KR20210117761A - 인공강우 항공 실험을 위한 비행 경로 설계 시스템 및 방법 - Google Patents

인공강우 항공 실험을 위한 비행 경로 설계 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

비행 경로 설계 시스템이 개시된다. 일 실시예는 인공강우를 위한 제1 시딩(seeding) 지점의 바람에 대한 정보와 비행체의 비행 방법을 설정하고, 상기 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산하며, 상기 제1 내지 제3 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 설정된 비행 방법을 기초로 상기 비행체의 비행 경로를 설계한다.

Description

인공강우 항공 실험을 위한 비행 경로 설계 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF DESIGNNING FLIGH PATH FOR CLOUD SEEDING EXPERIMENT}
아래 실시예들은 인공강우 항공 실험을 위한 비행 경로 설계 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인공강우(또는 인공강설)은 강수를 내릴 만큼 발달하지 못한 구름에 인위적으로 구름씨 역할을 하는 응결핵 또는 빙정핵을 뿌려 구름의 발달과 강수 응결을 더욱 활성화해 더 많은 강수를 내리게 하는 기술이다. 일반적으로 인공강우 실험 시 사용되는 인공적인 구름씨는 시딩물질이라 하고, 구름씨를 뿌리는 것을 시딩이라고 한다. 구름 온도에 따라 강수발달 과정이 다르므로 냉구름(0℃ 이하의 구름)에는 빙정핵 역할을 하는 요오드화은(AgI) 등을 시딩하여 냉구름 속 과냉각 물 입자를 얼음으로 바꿔 빙정을 생산하거나 강화시켜 강수를 유발한다. 온구름(0℃ 이상의 구름)에는 흡습성물질인 염화칼슘(CaCl2) 등을 시딩하여 병합과정을 촉진시킴으로써 강수를 유발한다.
시딩물질 살포는 항공 실험을 통해 이루어질 수 있으며, 이는 비행체에 시딩물질 살포 장비를 탑재하여 과냉각 구름물방울이 있는 구름층을 찾아 직접 뿌려주는 방식이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 측에 따른 비행 경로 설계 시스템의 비행 경로 설계 방법은 인공강우를 위한 제1 시딩(seeding) 지점의 바람에 대한 정보와 비행체의 비행 방법을 설정하는 단계; 상기 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산하는 단계; 및 상기 제1 내지 제3 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 설정된 비행 방법을 기초로 상기 비행체의 비행 경로를 설계하는 단계를 포함한다.
상기 계산하는 단계는 상기 제1 시딩 지점의 풍속 및 미리 결정된 시딩 효과 시간값을 이용하여 상기 하나 이상의 검증 지점을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 상기 제1 시딩 지점의 풍향 및 상기 비행체의 비행 가능 거리를 이용하여 상기 제2 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 비행 방법 중 제1 비행 방법이 설정된 경우, 상기 계산하는 단계는 상기 제1 시딩 지점에 대응되는 제1 검증 지점을 계산하고, 상기 계산된 제1 검증 지점을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점을 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 비행 경로를 설계하는 단계는 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하는 단계; 및 상기 제1 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 비행 방법 중 제2 비행 방법이 설정된 경우, 상기 비행 경로를 설계하는 단계는 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하는 단계; 및 상기 제2 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 비행 방법 중 제3 비행 방법이 설정된 경우, 상기 계산하는 단계는 상기 제1 시딩 지점 및 상기 제2 시딩 지점을 기초로 제4 시딩 지점을 계산하고 상기 제1 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 제5 시딩 지점을 계산하는 단계; 및 상기 제1 시딩 지점을 기초로 제1 검증 지점을 계산하고 상기 제4 시딩 지점 및 상기 제5 시딩 지점 각각을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점 각각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비행 경로를 설계하는 단계는 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하는 단계; 및 상기 제1 내지 제3 검증 지점과 상기 제2 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 따른 비행 경로 설계 시스템은 인공강우를 위한 제1 시딩 지점의 바람에 대한 정보와 비행체의 비행 방법을 설정하고, 상기 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산하며, 상기 제1 내지 제3 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 설정된 비행 방법을 기초로 상기 비행체의 비행 경로를 설계하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 제1 시딩 지점의 풍속 및 미리 결정된 시딩 효과 시간값을 이용하여 상기 하나 이상의 검증 지점을 계산할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 제1 시딩 지점의 풍향 및 상기 비행체의 비행 가능 거리를 이용하여 상기 제2 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 계산할 수 있다.
상기 컨트롤러는 복수의 비행 방법 중 제1 비행 방법이 설정된 경우, 상기 제1 시딩 지점에 대응되는 제1 검증 지점을 계산하고, 상기 계산된 제1 검증 지점을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점을 계산하며, 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하고, 상기 제1 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계할 수 있따.
상기 컨트롤러는 복수의 비행 방법 중 제2 비행 방법이 설정된 경우, 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하고, 상기 제2 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계할 수 있다.
상기 컨트롤러는 복수의 비행 방법 중 제3 비행 방법이 설정된 경우, 상기 제1 시딩 지점 및 상기 제2 시딩 지점을 기초로 제4 시딩 지점을 계산하고, 상기 제1 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 제5 시딩 지점을 계산하며, 상기 제1 시딩 지점을 기초로 제1 검증 지점을 계산하고 상기 제4 시딩 지점 및 상기 제5 시딩 지점 각각을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점 각각을 계산할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하고, 상기 제1 내지 제3 검증 지점과 상기 제2 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계할 수 있다.
실시예들은 시딩 지점(또는 실험 지점)의 기상(예를 들어, 기온, 풍향, 풍속, 구름 상태 등) 및 지역 특성(예를 들어, 지형, 공역(airspace) 등)을 고려한 시딩 및 관측 실험 비행 경로를 설계함으로써 효율적인 인공강우(또는 인공 강설) 항공 실험이 수행되게 할 수 있고, 구름 관측 기술 확대 및 인공강우 기술 다양화를 가져올 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 인공강우 항공실험 연직 모식도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 목표 지점 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 1자형 비행 방법에 기반한 비행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 V자형 비행 방법에 기반한 비행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 W자형 비행 방법에 기반한 비행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 인공강우 항공실험 연직 모식도이다.
도 1을 참조하면, 가로축은 거리를 나타내고, 세로축은 고도를 나타낸다.
비행체(또는 항공기)(110)는 연소탄 발사대, 구름물리 관측장비 등을 탑재할 수 있다.
비행체(110)는 유인기 또는 무인기에 해당할 수 있다.
도 1에 도시된 예에서, 풍향이 동풍일 경우, 비행체(110)는 거리상으로 바람의 방향(또는 이동)을 고려하여 풍상측에서 시딩(seeding)(또는 시딩 실험)을 수행할 수 있고, 풍하측에서 관측을 수행할 수 있다. 지상에서 기상 장비를 이용한 관측이 수행될 수 있다.
비행체(110)는 고도상으로 요오드화은 물질의 경우 시딩(또는 시딩 실험)을 운중 또는 운정(cloud top) 부근에서 수행할 수 있고, 염화칼슘 물질의 경우 시딩(또는 시딩 실험)을 운중 또는 운저(cloud base)에서 수행할 수 있다. 비행체(110)는 구름 저층부터 상층까지 관측(또는 관측 실험)을 수행할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 목표 지점 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 예에서, 풍향이 북동풍이라 하자. 목표 지점은 풍하측인 남서쪽에 해당한다. 도 2에 도시된 예와 달리 풍향이 북서풍인 경우, 목표 지점은 풍하측인 남동쪽에 해당한다. 이에 따라, 후술할 비행 경로 설계 시스템은 인공강우를 수행하고자 하는 목표 지점을 선택한 뒤 기상 상태를 파악하여 풍향에 따라 비행 경로를 설계 또는 변경할 수 있다. 목표 지점은 후술할 시딩 중앙점 또는 검증 중앙점에 해당할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
일 실시예에 따른 비행 경로 설계 방법은 비행 경로 설계 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 3에 도시되지 않았으나 목표 지점의 기상 조건 모니터링이 수행될 수 있고, 인공강우 실험의 적합 가능성이 판단될 수 있다. 이러한 기상 조건 모니터링과 실험 적합 가능성의 판단은 비행 경로 설계 시스템에 의해 자동으로 수행될 수 있거나 실험자에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 방법은 입력 단계(310), 계산 단계(320), 및 출력 단계(330)를 포함한다.
입력 단계에서(310)에서, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점의 풍향과 풍속을 설정할 수 있다. 또한, 입력 단계에서(310)에서, 비행 경로 설계 시스템은 1자형 비행 방법, V자형 비행 방법, 및 W자형 비행 방법 중 어느 하나를 사용자의 선택 입력을 기초로 선택할 수 있다.
계산 단계(320)에서, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 및 검증 지점을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점으로부터 떨어진 하나 이상의 시딩 끝(end) 지점을 계산할 수 있다. 또한, 비행 경로 설계 시스템은 선택된 비행 방법에 따라 하나의 이상의 검증 지점을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 1자형 비행 방법 및 W자형 비행 방법을 선택한 경우 복수의 검증 지점을 계산할 수 있고, V자형 비행 방법을 선택한 경우, 하나의 검증 지점을 계산할 수 있다.
출력 단계(330)에서, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 비행 경로 및 검증 비행 경로를 산출할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하면서 비행 경로 설계 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 1자형 비행 방법에 기반한 비행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 예에서 풍향이 북동풍이라 하고 1자형 비행 방법이 선택되었다고 하자. 도 4에서 지점(410)은 비행체의 이륙 지점 또는 공항을 나타낼 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점(420)의 바람에 대한 정보를 사용자로부터 입력 받거나 설정할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점(420)에서의 바람의 세기 WS[m/s]와 바람의 방향 WD[°]를 입력 받거나 설정할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점(420)의 바람에 대한 정보와 비행체(110)의 비행 가능 시간을 이용하여 시딩 끝 지점(421 및 422)을 계산할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421 및 422)을 이은 선이 풍향에 직교하도록 시딩 끝 지점(421 및 422)을 계산할 수 있다. 이 때, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421 및 422)을 계산하기 위해 비행체(110)의 비행 가능 시간을 더 고려할 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 예와 같이, 시딩 끝 지점(421 및 422) 사이의 거리가 20km가 될 수 있고 시딩 끝 지점(421 및 422)을 이은 선이 북동풍에 직교할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점(420)의 바람에 대한 정보를 기초로 관측 및 검증을 위한 중앙점(430)을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 아래 수학식 1에 따라 중앙점(430)을 계산할 수 있다.
Figure pat00001
위 수학식 1에서, D는 관측 및 검증을 위한 중앙점(430)과 시딩 중앙점(420) 사이의 거리를 나타내고, V는 시딩 중앙점(420)의 풍속을 나타내며, Teff는 시딩 효과 시간을 나타낸다. Teff는 시딩 물질의 확산을 고려한 것으로, 예를 들어, 1시간(3600초)을 나타낼 수 있으나 이에 제한되지 않다. Teff는 구현에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 관측 및 검증을 위한 끝 지점(431 및 432)을 계산할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 사용자의 선택 입력을 기초로 1자형 비행 방법을 선택하였으므로, 관측 및 검증을 위한 끝 지점(431 및 432)을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 관측 및 검증을 위한 끝 지점(431 및 432) 사이를 이은 선이 풍향에 직교하도록 끝 지점(431 및 432)을 계산할 수 있다. 이 때, 비행 경로 설계 시스템은 끝 지점(431 및 432)을 계산하기 위해 비행체(110)의 비행 가능 거리를 더 고려할 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 예와 같이, 끝 지점(431 및 432) 사이의 거리가 20km가 될 수 있고 끝 지점(431 및 432)을 이은 선이 북동풍에 직교할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421)과 시딩 끝 지점(422) 사이를 왕복 또는 편도로 하는 "시딩 비행 경로"를 설계할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 1자형 비행 방법을 선택하였으므로, 관측 및 검증을 위한 1자형 수평 비행 경로를 설계할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 끝 지점(431)과 끝 지점(432) 사이를 왕복 또는 편도로 하는 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다. 이 때, 비행 경로 설계 시스템은 비행체(110)가 단일 또는 다중 고도로 관측 및 검증을 수행하도록 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다.
비행체(110)는 지점(410)에서 이륙한 후 시딩 비행 경로에 따라 시딩 끝 지점(421)과 시딩 끝 지점(422) 사이를 왕복 또는 편도로 비행하여 시딩을 수행할 수 있다. 그리고, 비행체(110)는 관측 영역으로 이동한 후 끝 지점(431)과 끝 지점(432) 사이를 왕복으로 비행하여 단일 또는 다중 고도로 관측을 수행할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 V자형 비행 방법에 기반한 비행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 예에서 풍향이 북동풍이라 하고 V자형 비행 방법이 선택되었다고 하자.
비행 경로 설계 시스템은 도 4를 통해 설명한 것과 유사하게 시딩 끝 지점(421 및 422)을 계산할 수 있고 관측 및 검증을 위한 중앙점(430)을 계산할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421)과 시딩 끝 지점(422) 사이를 왕복 또는 편도로 하는 "시딩 비행 경로"를 설계할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 V자형 비행 방법을 선택하였으므로, 관측 및 검증을 위한 V자형 수평 비행 경로를 설계할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421)~중앙점(430)~시딩 끝 지점(422)을 왕복 또는 편도로 하는 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다. 이 때, 비행 경로 설계 시스템은 비행체(110)가 단일 또는 다중 고도로 관측 및 검증을 수행하도록 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다. 구현에 따라, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(422)~중앙점(430)~시딩 끝 지점(421)을 왕복 또는 편도로 하는 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다.
비행체(110)는 지점(410)에서 이륙한 후 시딩 비행 경로에 따라 시딩 끝 지점(421)과 시딩 끝 지점(422) 사이를 왕복 또는 편도로 비행하여 시딩을 수행할 수 있다. 그리고, 비행체(110)는 시딩 끝 지점(421)~중앙점(430)~시딩 끝 지점(422)(또는, 시딩 끝 지점(422)~중앙점(430)~시딩 끝 지점(421))을 왕복으로 비행하여 단일 또는 다중 고도로 관측을 수행할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 W자형 비행 방법에 기반한 비행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 예에서 풍향이 북동풍이라 하고 W자형 비행 방법이 선택되었다고 하자.
도 4를 통해 설명한 것과 유사하게 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421 및 422)을 계산할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 지점(423 및 424)을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 중앙점(420)과 시딩 끝 지점(421) 사이의 중앙을 지점(423)으로 결정할 수 있고, 시딩 중앙점(420)과 시딩 끝 지점(422) 사이의 중앙을 지점(424)으로 결정할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 도 4를 통해 설명한 것과 유사하게 관측 및 검증을 위한 중앙점(430)을 계산할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 지점(611 및 612)을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 지점(423)의 풍하측을 지점(611)으로 결정할 수 있고, 지점(424)의 풍하측을 지점(612)으로 결정할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421)과 시딩 끝 지점(422) 사이를 왕복 또는 편도로 하는 "시딩 비행 경로"를 설계할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 예에서, 비행 경로 설계 시스템은 W자형 비행 방법을 선택하였으므로, 관측 및 검증을 위한 W자형 수평 비행 경로를 설계할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(421)~지점(611)~시딩 중앙점(420)~지점(612)~시딩 끝 지점(422)을 왕복 또는 편도로 하는 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다. 이 때, 비행 경로 설계 시스템은 비행체(110)가 단일 고도로 관측 및 검증을 수행하도록 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다. 구현에 따라, 비행 경로 설계 시스템은 시딩 끝 지점(422)~지점(612)~시딩 중앙점(420)~지점(611)~시딩 끝 지점(421)을 왕복 또는 편도로 하는 "관측 및 검증을 위한 비행 경로"를 설계할 수 있다.
비행체(110)는 지점(410)에서 이륙한 후 시딩 비행 경로에 따라 시딩 끝 지점(421)과 시딩 끝 지점(422) 사이를 왕복 또는 편도로 비행하여 시딩을 수행할 수 있다. 그리고, 비행체(110)는 시딩 끝 지점(421)~지점(611)~시딩 중앙점(420)~지점(612)~시딩 끝 지점(422)(또는, 시딩 끝 지점(422)~지점(612)~시딩 중앙점(420)~지점(611)~시딩 끝 지점(421))을 왕복으로 비행하여 단일 고도로 관측을 수행할 수 있다.
아래 표 1은 비행 방법에 따른 비행 경로의 특징의 일례를 보여준다.
Figure pat00002
비행체(110)를 이용한 실험은 연료, 비행시간, 공역, 고도 등의 제약이 있으므로 사전의 철저한 비행전략에 따라 수행되어야 한다.
관측 영역을 기준으로 비행 경로를 비교할 때, 비행체(110)는 1자형의 경우, 1줄로 좁은 영역을 편도 또는 왕복으로 관측할 수 있고, V자형의 경우, 2줄을 편도 또는 왕복으로 관측할 수 있으며, W자형의 경우, 4줄로 넓은 영역을 편도 또는 왕복으로 관측할 수 있다.
관측 고도를 기준으로 비행 경로를 비교할 때, 비행체(110)는 1자형과 V자형의 경우, 관측시간이 상대적으로 짧아서 다중 고도의 관측이 가능하고, W자형의 경우, 관측 시간이 상대적으로 길어서 단일 고도의 관측이 가능하다. 이러한 3가지 비행 경로를 비교할 때, 1자형은 다양한 고도 검증을 통한 입체적 구름 특성 분석이 가능하고, V자형은 수평 및 고도 제한 등 공역 제한 시 활용 가능하며, W자형은 넓은 지역 검증을 통한 시딩물질 확산 및 구름·강수 입자 변화 관측에 유리하다.
상황에 따른 적합한 비행 경로를 선택한 후 인공강우 실험을 수행하여야 한정된 제원으로 효율적인 인공강우 항공실험이 가능하다.
도 7은 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 비행 경로 설계 시스템은 인공강우를 위한 제1 시딩 지점의 바람에 대한 정보와 비행체(110)의 비행 방법을 설정한다(710). 여기서, 제1 시딩 지점은 상술한 시딩 중앙점(420)에 해당할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산한다(720). 제2 및 제3 시딩 지점은 상술한 시딩 끝 지점(421 및 422)에 해당할 수 있다.
실시예에 있어서, 비행 경로 설계 시스템은 제1 시딩 지점의 풍속 및 미리 결정된 시딩 효과 시간값을 이용하여 하나 이상의 검증 지점을 계산할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템은 상술한 수학식 1을 이용하여 관측 및 검증을 위한 중앙점(430)을 계산할 수 있다.
비행 경로 설계 시스템은 제1 내지 제3 시딩 지점, 검증 지점, 및 설정된 비행 방법을 기초로 비행체(110)의 비행 경로를 설계한다(730).
실시예에 있어서, 복수의 비행 방법 중 제1 비행 방법(예를 들어, 1자형 비행 방법)이 설정될 수 있다. 이 경우, 비행 경로 설계 시스템은 제1 시딩 지점에 대응되는 제1 검증 지점(예를 들어, 도 4를 통해 설명한 중앙점(430))을 계산할 수 있고, 계산된 제1 검증 지점을 기초로 제2 검증 지점(예를 들어, 도 4를 통해 설명한 끝 지점(431)) 및 제3 검증 지점(예를 들어, 도 4를 통해 설명한 끝 지점(432))을 계산할 수 있다. 또한, 비행 경로 설계 시스템은 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 비행체(110)의 시딩 비행 경로를 설계할 수 있고, 제1 내지 제3 검증 지점을 기초로 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계할 수 있다. 이에 대해선 도 4를 통해 자세히 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다.
실시예에 있어서, 복수의 비행 방법 중 제2 비행 방법(예를 들어, V자형 비행 방법)이 설정될 수 있다. 이 경우, 비행 경로 설계 시스템은 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 비행체(110)의 시딩 비행 경로를 설계할 수 있고, 제2 시딩 지점, 검증 지점, 및 제3 시딩 지점을 기초로 비행체(110)의 검증 및 관측 비행 경로를 설계할 수 있다. 이에 대해선 도 5를 통해 자세히 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다.
실시예에 있어서, 복수의 비행 방법 중 제3 비행 방법(예를 들어, W자형 비행 방법)이 설정될 수 있다. 이 경우, 비행 경로 설계 시스템은 제1 시딩 지점 및 제2 시딩 지점을 기초로 제4 시딩 지점(예를 들어, 도 6을 통해 설명한 지점(423))을 계산할 수 있고, 제1 시딩 지점 및 제3 시딩 지점을 기초로 제5 시딩 지점(예를 들어, 도 6을 통해 설명한 지점(424))을 계산할 수 있다. 또한, 비행 경로 설계 시스템은 제1 시딩 지점을 기초로 제1 검증 지점을 계산할 수 있고 제4 시딩 지점 및 제5 시딩 지점 각각을 기초로 제2 검증 지점(예를 들어, 도 6을 통해 설명한 지점(611)) 및 제3 검증 지점(예를 들어, 도 6을 통해 설명한 지점(612)) 각각을 계산할 수 있다. 비행 경로 설계 시스템은 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 비행체(110)의 시딩 비행 경로를 설계할 수 있고 제1 내지 제3 검증 지점과 제2 내지 제3 검증 지점을 기초로 비행체(110)의 검증 및 관측 비행 경로를 설계할 수 있다. 이에 대해선 도 6을 통해 자세히 설명하였으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 8은 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 비행 경로 설계 시스템(800)은 컨트롤러(810) 및 메모리(820)를 포함한다.
비행 경로 설계 시스템(800)은 컴퓨팅 능력이 있는 어떠한 장치를 포함할 수 있다. 일례로, 비행 경로 설계 시스템(800)은 PC와 같은 고정 단말을 포함할 수 있다. 구현에 따라, 비행 경로 설계 시스템(800)은 노트북 또는 태블릿과 같은 이동 단말을 포함할 수 있다.
컨트롤러(810)는 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 비행 경로 설계 시스템의 동작을 수행한다.
컨트롤러(810)는 인공강우를 위한 제1 시딩 지점의 바람에 대한 정보와 비행체의 비행 방법을 설정한다.
컨트롤러(810)는 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산한다.
컨트롤러(810)는 제1 내지 제3 시딩 지점, 검증 지점, 및 설정된 비행 방법을 기초로 비행체(110)의 비행 경로를 설계한다.
컨트롤러(810)는 비행 경로 설계 시스템(800)가 비행체(110)와 유선 또는 무선으로 연결되는 경우, 비행 경로를 비행체(110)에 업로드할 수 있다.
실시예에 있어서, 비행 경로 설계 시스템(800)은 비행체(110)가 비행하는 동안 비행체(110)를 원격으로 제어할 수 있다. 일례로, 비행체(110)가 비행하는 동안 기상 상황이 급격히 나빠지는 경우, 비행 경로 설계 시스템(800)은 비행체(110)가 이륙 지점으로 되돌아오도록 원격으로 제어할 수 있다.
메모리(820)는 컨트롤러(810)와 통신 가능하게 커플링된다. 메모리(820)는 컨트롤러(810)의 동작 결과 및/또는 연산 결과를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(820)는 비행체(110)의 비행 경로를 저장할 수 있다.
도 1 내지 도 7을 통해 기술된 사항은 도 8을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 비행 경로 설계 시스템의 비행 경로 설계 방법에 있어서,
    인공강우를 위한 제1 시딩(seeding) 지점의 바람에 대한 정보와 비행체의 비행 방법을 설정하는 단계;
    상기 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 내지 제3 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 설정된 비행 방법을 기초로 상기 비행체의 비행 경로를 설계하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 제1 시딩 지점의 풍속 및 미리 결정된 시딩 효과 시간값을 이용하여 상기 하나 이상의 검증 지점을 계산하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 제1 시딩 지점의 풍향 및 상기 비행체의 비행 가능 거리를 이용하여 상기 제2 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 계산하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 비행 방법 중 제1 비행 방법이 설정된 경우,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 제1 시딩 지점에 대응되는 제1 검증 지점을 계산하고, 상기 계산된 제1 검증 지점을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    상기 비행 경로를 설계하는 단계는,
    상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하는 단계; 및
    상기 제1 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 비행 방법 중 제2 비행 방법이 설정된 경우,
    상기 비행 경로를 설계하는 단계는,
    상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하는 단계; 및
    상기 제2 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 비행 방법 중 제3 비행 방법이 설정된 경우,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 제1 시딩 지점 및 상기 제2 시딩 지점을 기초로 제4 시딩 지점을 계산하고 상기 제1 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 제5 시딩 지점을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 시딩 지점을 기초로 제1 검증 지점을 계산하고 상기 제4 시딩 지점 및 상기 제5 시딩 지점 각각을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점 각각을 계산하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비행 경로를 설계하는 단계는,
    상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하는 단계; 및
    상기 제1 내지 제3 검증 지점과 상기 제2 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는 단계
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 방법.
  8. 비행 경로 설계 시스템에 있어서,
    인공강우를 위한 제1 시딩 지점의 바람에 대한 정보와 비행체의 비행 방법을 설정하고, 상기 설정된 바람에 대한 정보를 기초로 제2 시딩 지점, 제3 시딩 지점, 및 하나 이상의 검증 지점을 계산하며, 상기 제1 내지 제3 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 설정된 비행 방법을 기초로 상기 비행체의 비행 경로를 설계하는 컨트롤러
    를 포함하는,
    비행 경로 설계 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 시딩 지점의 풍속 및 미리 결정된 시딩 효과 시간값을 이용하여 상기 하나 이상의 검증 지점을 계산하는,
    비행 경로 설계 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 시딩 지점의 풍향 및 상기 비행체의 비행 가능 거리를 이용하여 상기 제2 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 계산하는,
    비행 경로 설계 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    복수의 비행 방법 중 제1 비행 방법이 설정된 경우,
    상기 제1 시딩 지점에 대응되는 제1 검증 지점을 계산하고, 상기 계산된 제1 검증 지점을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점을 계산하며, 상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하고, 상기 제1 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는,
    비행 경로 설계 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    복수의 비행 방법 중 제2 비행 방법이 설정된 경우,
    상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하고, 상기 제2 시딩 지점, 상기 검증 지점, 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는,
    비행 경로 설계 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    복수의 비행 방법 중 제3 비행 방법이 설정된 경우,
    상기 제1 시딩 지점 및 상기 제2 시딩 지점을 기초로 제4 시딩 지점을 계산하고, 상기 제1 시딩 지점 및 상기 제3 시딩 지점을 기초로 제5 시딩 지점을 계산하며, 상기 제1 시딩 지점을 기초로 제1 검증 지점을 계산하고 상기 제4 시딩 지점 및 상기 제5 시딩 지점 각각을 기초로 제2 검증 지점 및 제3 검증 지점 각각을 계산하는,
    비행 경로 설계 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 내지 제3 시딩 지점을 기초로 상기 비행체의 시딩 비행 경로를 설계하고, 상기 제1 내지 제3 검증 지점과 상기 제2 내지 제3 검증 지점을 기초로 상기 비행체의 검증 및 관측 비행 경로를 설계하는,
    비행 경로 설계 시스템.
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