파수 밴드를 갖는 주변 셀을 지시하고, 인터-RAT 측정 대상은 서빙 셀의 RAT와 다른 RAT의 주변 셀을 지시할 수 있다.
(2) 보고 설정(Reporting configuration) 정보: 공중 UE가 측정 결과를 전송하는 것을 언제 보고하는지에 관한 보고 조건 및 보고 타입(type)에 관한 정보이다. 보고 설정 정보는 보고 설정의 리스트로 구성될 수 있다. 각 보고 설정은 보고 기준(reporting criterion) 및 보고 포맷(reporting format)을 포함할 수 있다. 보고 기준은 단말이 측정 결과를 전송하는 것을 트리거하는 기준이다. 보고 기준은 측정 보고의 주기 또는 측정 보고를 위한 단일 이벤트일 수 있다. 보고 포맷은 공중 UE가 측정 결과를 어떤 타입으로 구성할 것인지에 관한 정보이다.
공중 UE와 관련된 이벤트는 (i) 이벤트 H1 및 (ii) 이벤트 H2를 포함한다.
이벤트 H1 (임계값 초과의 공중 UE 높이)
UE는 아래 1) 아래 명시된 조건 H1-1이 충족될 때, 이 이벤트에 대한 진입 조건이 충족되는 것으로 간주하고, 2) 아래에 명시된 조건 H1-2가 충족될 때, 이 이벤트에 대한 이탈 조건이 충족되는 것으로 간주한다.
부등식(inequality) H1-1 (진입 조건, entering condition):
Ms-Hys > Thresh + Offset
부등식 H1-2 (탈퇴 조건, leaving condition):
Ms+Hys < Thresh + Offset
위의 수식에서 변수(variable)는 다음과 같이 정의된다.
MS는 공중 UE 높이이며, 어떠한 오프셋도 고려하지 않는다. Hys는 이 이벤트에 대한 히스테리시스(hysteresis) 파라미터 (즉, ReportConfigEUTRA 내에서 정의된 것과 같이 h1- 히스테리시스)이다. Thresh는 MeasConfig에 지정된 이 이벤트에 대한 참조 임계 값 매개 변수이다 (즉, MeasConfig 내에 정의된 heightThreshRef). Offset은 이 이벤트에 대한 절대 임계 값을 얻기 위한 heightThreshRef에 대한 오프셋 값이다(즉, ReportConfigEUTRA에 정의된 h1-ThresholdOffset). Ms는 미터로 표시된다. Thresh는 Ms와 같은 단위로 표현된다.
이벤트 H2 (임계값 미만의 공중 UE 높이)
UE는 1) 아래 명시된 조건 H2-1이 충족될 때, 이 이벤트에 대한 진입 조건이 충족되는 것으로 간주하고, 2) 아래에 명시된 조건 H2-2이 충족될 때, 이 이벤트에 대한 이탈 조건이 충족되는 것으로 간주한다.
부등식 H2-1 (진입 조건): Ms+Hys < Thresh + Offset
부등식 H2-2 (이탈 조건): Ms-Hys > Thresh + Offset
위의 수식에서 변수(variable)는 다음과 같이 정의된다.
MS는 공중 UE 높이이며, 어떠한 오프셋도 고려하지 않는다. Hys는 이 이벤트에 대한 히스테리시스(hysteresis) 파라미터 (즉, ReportConfigEUTRA 내에서 정의된 것과 같이 h1- 히스테리시스)이다. Thresh는 MeasConfig에 지정된 이 이벤트에 대한 참조 임계 값 매개 변수이다 (즉, MeasConfig 내에 정의된 heightThreshRef). Offset은이 이벤트에 대한 절대 임계 값을 얻기 위한 heightThreshRef에 대한 오프셋 값이다(즉, ReportConfigEUTRA에 정의된 h2-ThresholdOffset). Ms는 미터로 표시된다. Thresh는 Ms와 같은 단위로 표현된다.
(3) 측정 식별자(Measurement identity) 정보: 측정 대상과 보고 설정을 연관시켜, 공중 UE가 어떤 측정 대상에 대해 언제 어떤 타입으로 보고할 것인지를 결정하도록 하는 측정 식별자에 관한 정보이다. 측정 식별자 정보는 측정 보고 메시지에 포함되어, 측정 결과가 어떤 측정 대상에 대한 것이며, 측정 보고가 어떤 보고 조건으로 발생하였는지를 나타낼 수 있다.
(4) 양적 설정(Quantity configuration) 정보: 측정 단위, 보고 단위 및/또는 측정 결과값의 필터링을 설정하기 위한 파라미터에 관한 정보이다.
(5) 측정 갭(Measurement gap) 정보: 하향링크 전송 또는 상향링크 전송이 스케쥴링되지 않아, 공중 UE가 서빙 셀과의 데이터 전송에 대한 고려 없이 오직 측정을 하는데 사용될 수 있는 구간인 측정 갭에 관한 정보이다.
공중 UE는 측정 절차를 수행하기 위해, 측정 대상 리스트, 측정 보고 설정 리스트 및 측정 식별자 리스트를 가지고 있다. 공중 UE의 측정 결과가 설정된 이벤트를 만족하면, 단말은 측정 보고 메시지를 기지국으로 전송한다.
여기서, 공중 UE의 측정 보고와 관련하여 다음과 같은 파라미터들이 UE-EUTRA-Capability Information Element에 포함될 수 있다. IE UE-EUTRA-Capability는 E-UTRA UE Radio Access Capability 파라미터 및 필수 기능에 대한 기능 그룹 지시자를 네트워크로 전달하는데 사용된다. IE UE-EUTRA-Capbility는 E-UTRA 또는 다른 RAT에서 전송된다. 표 1은 UE-EUTRA-Capability IE의 일례를 나타낸 표이다.
-- ASN1START
…..
MeasParameters-v1530 ::= SEQUENCE {
qoe-MeasReport-r15 ENUMERATED {supported} OPTIONAL,
qoe-MTSI-MeasReport-r15 ENUMERATED {supported} OPTIONAL,
ca-IdleModeMeasurements-r15 ENUMERATED {supported} OPTIONAL,
ca-IdleModeValidityArea-r15 ENUMERATED {supported} OPTIONAL,
heightMeas-r15 ENUMERATED {supported} OPTIONAL,
multipleCellsMeasExtension-r15 ENUMERATED {supported} OPTIONAL
}
…..
상기 heightMeas-r15 필드는 UE가 TS 36.331에 명시된 높이 기반 측정 보고를 지원하는지 여부를 정의한다. TS 23.401에서 정의된 것과 같이, 공중 UE 가입을 가지는 UE에 대해서는 이 기능을 지원하는 것이 필수적이다. 상기 multipleCellsMeasExtension-r15 필드는 UE가 다수의 셀들을 기반으로 트리거된 측정 보고를 지원하는지 여부를 정의한다. TS 23.401에서 정의된 것과 같이, 공중 UE 가입을 가진 UE에 대해 이 기능을 지원하는 것이 필수적이다.
UAV UE 식별
UE는 LTE 네트워크에서 UAV 관련 기능을 지원하는 관련된 기능을 가진 UE를 식별하는데 사용될 수 있는 네트워크에서 무선 능력을 나타낼 수 있다. UE가 3GPP 네트워크에서 공중 UE로서 기능하도록 하는 허가는 MME로부터 S1 시그널링을 통해 RAN으로 전달되는 가입 정보로부터 알 수 있다. UE의 실제적인 "공중 사용" 인증 / 라이센스 / 제한 및 그것이 가입 정보에 반영되는 방법은 Non-3GPP 노드로부터 3GPP 노드로 제공될 수 있다. 비행중인 UE는 UE-기반 보고 (예를 들어, 비행 중 모드 지시, 고도 또는 위치 정보, 강화된 측정 보고 메커니즘 (예를 들어, 새로운 이벤트의 도입)을 이용함으로써 또는 네트워크에서 이용 가능한 이동성 이력 정보에 의해 식별될 수 있다.
공중 UE를 위한 가입 핸들링(subscription handling)
이하 설명은 TS 36.300 및 TS 36.331에서 정의된 E-UTRAN을 통한 공중 UE 기능을 지원하기 위한 가입 정보 처리(handling)에 관한 것이다. 공중 UE 기능 처리를 지원하는 eNB는 UE가 공중 UE 기능을 사용할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 MME에 의해 제공된 사용자 별 정보를 사용한다. 공중 UE 기능의 지원은 HSS에서 사용자의 가입 정보에 저장된다. HSS는 이 정보를 attach 및 tracking area update procedure 동안 위치 업데이트 메시지를 통해 MME로 전송한다. 홈 오퍼레이터는 언제든지 공중 UE를 동작하기 위한 사용자의 가입 승인을 취소할 수 있다. 공중 UE 기능을 지원하는 MME는 attach, tracking area update 및 service request procedure 동안 S1 AP 초기 컨텍스트 설정 요청(initial context setup request)을 통해 공중 UE 승인에 대한 사용자의 가입 정보를 eNB에 제공한다.
초기 컨텍스트 설정 절차의 목적은 E-RAB 컨텍스트, 보안 키, 핸드오버 제한 리스트, UE 무선 기능 및 UE 보안 기능 등을 포함하여 필요한 전체 초기 UE 컨텍스트를 확립하는 것이다. 상기 절차는 UE-관련 시그널링을 사용한다.
인트라 및 인터 MME S1 핸드오버 (인트라 RAT) 또는 E-UTRAN으로의 Inter-RAT 핸드 오버의 경우, 사용자에 대한 공중 UE 가입 정보는 핸드오버 절차 이후 타겟 BS로 전송된 S1-AP UE 컨텍스트 변경 요청(context modification request) 메시지에 포함된다.
UE 컨텍스트 변경 절차의 목적은 예를 들어, 보안 키 또는 RAT / 주파수 우선 순위에 대한 가입자 프로파일 ID로 설정된 UE 컨텍스트를 부분적으로 변경하는 것이다. 상기 절차는 UE-관련 시그널링을 사용한다.
X2 기반 핸드 오버의 경우, 사용자에 대한 공중 UE 가입 정보는 다음과 같이 타겟 BS에 전송된다:
- 소스 BS가 공중 UE 기능을 지원하고, 사용자의 공중 UE 가입 정보가 UE 컨텍스트에 포함되는 경우, 소스 BS는 타겟 BS에 X2-AP 핸드오버 요청 메시지에 해당 정보를 포함한다.
- MME는 Path Switch Request Acknowledge 메시지에서 공중(Aerial) UE 가입(subscription) 정보를 target BS로 보낸다.
핸드오버 자원 할당 절차의 목적은 UE의 핸드오버를 위해 타겟 BS에서 자원을 확보하는 것이다.
공중 UE 가입 정보가 변경된 경우, 업데이트된 공중 UE 가입 정보는 BS에 전송된 S1-AP UE 컨텍스트 변경 요청 메시지에 포함된다.
아래 표 2는 공중 UE 가입 정보의 일례를 나타낸 표이다.
IE/Group Name Presence Range IE type and reference
Aerial UE subscription information M ENUMERATED (allowed, not allowed,...)
공중 UE 가입 정보(Aerial UE subscription information)는 UE가 공중 UE 기능을 사용할 수 있는지를 알기 위해 BS에 의해 사용된다.
드론과 eMBB의 결합
3GPP 시스템은 UAV (공중 UE 또는 드론) 및 eMBB 사용자를 위한 데이터 전송을 동시에 지원할 수 있다.
제한된 대역폭 자원 하에서, 기지국은 공중의 UAV 및 지상의 eMBB 사용자에 대한 데이터 전송을 동시에 지원할 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 생방송 시나리오에서, 100미터 이상의 UAV는 캡처된 그림이나 비디오를 실시간으로 기지국으로 전송해야 하므로, 높은 전송 속도와 넓은 대역폭이 필요하다. 동시에, 기지국은 지상 사용자들 (예를 들어, eMBB 사용자들)에 대해 요구되는 데이터 레이트(data rate)를 제공할 필요가 있다. 그리고, 이러한 2 가지 종류의 통신들 간의 간섭은 최소화될 필요가 있다.
도 11과 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 건물 시공 분야 활용 예에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 11과 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 시공 기준 가이드 광원(1100)을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 시공 기준 가이드 광원(1100)은 직진성이 우수한 레이저 광원일 수 있다. 또한, 시공 기준 가이드 광원(1100)은 틸팅(tilting) 가능할 수 있다. 이에 따라, 무인 비행체(100)는 시공 기준 가이드 레이저(1100)로 주변 환경과 상관없이 시공 기준 가이드를 생성할 수 있다.
고령화 및 숙련인력 감소에 따라 건설업계의 디지털화 및 자동화 필요성이 대두하고 있다. 이에 따라, 자재, 공정, 규격, 위치 등 다양한 공사정보를 포함한 디지털 입체 정보(3D)를 통해 도면 추출, 공정관리, 시공, 위험예측 등 다양한 활용이 가능한 BIM(Building Information Modeling)에 대한 연구 및 활용이 증가하고 있다.
BIM 정보는, 건물의 실제 형상과 정보를 가지는 3차원 기반의 건축 정보 모델링으로, 설계/시공/관리 단계에 걸쳐 다양한 분야에서 적용되는 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 건물 설계, 시공시 3차원 데이터인 BIM 정보를 활용하여, 설계 및 시공과정에서 발생하는 문제점을 미리 예측하고, 관리할 수 있다.
무인 비행체(100)는, BIM 정보에 기초하여, 가이드(guide)가 필요한 지점, 고도에 인접한 영역으로 비행한 후, 시공 기준 가이드 레이저(1100)로 레이저 광을 출력하여 3차원 상 자유롭게 특정 지점을 가이드할 수 있다. 또한, 무인 비행체(100)는, 시공 시 주의가 필요한 지점, 기준점에 레이저 가이드를 제공하고, 해당 지점을 포함하는 영역의 공사 상황을 모니터링할 수 있다. 이에 따라, 시공 과정에서 편의성과 정확도를 높이고, 용이하게 관리할 수 있는 효과가 있다.
기존에는 레이저 수평계 등을 이용해 시공용 가이드를 생성하였다. 이 경우에, 레이저 수평계의 지지 평면이 기울어짐, 표면의 울퉁불퉁함에 영향을 받아 별도의 수평계와 고정부를 활용하여 수평을 맞추는 작업이 필요했다. 또한, 가이드 생성에 다수의 인력과 시간이 소요되고, 3차원, 예를 들어, 소정 높이의 특정 지점을 가이드하는데는 어려움이 있었다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무인 비행체(100)의 정확한 위치 제어로 주변 환경과 상관없이 정확한 각도의 가이드 생성이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는, 공중에서 비행하면서 다양한 각도로 3차원(z방향) 가이드 생성이 가능하고, 공사 현장에서 넓은 영역의 부지를 촬영할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)를 활용하여, 시공을 위한 비용 감소 및 시간 단축(공기 단축)이 가능하다.
또한, 기존의 가이드 기기의 경우 지면에서 사용가능하지만, 무인 비행체(100)를 활용할 경우 높이 방향(z)에 대한 가이드가 가능한 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 도면 정보와 GPS, IMU센서, 레이저 센서 등의 위치 정보를 바탕으로 3차원 레이저 가이드를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, BIM 설계 모델과 군집 비행하는 무인 비행체(100)들을 이용하여, 넓은 영역에서 공사 시공 과정에 필요한 가이드라인을 제공하고, 시공 과정을 모니터링 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 군집 비행하는 무인 비행체(100)들을 활용하여, 절대원점 레이저가 부족한 상황(지면형태가 불균형한 상황)에도 가이드 가능하고, 시공 오차를 감소시킬 수 있다.
도 13a와 도 13b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체들의 군집 비행의 건물 시공 분야 활용 예에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
무인 비행체(100)들은 BIM(Building Information Modeling) 정보(1310)를 서버(200) 또는 BIM 서버(미도시)로부터 수신할 수 있다. 또한, 무인 비행체(100)들은 카메라로 촬영한 정보를 서버(200) 또는 BIM 서버(미도시)로 송신할 수 있다.
무인 비행체(100)들은 소정 포메이션(formation, 1320)으로 군집비행할 수 있다. 이 때, 군집비행 포메이션(1320)은 BIM 정보(1310)에 기반하여 결정될 수 있다.
무인 비행체(100)들은, BIM 정보(1310)에 기반하여 시공 기준 가이드를 제공할 수 있고, 시공 상태를 촬영하여 BIM 정보(1310)에 매핑함으로써 시공 상태를 현장에서 확인할 수 있다
본 발명의 실시 예에 따르면, 무인 비행체(100)가 촬영한 실제 화면을 BIM 정보(1310)에 매칭시킨 상태에서 공사 진행 현황을 확인할 수 있기 때문에 시공 중의 문제점이나 하자 보수 현황 등을 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 건설 현장에서 도면과 실제 건축물 사이에 시공 오차들이 발생한다. 시공 오차를 줄이기 위한 기존의 가이드 방식(지면 기준)은 많은 비용 및 시간 소요된다. 또한, 기존 가이드 방식(지면 기준)은 높이 방향(z)에 대한 가이드를 세울 수 없다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 드론(100)이 공정 과정의 모니터링 뿐만 아니라 가이드 역할을 수행할 수 있다. 더욱 구체적으로, 드론(100)은 레이저 및 BIM 정보(1310)의 3D 도면을 활용하여 현장에서 3차원으로 공사(시공) 가이드를 제공할 수 있다.
또한, 정밀 위치, 자세 제어 ?G 가이드 오차를 줄이기 위해 군집 드론을 활용할 수 있다. 또한, 다수의 드론(100)을 활용할 경우, 시공 오차를 축소할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 지면 기준 절대 원점 레이저가 부족한 상황에서도 다수의 드론(100)을 활용하여 위치 오차를 보정하면서 정확한 가이드를 제공할 수 있다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 군집 비행 시 광을 이용한 무인 비행체들의 정렬에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 14를 참조하면, 3차원에서 자세(법선벡터(a,b,c))을 정의 하기위해선 3점을 정해 면을 생성할 필요가 있다.
면의 법선벡터(자세)를 설정하기 위해 3점이 필요한 것처럼, 드론(100)의 자세를 정의하기 위해서는 3점의 레이저를 수용해야 한다. 이로 인해 군집 비행 중인 드론(100)의 경우 3개의 다른 드론(100a, 100b, 100c)이 필요하다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는, 본체(20), 상기 본체(20)에 구비되는 적어도 하나의 모터(12), 상기 적어도 하나의 모터(12) 각각에 연결된 적어도 하나의 프로펠러(11), 적어도 하나의 센서를 포함하는 센싱부(130), 다른 무인 비행체들과 통신하는 통신부(175), 및, 상기 본체(20)에 구비되는 작업부(40)를 포함할 수 있다.
상기 센싱부(130)는, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, GPS 센서, 카메라 센서 및 기압 센서 중 적어도 하나를 포함하여, 무인 비행체(100)의 회전운동상태(Rotational States)와 병진운동상태(Translational States)를 센싱할 수 있다.
작업부(40)는 소정 작업을 수행하기 위한 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업부(40)는 시공 기준 가이드 생성을 위한 시공 기준 레이저(1100)를 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 적어도 3개의 방향으로 광을 출력하는 발광부(1510), 군집 비행 중인 무인 비행체들(1500) 중 일부 무인 비행체(100d)의 발광부(1530)가 출력하는 광을 수광하는 수광부(1520)를 포함할 수 있다.
발광부(1510)는 다른 무인 비행체의 위치 판별에 도움을 주는 광을 출력하는 것으로, 적어도 3개의 방향으로 광을 출력할 수 있다. 이를 위해, 무인 비행체(100)는, 상기 발광부와 상기 수광부를, 적어도 3 쌍(pair) 이상 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 발광부(1510)는 직진성이 우수한 레이저 광원을 사용하고, 3축 방향으로 광을 출력할 수 있다.
실시 예에 따라서, 발광부(1510)와 수광부(1520)는, 레이저 센서 모듈 형태로 구현되어 센싱부(130)에 구비되는 것도 가능하다.
또는, 발광부(1510)와 수광부(1520)는, 무인 비행체(100)의 작업 수행을 위해 구비되는 작업부(40)에서 군집 비행을 위한 모듈로 장착되는 것도 가능하다.
도 15를 참조하면, 무인 비행체(100, 100d)의 발광부(1510, 1530)에서 출력된 광은 다른 무인 비행체(100d, 100)의 수광부(1520, 1540)에서 수광될 수 있다.
한편, 발광부(1510, 1530)와 수광부(1520, 1540)의 쌍(pair)들은, 발광부(1510, 1530)와 수광부(1520, 1540)의 이격 거리 및 배치 방향이 동일할 수 있다.
예를 들어, 무인 비행체(100)가 구비하는 발광부(1510)와 수광부(1520)의 쌍(pair)의 이격 거리 및 배치 방향과 무인 비행체(100d)가 구비하는 발광부(1530)와 수광부(1540)의 쌍(pair)의 이격 거리 및 배치 방향은 동일할 수 있다. 이에 따라, 한 무인 비행체(100, 100d)의 발광부(1510, 1530)와 다른 무인 비행체(100d, 100)의 수광부(1520, 1540) 사이의 얼라인(align)이 더 간편하고 쉽게 수행될 수 있다.
즉, 발광부(1510, 1530)/수광부(1520, 1540) 배열의 혼동 및 모호성을 없애기 위하여, 발광부(1510, 1530)/수광부(1520, 1540)가 바라보는 방향을 기준으로 하여 동일하게 배열할 수 있다.
예를 들어, 도 15와 같이, 발광부(1510, 1530)/수광부(1520, 1540)의 바라보는 방향 우측에는 발광부(1510, 1530)가 배치되고, 좌측에는 수광부(1520, 1540)가 배치될 수 있다.
한편, 도 14를 참조하여 설명한 것과 같이, 1개 무인 비행체(100)의 틸팅(tilting)을 제어하기 위해 3개의 제약조건(constraints)가 필요하다.
따라서, 군집 비행시, 최소 8개 무인 비행체(100)가 있을 때, 전체 무인 비행체(100)들의 틸팅(tilting)을 제어할 수 있다.
도 16을 참조하면, 군집 비행중인 무인 비행체들(1600) 중 어느 하나의 무인 비행체(1610)의 위치 판별 및 틸팅 제어를 위해서는 3 방향에서의 레이저를 수광할 필요가 있다. 무인 비행체(1610)는 포메이션 상 3축 방향에 위치하고 있는 무인 비행체들(1620, 1630, 1640)으로부터 광을 수광할 수 있다. 이를 위해, 무인 비행체들(1610, 1620, 1630, 1640)은 개당 3개 이상의 레이저 모듈 필요하다.
도 17을 참조하면, 발광부(1710)와 수광부(1720)를 포함하는 레이저 모듈(1700a1, 1700a2, 1700b1, 1700b2, 1700c1, 1700c2)은 틸팅(tilting) 가능할 수 있다. 이에 따라, 레이저 모듈(1700a1, 1700a2, 1700b1, 1700b2, 1700c1, 1700c2)은 축 방향으로 광을 출력하다가 소정 각도로 틸팅함으로써 더 다양한 포메이션 형성이 가능하다. 한편,
한편, 무인 비행체(1610)가 다른 무인 비행체들(1620, 1630, 1640)이 출력한 광을 수광했다는 것은 서로 직선 상에 얼라인(align)되었다는 것을 의미할 수 있다.
이와 같이, 광을 이용하여 기본적인 무인 비행체들(1610, 1620, 1630, 1640)의 얼라인(align)을 맞추고, 각 무인 비행체들(1610, 1620, 1630, 1640)의 위치 정보를 상호 보완함으로써 위치 오차를 줄일 수 있다.
이하에서는 도 18 내지 도 26을 참조하여 위치 오차를 판별하고 보정하는 방법에 대해서는 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 상호 오차 보정에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 18을 참조하면, 소정 포메이션을 형성하여 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800) 중에서 일부 무인 비행체들은 포메이션 상 동일 축(1810, 1820) 상에 정렬, 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 무인 비행체들은 Z축(1810)을 기준으로 정렬되어, 포메이션 상 X,Y축 좌표는 동일할 수 있다. 일부 무인 비행체들은 X,Y축(또는 수평 평면, 1820)을 기준으로 정렬되어, 포메이션 상 Z축 좌표는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체 시스템에서 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800)들은, 포메이션 상 3축 방향에 위치하고 있는 다른 무인 비행체들으로부터 광을 수광할 수 있다.
어느 한 무인 비행체(100)가 다른 무인 비행체들이 출력한 광을 수광했다는 것은 서로 직선 상에 얼라인(align)되었다는 것을 의미할 수 있다.
동일 축(1810, 1820) 상에 배치된 무인 비행체들은 포메이션 상 적어도 하나의 축 좌표가 동일하다.
이후, 무인 비행체(100)는, 통신부(175)를 통하여, 센싱부의 센싱 데이터에 기초한 위치 정보를 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800)들 중 적어도 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체와 공유할 수 있다. 즉, 서로 직선 상에 얼라인(align)되 무인 비행체들 사이에 센싱 데이터를 공유할 수 있다. 이에 따라, 포메이션 상 수직 및 수평 방향으로 정렬해도록 설정된 무인 비행체들끼리 데이터가 취합될 수 있다.
상기 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800) 중 적어도 하나의 무인 비행체는, 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행할 수 있다.
예를 들어, 어느 한 무인 비행체(100)의 프로세서(411)는, 상기 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행하도록 상기 모터(12)를 제어할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 설명한 것과 같이, 무인 비행체(100)를 제1 통신 장치로 정의(10)하고, 프로세서(411)가 무인 비행체(100)의 상세 동작을 수행할 수 있다. 이 경우에 프로세서(411)는 도 2의 제어부(140)에 대응할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 프로세서(411)의 동작으로 설명되는 것은 제어부(140)의 동작으로 대체 가능할 수 있다.
한편, 프로세서(411)는, 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축(1810, 1820) 상에 정렬되는 무인 비행체들로부터 취합된 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여, 상기 위치 오차를 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800)을 포함하는 무인 비행체 시스템은, 동일 축(1810, 1820) 상에 정렬되는 무인 비행체들 사이에 센싱 데이터 및/또는 센싱 데이터에 기초한 좌표 정보를 공유할 수 있다.
하나 이상의 무인 비행체(100)의 프로세서(411)는, 상기 동일 축(1810, 1820) 상에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 동일 레이어(layer, 1820)에 정렬되는 무인 비행체들과 z 축 좌표 정보를 취합하고, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 다른 레이어(1810)에 정렬되는 무인 비행체들과 x,y 축 좌표 정보를 취합할 수 있다.
한편, 다수의 무인 비행체의 센서 값의 서메이션(summation), 확률/통계를 통해 오차를 보완할 수 있다.
도 18을 참조하면, 무인 비행체들(1800)이 많을수록 취합된 데이터는 증가하고, 중심극한정리Center Limit Theorem: CLT)에 따라 축 좌표 별 평균의 분포는 정규분포에 가까워져서 참(true) 값이 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체 시스템은, 이렇게 도출된 참(true) 값을 기준으로 위치 오차 발생 여부를 판별하고, 오차를 보정하는 비행을 수행하도록 제어함으로써, 군집 비행의 정밀 제어가 가능하다.
한편, 하나 이상의 무인 비행체(100)의 프로세서(411)는, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축(1810, 1820) 상에 정렬되는 무인 비행체들의 동종 센서에서 센싱된 정보에 기초한 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여 상기 위치 오차를 판별할 수 있다.
예를 들어, 동일 위치센서(IMU/GPS/VISION) 별 데이터를 각각 비교함으로써 위치 오차 판별의 정확도를 더욱 향상할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체 시스템은, 절대 기준(지면) 레이저가 없을 경우에 기준 레이저 값 없이도 무인 비행체(100)들 사이의 오차보완을 통해 위치 오차 보정이 가능하다는 장점이 있다. 이때, 무인 비행체(100)들의 개수가 늘어 날수록 오차 보완 효과는 증대될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는, 수광부(1520)를 통하여, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광할 수 있다. 이 경우에, 프로세서(411)는, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별할 수 있다.
즉, 지면에 절대 기준 좌표를 제공하는 레이저가 있고, 절대 기준 레이저로부터 광이 수광되면, 무인 비행체(100)는, 절대 기준 좌표를 기준으로 현재 위치를 판별할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체 시스템은, 절대 기준(지면) 레이저가 있을 경우에 절대 기준 레이저 값을 참조하여 값을 업데이트(update)할 수 있다. 하지만 절대 기준 레이저에서 (지면에서 또는 수평으로) 멀어질수록 측정 오차가 누적되므로, 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여 상기 위치 오차를 판별하고 보정하는 방식으로 군집 비행 정밀 제어의 정확도를 더욱 향상할 수 있다.
실시 예에 따라서, 상기 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800) 전부가 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행할 수 있다. 즉, 상기 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800) 전부가 상호 오차 보정 과정을 수행할 수 있다.
실시 예에 따라서, 상기 군집 비행 중인 무인 비행체들(1800) 중 일부가 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행할 수 있다.
이 경우에 나머지 무인 비행체들은 위치 오차를 보정한 무인 비행체를 기준으로 얼라인을 맞춤으로써 위치 오차를 보정할 수 있다.
또는, 위치 오차를 보정한 무인 비행체가 상기 판별된 위치 오차에 대한 정보를 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체, 즉 직선 상에 위치하는 무인 비행체로 송신할 수 있다. 위치 오차에 대한 정보를 수신한 무인 비행체는 수신한 정보에 기초하여 위치 오차를 보정할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 일 실시 예에 따른 무인 비행체(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)는 군집 비행 중인 다른 무인 비행체들의 광원에서 출력되는 광들 중 적어도 일부를 인식하고, 인식되는 광에 기초하여 위치 오차를 보정할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 위치 오차 보정 방법을 도시한 흐름도이고, 도 20은 도 19의 위치 오차 보정 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 19와 도 20을 참조하면, 정밀 위치, 자세 제어 ?G 가이드 오차를 줄이기 위해 군집 드론(2010, 2020, 2030, 2040, 2050, 2060)을 활용할 수 있다.
군집 드론(2010, 2020, 2030, 2040, 2050, 2060)은 동일 축 상에 위치하는 드론 간에 다른 축 좌표 정보를 공유할 수 있다.
군집 드론(2010, 2020, 2030, 2040, 2050, 2060)의 위치 오차 보정은 레이어(layer), 행(row), 열(column)의 기준을 두고 차례로 수행될 수 있다.
먼저, 가장 낮은 제1 레이어(1st layer)에 배치된 드론들(2010, 2020, 2030) 중 적어도 하나인 베이스(base) 드론 위치 오차 보정을 수행하고(S1910), 가장 낮은 1st 레이어에 배치된 드론들(2010, 2020, 2030)의 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S1920). 경우에 따라서, 1st 레이어에 배치된 드론들(2010, 2020, 2030) 전부가 베이스 드론으로 선정되는 것도 가능하다.
드론 상호 간의 위치 오차 보정은 도 18을 참조하여 설명한 것과 같이, 동일 축 상에 위치하는 드론 간에 센싱 데이터 및/또는 위치 좌표 데이터를 취합하여 통계적으로 도출된 참 값을 기준으로 수행될 수 있다.
이후, 1st 레이어 위의 제2(2nd) 레이어에 배치된 드론들(2040, 2050, 2060)부터 제N(Nth) 레이어에 배치된 드론들(미도시)까지 순차적으로 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S1930).
Nth 레이어에 배치된 드론들(미도시)까지 위치 오차 보정을 수행하면, 마지막으로 각 군집 드론(2010, 2020, 2030, 2040, 2050, 2060)의 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S1940).
본 발명이 실시 예에 따르면, 복수의 군집 드롬을 활용함으로써, 단일 드론을 활용하는 경우보다 오차를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 다수의 시공 가이드 레이저 설정이 가능하고, 높이 방향(z)으로 시공 가이드가 가능하다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 위치 오차 보정 방법을 도시한 흐름도이고, 도 22는 도 21의 위치 오차 보정 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 21과 도 22를 참조하면, 평평한 지형에서 다수의 절대 기준 레이저(2271, 2272, 2273)를 이용할 수 있다.
도 21과 도 22를 참조하면, 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 1st 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들(2210, 2220, 2230) 중에서 적어도 하나(2210, 2220, 2230)는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2271, 2272, 2273)의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별할 수 있다.
또한, 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2271, 2272, 2273)의 출력 광을 수광한 무인 비행체들(2210, 2220, 2230)은 절대 기준 정보에 기초하여 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S2110).
군집 드론(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)의 위치 오차 보정은 레이어(layer), 행(row), 열(column)의 기준을 두고 차례로 수행될 수 있다.
상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별한 베이스 무인 비행체를 기준으로, 다른 무인 비행체들 중 적어도 일부가 위치 오차를 보정할 수 있다.
예를 들어, 도 22의 예시와 달리, 1st 레이어에 배치된 드론들(2210, 2220, 2230) 모두가 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2271, 2272, 2273)의 출력 광을 수광한 것이 아니라면, 베이스 드론을 기준으로 1st 레이어에 배치된 드론들의 위치 오차 보정을 추가적으로 수행할 수 있다(S2120).
이후, 1st 레이어 위의 2nd 레이어에 배치된 드론들(2240, 2250, 2260)부터 Nth 레이어에 배치된 드론들(미도시)까지 순차적으로 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S2130, S2140).
Nth 레이어에 배치된 드론들(미도시)까지 위치 오차 보정을 수행하면, 마지막으로 각 군집 드론(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)의 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S2150).
도 21과 도 22를 참조하면, 평평한 지형에서 다수의 절대 기준 레이저(2271, 2272, 2273)를 이용하여 위치 오차를 보정하고, 보완적으로 정밀 위치, 자세 제어 ?G 가이드 오차를 줄이기 위해 군집 드론(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)을 활용할 수 있다.
실시 예에 따라서, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 제1 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들(2210, 2220, 2230)은, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2271, 2272, 2273)의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하고, 위치 오차 보정을 수행할 수 있다.
상기 제1 레이어보다 높은 제2 레이어에 정렬되는 무인 비행체들(2240, 2250, 2260)은, 각각 동일 z축 상에 정렬되는 상기 제1 레이어의 무인 비행체(2210, 2220, 2230)를 기준으로 위치 오차를 보정할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 시 위치 오차 보정 방법을 도시한 흐름도이고, 도 24는 도 23의 위치 오차 보정 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 23과 도 24를 참조하면, 지형이 불균형한 환경에서 하나 또는 소수의 절대 기준 레이저(2470)를 이용할 수 있다.
도 23과 도 24를 참조하면, 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 1st 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들(2410, 2420, 2430) 중에서 적어도 하나의 무인 비행체(2410)는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2270)의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별할 수 있다.
또한, 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2270)의 출력 광을 수광한 무인 비행체(2410)는 절대 기준 정보에 기초하여 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S2310).
군집 드론(2410, 2420, 2430, 2440, 2450, 2460)의 위치 오차 보정은 레이어(layer), 행(row), 열(column)의 기준을 두고 차례로 수행될 수 있다.
상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별한 베이스 드론(2410)을 기준으로, 다른 무인 비행체들 중 적어도 일부가 위치 오차를 보정할 수 있다.
예를 들어, 베이스 드론(2410)을 기준으로 1st 레이어에 배치된 드론들(2420, 2430)의 위치 오차 보정을 추가적으로 수행할 수 있다(S2320).
이후, 1st 레이어 위의 2nd 레이어에 배치된 드론들(2440, 2450, 2460)부터 Nth 레이어에 배치된 드론들(미도시)까지 순차적으로 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S2330, S2340).
Nth 레이어에 배치된 드론들(미도시)까지 위치 오차 보정을 수행하면, 마지막으로 각 군집 드론(2410, 2420, 2430, 2440, 2450, 2460)의 위치 오차 보정을 수행할 수 있다(S2350).
도 23과 도 24를 참조하면, 지형이 불균형한 환경에서 하나 또는 소수의 절대 기준 레이저(2470)를 이용하여 위치 오차를 보정하고, 보완적으로 정밀 위치, 자세 제어 ?G 가이드 오차를 줄이기 위해 군집 드(2410, 2420, 2430, 2440, 2450, 2460)을 활용할 수 있다.
실시 예에 따라서, 상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 제1 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들(2410,2420, 2430) 중에서 하나인 제1 무인 비행체(2410)를 기준으로 상기 제1 레이어에 정렬되는 나머지 무인 비행체들(2420, 2430)이 위치 오차를 보정하고, 상기 제1 레이어보다 높은 제2 레이어에 정렬되는 무인 비행체들(2240, 2250, 2260) 중에서 상기 제1 무인 비행체(2410)와 동일 z축 상에 정렬되는 제2 무인 비행체(2440)가 상기 제1 무인 비행체(2410)를 기준으로 위치 오차를 보정할 수 있다.
이후, 상기 제2 무인 비행체(2440)를 기준으로 상기 제2 레이어에 정렬되는 나머지 무인 비행체들(2250, 2260)이 위치 오차를 보정할 수 있다.
또한, 상기 제1 무인 비행체(2410)는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원(2470)의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하고, 위치 오차를 보정할 수 있다.
도 25와 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 비행 포메이션 형성 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 25와 도 26을 참조하면, 포메이션 상 동일 고도에 배치되는 복수의 드론이 소군집을 형성할 수 있다.
예를 들어, 제1 베이스 드론(2510)을 중심으로 2개의 드론(2511, 2512)이 제1 군을 형성하고, 제2 베이스 드론(2520)을 중심으로 2개의 드론(2521, 2522)이 제2 군을 형성하며, 제3 베이스 드론(2530)을 중심으로 2개의 드론(2531, 2532)이 제3 군을 형성할 수 있다.
동일 고도의 레이어(layer)에 정렬되는 각 소군집의 무인 비행체들은, 어느 하나의 베이스 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정할 수 있다.
예를 들어, 제1 베이스 드론(2510)을 기준으로 2개의 드론(2511, 2512)이 위치 오차를 보정하고, 제2 베이스 드론(2520)을 기준으로 2개의 드론(2521, 2522)이 위치 오차를 보정하며, 제3 베이스 드론(2530)을 기준으로 2개의 드론(2531, 2532)이 위치 오차를 보정할 수 있다.
이후, 베이스 드론들(2510, 2520, 2530)이 상호간의 간격을 조정할 수 있다. 이후 각 베이스 드론들(2510, 2520, 2530)을 기준으로 해당 소군집의 드론들(2511, 2512, 2521, 2522, 2531, 2532)이 위치 오차 보정할 수 있다.
다른 실시 예에서, 먼저, 베이스 드론들(2510, 2520, 2530)이 상호간의 간격을 조정할 수 있다. 이후 각 베이스 드론들(2510, 2520, 2530)을 기준으로 해당 소군집의 드론들(2511, 2512, 2521, 2522, 2531, 2532)이 위치 오차 보정할 수 있다.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 거리(및 고도) 판별 방법들에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 27과 도 28은 무인 비행체(100) 간(Master to Slave/Slave to Slave) 길이 방향 오차를 측정 및 제어하기 위한 카메라/레이저 조합 예들을 도시한 것이다.
도 27을 참조하면, 무인 비행체(100)의 카메라 시야각(FIELD OF VIEW : FOV) 과 레이저 광원(2710, 2720)의 배치 형태를 이용하여 거리(h)를 구할 수 있다.
레이저 광원(2710, 2720)의 간격(W1)은 알고 있는 값으로, W2는 간격(W1)에 기초하여 상대적으로 측정 가능하다. 따라서, 도시된 수식을 이용하여 거리(h)를 산출할 수 있다.
만약 레이저 광원이 하나 구비되는 경우에는 간격(W1) 대신 W1/2 값을 이용하여 거리(h)를 산출할 수 있다.
도 28은 틸팅 가능한 레이저 광원(2810) 하나를 이용하는 경우를 예시한다.
도 28과 같이 레이저 광원(2810)을 회전시켜 θ를 구할 수 있다. 따라서, W를 알게되면, 거리(h)를 산출할 수 있다.
도 29를 참조하면, 지면(2900)에 배치된 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)은, 수직 방향에서 소정 각도(90도-α)로 경사지게 광을 출력할 수 있다. 또한, 배치된 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)은 출력하는 광의 주파수, 크기, 길이 중 적어도 하나의 변조 정보 중 적어도 하나가 다르게 설정될 수 있다.
무인 비행체(100)는 수광부(2920)를 통하여 서로 다른 변조 정보가 설정된 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)이 상향으로 출력한 광들(2921, 2322, 2323, 2324)을 인식할 수 있다.
프로세서(411)는 인식된 광들(2921, 2322, 2323, 2324)의 변조 정보(예를 들어, 주파수 정보)에 따라 각 광들(2921, 2322, 2323, 2324)을 출력한 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)을 식별할 수 있다.
또한, 프로세서(411)는 식별된 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)의 위치 정보에 기초하여 무인 비행체(100)의 위치를 판별할 수 있다.
또한, 프로세서(411)는, 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)의 위치 정보로 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)의 배치 형태를 알 수 있고, 이를 이용하여 무인 비행체(100)의 자세(수평, 무인 비행체(100)의 heading 방향(yaw))도 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경사지게 출력되는 직진성이 강한 광을 이용하여 Z축 거리, Z축 고도 높이의 계산도 가능하다. 예를 들어, 지면 또는 수직 방향을 기준으로 출력 방향이 기울어진(tilting) 레이저 빔(laser beam)을 광원들(2911, 2912, 2913, 2914)로 사용하여 Z축 고도/높이(H)를 확인할 수 있다.
Z축 고도/높이(H)는, 광들이 교차하는 교차점(C)의 높이인 제1 높이(h1)와 교차점(C)부터 Z축까지의 거리인 제2 높이(h2)의 합이 된다. 이때. 교차점(C)의 높이(h1)는 지면(2900)을 기준으로 광이 기울어진 각도(α)와 광원 사이의 거리(L1)를 수학식(2)의 삼각함수에 대입하여 산출할 수 있다.
또한, 광원 사이의 거리(L1)와 수광부(2920) 상 대응하는 광들의 거리(L2)는 제1 높이(h1) 및 제2 높이(h2)와 비례 관계를 가진다.
따라서, 도 29와 같이, Z축 고도/높이(H)의 산출식은 수학식 (1)로 정리 가능하고, 제어부(140)는 광원 사이의 거리(L1), 수광부(2920) 상 대응하는 광들의 거리(L2), 지면(2900)을 기준으로 광이 기울어진 각도(α)를 모두 알수 있으므로, 최종적으로 Z축 고도/높이(H)를 산출할 수 있다.
도 29를 참조하여 설명한 계산식은 예시적인 것으로, 다른 수식을 이용할 수도 있을 것이다.
수직 방향으로 광을 출력하는 직선 레이저만 사용할 경우, 거리에 대한 정보를 얻을수 없지만, 본 실시 예는 레이저를 기울어지게 함으로써 거리에 대한 정보를 얻을 수 있다는 것에 그 특징이 있다.
따라서, 복수의 광원 중 적어도 일부는 지면의 수직 방향에서 소정 각도로 경사진 방향으로 광을 출력할 수 있고, 이를 이용하여 무인 비행체(100)의 높이를 산출할 수 있다.
또한, 복수의 광원 중 일부는 지면의 수직 방향으로 광을 출력하고, 상기 상기 복수의 광원 중 나머지 일부는 상기 지면의 수직 방향에서 소정 각도로 경사진 방향으로 광을 출력할 수 있다.
수직 방향으로 직진하도록 출력된 광을 이용하면 각도와 관련된 계산 과정이 없으므로 더 빠르게 위치, 자세 파악이 가능하다. 하지만, 높이를 구할 수는 없다.
따라서, 광 출력 방향을 조합하여 이용할 수 있다. 즉, 수직 방향으로 출력된 광을 이용하여 위치 및 자세 제어를 더 정밀하고 간편하게 수행하고, 수직 방향에서 소정 각도로 경사진 방향으로 출력된 광을 이용하여 고도를 정확하게 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기울어진 레이저와 수직 직선 레이저의 조합을 통해 보다 정확한 자세, 거리 측정 및 제어가 가능하다.
도 30은 레이저를 이용한 무인 비행체 얼라인(align)에 관한 설명에 참조되는 도면으로, 복수의 드론(3010, 3020, 3030)과 구조물(3000)의 상면도이다.
본 발명은 동일 레이어에 있는 드론 상호간에 레이저를 활용하여 얼라인(align)할 수 있다. 이에 따라, 비행체 간의 통신 연결이 끊어져도 광을 이용하는 기본적인 얼라인 수행이 가능하다.
또한, 다른 레이어의 드론 상호간에도 상하 방향으로 배치된 드론끼기 레이저를 활용하여 얼라인(align)할 수 있다.
도 30을 참조하면, 복수의 드론(3010, 3020, 3030) 중 두 드론(3020, 3030)이구조물(3000) 때문에 시야가 가리는 경우에도, 두 드론(3020, 3030)의 상측, 하측에도 존재하는 드론(미도시)와의 얼라인이 맞으면 포메이션을 유지할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 31을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(또는 네트워크)(3110)과 단말(3120)을 포함한다.
여기서, 단말은 UE, UAV, 드론(Drone), 무선 항공 로봇 등일 수 있다.
기지국(3110)은 프로세서(processor, 3111), 메모리(memory, 3112) 및 통신 모듈(communication module, 3113)을 포함한다.
프로세서는 앞서 도 1 내지 도 30에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3111)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3112)는 프로세서(3111)와 연결되어, 프로세서(3111)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(3113)은 프로세서(3111)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
상기 통신 모듈(3113)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.
단말(3120)은 프로세서(3121), 메모리(3122) 및 통신 모듈(또는 RF부)(3123)을 포함한다. 프로세서(3121)는 앞서 도 1 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3121)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3122)는 프로세서(3121)와 연결되어, 프로세서(3121)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(3123)는 프로세서(3121)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(3112, 3122)는 프로세서(3111, 3121) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3111, 3121)와 연결될 수 있다.
또한, 기지국(3110) 및/또는 단말(3120)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
특히, 도 32에서는 앞서 도 31의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.
도 32를 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(3210), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(3235), 파워 관리 모듈(power management module)(3205), 안테나(antenna)(3240), 배터리(battery)(3255), 디스플레이(display)(3215), 키패드(keypad)(3220), 메모리(memory)(3230), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(3225)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(3245) 및 마이크로폰(microphone)(3250)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.
프로세서(3210)는 앞서 도 1 내지 도 31에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(3210)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(3230)는 프로세서(3210)와 연결되고, 프로세서(3210)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(3230)는 프로세서(3210) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3210)와 연결될 수 있다.
사용자는 예를 들어, 키패드(3220)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(3250)을 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(3210)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(3225) 또는 메모리(3230)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(3210)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(3215) 상에 디스플레이할 수 있다.
RF 모듈(3235)은 프로세서(3210)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(3210)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(3235)에 전달한다. RF 모듈(3235)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(3240)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(3235)은 프로세서(3210)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(3245)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고받을 수 있다.
본 명세서에서 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
무인 비행체: 100 센싱부: 130
모터부: 12 작업부: 40
제어부: 140 저장부: 150
커뮤니케이션 모듈: 170

Claims (20)

  1. 본체;
    상기 본체에 구비되는 적어도 하나의 모터;
    상기 적어도 하나의 모터 각각에 연결된 적어도 하나의 프로펠러;
    상기 본체에 구비되고, 3축 방향으로 광을 출력하는 발광부;
    상기 본체에 구비되고, 군집 비행 중인 다른 무인 비행체들 중 일부 무인 비행체가 출력하는 광을 수광하는 수광부;
    무인 비행체의 운동상태를 센싱하는 센서를 포함하는 센싱부;
    상기 센싱부의 센싱 데이터에 기초한 위치 정보를 상기 다른 무인 비행체들 중 적어도 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체와 공유하는 통신부; 및,
    상기 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행하도록 상기 모터를 제어하는 프로세서;를 포함하는 무인 비행체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, GPS 센서, 카메라 센서 및 기압 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들로부터 취합된 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여, 상기 위치 오차를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들의 동종 센서에서 센싱된 정보에 기초한 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여 상기 위치 오차를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 z 축 좌표 정보를 취합하고,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 다른 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 x,y 축 좌표 정보를 취합하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 판별된 위치 오차에 대한 정보를 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체로 송신하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수광부는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고,
    상기 프로세서는, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광부와 상기 수광부를, 적어도 3 쌍(pair) 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광부와 상기 수광부의 쌍(pair)들은, 상기 발광부와 상기 수광부의 이격 거리 및 배치 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광부와 상기 수광부를, 틸팅(tilting) 가능한 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  11. 특정 포메이션(formation)으로 군집 비행하는 무인 비행체들;을 포함하고,
    상기 무인 비행체들은,
    3축 방향으로 광을 출력하는 발광부, 상기 다른 무인 비행체들 중 일부 무인 비행체가 출력하는 광을 수광하는 수광부, 운동상태를 센싱하는 센서를 포함하는 센싱부, 및, 상기 센싱부의 센싱 데이터에 기초한 위치 정보를 상기 다른 무인 비행체들 중 적어도 상기 수광된 광을 출력한 무인 비행체와 공유하는 통신부를 포함하며,
    상기 무인 비행체들 중 적어도 하나의 무인 비행체는, 공유된 위치 정보를 복수개 취합하여 위치 오차를 판별하고, 싱기 판별된 위치 오차를 보정하는 비행을 수행하는 무인 비행체 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무인 비행체는,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들로부터 취합된 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여, 상기 위치 오차를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무인 비행체는,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 축 상에 정렬되는 무인 비행체들의 동종 센서에서 센싱된 정보에 기초한 좌표 정보의 확률 분표에 기초하여 상기 위치 오차를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무인 비행체는,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 동일 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 z 축 좌표 정보를 취합하고,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 다른 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들과 x,y 축 좌표 정보를 취합하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 적어도 하나는,
    고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별한 무인 비행체를 기준으로, 다른 무인 비행체들 중 적어도 일부가 위치 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 제1 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 하나인 제1 무인 비행체를 기준으로 상기 제1 레이어에 정렬되는 나머지 무인 비행체들이 위치 오차를 보정하고,
    상기 제1 레이어보다 높은 제2 레이어에 정렬되는 무인 비행체들 중에서 상기 제1 무인 비행체와 동일 z축 상에 정렬되는 제2 무인 비행체가 상기 제1 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정하며,
    상기 제2 무인 비행체를 기준으로 상기 제2 레이어에 정렬되는 나머지 무인 비행체들이 위치 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 무인 비행체는, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서 가장 낮은 고도의 제1 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들은, 고정된 좌표 정보를 포함하는 절대 기준 정보에 대응하는 광원의 출력 광을 수광하고, 상기 절대 기준 정보에 기초하여 현재 위치를 판별하며,
    상기 제1 레이어보다 높은 제2 레이어에 정렬되는 무인 비행체들은, 각각 동일 z축 상에 정렬되는 상기 제1 레이어의 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 군집 비행의 포메이션(formation)에서,
    동일 고도의 레이어(layer)에 정렬되는 무인 비행체들은, 어느 하나의 베이스 무인 비행체를 기준으로 위치 오차를 보정하고,
    베이스 무인 비행체들이 상호간의 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 시스템.

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