KR20220023959A - 무인 교통 관리 인프라스트럭처를 모니터링하는 시스템 및 방법 - Google Patents

무인 교통 관리 인프라스트럭처를 모니터링하는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20220023959A
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Abstract

하나 이상의 UTM 인프라스트럭처 시스템의 성능을 신뢰성있고 효율적으로 모니터링 및 중재하는 시스템 및 방법이 여기에 제공된다. 복수의 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 방법은 복수의 무인 교통 관리(UTM) 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 단계를 수반하고, 상기 단계는 복수의 UTM 인프라스트럭처 네트워크 사이에 UTM 중재 시스템을 통합하는 단계, 여기서 상기 UTM 중재 시스템은 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 동시에 모니터링하도록 동작 가능하게 구성됨; UTM 인프라스트럭처 네트워크에 연관된 하나 이상의 UTM 시스템에 연된된 정보 및/또는 데이터를 모니터링하는 단계; 하나 이상의 UTM 시스템에 연관된 데이터 및/또는 정보에서 하나 이상의 불일치의 존재 또는 부재를 검출하는 단계; 및 하나 이상의 UTM 시스템에 연관된 데이터 및/또는 정보에서 적어도 하나의 불일치의 존재를 검출하는 것에 응답하여 조정 활동을 개시하는 단계;를 포함한다.

Description

무인 교통 관리 인프라스트럭처를 모니터링하는 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 여기에 참조로 전체적으로 병합된, 2019년 2월 21일 자로 출원된 미국 가출원 제62/808,496호, 및 2019년 12월 9일 자로 출원된 미국 출원 제16/707,682호의 우선권 주장 출원이다.
본 개시 내용은 무인 항공기 교통 관리(unmanned aerial vehicle traffic management, UTM) 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무인 항공기 시스템(UAS)의 급속한 확산은 그러한 시스템을 공유 영공으로 통합하는데 적합한 시스템 및 방법을 필요로 한다. 소형 UAS을 공유 영공에 통합하는 것과 연관된 가장 중요한 문제 중 하나는 효과적인 무인 교통 관리(UTM)이다. 현재, UAS의 타입에 관계없이, UAS의 광범위한 사용을 가능하게 하고 안전하게 관리하는데 사용되는 인프라스트럭처에는 많은 제한이 있다. 많은 UAS의 크기 및 고도는 감시 레이더와 같은, 통상적인 항공 교통 제어 시스템이 부적절하도록 한다. 레이더 기술은, 특히 장애물이 있을 때, 낮은 고도에서 UAS 교통을 모니터링하는데 어려움이 있다. 결과적으로 무선 및 SATCOM과 같은 다른 타입의 인프라스트럭처 네트워크는 적당한 수준의 커버리지를 보장하기 위해 레이더와 함께 사용된다.
비행 계획과 같은 종래의 UTM 시스템은 비행 계획을 통한 비히클(vehicle) 추적, 사물 인터넷 입력 등을 처리한다. 그러나, 이들 해결책은 동작을 위해 무선 인프라스트럭처 네트워크에 의존하므로 한계가 있다. 첫째, 무선 인프라스트럭처 네트워크는 지리적 및 지형 문제, 현재 및 증가하는 용량 요구 사항의 충족 불능, 기상 조건 등으로 인해 정상적인 사용을 지원하는데 효율성이 떨어지는 경우가 많다. 다양한 이유로 신호 손실이 있다. 무선 인프라스트럭처만으로는 동작할 수 많은 UAS를 추적할 수 있기에는 충분하지 않다. 이로 인해, UAS가 한 위치로부터 또 다른 위치를 통해 이동할 시에 신호 손실 및 성능 저하가 발생한다.
결과적으로, UTM 인프라스트럭처 시스템들의 성능을 모니터링 및 중재하기 위한 신뢰할 수 있고 효과적인 해결책이 필요하다.
하나 이상의 UTM 인프라스트럭처 시스템의 성능을 신뢰성할 수 있고 효율적으로 모니터링하고 중재하는 시스템 및 방법이 여기에 제공된다.
예시적인 실시예에서, 복수의 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 방법은 복수의 무인 교통 관리(UTM) 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 단계를 수반하고, 상기 단계는 복수의 UTM 인프라스트럭처 네트워크 사이에 UTM 중재 시스템을 통합하는 단계, 여기서 상기 UTM 중재 시스템은 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 동시에 모니터링하도록 동작 가능하게 구성됨; 상기 UTM 인프라스트럭처 네트워크에 연관된 하나 이상의 UTM 시스템에 연된된 정보 및/또는 데이터를 모니터링하는 단계; 상기 하나 이상의 UTM 시스템에 연관된 데이터 및/또는 정보에서 하나 이상의 불일치의 존재 또는 부재를 검출하는 단계; 상기 하나 이상의 UTM 시스템에 연관된 데이터 및/또는 정보에서 적어도 하나의 불일치의 존재를 검출하는 것에 응답하여 조정 활동을 개시하는 단계; 상기 조정 활동이 개시될 때 하나 이상의 UTM 시스템에서 하나 이상의 무인 항공 시스템(UAS)을 추적하기 위해 1차 소스로서 2차 인프라스트럭처 네트워크를 식별하는 단계; 상기 하나 이상의 UTM 시스템에서 하나 이상의 UAS에 대한 시정 조치를 발생시키는 단계; 1차 기능이 1차 인프라스트럭처 네트워크로 복귀될 때를 결정하기 위해, 하나 이상의 UTM 시스템에서 복수의 1차 인프라스트럭처 네트워크 및 2차 인프라스트럭처 네트워크의 성능을 모니터링하는 단계; 및 상기 1차 인프라스트럭처 네트워크에 1차 기능을 복귀시키는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 상기 이점 뿐만 아니라 다른 이점은 첨부 도면에 비추어 고려될 때 다음의 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 용이하게 명백해질 것이며, 도면에서:
도 1은 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 시스템을 사용하여 UTM 인프라스트럭처 네트워크들을 모니터링 및 중재하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 3은 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 또 다른 예시적인 시스템의 개략도이다.
본 발명은 달리 명시적으로 지정된 경우를 제외하고는 다양한 대안적인 배향 및 단계 시퀀스를 가정할 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 첨부된 도면에 예시되고 명세서에 기술된 특정 디바이스 및 프로세스가 여기에 개시되고 정의된 본 발명의 개념의 단지 예시적인 실시예임을 이해하여야 한다. 따라서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 개시된 다양한 실시예와 관련된 특정 치수, 방향 또는 다른 물리적 특성은 제한적인 것으로 간주되어서는 아니된다.
다음의 상세한 설명에서, 청구된 청구 대상에 정의된 바와 같이 예시의 철저한 이해를 제공하기 위해, 그리고 여기에 기술된 예시를 만들고 사용하는 법의 예시로서 다수의 특정 세부사항이 설명된다. 그러나, 청구된 청구 대상이 그러한 특정 세부사항으로 제한되도록 의도되지 않았으며, 그러한 특정 세부사항을 요구함 없이 실시될 수도 있음은 통상의 기술자라면 이해할 것이다. 다른 사례에서, 잘 알려진 방법, 절차 및 성분은 청구된 청구 대상에 의해 정의된 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않는다. 다음의 상세한 설명의 일부는, 컴퓨팅 시스템 내에, 그 예로 컴퓨터 및/또는 컴퓨팅 시스템 메모리 내에 저장된 데이터 비트 및/또는 이진 디지털 신호에 대한 연산의 알고리즘 및/또는 심볼 표현의 관점에서 제시된다. 알고리즘은 여기에서 일반적으로 원하는 결과로 이어지는 자체 일관된 시퀀스 동작 및/또는 유사한 프로세싱으로 간주된다. 동작 및/또는 프로세싱은 저장, 전송, 결합, 비교 및/또는 달리 조작되도록 구성된 전기 및/또는 자기 신호의 형태를 취할 수 있다. 주로 일반적인 사용을 위해, 이들 신호를 비트, 데이터, 값, 요소, 심볼, 문자, 용어, 숫자, 수 등으로 지칭하는 것이 때때로 편리한 것으로 입증되었다. 그러나 이러한 모든 용어 및 유사한 용어는 적당한 물리량과 연관되어야 하며 단지 편리한 라벨일 뿐이라는 것을 이해하여야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 다음 논의에서 명백한 바와 같이, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정" 등과 같은 용어를 사용하는 본 명세서 전반에 걸친 논의는 컴퓨팅 플랫폼, 그 예로 컴퓨팅 플랫폼의 프로세서, 메모리, 레지스터 및/또는 다른 정보 저장부 내에서 물리적, 전자적 및/또는 자기적 양 및/또는 다른 물리적 양으로 표시된 데이터를 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 이와 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스, 전송 및/또는 디스플레이 디바이스의 작동 및/또는 프로세스를 지칭하는 것으로 이해된다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 다음 논의에서 명백한 바와 같이, 본 명세서 전반에 걸쳐 컴퓨팅 플랫폼은, 컴퓨팅 플랫폼의 프로세서, 메모리, 레지스터 및/또는 다른 정보 저장부 내에서 물리적, 전자적 및/또는 자기적 양 및/또는 다른 물리적 양으로 표시된 데이터를 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 이와 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스, 전송, 수신 및/또는 디스플레이 디바이스와 같은 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 이에 따라서, 컴퓨팅 플랫폼은 신호의 형태로 데이터를 프로세싱 및/또는 저장하는 능력을 포함하는 시스템, 디바이스 및/또는 논리적 구성을 지칭한다. 이로써, 이러한 맥락에서 컴퓨팅 플랫폼은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 사용자가 컴퓨팅 플랫폼에 소정의 작업을 수행하도록 지시하는 것으로 설명되는 경우, "지시"는 사용자에 의한 선택 또는 작업의 결과로 업무를 수행하도록 지시하거나 유발하는 것을 의미할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 사용자는, 예를 들어, 키 누르기, 마우스 클릭하기, 포인터 조작하기, 터치 패드 터치하기, 터치 스크린 터치하기, 터치 스크린 제스처 동작 실행하기, 스크린 위의 전자 펜 디바이스 조작하기, 음성 명령 및/또는 가청 소리로 말하기를 포함하는 선택의 표시를 통해 컴퓨팅 플랫폼이 작동 과정에 착수하도록 지시할 수 있다. 사용자는 최종 사용자를 포함할 수 있다.
일부에 의해 흐름도로 지칭되기도 하는 순서도는 일부 예시의 소정의 관점을 여기에 설명하기 위해 일부 도면에 사용된다. 이들의 예시된 로직은 일부, 전부, 또는 대부분의 가능성을 철저하게 다루려는 것이 아니다. 이들 목적은 여기에 개시된 특정 문제와 관련하여 본 개시 내용의 이해를 용이하게 돕기 위한 것이다. 이를 위해, 본 개시 내용의 교시를 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 많은 기술 및 설계 선택이 여기에서 반복되지 않는다.
본 명세서 전반에 걸쳐, "시스템"이라는 용어는 특정 맥락에 적어도 부분적으로 의존하여, 여기에 개시된 청구 대상을 구현하는 임의의 방법, 프로세스, 장치 및/또는 다른 특허 가능한 청구 대상을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 여기에 기술된 청구 대상은 하드웨어 및/또는 펌웨어와 함께 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들어, 여기에 기술된 청구 대상은 하드웨어 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
여기에서는 UAS용 UTM 중재 시스템(UPAS)을 통해 UTM 인프라스트럭처시스템을 신뢰적이고 효과적으로 모니터링, 추적 및 중재할 수 있는 방법 및 시스템이 제공된다. UTM 중재 시스템은, UAV 위치(예를 들어, 위도, 경도, 고도)에 대한 UAV의 위치 및 다른 무인 항공기의 위치를 추적하는 것과 같은 다양한 목적을 위해 무인 항공기(UAV)과 UTM 인프라스트럭처 시스템들 간의 연결을 모니터링하는 것; 다양한 UTM 인프라스트럭처 시스템들 간의 임의의 차이/불일치를 위해, 그리고 UTM 인프라스트럭처 시스템의 성능 수준 및 성능 저하를 위해, UTM 비행 계획 관리 시스템과 같은 UTM 인프라스트럭처 시스템(예를 들어, 무선, 레이더, 위성)을 모니터링하는 것과 같은 하나 이상의 서비스를 제공할 수 있다. UPAS 방식은 또한 UTM 인프라스트럭처 시스템의 측정된 성능 수준에 응답하여, 1차 UTM 인프라스트럭처 시스템을 사용하는 것으로부터 2차/백업 UTM 인프라스트럭처 시스템을 사용하는 것으로 전환한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 예시적인 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 시스템(100)은 UTM 중재 시스템(110), 하나 이상의 UAS(120), UTM 시스템(130), 및 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)를 포함한다. UTM 중재 시스템(110)은 하나 이상의 UPAS 서버(190)를 포함한다. 하나 이상의 UPAS 서버(190)는, 컴퓨터, 태블릿, 데스크탑, 랩탑, 스마트폰, 시계 또는 UPAS 서버(190)와 통신할 수 있는 다른 디바이스와 같은 컴퓨팅 디바이스일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)은 또한 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160) 상에 위치된 하나 이상의 센서(170)를 검출하도록 동작 가능하게 구성된 센서 검출 시스템(180)을 포함한다.
비-제한적인 예시로서 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, UTM 중재 시스템(110)은 또한 성능 분석 도구(192) 및 기계 학습 예측 도구(194)를 포함하며, 이는 기록된 조건(즉, 날씨, 하루 중 시간, 지리적/지형 조건 등)에 대한 인프라스트럭처 성능의 라이브러리(library)를 구축하고, 그리고 차후에 평가 및 중재를 지원하는 분석 기능의 일부로 그 정보를 사용하도록 동작 가능하게 구성된다. 성능 분석 도구(192)는 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)의 성능을 모니터링하도록 동작 가능하게 구성된다.
UTM 시스템(130)은 임의의 알려진 UTM 시스템일 수 있고, 그리고 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)를 통해 하나 이상의 UAS(120)와 통신하는 하나 이상의 UTM 서버(150)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 UTM 서버(150)는, 컴퓨터, 태블릿, 데스크탑, 랩탑, 스마트폰, 시계, 또는 UTM 서버(150)와 통신할 수 있는 다른 디바이스와 같은 컴퓨팅 디바이스일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 하나 이상의 센서(170)는 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160) 내에 통합될 수 있다. 도 1 및 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)은 레이더 인프라스트럭처 네트워크, 위성 통신(SATCOM) 인프라스트럭처 네트워크, 무선 네트워크(예를 들어, 셀룰러 텔레폰 네트워크, 인터넷 또는 근거링 통신망), 및/또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. SATCOM 인프라스트럭처 네트워크의 비-제한적인 예시는 분산 SATCOM 인프라스트럭처 네트워크 및 컨스텔레이션(constellation) SATCOM 인프라스트럭처 네트워크이다. 여전히 다른 실시예에서, 유선 및 무선 원격통신 채널들과 같은 다른 형태의 통신이 사용될 수 있다.
도 1 및 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하나 이상의 UTM 서버(150)는 인프라스트럭처 네트워크(160)를 통해 지상 제어와 같은 하나 이상의 항공 교통 관리 디바이스(140)와 통신할 수 있다. UTM 시스템(130)의 하나 이상의 UTM 서버(150)는 비행을 승인하고, 비행 내내 지속적으로 비행을 조정하고, 하나 이상의 항공 교통 관리 디바이스(140)와 실시간 통신을 가능하게 하고, 활성 UAS(120)의 데이터베이스를 유지하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 UAS(120)는 예를 들어, UAV, 무인 항공기 디바이스, 및 소형 무인 항공기 시스템(sUAS)을 포함하여 비행을 목적으로 하는 임의의 무인 비히클을 포함할 수 있다. UTM 시스템(130)은 하나 이상의 UAS(120)로부터 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 비-제한적인 예시에서, 데이터는 비행 데이터 및/또는 위치 데이터, 그 예로 현재 위치, 속도 등일 수 있다. 비행 데이터의 비-제한적인 예시는 UAS(120)의 예상 비행, 비행 목적, 현재 위치, 비행 경로/패턴, 비행 지역, 비행 시간, 비행 지속시간 및/또는 이들의 조합과 관련된 데이터일 수 있다.
하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)는 UTM 중재 시스템(110)에서 하나 이상의 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A) 또는 하나 이상의 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)일 수 있다. 하나 이상의 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)은 하나 이상의 UAS(120)의 사용을 관리하도록 구성된 메인/오리지널 인프라스트럭처 네트워크를 지칭한다. 하나 이상의 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)는 특정 상황 하에서 하나 이상의 UAS(120)의 사용을 관리하도록 구성된 백업 인프라스트럭처 네트워크을 지칭한다.
일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)은 하나 이상의 센서(170)를 통해 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)와 통신한다. UTM 중재 시스템(110)은 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)의 성능을 모니터링하도록 동작 가능하게 구성된다. 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)는 동시에 실시간으로 모니터링될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 예시적인 방법(200)의 순서도를 도시한다. 블록(210)에 도시된 바와 같이, 방법(200)은 UTM 중재 시스템(110)이 UTM 시스템(130)의 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160) 각각과 통합되어 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)의 동시 모니터링을 가능하게 할 때 시작된다. 비-제한적인 예시에서, 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)는 무선 인프라스트럭처 네트워크, 및 하이브리드 인프라스트럭처 네트워크로 알려질 수 있는 SATCOM 인프라스트럭처 네트워크 또는 레이더 인프라스트럭처 네트워크 중 하나이다.
일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)을 인프라스트럭처 네트워크(160) 중 하나 이상으로 통합하는 것은 UTM 중재 시스템(110)을 인프라스트럭처 네트워크(160) 중 하나 이상에 물리적으로 하우징하는 것을 수반한다. 또한, 인프라스트럭처 네트워크(160)에서의, 그리고 인터넷을 통해 이용 가능한 것과 같은 외부 시스템에서의 하나 이상의 API는 UTM 중재 시스템(110)과, 하이브리드 인프라스트럭처 네트워크와 같은 인프라스트럭처 네트워크(160) 사이의 통합을 허용하기 위해 시스템(100)에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)은 비행 계획, 비히클 식별 및/또는 비히클-대-비히클 근접 추적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 UTM 시스템(130)의 다양한 파라미터의 모니터링을 가능하게 하기 위해 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)를 통해 외부 시스템과 통합된다. 외부 시스템의 비-제한적인 예시는 에셋(asset) 관리 소프트웨어, 사물 인터넷 및 날씨 업데이트이다.
UTM 중재 시스템(110)이 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)와 통합되면, UTM 중재 시스템(110)은, 블록(220)에 도시된 바와 같이, UTM 시스템(130)에 연관된 정보 및/또는 데이터를 모니터링한다. 하나 이상의 UPAS 서버(190)는 UTM 시스템(130)의 서로 다른 구성요소에 걸쳐 임의의 불일치가 있는지 결정하기 위해, 분석 및 기계 학습 알고리즘과 같은 알고리즘을 사용하여, 이러한 정보 및/또는 데이터를 실시간으로 프로세싱 및 분석한다. 이는 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)의 성능을 평가하기 위해 수행된다. 일부 실시예에서, UTM 시스템(130)에서 분석된 구성요소 중 일부는 비행 계획에 대한 물리적 비히클 추적/위치 선정, 비히클-대-비히클 연결, 기상 조건 보고 및 예측이다. 그러한 구성요소의 비-제한적인 예시는 계획 대 비히클 추적의 차이를 설명하는 비행 계획의 변경 통지이다.
하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)와 관련하여, 하나 이상의 UPAS 서버(190)는, 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)에 연관된 데이터 및/또는 정보와 비교할 시에, 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)에 연관된 데이터 및/또는 정보를 분석한다. 이는 신호의 연속성, 커버리지, 및 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)에 관련된 임의의 지연 문제(latency issues)를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 비-제한적인 예시에서, UTM 중재 시스템(110)은 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160)와의 통합 상태를 모니터링하기 위한 통합 프로토콜을 가질 수 있다.
블록(230)에 도시된 바와 같이, UTM 중재 시스템(110)은 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)와 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B) 사이 이외에, 정보 소스들 사이의 데이터 및/또는 정보에 불일치가 있는지 여부를 결정한다. 하나 이상의 불일치가 있는 경우, 블록(240)에 도시된 바와 같이, UTM 중재 시스템(110)은 조정 활동(reconciliation activity)을 개시한다. 일 실시예에서, 조정 활동은 다양한 이질적인 소스로부터 획득되고 프로세싱된 데이터 및/또는 정보에 대해 적용된 가중 및 확률 모델링을 기반으로 하여 정의될 수 있다. 조정 활동이 일어나는 동안, UTM 시스템(130)에 대한 1차 추적 기능은 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)로부터 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)로 이전될 수 있다.
UTM 중재 시스템(110)이 정보 소스들 사이의 데이터 및/또는 정보에서 어떠한 불일치도 발견하지 못하면, UTM 중재 시스템(110)은 블록(250)에 도시된 바와 같이 조정 활동을 개시하지 않을 것이다.
UTM 중재 시스템(110)이 데이터/정보의 불일치가 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)로부터 발생한다고 결정하면, UTM 중재 시스템(110)은 블록(260)에 도시된 바와 같이 하나 이상의 UAS(120)를 추적하기 위해 1차 소스로서 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)를 식별한다. 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)의 불일치는 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)가 미리 결정된 수용 가능한 수준을 넘어 열화되거나, 또는 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)의 성능이 중단되는 것으로부터 비롯될 수 있다. 비-제한적인 예시에서, 무선 인프라스트럭처 네트워크는 원래의 1차 네트워크(160A)이고, SATCOM 및 레이더 네트워크는 원래의 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)이다. 2차/백업 인프라스트럭처 네트워크로의 전환 여부를 결정할 때 UTM 중재 시스템(110)의 하나 이상의 UPAS 서버(190)에 의해 분석된 데이터 및/또는 정보의 일부는 환경, 비히클 근접 모니터링(즉, 충돌 방지), 및 무선 네트워크의 용량에서 하나 이상의 UAS(120)의 위치 선정에 연관된다.
위치 선정 불일치성을 통한 UTM 시스템(130)의 추적 성능의 비-제한적인 예시는 다음을 포함한다:
● 추적/위치 데이터를 소스로부터의 데이터와 비교한, 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)(즉, 무선 네트워크) 대 원래의 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)(즉, SATCOM 또는 레이더 네트워크);
● 2차 소스로부터의 UTM 시스템(130)의 제출된 비행 계획을 기반으로 한, 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160) 대 사물 인터넷;
● 다른 소스로부터의 데이터를 기반으로 한, 하나 이상의 UAS(120) 대 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160) 대 사물 인터넷; 및
● 비히클 대 비히클 근접 위치.
일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)이 UTM 시스템(130)의 1차 네트워크(160A)와 2차 네트워크(160B) 사이의 데이터 및/또는 정보의 불일치를 식별하면, UTM 중재 시스템(110)은, 블록(270)에 도시된 바와 같이, 환경에서 하나 이상의 UAS(120)에 대한 비행 유지 패턴과 같은 시정 조치(corrective action)를 개시할 수 있다. 비행 유지 패턴은 하나 이상의 UAS(120)의 비행 제어와 UTM 중재 시스템(110) 사이의 통합을 통해 실행될 수 있다. 그 후, 비행 유지 패턴은, 불일치가 조정되고 적당한 시정 조치가 취해질 때까지 유지될 수 있다.
그 후, 성능 분석 도구(192)를 통한 UTM 중재 시스템(110)은, 블록(280)에 도시된 바와 같이, UTM 시스템(130)이 1차 기능을 1차 네트워크(160A)에 복귀시키는 것이 안전한지 여부를 결정하기 위해, UTM 시스템(130)의 원래의 1차 네트워크(160A) 및 2차 네트워크(160B)의 성능을 동시에 모니터링할 수 있다. 일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)이 1차 네트워크(160A)의 성능이 미리 결정된 시간 동안 미리 결정된 수용 가능한 수준으로 복귀했다고, 그리고 1차 네트워크(160A)의 성능 저하가 날씨와 같은 외부 힘의 결과였다고 결정하는 경우, 1차 네트워크(160A)는 블록 290에 도시된 바와 같이 UTM 시스템(130)의 1차 기능을 재개할 것이다.
일 실시예에서, UTM 중재 시스템(110)이 1차 네트워크(160A)의 성능이 미리 결정된 시간 동안 미리 결정된 수용 가능한 수준으로 복귀하지 않았다고, 또는 1차 네트워크(160A)의 성능 저하가 외부 힘의 결과가 아니였다고 결정하는 경우, 2차 네트워크(160B)는 블록(295)에 도시된 바와 같이 UTM 시스템(130)에 대한 메인 소스로서 계속 기능할 것이다.
UTM 중재 시스템(110)에 의해 식별된 불일치의 타입 및 양에 의존하여, 시정 조치의 비-제한적인 예시는 다음을 포함할 수 있다:
● 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)의 성능을 기반으로 하여, 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)(즉, 무선 네트워크)으로부터 원래의 2차 인프라스트럭처 네트워크(160B)(즉, SATCOM 또는 레이더 네트워크)로의 전환, 성능 개선 시 1차 인프라스트럭처 네트워크(160A)로 다시 전환될 수 있는 능력;
● 불일치 및/또는 필요한 비행 시정 및 결과를 기반으로 하여 UTM 시스템(130)의 비행 계획 수정; 및
● 비히클-대-비히클 충돌 방지를 비활성화하거나 수정하여 필요한 조치 방지에 관련된 비히클들 간의 거리를 확장함.
일부 예시에서, 데이터의 불일치하는 소스들 사이의 UTM 중재 시스템(110)을 사용하는 중재는 먼저 대부분의 데이터 소스에 걸친 일관된 데이터를 기반으로 한다. 데이터 소스들 간에 과반수가 없는 경우, 불일치 조정은 가장 중요한 것부터 나열된 다음 것을 기반으로 하여 결정될 수 있다:
● 데이터에 대한 가중 팩터, 확률 알고리즘 등을 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 변수를 고려하여 특정 데이터 세트에 대해 수행된 분석:
● V2X; 인터넷 맥락에서 비히클 연결을 지칭하거나, 또는 연결 산업에서 "모든 것에 대한 비히클"로 지칭됨. 이는, 인프라스트럭처에 대한 기상 조건, 정전(power outages)(롤링 또는 기타), 에셋 관리 시스템(스케쥴링된 및 비스케쥴링된 유지관리 등)과 같이 인터넷으로부터 획득된 정보/데이터의 외부 소스를 포함한다;
● 하나 이상의 인프라스트럭처 네트워크(160); 및
● 비히클-대-비히클 근접성 위치 선정.
소정의 실시예에서, 시스템(100)은 무인 항공기(UAV)와 무선 통신 인프라스트럭처(예를 들어, 셀룰러 텔레폰 인프라스트럭처) 사이의, 그리고 UAV와 위성 통신 인프라스트럭처 사이의 신호 성능을 결정하기 위해 복수의 센서(170)를 포함하는 센서 서브시스템을 포함하는 센서 검출 시스템(180)을 가진다. 시스템(110)은 또한 센서 서브시스템으로부터 신호를 수신하는 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 성능 분석 도구(192)), 및 통신 인프라스트럭처에 대한 상대적 성능 기준에 의존하는 위성 통신 인프라스트럭처 또는 무선 인프라스트럭처를 사용하여 무인 항공기와의 추적과 통신 사이를 전환하기 위한 성능 중재 모듈(195)을 가진 제어기 또는 UTM 중재 시스템(130)을 포함한다. 센서 서브시스템은 복수의 신호 강도 측정기, 신호 지연 시간 검출 계산기, 및/또는 신호 성능을 특성화하기 위한 다른 센서 또는 모듈을 포함할 수 있다. 제어기는 연결 손실이 검출될 때 UAV의 추적(및/또는 통신)을 통신 인프라스트럭처로부터 다른 것으로 전환하도록 구성할 수 있다. 제어기는 두 통신 인프라스트럭처의 성능 기준이 임계값 이하일 때 UAV가 홀딩 패턴(holding pattern)에 있도록 지시하도록 구성할 수 있다. 제어기는 무선 통신 인프라스트럭처에 대한 성능 기준이 임계값을 초과할 때마다 UAV에 대해 위성 통신 인프라스트럭처로부터 무선 통신 인프라스트럭처로 전환하도록 구성될 수 있다. 제어기는 두 통신 인프라스트럭처가 미리 결정된 임계값 이하로 저하될 때 레이더 인프라스트럭처로 UAV를 추적하도록 구성될 수 있다. 제어기는 그 UAV에 대한 미리 결정된 비행 계획으로부터 특정 UAV의 실제 비행 경로의 편차의 크기를 평가하고, 그 특정 UAV에 시정 지시를 제공하도록 구성될 수 있다. 제어기는 잠재적인 근접 침범에 대한 UAV 비행 경로를 모니터링하고 근접 침범을 방지하기 위해 UAV 중 적어도 하나를 재라우팅하도록 구성할 수 있다. UAV는 UAV와 두 통신 인프라스트럭처 사이의 연결 손실이 있을 때 홀딩 패턴을 유지하도록 구성할 수 있다. 시스템은 기록된 조건에 대한 인프라스트럭처 성능 라이브러리를 구축하고 그 라이브러리를 사용하여 계획된 비행 경로를 따라 통신 인프라스트럭처 저하를 예측하고 비행 계획을 수정함으로써, 연결 손실 또는 통신 인프라스트럭처 저하를 방지하도록 구성될 수 있다. 시스템은 계획된 비행 경로를 따라 기상 조건을 모니터링하고 비행 계획을 수정하여 연결 손실 또는 통신 저하를 방지하도록 구성될 수 있다.
본 개시 내용의 소정의 관점에서, 방법은 UAV와 무선 통신 인프라스트럭처 사이의 통신을 확립하는 단계; UAV와 위성 통신 인프라스트럭처 사이의 통신을 확립하는 단계; UAV와 무선 통신 인프라스트럭처 사이의, 그리고 UAV와 위성 통신 인프라스트럭처 사이의 통신을 위해 신호 가용성, 지연 및 성능을 평가하는 제공하는 제어기를 제공하는 단계; 신호가 무선 통신 인프라스트럭처로부터 이용 가능하고 무선 신호의 지연 및 성능이 미리 결정된 수용 가능한 임계값을 초과할 때 무선 통신 인프라스트럭처를 통해 UAV를 추적 및 제어하는 단계; 신호가 무선 통신 인프라스트럭처로부터 이용 가능하지 않거나, 무선 통신 인프라스트럭처로부터의 신호의 지연 및 성능이 미리 결정된 임계값 이하일 때, 위성 통신 인프라스트럭처를 통해 UAV를 추적 및 제어하는 것으로 전환하는 단계; 및 신호가 이용 가능하고, 무선 통신 인프라스트럭처로부터의 신호의 지연 및 성능이 미리 결정된 수용 가능한 임계값을 초과할 때, 무선 통신 인프라스트럭처를 통해 UAV를 추적 및 제어하는 것으로 다시 전환하는 단계;를 포함한다.
본 방법 및 시스템은 다른 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 시스템 환경 또는 구성과 함께 동작될 수 있다. 방법 및 시스템과 함께 사용하기에 적합할 수 있는 잘 알려진 컴퓨팅 시스템, 환경 및/또는 구성의 예는 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 랩탑 디바이스, 다중 프로세서 시스템 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
여기에 개시된 컴퓨팅 디바이스는 하나 이상의 프로세서, 시스템 메모리, 및 컴퓨터의 다양한 구성요소를 시스템 메모리에 연결하는 버스를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 착탈식 및 비-이동식 매체와 같은 다양한 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 시스템 메모리는 RAM과 같은 휘발성 메모리 및/또는 읽기 전용 메모리와 같은 비-휘발성 메모리 형태의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 방법 및 시스템은 기계 학습 및 반복 학습과 같은 인공 지능 기술을 사용할 수 있다.
본 명세서에 기술되고 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 다양한 실시예가 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 개념을 예시하는 단순한 예시적인 실시예임을 이해하여야 한다. 그 결과, 기술 및 예시된 다양한 실시예가 결합되어 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 개념을 형성할 수 있음을 이해하여야 한다.
특허 법령의 규정에 따라, 본 발명은 바람직한 실시예를 대표하는 것으로 간주되는 것을 나타내도록 기술되었다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 기술 사상 또는 권리 범위를 벗어나지 않고 구체적으로 예시되고 기술된 것과는 다른 방식으로 실시될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

Claims (21)

  1. 무인 항공기(UAV)와 무선 통신 인프라스트럭처 사이의, 그리고 무인 항공기와 위성 통신 인프라스트럭처 사이의 신호 성능을 결정하는 센서 서브시스템; 및
    상기 센서 서브시스템으로부터 신호를 수신하고, 통신 인프라스트럭처에 대한 상대적 성능 기준에 의존하는 위성 통신 또는 무선 인프라스트럭처를 사용하여 무인 항공기 추적 사이를 전환하기 위한 성능 중재 모듈을 가진 컴퓨팅 디바이스를 포함한 제어기;를 포함하는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 연결 손실이 검출될 때, 통신 인프라스트럭처 중 하나로부터 다른 통신 인프라스트럭처로 UAV의 추적을 전환하도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 두 통신 인프라스트럭처에 대한 성능 기준이 임계값 이하일 때 UAV가 홀딩 패턴에 있도록 지시하는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 무선 통신 인프라스트럭처에 대한 성능 기준이 임계값을 초과할 때마다, UAV에 대해 위성 통신 인프라스트럭처로부터 무선 통신 인프라스트럭처로 전환되도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 두 통신 인프라스트럭처가 미리 결정된 임계값 이하로 저하될 때, 레이더 인프라스트럭처로 UAV를 추적하는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 UAV에 대한 미리 결정된 비행 계획으로부터 특정 UAV의 실제 비행 경로의 편차의 크기를 평가하고, 특정 UAV에 시정 지시를 제공하도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 잠재적인 근접 침범에 대한 복수의 UAV 비행 경로를 모니터링하고, 근접 침범을 방지하기 위해 UAV 중 적어도 하나를 재라우팅하도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 UAV는 UAV와 두 통신 인프라스트럭처 사이의 연결 손실이 있을 때 홀딩 패턴을 유지하도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템은, 기록된 조건에 대한 인프라스트럭처 성능 라이브러리를 구축하고 상기 라이브러리를 사용하여 계획된 비행 경로를 따라 통신 인프라스트럭처 저하를 예측하고 비행 계획을 수정함으로써, 연결 손실 또는 통신 인프라스트럭처 저하를 방지하도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템은 계획된 비행 경로를 따라 기상 조건을 모니터링하고 비행 계획을 수정하여 연결 손실 또는 통신 저하를 방지하도록 구성되는, 무인 항공기 교통 관리 시스템.
  11. 복수의 무인 교통 관리(UTM) 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 UTM 인프라스트럭처 네트워크 사이에 UTM 중재 시스템을 통합하는 단계, 여기서 상기 UTM 중재 시스템은 UTM 인프라스트럭처 네트워크를 동시에 모니터링하도록 동작 가능하게 구성됨;
    상기 UTM 인프라스트럭처 네트워크에 연관된 하나 이상의 UTM 시스템에 연된된 정보 및/또는 데이터를 모니터링하는 단계;
    상기 하나 이상의 UTM 시스템에 연관된 데이터 및/또는 정보에서 하나 이상의 불일치의 존재 또는 부재를 검출하는 단계;
    상기 하나 이상의 UTM 시스템에 연관된 데이터 및/또는 정보에서 적어도 하나의 불일치의 존재를 검출하는 것에 응답하여 조정 활동을 개시하는 단계;
    상기 조정 활동이 개시될 때 하나 이상의 UTM 시스템에서 하나 이상의 무인 항공 시스템(UAS)을 추적하기 위해 1차 소스로서 2차 인프라스트럭처 네트워크를 식별하는 단계;
    상기 하나 이상의 UTM 시스템에서 하나 이상의 UAS에 대한 시정 조치를 발생시키는 단계;
    1차 기능이 1차 인프라스트럭처 네트워크로 복귀될 때를 결정하기 위해, 하나 이상의 UTM 시스템에서 복수의 1차 인프라스트럭처 네트워크 및 2차 인프라스트럭처 네트워크의 성능을 모니터링하는 단계; 및
    상기 1차 인프라스트럭처 네트워크에 1차 기능을 복귀시키는 단계;를 포함하는, 복수의 무인 교통 관리(UTM) 인프라스트럭처 네트워크를 모니터링 및 중재하는 방법.
  12. UAV와 무선 통신 인프라스트럭처 사이의 통신을 확립하는 단계;
    상기 UAV와 위성 통신 인프라스트럭처 사이의 통신을 확립하는 단계;
    상기 UAV와 무선 통신 인프라스트럭처 사이의, 그리고 상기 UAV와 위성 통신 인프라스트럭처 사이의 통신을 위해 신호 가용성, 지연 및 성능을 평가하는 제공하는 제어기를 제공하는 단계;
    신호가 무선 통신 인프라스트럭처로부터 이용 가능하고 무선 신호의 지연 및 성능이 미리 결정된 수용 가능한 임계값을 초과할 때 무선 통신 인프라스트럭처를 통해 상기 UAV를 추적 및 제어하는 단계;
    신호가 무선 통신 인프라스트럭처로부터 이용 가능하지 않거나, 무선 통신 인프라스트럭처로부터의 신호의 지연 및 성능이 미리 결정된 임계값 이하일 때, 위성 통신 인프라스트럭처를 통해 상기 UAV를 추적 및 제어하는 것으로 전환하는 단계; 및
    신호가 무선 통신 인프라스트럭처로부터 이용 가능하고, 무선 통신 인프라스트럭처로부터의 신호의 지연 및 성능이 미리 결정된 수용 가능한 임계값을 초과할 때, 다시 무선 통신 인프라스트럭처를 통해 UAV를 추적 및 제어하는 것으로 전환하는 단계;를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는 연결 손실이 검출될 때, 통신 인프라스트럭처 중 하나로부터 다른 통신 인프라스트럭처로 UAV의 추적을 전환하도록 구성되는, 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는 두 통신 인프라스트럭처에 대한 성능 기준이 임계값 이하일 때 UAV가 홀딩 패턴에 있도록 지시하는, 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는 무선 통신 인프라스트럭처에 대한 성능 기준이 임계값을 초과할 때마다, UAV에 대해 위성 통신 인프라스트럭처로부터 무선 통신 인프라스트럭처로 전환하도록 구성되는, 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는 두 통신 인프라스트럭처가 미리 결정된 임계값 이하로 저하될 때, 레이더 인프라스트럭처로 UAV를 추적하는, 방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는 UAV에 대한 미리 결정된 비행 계획으로부터 특정 UAV의 실제 비행 경로의 편차의 크기를 평가하고, 특정 UAV에 시정 지시를 제공하도록 구성되는, 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는 잠재적인 근접 침범에 대한 복수의 UAV 비행 경로를 모니터링하고, 근접 침범을 방지하기 위해 UAV 중 적어도 하나를 재라우팅하도록 구성되는, 방법.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 UAV는 UAV와 두 통신 인프라스트럭처 사이의 연결 손실이 있을 때 홀딩 패턴을 유지하도록 구성되는, 방법.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 시스템은, 기록된 조건에 대한 인프라스트럭처 성능 라이브러리를 구축하고 상기 라이브러리를 사용하여 계획된 비행 경로를 따라 통신 인프라스트럭처 저하를 예측하고 비행 계획을 수정함으로써, 연결 손실 또는 통신 인프라스트럭처 저하를 방지하도록 구성되는, 방법.
  21. 청구항 12에 있어서,
    상기 시스템은 계획된 비행 경로를 따라 기상 조건을 모니터링하고 비행 계획을 수정하여 연결 손실 또는 통신 저하를 방지하도록 구성되는, 방법.
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