KR20230120609A

KR20230120609A - 비행체를 위한 전방위 위험요소 표시 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230120609A
Application number: KR1020230017552A
Authority: KR
Inventors: 박요셉; 고석필; 김신형
Original assignee: 팅크웨어(주)
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2023-08-17
Also published as: US20230300468A1

Abstract

비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법이 개시된다. 본 방법은 비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 영상을 생성하는 단계, 비행체의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단하는 단계, 위험 요소가 상기 비행체의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우, 위험 요소가 이동체인지 부동체인지를 분류하는 단계 및 분류된 위험 요소에 기반하여 상기 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시하는 단계를 포함한다.

Description

비행체를 위한 전방위 위험요소 표시 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DISPLAYING OMNIDIRECTIONAL HAZARD OF AIRCRAFT}

본 발명은 비행체에 적용된 복수의 카메라를 이용하여 UAM 비행체를 기준으로 전방위 안내 영상을 생성하고, 감지된 위험 요소를 전방위 안내 영상에 표출하는 UAM 비행체를 위한 전방위 위험요소 표시 방법 및 장치에 관한 것이다.

UAM(Urban Air Mobility)은 도심에서의 이동 효율성을 극대화한 차세대 모빌리티 솔루션이 될 수 있으며, UAM은 도심의 혼잡한 교통 정체로 인한 이동 효율성 저하, 물류 운송비용 등 사회적 비용 급증 등을 해결하기 위해 등장하였다.

장거리 이동 시간이 늘고 교통 체증이 심해진 현대에 UAM은 이러한 문제를 해결하는 동시에 미래 혁신 사업으로 꼽힌다.

초기 UAM의 운영은 현재의 운영규정과 환경에서 비행에 대해 인증된 새로운 기체 형태를 사용하였으며, UAM 운영의 도입을 위해 관련 규정의 혁신과 UAM 항공 회랑(Corridors)을 도입할 수 있으며 새로운 운영 규정과 인프라는 고도로 자율화된 교통관리를 가능하게 할 수 있도록 한다.

매년 지상 교통량의 증가로 이동시간에 소요되는 시간이 길어지고 이로 인하여 상당한 경제적 비용이 손실되고 있는 추세이다. 이를 위해 지속적으로 논의되었던 도심 중심 항공교통의 개념으로 기존 헬리콥터 형태 수송의 한계는 해결되지 못했으며, 결과적으로 운영, 고객 서비스의 높은 비용과 소음, 공해에 대한 대중의 부정적인 인식으로 인해 시장이 크게 성장되지 못하였다.

이로 인하여 대체 운송 수단을 강구하게 되었으며 현대 기술의 진화로 인해 UAM의 개념 발전을 뒷받침할 수 있게 되었다. 이러한 의미에서 UAM의 개념 의 도입은 도심지역내 대체 항공교통 수단의 새로운 접근 방식을 제시한 것이다.

UAM 비행체는 일반적으로 전기동력·저소음 항공기와 수직 이착륙장을 기반으로 도심 환경에서 사람과 화물을 안전하고 편리하게 운송하는 차세대 첨단교통체계를 구축하는 운송수단이다. 상술한 저소음과 수직 이착륙이 전제되어야 하는 것은 도심에서 운용될 시 이동 효율성을 높이기 위함이다.

이러한 무인 비행체의 활성화 및 상용화로 인해 무인 비행체를 효과적으로 관제하고 관리하기 위한 요구가 증대하고 있는 실정이며, 이를 위해 무인 비행체의 비행을 허용하거나 또는 비행 중인 무인 비행체의 경로를 효과적으로 관리하기 위해 무인 비행체의 비행경로를 가시화하는 것이 필요하다.

일반적으로 현재 상용화된 비행체는 비행체 내에 설치된 다중 기능 디스플레이(Multi Function Display : MFD)를 통해 비행경로 및 운항정보를 제공하는 방식으로 조종사에게 경로를 안내해주는 형태의 서비스가 제공되고 있으나, 이러한 종래의 방식은 출발지와 목적지 사이의 경로 정보를 단순히 수치상으로 표시하거나 레이더 형태로 표시하기 때문에 숙련된 조종사만이 정보를 취득할 수 있으며, 조종사가 항공기 운항과 관련하여 외부 환경에 대한 위험요소 유무를 실시간으로 확인할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 비행고도가 낮은 도심환경에서 비행하는 UAM 비행체는 위험객체(전선, 새, 건물 등)에 많이 노출되어 있음에 반해 조종사는 전방 시야만이 확인이 가능하여 무인 비행체의 후면, 측면 등에 위치하거나 접근하는 위험객체를 감지하기 어려운 상황이다.

따라서, UAM 비행체의 상용화 및 안정적인 비행을 위해서는 직관적이며, 효과적인 비행경로의 가시화를 위해서는 3차원의 지도상에 비행경로를 가시화할 수 있는 것이 필요하며 비행의 허용여부, 경로설정, 지상건물의 감지, 위험객체의 감지 등의 다양한 요소를 비행경로와 함께 가시화하는 것이 필요하다.

따라서 본 발명은, 상술한 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 복수 카메라를 이용하여 비행체를 기준으로 전방위를 감시할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 비행 시 감지된 위험 요소를 전방위 안내 영상에 표출하는 방안을 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는 상술한 시스템이 적용된 UAM 비행체를 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법은 비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 영상을 생성하는 단계, 상기 비행체의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 위험 요소가 상기 비행체의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우, 상기 위험 요소가 이동체인지 부동체인지를 분류하는 단계 및 상기 분류된 위험 요소에 기반하여 상기 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 위험 요소를 분류하는 단계는, 상기 위험 요소가 움직이지 않는 부동체인지 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 부동체는 건물, 지역, 고도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표시하는 단계는, 상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 표시하는 단계는, 상기 비행체가 상기 부동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time To collision, TTC) 및 거리(distance) 중 적어도 하나를 기준으로 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨을 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

또한, 상기 위험 요소를 분류하는 단계는, 상기 위험 요소가 움직이는 이동체인지 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 이동체는 타 비행체 및 새 무리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 표시하는 단계는, 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표시하는 단계는, 상기 이동체의 이동 방향을 측정하고, 상기 이동체의 이동 방향이 상기 비행체의 이동 경로에 간섭되는 방향인지 여부를 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

그리고, 상기 표시하는 단계는, 상기 비행체가 상기 이동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time to collision, TTC) 및 거리(distance)를 기준으로 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨을 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

또한, 상기 전방위 영상을 생성하는 단계는, 비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상의 좌표계를 월드 좌표계로 변환하여 상기 복수의 비행 영상을 정합하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 전방위 영상을 생성하는 단계는, 상기 정합된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 촬영 영상 또는 전방위 모델링 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치는 비행체의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 위험 요소가 상기 비행체의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우, 상기 위험 요소가 이동체인지 부동체인지를 분류하는 위험 요소 판단부, 비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 영상을 생성하는 전방위 영상 생성부, 상기 분류된 위험 요소에 기반하여 위험 안내 객체를 생성하는 안내 객체 생성부 및 상기 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시하는 표시부를 포함한다.

그리고, 상기 위험 요소 판단부는, 상기 위험 요소가 움직이지 않는 부동체인지 여부를 판단하고, 상기 부동체는 상기 맵 데이터에 기 설정된 건물, 지역, 고도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표시부는, 상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

그리고, 상기 표시부는, 상기 비행체가 상기 부동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time To collision, TTC) 및 거리(distance) 중 적어도 하나를 기준으로 판단된 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨 판단 결과를 기초로 상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

또한, 상기 위험 요소 판단부는, 상기 위험 요소가 움직이는 이동체인지 여부를 판단하고, 상기 이동체는 타 비행체 및 새 무리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 표시부는, 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

또한, 상기 표시부는, 상기 이동체의 이동 방향을 측정하고, 상기 이동체의 이동 방향이 상기 비행체의 이동 경로에 간섭되는 방향인지 여부를 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

그리고, 상기 표시부는, 상기 비행체가 상기 이동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time to collision, TTC) 및 거리(distance)를 기준으로 판단된 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨 판단 결과를 기초로 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

또한, 상기 전방위 영상 생성부는, 비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상의 좌표계를 월드 좌표계로 변환하여 상기 복수의 비행 영상을 정합할 수 있다.

그리고, 상기 전방위 영상 생성부는, 상기 정합된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 촬영 영상 또는 전방위 모델링 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램은 상술한 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수 있다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 상술한 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 비행체를 조종하는 조종사에게 직관적으로 비행체의 전방위에 존재하는 위험 요소를 감지하여 안내할 수 있어 비행체의 비행 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM의 개념적인 아키텍쳐를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM의 에코시스템(Ecosystem)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM의 항공 회랑(Flight corridor) 내의 UAM 들이 비행하는 트랙(track)과 비행장(aerodrome)들의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 항공 회랑을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지점간(Point to Point) 연결을 위한 UAM의 항공 회랑을 나타낸 도면이다.
도 7은 UAM의 발전단계를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 예시 적인 실시예에 따른 비행체의 비행단계를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 비행체를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전방위 위험 요소 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험요소를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 맵 데이터 및 센서 기반 위험 요소 검출 결과를 병합한 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 17 및 도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시부에 표시되는 화면을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UAM 비행체를 나타내는 블록도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 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.

본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)(UAM)은 지상의 이동 수단이 아니라, 항공기를 활용하여 사람과 화물을 운송하는 도시 교통 체계를 포괄적으로 의미한다. UAM 운영에 적용되는 기체는 수직 이착륙(Vertical Take Off and Landing)(VTOL) 또는 통상 이착륙(Conventional Take Off and Landing)(CTOL) 이라고도 하는 수평 이착륙이 가능한 고정익 항공기 및 개인 항공기(Personal Air Vehicle) (PAV) 형식이 포함될 수 있다.

보다 구체적으로 도심 항공 모빌리티(UAM)은 도심 내외에서 고도화된 자동화, 승객과 화물-운송 항공교통 서비스를 가능하게 해준다.

도심 항공 교통은 정부와 산업체에 의해 개발 중인 최신 항공 모빌리티(Advanced Air Mobility)(AAM)의 집합체이며, AAM은 지역, 지방, 국가간 및 도심환경에서 사람과 화물의 운송을 가능하게 하며, 그 중 UAM은 도심에서의 이동이 적합하도록 운용되고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM의 개념적인 아키텍쳐를 나타낸 도면이다. 이하 도 1을 참고하여 UAM의 운영 관리를 위한 환경 내에서 정의될 수 있는 UAM의 개념적 아키텍쳐(100)를 살펴본다.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 명세서에서 전반적으로 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.

UAM 비행장(UAM aerodrome)은 UAM 비행 운항이 출발하고 도착하는 위치를 의미하며, UAM 비행체(UAM aircraft)는 UAM 동작이 수행 가능한 항공기를 의미하며, UAM 항공 회랑은 전술적(tactical) ATC(Air Traffic Control) 분리 서비스가 제공되지 않거나 교차되는 곳에서 운영되기 위한 성능 요건을 갖춘 3차원 공역(airspace)으로, 비UAM(Non-UAM) 비행체와 UAM 비행체간의 충돌을 방지하기 위해 UAM 비행체의 비행을 위해 할당된 공역이다.

UAM 동작(UAM operation)은 어느 한 곳의 UAM 비행장(aerodrome)에서 다른 한 곳의 UAM 비행장으로 승객 및/또는 화물을 수송하는 것을 의미한다.

UAM 운영 정보(UAM operation information)은 UAM 운영에 필요한 정보로, UAM 운영 식별(UAM operation identification) 정보, 비행하고자 하는 UAM 항공 회랑 정보, UAM 비행장 정보, UAM 운영 이벤트 정보(UAM 비행장 출발 시간, 도착 시간 등)을 포함하며, 이에 제한되지 않는다.

UAM 운영자(UAM operator)는 UAM 운영 전반을 관리하고, 각 UAM 운영을 수행하는 조직을 나타내며, 본 명세서에서 UAM 운영자는 각 UAM 또는 PIC UAM 비행체의 비행 계획(Flight plan 또는 intent)을 관리하고, 각 UAM 또는 PIC UAM 비행체와 실시간 정보를 송수신하기 위한 네트워크 유닛(Network unit), 각 UAM/PIC UAM의 비행에 필요한 정보들을 저장하는 저장부 및 각 UAM/PIC UAM 비행체의 비행을 모니터링하고, 자율 비행을 제어하기 위한 프로세서 및 각 UAM/PIC UAM 비행체의 비행 상태를 실시간으로 표시하기 위한 표시부를 포함하는 서버에 해당한다.

UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management) 운영자(UTM operator)는 UTM별 서비스를 활용하여 저고도 UAS(Unmanned Aircraft System) 운영을 수행하는 운영자로, 각 비행체와 실시간 정보를 송수신하기 위한 네트워크 유닛(Network unit), 각 비행에 필요한 정보들을 저장하는 저장부 및 각 비행체의 비행을 모니터링하고, 자율 비행을 제어하기 위한 프로세서 및 각 비행체의 비행 상태를 실시간으로 표시하기 위한 표시부를 포함하는 서버에 해당한다.

일반적으로, 항공기는 국제 기구인 ICAO와 미국 연방 항공청(FAA)의 규정(regulations)을 준수하는 경향이 강하므로, 본 명세서 또한 FAA가 UAM 의 안전한 운행을 위한 규정을 제정하는 관점에서 UAM 개념을 설명할 것이다.

먼저, UAM 비행체들 간 또는 UAM 비행체와 비 UAM(Non-UAM) 비행체간의 공중 충돌 등의 사고를 예방하기 위해서는 UAM 운영자들이 FAA 산업 데이터 교환 프로토콜(FAA-industry data exchange protocols)을 통해 FAA NAS(National Airspace System) 데이터에 접근(access)하는 것이 가능해야 한다.

이러한 접근을 통해 UAM 운영자들과 FAA 운영 시스템들 간에 인증된 데이터 흐름(data flow)이 가능하게 된다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)는 상호 운용이 가능한 정보 시스템을 활용하는 분산 네트워크(distributed network)에 의해 구성될 수 있다.

그리고, UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 개별 고객 또는 복합 수송(intermodal) 운영자의 요청을 통해 예약된 서비스(scheduled service) 또는 주문형 서비스(on-demand service) 방식으로 UAM 운영을 수행할 수 있으며,

UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 규정 준수 및 UAM 운영 실행의 모든 측면을 책임진다.

이하에서 본 명세서에서 '운영자'라는 용어의 사용은 UAM 환경 내에서 협력 관리를 통해 운영을 수행하기로 선택한 공역(airspace) 사용자를 나타내며, 구체적으로는 유무선 네트워크에 연결되어 UAM 운영에 필요한 각종 제어, 관리 등을 수행할 수 있는 프로세서, 메모리, 데이터베이스, 네트워크 인터페이스, 통신 모듈 등을 포함하는 전자 장치들로 구성된 UAM 운영 시스템을 포함할 수 있다.

UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 PIC/UAM 비행체(152a, 152b, 152c)들과 긴밀히 연결되어 실시간으로 복수 개의 PIC/UAM 비행체(152a, 152b, 152c)들의 비행을 위한 각종 정보(항공 회랑 정보, 기체 상태 정보, 날씨 정보, 비행장 정보, 도착 시간, 출발 시간, 맵 데이터(map data) 등)를 서로 교환할 수 있다.

UAM 운영자들(154a, 154b, 154c) 각각이 관리할 수 있는 PIC/UAM 비행체(152a, 152b, 152c) 그룹의 볼륨(volume)은 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)의 능력(capability)에 따라 달리 설정될 수 있을 것이다. 이때 UAM 운영자(154a, 154b, 154c)의 능력(capability) 정보에는 동시 접속 가능한 UAM 비행체 대수, 동시 관제가 가능한 UAM 비행체 대수, 네트워크 트래픽 처리 속도, 서버 시스템의 프로세서 능력, 관제 영역 범위 등을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 PIC/UAM 비행체(152a, 152b, 152c)들 중 동일한 UAM 운영자(154a, 154b, 154c)의 관제를 받는 PIC/UAM 비행체들을 하나의 그룹으로 각각 그룹핑하여 관리하는 것도 가능하다. 그리고, 그룹핑된 그룹 내에서 PIC/UAM 비행체들(152a, 152b, 152c)간의 기체 간 V2V(Vehicle to Vehicle)(V2V) 통신(153a)을 수행할 수 있고, 서로 다른 그룹 내에 포함된 PIC/UAM 비행체들(152a, 152b, 152c)간의 V2V 통신을 통해 운항에 관련된 정보들을 공유할 수 있다.

UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 비행 위치(location of flight)(예컨대, aerodrome locations), 경로(route)(예컨대, specific UAM Corridor(s)), 및 원하는 비행 시간(desired flight time)와 같은 원하는 UAM 운영 비행 계획 정보를 결정하기 위해 PSU(102) 및 보조적 데이터 서비스 제공자(Supplemental Data Service Provider)(SDSP)(130)가 제공하는 정보(환경(environment), 상황 인식(situational awareness) 정보, 전략적 운영 수요(strategic operational demand) 정보, UAM 비행장 가용 정보(UAM aerodrome availability) 중 적어도 하나로부터 현재 상태/조건들을 획득한다.

UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 UAM 항공 회랑 내에서 또는 UAM 항공 회랑을 가로질러(cross) 운항하기 위해 PSU(102)에 비행 계획과 운항 데이터를 제공해야 한다.

또한, UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 비정상 이벤트(abnormal event)가 발생하는 경우에 적절한 대비를 위한 계획 데이터도 사전에 설정해야 한다. 계획 데이터에는 대체 착륙 지점(alternative landing sites)과 운영을 위해 UAM 항공 회랑(들)과 경계를 이루는 공역 등급(airspace classes)에 대한 이해가 포함된다.

UAM 운영자(154a, 154b, 154c)는 UAM 운항을 위한 모든 준비가 완료되면, 해당 UAM 운항에 관련된 정보를 PSU(102)로 제공한다. 이때 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 상기 PSU(102)로부터 비행 허가 메시지를 수신하기 전까지 UAM 비행체에 대한 비행을 보류하거나 취소시킬 수 있다. 또 다른 실시 예로 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 상기 PSU(102)로부터 비행 허가 메시지를 수신하지 않더라도, UAM 운영자들(154a, 154b, 154c) 자체적으로 UAM 비행체의 비행을 시작하게 할 수 있다.

도 1에서 PIC(Pilot in Command)는 UAM 비행체에 UAM의 비행 중 운영과 안전을 책임지는 사람이 탑승한 경우를 나타낸다.

PSU(Provider of Services for UAM)(102)는 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)이 공역(airspace)을 안전하고 효율적으로 사용하게 하는 UAM 운영 요건을 충족하도록 지원하는 기관의 역할을 수행할 수 있다

또한, PSU(102)는 공익 안전(Public safety)를 위한 이해관계자(stakeholder)(108)과 대중(106)들과 긴밀히 연결될 수 있다.

PSU(102)는 UAM 운영자(154a, 154b, 154c)들이 UAM 운용을 위한 규정 및 운용 절차들을 충족하는 능력(capability)을 지원하기 위해, UAM들 간 통신 브릿지(communication bridge), PSU 네트워크(206)를 통해 PSU에서 다른 PSU 사이의 통신 브릿지(communication bridge)를 제공한다.

PSU(102)는 UAM 항공 회랑에 계획된 UAM 운영에 대한 정보를 PSU 네트워크(PSU network)(206)을 통해 수집하고, 수집한 정보를 UAM 운영자(154a, 154b, 154c)에게 제공하여 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)의 임무 수행 능력을 확인할 수 있다. 그리고, PSU(102)는 UAM 운영 중에 UAM 비행체들(152a, 152b, 152c)에 대한 정보를 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)을 통해 수신/교환한다.

그리고, PSU(102)는 확인된 비행 계획을 PSU 네트워크(206)를 통해 다른 PSU들에게 제공한다.

또한, PSU(102)는 비행 계획 상의 운영 영역에 대한 알림(제약(constraints), 제한(restrictions)), FAA 운영 데이터 및 권고 사항(advisories), 날씨 및 추가 데이터를 UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)에게 배포(distribute)한다.

PSU(102)는 UAS 서비스 공급자(UAS Service Supplier)(USS)(104) 네트워크를 통해 UTM 비행 정보를 획득할 수 있고, USS 네트워크는 PSU 네트워크(206)를 통해 UAM 비행 정보를 획득할 수 있다.

그리고, UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 PSU(102)들을 통해 공유된 비행 계획, 다른 UAM 운영자들을 확인하고, 인근에서의 다른 비행들에 대한 비행 계획 정보를 확인함으로써, 보다 안전한 UAM 비행을 관제할 수 있다.

PSU(102)는 다른 PSU들과 PSU 네트워크(206)들을 통해 연결되어, 가입자 정보, FAA 데이터, SDSP 데이터 및 USS 데이터를 획득할 수 있다.

UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)과 PSU(102)는 SDSP(Supplemental Data Service Provider)(130)를 사용하여 지형(terrain), 장애물(obstacle), 비행장 가용성(aerodrome availability), 기상(weather) 정보, 3차원 공간에 대한 맵 데이터(map data)를 포함한 지원 데이터에 액세스할 수 있다. UAM 운영자들(154a, 154b, 154c)은 PSU 네트워크(206)를 통해 또는 직접 SDSP(130)에 액세스할 수 있다.

그리고, USS(104)는 UAS 교통 관제(UTM) 시스템 하에서 UAS 운영을 지원하는 역할을 수행한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UAM의 에코시스템(ecosystem)을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, PIC/UAM 비행체(152) 및 UAM 운영자(154)는 버티포트(vertiport) 관리 시스템(202)으로 UAM 운행 비행 계획 정보(UAM operational intent information), UAM 실시간 데이터를 전송하고(202a), 버티포트 관리 시스템(202)은 PIC/UAM 비행체(152) 및 UAM 운영자(154)로 버티포트 수용(capacity) 정보, 버티포트 상태(status) 정보를 전송한다(202b).

그리고, PIC/UAM 비행체(152) 및 UAM 운영자(154)는 PSU(102)로 UAM 운영 비행 계획 요청(UAM operational intent request) 메시지, UAM 실시간 데이터, UAM 운영 출발 단계 상태(departure phase status) 정보를 전송한다(205a).

PSU(102)는 PIC/UAM 비행체(152) 및 UAM 운영자(154)로 UAM 통지(notifications), UAM 회랑 정보(corridor information), 버티포트 상태(vertiport status) 정보, 버티포트 수용 정보, UAM 운행 비행 계획 응답(UAM operational intent response) 메시지를 전송한다(205b). 이때 상기 UAM 운행 비행 계획 응답(UAM operational intent response) 메시지는 상기 UAM 운영 비행 계획 요청(UAM operational intent request)에 대한 승인/거절(Approval/Deny) 등을 알리는 응답 메시지를 포함한다.

그리고, 버티포트 관리 시스템(202)는 PSU(102)로 UAM 운영 출발 단계 상태(departure phase status) 정보, 버티포트 상태(vertiport status) 정보, 버티포트 수용 정보를 전송한다(202c). PSU(102)는 버티포트 관리 시스템(202)으로 UAM 운행 비행 계획 정보(UAM operational intent information), UAM 실시간 데이터를 전송한다(202d).

도 2에서 UAM 항공 회랑(corridor)을 교차하는 ATM 운영자(operator)(204)는 UAM 비행체가 아닌 다른 비행체들(즉, Non-UAMs)이 UAM 항공 회랑을 교차할 필요가 있다면, PSU(102)로 UAM 항공 회랑 교차(crossing) 요청 메시지(UAM corridor crossing request message)를 전송하고(204a), PSU(102)는 상기 UAM 항공 회랑 교차 요청 메시지에 대한 응답(response) 메시지를 전송한다(204b).

또한, 도 2에서 PSU(102)는 PSU 네트워크(206)를 통해 연결된 PSU들과 UAM 데이터 동기화에 관한 절차를 수행할 수 있다.

특히, PSU(102)는 PSU 네트워크(206)를 통해 다른 PSU와 정보를 교환하여 UAM 서비스(예: 비행 계획 정보 교환, UAM 항공 회랑 상태 알림 등)를 UAM 승객들 및 UAM 운영자들이 서비스를 원활하게 제공할 수 있게 한다.

그 외에도 PSU(102)는 UAM 비행체와 무인 비행체(Unmanned Aircraft)들과의 충돌 등의 위험을 방지하고, 원활한 관제를 위해 UTM 에코시스템(230)과 UAM 비정상 운항 정보(UAM off-nominal operational information), UTM 비정상 운항 정보(UTM off-nominal operational information)를 실시간으로 송수신할 수 있다(230a).

그리고, PSU(102)는 FAA 산업 데이터 교환 인터페이스(220)를 통해 FAA와 UAM 항공 회랑 가용 정보(Corridor Availability), UAM 항공 회랑 정의(Corridor Definition) 정보, NAS 데이터, UAM 정보 요청, UAM 정보 요청에 대한 응답, UAM 항공 회랑 상태(Corridor Status) 정보, UAM 비정상 운항 정보를 공유한다(220a).

또한, PSU(102)는 공익(Public Interest) 기관 시스템(210)과 UAM 정보 요청, UAM 정보 요청에 대한 응답을 송수신할 수 있다. 공익 기관 시스템(210)은 UAM 운영 정보에 접근할 수 있도록 관리 프로세스(예: FAA, CBR)에 의해 정의된 기관일 수 있다. 이 접근은 공공의 알 권리(right to know), 정부 규제, 정부의 보장된 안전 및 보안 및 공공 안전을 포함하는 활동을 지원할 수 있다. 공익적 이해관계자의 예로는 지역 법 집행 기관(regional law enforcement agency)과 미국 연방 정부 기관(United States federal government agency)들이 있다.

그리고, UTM 에코시스템(200)은 SDSP(Supplemental Data Service Providers)(130)로부터 지형(terrain) 정보, 기상(weather) 정보 및 장애물(obstacle) 등에 대한 보조적 데이터(Supplemental Data)를 제공받아(130a), UAM 비행체의 안전한 운항에 필요한 정보를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 PSU(102)는 UAM 항공 회랑(corridor) 사용 상태(use status)(예: 활성(active), 비활성(inactive)) 정보를 통해 해당 UAM 항공 회랑에 대한 사용 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, PSU(102)는 UAM 항공 회랑(corridor) 사용 상태(use status) 정보가 "활성(active)"으로 설정되어 있는 경우, UAM 비행이 예약(schedule)되었거나, 현재 UAM 비행체가 해당 항공 회랑을 비행 중인지를 식별할 수 있고, UAM 항공 회랑(corridor) 사용 상태(use status) 정보가 "비활성(inactive)"으로 설정되어 있는 경우 현재 해당 항공 회랑을 비행 중인 UAM 비행체가 없음을 식별할 수 있다.

또한, PSU(102)는 향후 UAM 비행체의 사고 원인 파악 등을 위해 UAM 비행체의 비행에 관련된 운영 데이터를 내부 데이터베이스에 보관할 수 있다.

이러한 주요 기능을 통해 PSU(102)는 직접적으로 UAM 비행에 관여하지 않고 FAA에게 UAM 운영에 대한 협력적 관리를 제공할 수 있다.

PSU(102)는 비행 계획, 비행 계획 공유, 전략적 및 전술적 충돌 제거, 공역 관리 기능, 비 정상적 운항에 관련된 동작을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM의 항공 회랑(Flight corridor) 내에서 UAM 들이 비행하는 트랙(track)과 비행장(aerodrome)들의 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 항공 회랑을 나타낸 도면이다.

이하 도 3 내지 도 5를 참고하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)내에는 UAM 비행체들(311a, 311b)의 효율적이고 안전한 비행을 위해, 해당 항공 회랑 내에 복수 개의 트랙들(300a, 300b, 300c, 300d)이 존재한다. 각 트랙(300a, 300b, 300c, 300d)들은 UAM 비행체(311a, 311b)들의 충돌 등을 방지하기 위해 상이한 고도(altitude)를 가지며, 해당 항공 회랑(300)의 수용 능력에 따라 트랙들의 개수는 상이하게 설정될 것이다.

UAM 비행장(aerodrome)(310)은 UAM 출발 및 도착 운영을 지원하기 위한 능력 요건을 충족하는 비행장이다. UAM 비행장(310)은 UAM 운영자 계획 및 PSU 전략적 갈등 해소를 지원하기 위해 UAM 운영(예: 개방/폐쇄, 패드 가용성)에 대한 현재 및 미래 자원 가용성 정보를 제공한다. UAM 운영자(154)는 PSU 네트워크(206)를 통해 또는 SDSP(130)를 통해 UAM 비행장(310)을 직접 이용할 수 있다.

도 3에서 UAM 항공 회랑(300)은 전술적 ATC 분리 서비스(tactical ATC separation service) 없이도 안전하고 효율적인 UAM 운영을 가능하도록 설정되어야 한다. 따라서, UAM 항공 회랑(300)은 UAM 운영자(154)의 능력(예: 비행체 성능(aircraft performance), UAM 항공 회랑 구조(Corridor structure) 및 UAM 절차(Procedure)와 관련되어 설정되어야 한다.

또한, PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)는 운영 성능(예: 항공기 비행 한계 고도(aircraft performance envelope), 항법(navigation), Detection-and-Avoidance(DAA)) 및 UAM 항공 회랑(300) 참여(participation) 조건(예: 비행 의도 공유, UAM 회랑 내 갈등 해소)에 따라 UAM 항공 회랑(300)내 운영을 상이하게 할 수 있다.

그리고, PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)은 UAM 항공 회랑(300)의 성능 및 참여 요건을 UAM 회랑 간에 다르게 설정할 수 있다.

구체적으로, PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)는 UAM 항공 회랑(300)의 범위(비행 고도 범위)를 해당 UAM 항공 회랑(300)을 이용하는 UAM 비행체의 개수, 해당 항공 권역(airspace)에 대한 타 비행체들 관리 시스템(예를 들어, UTM, ATM)의 점유 요구, 비행 금지 구역, 비행 제한 고도 등의 정보들을 고려하여 가변적으로 설정할 수 있다.

또한, PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)는 설정된 UAM 항공 회랑(300)에 대한 상태 정보로, UAM 항공 회랑 내 UAM 비행 정보(비행 시간, 비행 고도, 항공 회랑 내 트랙 아이디(Track ID) 등)을 다른 UAM 운영자들 및/또는 PSU들과 PSU 네트워크(206)를 통해 공유할 수 있다.

그리고, PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)는 UAM 항공 회랑(300)의 범위에 따라 항공 회랑내 트랙들(300a, 300b, 300c, 300d)의 개수를 설정할 수 있다. 해당 트랙들(300a, 300b, 300c, 300d)은 해당 트랙들을 따라 비행하는 PIC/UAM 비행체(152)들이 서로 충돌하지 않기 위해 설정된 안전 가드(safe guard)를 가지도록 정의되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 안전 가드(safe guard)는 UAM 비행체의 높이(height)에 따라 설정되거나, UAM 비행체가 버드 스트라이크(bird strike) 또는 기타 사유로 자신에게 할당된 트랙을 일시적으로 벗어날 경우에도 해당 트랙의 아래 위로 가장 인접한 이웃 트랙(neighbor track)을 비행하는 다른 UAM 비행체를 충돌하지 않게 설정된 공간일 수 있다.

또한, PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)는 UAM 항공 회랑(300)의 범위에 따라 항공 회랑내 트랙들(300a, 300b, 300c, 300d)을 설정하고, 설정된 트랙들을 구분하기 위한 항공 회랑(300)내 식별자인 트랙 식별자(Track ID)를 할당하고, 할당된 트랙 ID를 해당 UAM 항공 회랑(300) 내를 비행할 예정인 PIC/UAM 비행체(152)들에게 통지할 수 있다.

이를 통해 PSU(102) 또는 UAM 운영자(154)는 해당 항공 회랑(300)을 비행하는 PIC/UAM 비행체(152)들이 각 할당된 트랙 ID를 따라 비행하는지를 실시간 모니터링하고, PIC/UAM 비행체(152)들이 할당된 트랙 ID를 벗어날 경우, 해당 PIC/UAM 비행체(152)들로 경고 메시지를 송신하거나, 해당 PIC/UAM 비행체(152)들을 원격에서 제어할 수도 있을 것이다.

국가 공역 시스템(National Airspace System)(NAS)의 운영환경에는 비행체의 운영을 가능하게 하도록 공역의 운영 형태, 규정 및 절차들에 대해 정의할 수 있으며 이에 따른 UAM, UTM, 항공 교통 관리(Air Traffic Management)(ATM)의 운영 환경에 따른 공역은 아래와 같이 정의될 수 있다.

UAM 비행체(311)는 UAM 비행장(Aerodromes)(310)이 위치한 영역의 상공에 설정된 항공 회랑(Corridor)(300)내에서의 운행이 가능하다. 이때 UAM 비행체(311)는 기체 설계 시에 기 정의된 성능에 기반하여 상술한 운행 가능 영역에서 운행할 수 있다.

무인 항공 시스템 관리(Unmanned Aerial System Traffic Management)(UTM)는 지상 고도(Above Ground Level)(AGL) 400ft(120m) 이하의 비관제공역(G등급)(Class G 및 관제 공역(B, C, D, E 등급(class))에서 무인 항공 시스템(Unmanned Aerial System)(UAS)이 안전하게 운용될 수 있도록 지원한다.

그에 반해 항공 교통 관리(ATM)는 전 공역에서 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내부와 외부에서 UAM 비행체(311), 고정익 항공기(313), 헬리콥터(315)들을 운영하기 위해, UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내부에서 모든 항공기들은 UAM의 규정, 절차 및 성능 요구 조건하에서 운영된다. 그리고, 고정익 항공기(313)와 UTM의 제어를 받는 항공기의 경우에는 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)와 교차될 수 있다.

그리고 헬리콥터(315)와 UAM 항공기(311)들은 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)에서 운영되는 것이 바람직하며, UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 외부에서는 항공 교통 관리(ATM)에 대한 규정과 UTM에 대한 규정에 따른 운영 형태, 공역 등급 및 비행 고도를 함께 준수한다.

물론, 주변 가시 거리가 넓은 상태에서 조종사가 직접 눈으로 주변 장애물을 인식하여 비행하는 시계 비행(Visual Flight Rules)(VFR)(314) 또는 무인 드론(316)들도 상술한 바와 같은 규정이 동일하게 적용될 수 있다.

상술한 각 비행체의 운영은 공역 등급(Airspace Class)에 따라 달라지는 것은 아니며 UAM의 항공 회랑(Flight corridor)(300)의 내 외부를 기준으로 적용될 수 있다. 한편, 상기 공역 등급(Airspace Class)은 관제 공역, 비관제 공역, 통제 공역, 주의 공역과 같은 목적에 따른 구분 또는 항공 교통 업무 제공에 따른 구분으로 구분될 수 있다.

UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)는 ATM에 따른 기술적 분리 관제 서비스 없이(안전을 위한 타 비행체와의 간섭 관리), UAM 비행체를 보다 안전하고 효과적으로 운영할 수 있도록 해준다. 또한 UAM 비행체의 운영 능력, 구조, 절차 등과 관련된 운영 템포를 가속시키는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 본 발명에서는 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)를 정의함으로써 관련 분야에 이해 관계가 있는 기관들에게 보다 명확한 솔루션을 제공할 수 있다.

상기 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)는 기존 ATM과 UTM 운영에 영향을 최소화하는 방향으로 설계될 수 있으며 지역 환경, 소음, 안전, 보안 등을 고려해야할 뿐 아니라, 고객들의 요구 사항을 만족시킬 수 있는 방향으로 설계되어야 한다.

또한 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)의 유효성은 ATM의 운영 설계(예: 인근 공항 이착륙 시 비행 방향 변경 또는 마주보는 항공기 간의 직진 우선권 설정 등)와 부합되어야 한다. 물론 UAM의 항공 회랑(Flight corridor)(300)는 지점간(Point to Point) 연결을 위해 서로 다른 두 지점에 위치한 UAM 비행장들(310)의 위치를 연결하도록 설계될 수 있다.

UAM 비행체(311)는 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)에 진입하기 위해 비행장(310)에서 항공 회랑(Flight corridor)(300)을 연결하는 이착륙 통로(301)를 따라 비행할 수 있으며, 이착륙 통로(301) 역시 ATM와 UTM 운영에 영향을 최소화하는 방향으로 설계될 수 있으며 지역 환경, 소음, 안전, 보안 등을 고려해야할 뿐 아니라, 고객들의 요구사항을 만족시킬 수 있는 방향으로 설계되어야 함은 물론이다.

UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서의 공역 또는 운영 분리는 다양한 전략과 기술을 통해 명확히 할 수 있다. UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서의 공역 또는 운영 분리를 위한 바람직한 실시 예로서 공동 비행 영역을 기반으로 전략적으로 충돌을 방지하고, 기술적으로는 UAM 운영자(154)에게 영역을 할당하도록 할 수 있다. 이때 본 발명의 실시 예에서는 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서의 공역 또는 운영 분리할 때 PIC와 항공기 성능 등을 고려할 수 있다.

또한, UAM 운영자(154)는 항공기, 날씨, 지형 및 위험과 관련하여 UAM 운영을 안전하게 수행할 책임이 있으므로 공유된 비행 의도(flight intention)/비행 계획(flight plan), 인식, 전략적 충돌 방지 및 절차 규정 정립을 통해 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)을 분리하는 것도 가능하다.

예시적으로 도 3에서 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)은 UAM 비행체들(311a, 311b)의 비행 방향을 기준으로 2개의 공역으로 분리되어 있다고 볼 수 있다. 이때 도 3에서 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)내에서 상대적으로 높은 공역에서는 UAM 비행체(311a)들이 일방향(우측에서 좌측 방향)으로 비행할 수 있고 상대적으로 낮은 공역에서는 UAM 비행체(311b)들이 상기 일방향과 반대되는 방향(좌측에서 우측 방향)으로 비행할 수 있다.

한편, UAS 서비스 공급자(USS)(104)와 SDSP(130)는 UAM의 운영을 위한 기상, 지형 및 장애물 정보 데이터를 UAM 운영자(154)에게 제공할 수 있다.

UAM 운영자(154)는 상기 데이터들을 UAM 운영과 비행 중 업데이트된 전략적 관리를 담보하기 위해 비행 계획 단계에서 획득할 수 있으며 UAM 운영자(154)는 이러한 데이터를 바탕으로 비행 중 기상을 지속적으로 모니터링 하여 항공 회랑 내에서 충돌과 같은 비상 상황이 발생하지 않도록 계획을 수립하거나 기술적인 조치를 취할 수 있다.

따라서, UAM 운영자(154)는 UAM의 운영에 영향을 미칠 수 있는 운영 조건 또는 비행 위험을 식별할 책임이 있으며 이러한 정보들은 안전한 비행을 보장하기 위해 비행 전 뿐만 아니라 비행 중에도 수집되어야 한다.

PSU(102)는 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서 교차 운영이 예정된 기타 항공교통 정보, 기상/풍속/풍향 등의 기상정보, 저고도 비행시 위험 요소 정보, 특별한 공역 상태(공역금지영역 등)에 대한 정보, UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 가용성 정보 등을 제공할 수 있다.

그리고 UAM의 운영 시에는 UAM 비행체(311) 식별 정보(identification information) 및 위치 정보(location information)는 UAM 운영자(154)와 PSU(102) 간의 연결된 네트워크를 통해 획득될 수 있으나, ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)나 트랜스폰더(Transponder)에 의해 제공되지 않는 것이 바람직하다.

왜냐하면 최종적으로 UAM의 운영은 무인 자율 비행(unmanned autonomous flight)을 목표로 하고 있으므로, UAM 비행체(311) 식별 정보 및 위치 정보는 UAM 운영자(154)와 PSU(102)에 의해 획득 또는 저장되어 UAM의 운영에 사용되는 것이 바람직할 것이다.

한편 도 4를 참고하면, 도심(Urban)과 교외(Suburb) 환경에 적합하도록 운용되는 UAM의 특성 상, 비행장(310)은 인구가 밀집되어 있는 여러 지역에 설치될 수 있으며, 각각의 비행장(310)은 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)으로 연결되는 이착륙 통로(301)가 설정될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 공역(airspace)은 수직적으로 고도에 따라 고정익 항공기(313), 회전익 항공기(315) 등의 계기 비행 방식(Instrument Flight Rules)(IFR)에 따른 비행만이 가능한 영역의 공역(2a)과 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)이 형성되는 공역(2b) 및 UAM 비행체의 이착륙 통로(301)가 형성되는 공역(2c)으로 구분될 수 있다.

도 4에서 표현된 비행체들은 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)을 비행하는 UAM 비행체(점선)와 항공 교통 관리(Air Traffic Management)(ATM)의 운영 환경에 따른 공역을 비행하는 비행체(실선)와 UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management) 운영자(UTM operator)에 의해 운영되는 저고도를 비행하는 비행체(Unmanned Aircraft System)(UAS)(파선)로 구분될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 공역은 수평 방향으로 상술한 공역 등급(Class)에 따라 복수개의 공역(2d, 2e, 2f)들로 구분될 수 있다.

또한 도 5를 참고하면 공역은 운영 또는 관제 영역에 따라 기존 항공 교통 관제(ATC) 영역으로 구분되는 공역(2g)과 UAM 운영 또는 관제가 수행되는 영역(2h)으로 구분될 수 있다. 물론 ATC 관제 영역(2g)과 UAM 운영 또는 관제 영역(2h)은 상황에 따라 중복될 수도 있음은 물론이다.

UAM 운영 또는 관제가 수행되는 영역(2h)에는 UAM 비행체(311)의 지점간(point-to-point) 비행을 위해 복수 개의 비행장들(310e, 310f)가 존재할 수 있으며 UAM 운영 또는 관제가 수행되는 영역(2h) 내에는 비행 금지 구역(2i)이 설정될 수도 있다.

지점간(point-to-point) 비행을 위한 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)은 비행 금지 구역(2i)으로 설정된 영역을 제외한 나머지 UAM 운영 또는 관제가 수행되는 영역(2h) 내에서 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지점간(Point to Point) 연결을 위한 UAM의 항공 회랑을 나타낸 도면이다.

이하 도 6을 참고하여 설명한다.

UAM 비행체의 항공 회랑(Flight corridor)(300a, 300b)은 어느 지역에서의 비행장(310a)과 다른 지역에서의 비행장(310b)을 연결할 수 있다. 이러한 지점간의 연결은 상술한 UAM 운영 또는 관제가 수행되는 영역(2h) 내에서 비행 금지 구역(2i) 등의 특수한 공역을 제외한 영역 내에서 설정될 수 있으며, UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)이 설정되는 고도는 UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300)이 설정되는 공역(2b) 내에서 설정될 수 있다. 여기서 비행장(310)은 일 예로 수직(Vertical) 이착륙이 가능한 비행체가 이륙 및 착륙을 할수 있는 버티포트(Vertiport)를 의미할 수 있다.

이하 상술한 UAM의 운영에 대해 설명한다.

UAM 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서 운영, 전략적인 공역 분리, UAM 운영자(154)와 UAM 비행체(311)와의 실시간 정보 교류 및 UAM 기체의 성능 조건 등을 고려하여 운영될 수 있다.

UAM의 비행은 일반적으로 비행 전(Pre-flight) 단계에서 비행을 계획하는 단계, 비행장(310)을 떠나 이착륙 통로(301)에 진입하여 상승하는 이륙 단계(Take-off), 비행장(310)에서 상승하여 비행통로(300)로 진입하는 상승 단계(Climb), 항공 회랑(Flight corridor)(300)을 따라 이동하는 순항 단계(Cruise), 항공 회랑(Flight corridor)(300)에서 이착륙 통로(301)에 진입한 뒤 하강하여 비행장(310)으로 진입하는 단계(Descend and landing), 비행 후의 하차, 운영 점검 단계로 구분할 수 있다.

각 단계에서의 운영은 UAM 운영자(154), PSU(102)(또는 SDSP(130)), FAA, 비행장(Aerodrome) 운영자, PIC/UAM 탑승자로 구분되어 운영이 수행될 수 있다. 상기 PIC/UAM 탑승자는 기체에 탑승하여 기체의 조종을 담당하는 자 또는 기체를 통해 이동하는 탑승객 모두를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

비행 전에 비행을 계획하는 단계에서 UAM 운영자(154)는 비행 계획을 FAA에 제출하고 승객 목록 및 목적지를 확인할 수 있다.

PSU(102)는 비행에 차질이 될 수 있는 요소를 제거하거나 또는 비정상 상황이 발생할 경우를 대비한 전략을 계획할 수 있다.

FAA는 UAM 운영자(154)로부터 제출된 비행 계획을 검토하여 운영 계획의 승인 여부를 결정하고, 그 결정을 다시 UAM 운영자(154)에게 송신할 수 있다.

비행장 운영자는 승객 및 화물을 검열하고, 승객의 탑승을 수행하며, 출발을 위해 비행장(310) 주변이 모두 정리되었는지 여부를 확인하고, 확인 결과에 대한 정보를 UAM 운영자(154) 및/또는 PSU(102)로 통지할 수 있다.

PIC/UAM 탑승자는 출발을 위한 UAM 비행체(311)의 모든 하드웨어적 소프트웨어적 시스템을 최종적으로 체크할 수 있으며, 통신 장치를 통해 UAM 운영자(154) 및/또는 PSU(102)로 통지할 수 있다.

FAA는 UAM 운영 계획에 대해 승인을 통지한 후에는, PIC/UAM의 비행에 있어서 비행 통로가 설정되는 영공에 대한 권한을 유지하되, UAM 비행 운영에 대해서는 실제로 UAM 비행체들을 운영하는 UAM 운영자들(154) 및/또는 PSU(102)가 직접 제어/관제하도록 함으로써, FAA가 적극적으로 UAM 비행에 관여를 하지 않는 것이 바람직하다.

또한, UAM 비행체가 비행장(310)을 떠나 상승하는 이륙 단계(Take-off)에서 UAM 운영자(154)는 UAM 비행체의 공항의 활주로 이동(Taxi) 요청 또는 이륙(Take-off) 요청에 대해 승인하고, 그에 대한 응답 메시지를 각 UAM에게 송신할 수 있다.

PSU(102)는 UAM 비행체의 충돌을 방지하고, 비행장의 원활한 관제를 위해 복수 개의 UAM 비행체들 각각에 대해서 순차적으로 우선권을 할당할 수 있다. 그리고, PSU(102)는 우선권이 할당된 UAM 비행체만이 활주로를 이동하거나 이륙하도록 관제하고 모니터링한다.

비행장 운영자는 UAM 비행체의 이륙 전에, 비행장 주변에 UAM 이륙을 방해하는 장애물의 존재를 확인하고, 장애물이 없다면 UAM 비행체의 이륙을 승인할 수 있다. 이륙 승인을 수신한 PIC/UAM 탑승자는 UAM 비행체의 이륙 절차를 진행할 수 있다.

비행장(310)에서 이착륙 통로(301)에 진입한 뒤 상승하여 항공 회랑(Flight corridor)(300)으로 진입하는 상승(Climb) 단계 및 항공 회랑(Flight corridor)(300)을 따라 이동하는 순항 (Cruise) 단계에서, UAM 운영자(154)는 비행 계획에 따라 PIC/UAM이 비행하고 있는지 여부 또는 전반적인 비행 운영 계획이 준수되고 있는지를 모니터링한다. 그리고, UAM 운영자(154)는 PSU(102)및 UAM 비행체(311)와 데이터를 실시간으로 교환하면서 UAM 비행체(311)의 상태를 모니터링하고 필요 시 정보 등을 업데이트할 수 있다.

PSU(102) 또한 UAM 운영자(154), UAM 비행체(311)와의 실시간 데이터 교환을 수행하면서 UAM 비행체(311)의 상태를 모니터링을 수행하면서 필요 시에는 업데이트된 운영 계획 등을 UAM 운영자(154), UAM 비행체(311)로 전달할 수 있다.

UAM 비행체(311)가 순항 단계에 진입할 경우에 비행장 운영자는 UAM 비행체(311)의 비행에 대해 더 이상 적극적인 참여를 수행하지 않는다. 그리고, PIC/UAM 비행체(311)는 이륙 및 순항 절차를 실행하며, V2V 데이터 교환을 통해 충돌 회피 등을 수행할 수 있고, 실시간으로 비행체의 시스템을 모니터링하고 항공기 상태 등의 정보 등을 UAM 운영자(154), PSU(102)에게 제공할 수 있다.

하강 및 착륙 단계((Descend and landing stage)에서 UAM 비행체(152, 311)는 목적지 근처에 도달했으므로, 순항 모드를 종료하고, 항공 회랑(Flight corridor)(300)에서 이착륙 통로(301)로 진입한 뒤 하강하여 비행장(310)으로 진입한다. 하강 및 착륙 단계((Descend and landing stage)에서도 UAM 운영자(154)는 UAM 비행체(152, 311)의 지속적인 비행 상태/기체 상태 모니터링을 수행함과 동시에 UAM 비행체(152, 311)의 비행이 사전에 정의된 비행 운영 계획을 준수하고 있는지 여부를 모니터링 할 수 있다.

그리고, UAM 비행체(152, 311)는 이착륙 통로(301)에 진입하면서, 비행장 운영자와 통신을 통해 비행장에 착륙할 게이트 번호 또는 게이트 식별 정보를 할당 받을 수 있고, 현재 기체 상태가 착륙을 위한 준비가 되었는지 여부(랜딩 기어 동작 여부, 플랩, 로터 상태, 출력 상태 등)를 확인할 수 있다.

PSU(102)는 UAM 비행체(311)의 착륙 허가의 승인을 비행장 운영자에게 요청할 수 있으며, UAM 비행체(311)의 현재 항공 회랑 또는 위치에서 착륙 허가된 UAM 비행장(310)으로 이동하기 위한 준수 사항 등을 포함하는 정보를 UAM 비행체(311)에 전달할 수 있다.

그리고, UAM 비행체(311)은 UAM 비행장(310), PSU(102), UAM 운영자(154)와의 통신을 통해 비행장(310)이 클리어 상태(UAM 비행체(311)의 착륙에 있어서 장애가 될 수 있는 요소가 모두 제거되어 있는 상태)에 있는지 여부를 확인할 수 있고, UAM 비행체(311)의 착륙 완료 후에는 UAM 비행체(311), PSU(102), UAM 운영자(154)는 모두 해당 UAM 비행체의 비행 운영 종료를 식별할 수 있다.

비행장 운영자는 UAM 비행체(311)로부터 착륙 요청(landing request)을 수신하는 경우, 비행장 중 정리(clear out)된 게이트를 확인한다. 그리고, 비행장 운영자는 확인된 게이트에 대한 랜딩 가능 여부가 확보(secure)되면, 비행장 운영자는 UAM 비행체(311)로 게이트 식별자(Gate ID) 또는 게이트 번호(Gate number)가 포함된 착륙 허가(landing permission) 메시지를 송신하고, 상기 착륙 허가 메시지에 포함된 랜딩 존에 해당하는 게이트를 UAM 비행체(311)에게 할당한다.

그리고, UAM 비행체(311)은 상기 착륙 허가(landing permission) 메시지를 비행장 운영자로부터 수신하면, 미리 정해진 착륙 절차에 따라 자신에게 할당된 게이트에 착륙을 수행한다.

PIC/UAM 탑승자는 UAM 비행체(311)의 착륙 및 랜딩 절차를 수행할 수 있으며, V2V 통신을 유지하면서 타 UAM 비행체와의 충돌을 방지하고 착륙 후 활주로를 이동하는 절차를 수행할 수 있다.

상기 UAM 비행체(311)의 비행을 계획하는 단계는, UAM 운영자(154)가 제1 비행장과 제2 비행장 사이의 지점과 지점(Point to Point)를 비행하기 위한 UAM 비행체(311)의 비행 요구 사항을 접수하는 것으로부터 시작된다. 이 때 UAM 운영자(154)는 PSU(102)또는 SDSP(130)로부터 UAM 비행체(311)의 비행을 위한 데이터(예: 기상, 상황 인식, 수요(demand), UAM 비행장 가용 여부 및 기타 데이터)를 제공받을 수 있다.

UAM 운영에 관련된 모든 단계에서 UAM 운영자(154)와 PSU(102)는 UAM 비행체의 식별과 위치 정보를 실시간으로 확인해야 할 뿐 아니라, PIC/UAM와 UAM 운영자(154)는 비행체의 성능/상태를 실시간으로 모니터링 하여 UAM 비행체(311)의 비행 상태가 비정상 상태인지 여부를 식별해야 한다.

한편, UAM 비행체(311)는 기상 상황, 기체 장애 발생 등의 다양한 이유로 비정상 상태가 발생할 수 있다 상기 비정상 상태란 다양한 외부적 요인 또는 내부적 요인으로 인해 UAM 비행체(311)가 비행 전에 계획된 비행 플랜(Flight plan)을 따르지 않는 운영 상황을 의미할 수 있다.

UAM 비행체(311)에 비정상 비행 상태가 발생되는 경우로 2가지의 경우를 가정할 수 있다. 첫 번째 경우는 PIC/UAM 비행체(152)가 기타 여하의 이유로 인해 의도적으로 UAM 운영 절차(regulations)를 준수하지 않는 경우와 두 번째 경우는 우발적인 상황으로 인해 의도치 않게 UAM 운영 절차를 준수하지 않는 경우이다.

상기 첫 번째 경우에 UAM 비행체(311)가 의도적으로(또는 계획적으로) 계획된 UAM 운영 절차를 준수하지 않는 경우는 UAM 비행체(311)가 기체 성능 문제, 강풍, 내비게이션 고장 등의 이유로 계획된 비행 운영을 준수하지 못하는 경우를 가정할 수 있다.

그러나 첫 번째 경우에서 PIC/UAM 비행체(152)은 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서 계획된 비행장(310)까지 안전하게 도착할 수 있는 상태일 수 있다.

PSU(102)는 PIC/UAM 비행체(152)에 상기 첫 번째 경우에 따른 비정상 운영이 발생했음을 식별하면, PSU(102)는 유/무선 네트워크를 통해 PIC/UAM 비행체(152)에 비정상 운영 상태가 발생했음을 알리는 PIC/UAM 비행체 비정상 이벤트 발생 정보(비정상 이벤트가 발생한 UAM 비행체 식별자, UAM 비행체 위치(항공 회랑 식별자, 트랙 식별자), 비정상 종류를 알리는 정보(이벤트 타입) 등)를 각 이해관계자들(stakeholders)(UAM 운영자(154), USS(104), 버티포트 운영자(202), UTM 에코시스템(230), ATM 운영자(204) 등)에게 배포한다.

그리고, 상기 PIC/UAM 비행체 비정상 이벤트 발생 정보를 수신한 UAM 운영자(154)와 PSU(102)는 UAM 커뮤니티 법령(Community Based Rules)(CBR)과 항공 회랑(300) 내에서의 운영을 위한 성능 요구 사항을 충족할 수 있는 새로운 UAM 운영 계획을 생성하여 이해 관계자들에게 다시 배포할 수 있다.

두 번째 경우에서, UAM 비행체(152)가 우발적인 상황으로 인해 의도치 않게 UAM 운영을 준수하지 않는 경우는 UAM 비행체(152)의 강제적인 착륙(불시착)이 필요한 상태로, 계획된 비행 운영을 수행할 수 없는 심각한 상황(Severe situation)일 수 있다.

즉, 상기 두 번째 경우에, PIC/UAM 비행체(152)는 자신에게 할당된 항공 회랑(Flight corridor)(300) 내에서 계획된 비행장(310)까지 안전한 비행을 수행하기 어려워 자신에게 할당된 항공 회랑(300)내에서의 비행을 수행하지 못할 것으로 예상되는 경우이다.

이러한 상기 두 번째 경우에 따른 비정상 운영이 발생하면, 상기 첫 번째 경우에서와 동일하게 PSU(102)는 유/무선 네트워크를 통해 상기 PIC/UAM 비행체(152)에 비정상 운영 상태가 발생했음을 알리는 PIC/UAM 비행체 비정상 이벤트 발생 정보(비정상 이벤트가 발생한 UAM 비행체 식별자, UAM 비행체 위치(항공 회랑 식별자, 트랙 식별자), 비정상 종류를 알리는 정보(이벤트 타입) 등)를 각 이해 관계자들(stakeholders)(UAM 운영자(154), USS(104), 버티포트 운영자(202), UTM 에코시스템(230), ATM 운영자(204) 등)에게 배포한다.

그리고, PIC/UAM 비행체(152)는 UAM 비행체에 비상 상황 발생 시를 대비해 사전에 확보된 착륙 스팟(landing spot)까지의 비행을 위한 새로운 항공 회랑(Flight corridor)(300)과 항공 회랑(Flight corridor)(300)내의 트랙 식별자를 다시 할당 받음과 동시에, 통신수단(ADS-B 등)을 통해 다른 비행체와의 충돌 피해가 발생하지 않기 위한 비행 모드로 비행할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따라 UAM 비행체의 운영에 대한 평가 지표를 설명하기로 한다.

UAM의 운영 평가 지표는 아래의 <표 1>과 같이 운영 템포, UAM 구조(공역과 절차), UAM 규제 변화, UAM 커뮤니티 법령(CBR), 항공기 자율화(Automation) 수준 등의 주요 지표들을 포함할 있다.

지표 항목	Description
운영 템포	UAM 운영의 밀집도, UAM 운영 빈도, UAM 운영의 복잡성을 나타낸다.
UAM 운영 구조(공역과 절차)	UAM 운영 환경을 지원하는 인프라와 서비스의 복합된 수준을 나타낸다.
UAM 운영 규정(regulation)	UAM 운영 구조 및 성능을 위해 필요한 현재 규정들의 발전 수준을 나타낸다.
UAM 커뮤니티 법령	UAM 운영과 PSU의 확장을 위해 UAM 운영 규정들을 보완하는 법령을 나타낸다.
항공기 자율화 수준	HWTL(Human-Within-The-Loop), HOTL(Human-On-The-Loop), HOVTL(Human-Over-The-Loop)로 구분될 수 있다.1) HWTL: 사람이 직접 UAM의 시스템을 조종하는 단계 2) HOTL: 사람의 감독 하에 조종되는 시스템 단계, 즉 사람이 적극적으로 모니터링을 수행하는 단계 3) HOVTL: 사람이 수동적으로 모니터링을 수행하는 단계

도 7은 UAM의 운영 기술 수준의 발전 단계를 나타낸 도면이다.

이하 상술한 주요 지표들과 도 7을 참고하여 초기 UAM 운영 단계, 과도기적 UAM 운영 단계 및 최종 UAM 운영 단계의 개념을 설명하기로 한다.

먼저 초기 UAM 운영 단계에서, UAM 비행체의 구조는 현재 존재하는 다양한 수직이착륙(Vertical Take-Off-Landing)(VTOL) 방식의 회전익기(rotary-wing aircraft) 인프라를 사용할 가능성이 현실적이다.

UAM의 규제 변화는 현재의 법령 하에 따른 항공 규정(aviation regulations)등을 준수하면서 점진적으로 실행될 수 있다. 그러나, UAM 커뮤니티 규정(CBR)은 별도로 정의되지 않을 수 있다.

항공기 자율화 수준은 현재 본 명세서가 기재되는 시점 기준으로 보편적으로 많이 사용되고 있는 유인 회전익기 기술을 차용하되, PIC(Pilot In Command) 단계는 온 보드(On-board) 상태가 적용될 수 있다.

다음으로 과도기적 UAM 운영 단계를 살펴보면, UAM 구조에 있어서 UAM 비행체 성능과 요구 조건에 기초한 특정 항공 공역 내에서 UAM 기체가 운용될 수 있다.

UAM의 규제는 ATM 규정이 변경되어 적용될 수 있으며 운영이 가능한 UAM에 대한 새로운 규정이 정의될 수 있으며, UAM 커뮤니티 규정도 정의될 수 있다.

상기 과도기적 UAM 운영 단계에서, UAM 비행체의 자율화 수준은 UAM 전용으로 설계된 기체로 PIC 조종이 가능할 수 있으나, PIC 단계로서는 여전히 온 보드(On-board) 상태가 유지될 수 있다.

마지막으로, 최종 UAM 운영 단계를 살펴보면, UAM 비행체는 UAM 비행체 성능과 요구 조건에 기초하여 특정 항공 공역(airspace)내에서 UAM 기체가 운용될 수 있으나 여러 변수가 존재할 수 있다.

UAM의 규제 변화는 UAM 항공 회랑 내의 다양한 운용이 가능하도록 추가적인 규정이 필요할 것으로 예측되며, UAM 커뮤니티 규정은 복잡성이 증가함에 따라 FAA의 지침들이 증가할 것으로 예측된다.

항공기의 자율화 수준은 AI(Artificial Intelligence) 기술과 항공 기체 기술의 발달로 인해, 기존 단계에서의 UAM 비행체에 비해 더 높은 자동화 수준을 구현될 것이며, 이로 인해 무인으로 수평 또는 수직 이착륙이 가능한 수준(Horizontal Or Vertical Takeoff Or Landing Technology)에 도달할 것으로 예측되며, PIC 단계로써는 원격 조종이 가능한 단계일 수 있다.

도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 UAM 비행체의 비행 모드(Flight mode)를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참고하면 본 발명의 실시 예에서 UAM 비행체의 비행 모드는 이륙 모드(Take off mode)(미도시), 상승 모드(Ascending mode)(511), 순항 모드(Cruise mode)(513), 하강 모드(Descending mode)(515), 착륙 모드(Landing mode)(미도시)를 포함할 수 있다.

이륙 모드는 출발지의 버티포트(310a)에서 UAM 비행체가 이륙하는 단계를 수행하는 모드이고, 상승 모드(511)는 UAM 비행체가 순항 고도(cruise altitude)에 진입하기 위해 비행 고도를 단계적으로 상승시키는 단계를 수행하는 모드이고, 순항 모드(513)는 UAM 비행체가 순항 고도를 따라 비행하는 단계를 수행하는 모드이고, 하강 모드(515)는 UAM 비행체가 순항 고도에서 도착지의 버티포트(310b)로 착륙하기 위해 고도를 단계적으로 하강시키는 단계를 수행하는 모드이고, 착륙 단계는 도착지의 버티포트(310b)에 UAM 비행체가 착륙하는 단계를 수행하는 모드이다.

또한 이륙 모드에서 UAM 비행체는 출발지의 버티포트(310a)로 진입하기 위한 지상활주(taxiing) 단계를 수행할 수 있으며, 착륙 단계 후에도 UAM 비행체는 도착지의 버티포트(310b)로 진입하기 위한 지상활주(taxiing) 단계를 수행할 수도 있다.

그리고 본 실시의 다른 실시 예에서 수직이착륙기(VTOL)의 경우 이륙 모드와 상승 모드(511)가 동시에 수행될 수도 있고, 착륙 모드와 하강 모드(515) 역시 동시에 수행될 수도 있다.

본 실시예에서의 UAM 비행체는 도심 교통 항공 이동 수단의 일종으로써 출발지의 버티포트(310a)와 도착지의 버티포트(310b)는 도심 지역(Urban)에 위치할 수 있으며, 순항 모드(513)에 따라 UAM 비행체가 비행하는 항로 회랑은 도심지를 벗어난 교외 지역(Suburb)에 위치할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, UAM 비행체의 이륙 모드, 상승 모드 (511), 하강 모드(515) 및 착륙 모드는 인구 밀도가 높은 도심(Urban) 지역에서 수행되므로, 내연 기관으로 인한 매연 발생과 소음 발생을 억제하기 위해 분산 전기 추진(Distributed Electric Propulsion)(DEP) 방식을 통해 추력(Thrust)을 생성할 수 있다.

반면 주로 교외(Suburb) 지역에서 이루어지는 UAM 비행체의 순항 모드(513)에서는 운행 범위, 유상하중(Payload), 체공시간(Flying Time) 등을 증가시키기 위해 내연기관(internal combustion engine)(ICE) 추진 방식을 통해 추력을 생성할 수 있다.

물론, 상술한 비행 모드 별로 UAM 비행체의 추력을 발생시키기 위한 추진 방식이 반드시 결정되는 것은 아니며, UAM 비행체의 위치, 고도, 속도, 상태, 무게 등의 다양한 팩터(factor)들을 추가적으로 고려하여 UAM 비행체의 추력을 DEP 방식 또는 ICE 방식 중 어느 하나를 택일하여 선택할 수 있다.

도 8에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 UAM 비행체의 비행 지역에 따른 추진 시스템의 동작을 정리하면 아래의 <표 2>와 같다.

비행 지역	추진 시스템 동작 - 제어 설명 (Propulsion system operation - control)
Urban	-저소음, 친환경을 고려하여 내연 기관이 아닌 배터리만으로 양력, 추력 생성 -Full propulsion system 보다는 ML(Machine Learning)을 통해 미리 학습된 데이터만큼 추력/양력 생성이 가능한 Propulsion unit 선택하고, 선택된 Propulsion unit만으로 양력/추력 생성하여 비행
Suburb	-교외 지역에서는 도심 지역보다 소음, 친환경에 덜 민감하고, Cruise 비행을 위해 Full power 비행이 가능하도록 모든 Propulsion unit을 통해 추력 생성하고, 배터리 또는 내연 기관을 통해 Power 공급

한편, 상술한 이륙단계, 상승단계, 순항단계, 하강단계 및 착륙단계를 포함하는 비행 단계에서 비행체는 적용된 복수의 카메라를 이용하여 UAM 비행체를 기준으로 전방위 안내 영상을 생성하고, 감지된 위험 요소를 나타내는 위험 안내 객체를 전방위 안내 영상에 표출할 수 있다. 이에 대해서는 이 후 도면을 참조하여 보다

도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 비행체를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 도 9 내지 도 11은 수직이착륙(VTOL)이 가능한 회전익 항공기에 적용되는 멀티 카메라 및 화각(Field Of View : FOV) 을 나타낸 도면이며, 도 12는 고정익 항공기에 적용되는 멀티 카메라 및 화각을 나타낸 도면이다.

도 9 내지 도 12는 UAM 비행체에 적용되는 멀티 카메라를 예시적으로 나타낸 도면이며, 이에 본 명세서에서 개시하는 UAM 비행체에 적용되는 멀티 카메라의 구조, 위치 등이 한정될 것은 아니며 상술한 바와 같이 수평 또는 수직 이착륙이 가능한 수준의 기체에도 멀티 카메라가 적용될 수 있음은 물론이다.

이하 도 9 내지 도 12를 참고하여 설명한다.

본 실시예의 UAM 비행체(311)는 UAM 비행체(311)의 내부 공간을 형성하는 기체부(3111)와 UAM 비행체(311)에 양력을 제공하는 양력 생성부(3115)와 기체부(3111)와 양력 생성부(3115)를 연결하는 연결부(3113)를 포함할 수 있으며, 본 실시예의 UAM 비행체(311)는 4개의 양력 생성부(3115)로 구성된 쿼드로터(quadrotor)의 일종으로 형성될 수 있다.

도 9 및 도 10을 기준으로 UAM 비행체(311)의 비행 방향을 기준으로 전방과 후방 및 측방이 정의될 수 있으며, 도 11을 기준으로 UAM 비행체(311)의 상부 방향 및 하부 방향이 정의될 수 있다.

본 실시예의 멀티 카메라는 각각 UAM 비행체(311)의 전방, 후방, 양측방, 상부 및 하부에 구비될 수 있다.

보다 구체적으로 본 실시예의 멀티 카메라는 전방(3117a), 후방(3117c), 좌측 및 우측(3117b), 상부(3117e), 하부(3117d) 총 6대의 카메라가 설치될 수 있다.

그리고 하부에 설치되는 카메라(3117d)의 경우 UAM 비행체(311)의 착륙 시 AR 착륙을 보조하는 역할을 수행할 수도 있다.

또한, 고정익 항공기의 경우 도 12에서 도시된 바와 같이 고정익 항공기의 블레이드(3131)의 상부와 하부에 각각 상부 화각(3137t)을 위한 카메라와 하부 화각(3137b)을 위한 카메라가 설치될 수 있다.

여기서, 복수의 카메라(3117a,3117b,3117c,3117d,3117e : 이하, 3117)는 틸팅 가능하게 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 비행체(311)의 자세제어(roll, pitch, yaw)에 대응하여 복수의 카메라(3117)는 회전 가능하게 구비될 수 있다. 복수의 카메라(3117)가 비행체(311)의 자세제어에 대응하여 회전함으로써, 복수의 카메라를 통해 획득되는 영상의 화각을 담보할 수 있어, 비행체(311)의 자세제어에 독립적으로 일정한 방향의 영상을 획득할 수 있다.

또한, 복수의 카메라(3117)에 의하여 형성된 복수의 화각은 UAM 비행체(311)가 비행하는 현실 세계의 전방위(Omnidirectional)을 커버하도록 구현되거나 또는 현실 세계의 일부를 커버하도록 구현될 수 있다.

한편, 상술한 UAM 비행체(311)는 화면을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있고, UAM 비행체(311)의 표시부는 위험 요소의 분류 결과에 기반하여 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시할 수 있다. 여기서, 표시를 위한 데이터의 처리는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치(1000)에 의하여 수행될 수 있다.

이하에서는 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전방위 위험 요소 표시 장치(1000)에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 따른 전방위 위험 요소 표시 장치(1000)를 구체적으로 나타내는 블록도이다. 도 13을 참조하면, 전방위 위험 요소 표시 장치(1000)는 영상 획득부(1010), 데이터 처리부(1060) 및 표시부(1080)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

영상 획득부(1010)는 비행체(311)에 설치된 복수의 카메라(3117a,3117b,3117c,3117d,3117e : 이하, 3117) 각각을 통해 촬영된 복수의 비행 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 비행 영상은 비행체(311)의 이륙단계, 상승단계, 순항단계, 하강단계 및 착륙단계를 포함하는 비행체(311)의 전반적인 비행 단계에서 카메라를 통해 촬영된 모든 영상을 포함하는 개념일 수 있다.

영상 보정부(1020)는 영상 획득부(1010)에서 획득된 복수의 비행 영상 각각의 흔들림 보정을 수행할 수 있다. 일 예로, 영상 보정부(1020)는 자이로 센서를 이용하여 하드웨어적으로 영상 흔들림 보정을 수행하는 OIS 방식 또는 자이로 센서를 이용하여 이미지 중앙 영역을 크롭(CROP) 하여 흔들림 보정하는 EIS 방식 등을 이용하여 영상 획득부(1010)에서 획득된 비행체(311)의 비행 영상의 보정을 수행할 수 있다.

통신부(1030)는 전방위 위험 요소 표시 장치(1000)의 통신 기능을 위한 모듈로, 통신부(1030)는 관제, 기지국 등에서 송신된 정보를 수신 받을 수 있다. 여기서, 관제, 기지국 등에서 송신된 정보의 예시로써 비행구간의 기상 정보, 비행금지구역 정보, 다른 비행체(311)의 비행 정보, 맵 데이터 등을 포함할 수 있다. 통신부(1030)를 통해 수신 받은 정보 중 비행체(311)의 비행경로에 직간접적인 영향을 미치는 정보는 표시부(1080)를 통해 표시할 수 있다.

여기서, 맵 데이터는 비행체(311)가 비행하는 3차원 공간을 지도로 구축한 데이터일 수 있다. 맵 데이터는 건물, 수목, 지형 등과 같이 3차원 공간의 정적 요소를 데이터화 한 정적 맵 데이터(static map data)와 타 비행체(311), 새 무리 등과 같이 3차원 공간의 동적 요소를 실시간으로 데이터화 한 동적 맵 데이터(dynamic map data)를 포함할 수 있다.

위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 위험 요소 판단부(1040)는 위험 요소가 비행체(311)의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우, 위험 요소가 이동체인지 부동체인지 분류할 수 있다. 여기서, 부동체는 건물, 지역, 고도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 이동체는 타 비행체 및 새 무리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 위험 요소 판단부(1040)는 이동체 및/또는 부동체의 위치를 산출하고, 비행체(311)와 이동체 및/또는 부동체 간의 거리(distance) 및 충돌 소요 시간(Time To collision : TTC) 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.

이러한 위험 요소 판단부(1040)의 판단 알고리즘에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

[비전 기반 방법]

일 예로, 위험 요소 판단부(1040)는 전방위 비행 영상의 영상 분석을 통해 위험 요소를 검출하고, 검출된 위험 요소가 이동체인지 또는 부동체인지 판단할 수 있다. 이 경우, 위험 요소 판단부(1040)는 이미지로부터 객체를 검출하도록 학습된 모델인 인공 신경망 모델을 이용할 수 있고, 인공 신경망 모델은 프레임(frame) 단위로 전방위 이미지를 입력받고, 이미지 내 위험 요소의 영역을 나타내는 바운딩 박스(bounding box) 및 바운딩 박스에 대응되는 위험 요소의 종류 정보를 생성할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 제한되지 않은 실시 예에 따르면, 인공 신경망 모델은 CNN(Convolution Neural Network)를 기반으로 하는 객체 인식 모델이 이용될 수 있다.

또한, 위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)의 크기 및 운항 속도에 따라 정밀한 탐지가 필요한 경우, 더 깊은 레이어를 가진 딥러닝 모델을 선택할 수 있도록, 인공 신경망 모델에 예비 인공 신경망 모델을 추가할 수 있다. 여기서, 예비 인공 신경망 모델은 BiFPN(Bi-directional Feature Pyramid Network)로 구현되어, 다양한 크기의 위험 요소를 효과적으로 탐지할 수 있다.

또한, 위험 요소 판단부(1040)는 필요한 성능에 따라 네트워크의 크기를 조절(Clipping)하여 속도-정확도를 트레이드 오프(Trade-Off)하도록 구현될 수 있다.

한편, 위험 요소 판단부(1040)는 영상 내 위험 요소의 검출 위치를 기초로 월드 좌표계에서의 위험 요소의 위치를 산출할 수 있고, 산출된 위치를 기초로 비행체(311)와 이동체 및/또는 부동체 간의 거리(distance) 및 충돌 소요 시간(Time To collision : TTC) 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.

또한, 위험 요소 판단부(1040)는 위험 요소의 종류 정보를 기초로 위험 요소가 이동체인지 또는 부동체인지 분류할 수 있다.

[센서 퓨전 방법]

일 예로, 위험 요소 판단부(1040)는 센서 퓨전(sensor fusion)을 기초로 상술한 위험 요소 판단 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 위험 요소 판단부(1040)는 복수의 센서들을 이용하여 비행체(311)의 주위의 위험 요소 탐지 영역을 설정할 수 있고, 여기서 복수의 센서는 레이더(Radar : RAdio Detection And Ranging) 센서, 라이다(LiDar : Light Detection And Ranging) 센서 및 카메라(Camera) 센서를 포함할 수 있다.

이 경우, 위험 요소 판단부(1040)는 레이더 센서에 의하여 형성된 제1 영역, 라이다 센서에 의하여 형성된 제2 영역 및 카메라 센서의 의해 형성된 제3 영역을 포함하는 위험 요소 탐지 영역을 설정할 수 있다.

레이더 센서에 의하여 형성된 제1 영역은 라이다 센서에 의하여 형성된 제2 영역 및 카메라 센서에 의해 형성된 제3 영역보다 큰 커버리지를 갖는 영역일 수 있다. 그리고, 라이다 센서에 의하여 형성된 제2 영역은 카메라 센서에 의해 형성된 제3 영역 보다 큰 커버리지를 갖는 영역일 수 있다.

그리고, 위험 요소 판단부(1040)는 위험 요소 탐지 영역에 따라 획득된 레이더 센서 데이터, 라이다 센서 데이터 및 카메라 센서 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 위험 요소 탐지 영역에서의 위험 요소를 검출하고, 검출된 위험 요소에 대한 위험 요소 상세 정보를 생성할 수 있다.

여기서, 위험 요소 상세 정보는 위험 요소에 대한 위치 정보, 운동학 정보, 기하학적 정보 및 의미 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 위험 요소 상세 정보는 상술한 객체에 대한 위치 정보, 운동학 정보, 기하학적 정보 및 의미 정보를 기초로 산출된 위험 요소의 종류, 위험 요소의 비행 방향, 위험 요소의 비행 속도, 위험 요소와 비행체 간의 거리, 위험 요소와 비행체(311) 간의 충돌 예상 시간(Time to Collision : TTC) 중 적어도 한 개를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 위험 요소 판단부(1040)는 위험 요소가 이동체인지 부동체인지 분류할 수 있다.

[맵 데이터 방법]

일 예로, 위험 요소 판단부(1040)는 맵 데이터를 상술한 위험 요소 판단 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 위험 요소 판단부(1040)는 정적 맵 데이터에 포함된 정적 요소에 대응되는 부동체 정보를 이용하여 부동체를 검출하고, 동적 맵 데이터에 포함된 동적 요소에 대응되는 이동체 정보를 이용하여 이동체를 검출할 수 있다.

여기서, 맵 데이터에 포함된 부동체 정보 및 이동체 정보 각각은 위치 정보를 포함할 수 있고, 위험 요소 판단부(1040)는 위치 정보를 기초로 이동체 및/또는 부동체의 위치를 산출하고, 산출된 위치를 기초로 비행체(311)와 이동체 및/또는 부동체 간의 거리(distance) 및 충돌 소요 시간(Time To collision : TTC) 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.

한편, 출력 데이터 생성부(1050)는 표시부(1080)를 통해 표시될 표시 데이터 및/또는 스피커(미도시)를 통해 출력될 음성 데이터를 생성할 수 있다. 특히, 출력 데이터 생성부(1050)는 표시부(1080)에 영상 표시를 위하여 이미지 렌더링 프로세스를 수행할 수 있다. 이러한 출력 데이터 생성부(1050)는 캘리브레이션부(1051), 3D 공간 생성부(1052), 안내 객체 생성부(1053), AR 전방위 영상 생성부(1054), 모델링 전방위 영상 생성부(1055)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

캘리브레이션부(1051)는 복수의 카메라(3117)에서 촬영된 촬영 영상으로부터 복수의 카메라(3117) 각각에 해당되는 카메라 파라미터를 추정하기 위한 캘리브레이션(Calibration)을 수행할 수 있다. 여기서, 카메라 파라미터는 실사 공간이 사진에 맺히는 관계를 나타내는 정보인 카메라 행렬을 구성하는 파라미터로, 카메라 외부 파라미터(extrinsic parameters), 카메라 내부 파라미터(intrinsic parameters)를 포함할 수 있다.

3D 공간 생성부(1052)는 복수의 카메라(3117)에서 촬영된 촬영 영상을 기초로 가상 3D 공간을 생성할 수 있다. 일 예로, 3D 공간 생성부(1052)는 복수의 카메라(3117) 각각에 대응되는 복수의 카메라 파라미터를 복수의 카메라(3117) 각각에서 촬영된 복수의 촬영 영상에 적용하여, 복수의 촬영 영상 각각에 대응되는 가상 3D 공간을 생성할 수 있다.

안내 객체 생성부(1053)는 비행체(311)의 비행 과정에서 각종 안내를 위한 객체를 생성할 수 있다. 구체적으로, 안내 객체 생성부(1053)는 위험 요소 판단부(1040)에서 검출된 위험 요소를 나타내는 위험 안내 객체를 생성할 수 있다. 이 경우, 안내 객체 생성부(1053)는 위험 요소를 나타내는 객체의 형상, 색상, 크기, 2D/3D 등(이하, 모델링 데이터)가 기 생성된 경우, 기 생성된 모델링 데이터를 이용하여 위험 안내 객체를 생성할 수 있다. 다만, 위험 요소를 나타내는 모델링 데이터가 미리 정의되지 않은 경우, 안내 객체 생성부(1053)는 원형, 사각형과 같은 단순한 도형으로 위험 안내 객체를 생성할 수 있다.

그리고, 안내 객체 생성부(1053)는 가상 3D 공간에서 생성된 위험 안내 객체의 매핑 위치를 결정할 수 있다.

전방위 영상 생성부는 AR 전방위 영상 생성부(1054) 및 모델링 전방위 영상 생성부(1055)를 포함할 수 있다. 구제척으로, 전방위 영상 생성부는 비행체(311)에 구비된 복수의 카메라(3117) 각각에서 획득된 복수의 비행 영상의 좌표계를 캘리브레이션부(1051)가 추정한 카메라 파라미터를 이용하여 월드 좌표계로 변환하여 복수의 비행 영상을 정합할 수 있다. 그리고, 전방위 영상 생성부의 AR 전방위 영상 생성부(1054)는 정합된 복수의 비행 영상을 이용하여 비행체(311)를 기준으로 전방위 촬영 영상을 생성하고, 모델링 전방위 영상 생성부(1055)는 정합된 복수의 비행 영상을 이용하여 비행체(311)를 기준으로 전방위 모델링 영상을 생성할 수 있다.

그리고, AR 전방위 영상 생성부(1054)는 안내 객체 생성부(1053)에서 생성된 위험 안내 객체를 상기 결정된 매핑 위치에 매핑하여, 위험 안내 객체와 전방위 촬영 영상이 결합된 AR 전방위 영상을 생성할 수 있다.

여기서, AR 전방위 영상은 비행체(311)의 윈드쉴드(Windshield)를 통해 투과되어 탑승자에게 보여지는 전방위 영상에 AR 위험 안내 객체를 표시하는 헤드업 디스플레이(Head up display : HUD) 방식의 AR 전방위 영상을 포함할 수 있다. 일 예로, AR 전방위 영상 생성부(1054)는 가상 3D 공간 생성부(1053)에서 생성된 가상 3D 공간에 위험 안내 객체의 매핑 위치를 결정함으로써, 윈드쉴드(Windshield) 상의 AR 위험 안내 객체의 투사 위치를 결정할 수 있고, 이에 따라 AR 전방위 영상을 생성할 수 있다.

또한, AR 전방위 영상은 화면을 통해 탑승자에게 보여지는 상기 촬영된 비행체(311) 비행 영상에 AR 위험 안내 객체를 표시하는 스크린 디스플레이 방식의 AR 전방위 영상을 포함할 수 있다. 일 예로, AR 전방위 영상 생성부(1054)는 3D 공간 생성부(1053)에서 가상 3D 공간에 상기 위험 안내 객체의 매핑 위치를 결정하고, 객체가 매핑된 가상 3D 공간에 대응되는 2D 영상을 생성함으로써, AR 전방위 영상을 생성할 수 있다.

모델링 전방위 영상 생성부(1055)는 안내 객체 생성부(1053)에서 생성된 안내 객체와 2D 또는 3D의 모델링 영상과 결합하여 모델링 전방위 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 2D 또는 3D의 모델링 영상은 전방위 촬영 영상의 렌더링을 통해 생성되거나 또는 맵 데이터에 포함된 2D 또는 3D 모델링 데이터를 검출하여 생성될 수 있다.

한편, 표시부(65)는 출력 데이터 생성부(1050)에서 생성된 AR 전방위 영상 및/또는 전방위 모델링 영상을 표시할 수 있다. 일 예로, 표시부(65)는 일 측 화면에는 AR 전방위 영상을 표시하고, 타 측 화면에는 모델링 전방위 영상을 표시할 수 있다.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 요소를 나타낸 도면이다.이하 도 14를 참고하여 위험 요소에 대해 설명한다.

본 실시예의 위험요소(9)의 분류 기준은 지역(91), 건물(93), 이동체(95) 및 기타(97) 4가지의 대분류로 구분될 수 있다.

지역(91) 단위의 경우 세부적으로 비행금지구역(911), 사고발생구역(913), 비행제한고도구역(915), 정상적인 비행이 어려운 악천후구간(917)으로 구분될 수 있으며, 건물(93)의 경우 기존에 존재하는 고층건물(931) 및 새로운 건축물(933)을 포함할 수 있다.

이동체(95)의 경우 세부적으로 소형 드론(951), Air mobility(953) 및 버드(954)로 구분될 수 있다.

상술한 위험요소(9)의 검출 시, 표시부(65)를 통한 안내를 위하여, 안내 객체 생성부(1053)는 위험 안내 객체를 2D 또는 3D로 모델링한 모델링 데이터를 미리 생성하여 저장할 수 있고, 안내 객체 생성부(1053)는 위험 요소의 종류에 부합하는 객체를 검출하여 위험 안내 객체 생성할 수 있다. 또는, 안내 객체 생성부(1053)는 위험 요소를 나타내는 모델링 데이터가 미리 정의되지 않은 경우, 원형, 사각형과 같은 단순한 도형으로 위험 안내 객체를 생성할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 15를 참조하면, 출력 데이터 생성부(1050)는 비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상을 이용하여 비행체를 기준으로 전방위 영상을 생성할 수 있다(11s).

그리고, 위험 요소 판단부(1040)는 비행체의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단하며(13s), 위험 요소가 비행체의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우 위험 요소가 이동체인지 부동체인지를 분류할 수 있다(15s). 즉, 위험 요소 판단부(1040)는 위험 요소가 움직이지 않는 부동체인지 및/또는 움직이는 이동체인지 판단할 수 있다.

그리고, 표시부(1060)는 분류된 위험 요소에 기반하여 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시할 수 있다(17s).

일 예로, 위험 요소가 감지 및 분류되면, 표시부(1060)는 전방위 영상에 부동체에 대한 위험 안내 객체 및/또는 전방위 영상에 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

다른 예로, 위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)가 상기 부동체 및/또는 이동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time To collision, TTC) 및 거리(distance) 중 적어도 하나를 기준으로 비행체(311)의 전방위에 대한 위험 레벨을 판단할 수 있고, 표시부(1080)는 판단될 위험 레벨을 기초로 전방위 영상에 부동체 및/또는 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

이러한 위험 레벨 측정의 구현 예시로, 비행체(311)의 비행 시 초당 이동거리를 고려할 경우, 위험 경고의 표시는 여러 위험 레벨로 구분되어 표시될 수 있다. 따라서, 위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)의 전면 카메라(3117a)를 이용하여 위험 레벨을 측정할 경우, 비행체(311)의 속력을 기준으로 TTC(Time-To-Collision)할 수 있으며, TTC(Time-To-Collision)는 (목표물(위험요소)까지의 거리)/(비행체의 속력)으로 계산될 수 있다.

또한, 위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)의 측면 카메라(3117b), 후면 카메라(3117c) 상부 카메라(3117e) 및 하부 카메라(3117d)를 이용하여 위험 레벨을 측정할 경우, 비행체(311)와 위험 요소(9) 사이의 거리를 기준으로 할 수 있다.

예시적으로, 위험 레벨은 안전 레벨(화면 표출 시 초록색으로 표시, on/off 가능), 관심 레벨(화면 표출 시 파란색), 주의 레벨(화면 표출 시 주황색 및 소리를 이용하여 경고하며 파일럿 설정에 따라 자동으로 속력이 감소할 수 있음), 경고 레벨(화면 표출 시 붉은색 및 소리를 이용하여 경고하며 파일럿 설정에 따라 자동으로 속력 감속 및 기체 정차를 수행할 수 있음)으로 구분될 수 있다.

또 다른 예로, 위험 요소 판단부(1040)는 이동체의 이동 방향을 측정하고, 이동체의 이동 방향이 비행체(311)의 이동 경로에 간섭되는 방향인지 여부를 판단할 수 있고, 표시부(1060)는 판단 결과를 기초로 전방위 영상에 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시할 수도 있다. 이 경우, 위험 요소 판단부(1040)는 간섭 경로에 충돌 예상 시간 및 거리 중 적어도 하나를 더 고려하여 위험 레벨을 판단할 수 있고, 상술한 예시와 같이, 표시부(1060)는 위험 레벨에 부합하는 위험 안내 객체를 표시할 수도 있다.

한편, 위험 요소 판단부 (1040)에서 판단된 위험 레벨을 표시부(1080)에 표시하는 경우, 이동체(95)와 부동체(91,93)의 기준을 다르게 측정할 필요가 있다. 왜냐하면, 부동체(91,93)의 경우 이동 방향을 고려할 필요가 없음에 반해, 이동체(95)의 경우 이동 방향을 고려해야 하기 때문이다.

보다 구체적으로 위험 요소(9)가 부동체(91,93)인 경우 비행체(311)의 속력을 기준으로 위험 레벨을 추정할 수 있다.

그리고 위험 요소(9)가 이동체(95)인 경우 비행체(311)의 속력을 기준으로 위험 레벨을 추정하되, 이동체(95)의 속력을 정확히 계산할 수 없는 경우가 발생할 수 있기 때문에, 위험 레벨의 민감도를 높일 수 있다. 여기서, 민감도를 높이는 것은, 즉, 위험 레벨들 간의 판단 기준 값의 범위를 작게하는 것일 수 있다.

물론 위험 레벨 판단과 관련한 민감도는 조종사가 조절이 가능하며, 안전 단계는 조종사의 판단에 따라 사용하지 않을 수도 있다.

그리고 위험 요소(9) 중 지역(91)의 위험 종류는 비행금지구역(911), 비행제한고도(915)(일 예로, 설정된 비행고도에서 벗어나는 경우), 악천후구간(917)(일 예로, 설정된 비행 경로의 날씨가 나빠진 경우 등), 사고지역(913)(일 예로, 차량사고, UAM 사고 등)으로 구분될 수 있다. 이러한 지역(91)에 관한 데이터는 SDSP(130)로부터 송신된 맵 데이터를 기반으로 획득이 가능하다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 맵 데이터 및 센서 기반 위험 요소 검출 결과를 병합한 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 구체적으로 나타낸 흐름도이다. 도 16을 참조하면, 맵 데이터 획득 단계(130s), 위험 요소를 감지하고 분류하는 단계(131s,133s,135s), 부동체 위험 요소 감지 단계(1511s,1512s,1513s,1514s), 이동체 위험 요소 감지 단계(1521s,1522s,1523s,1524s) 및 맵 데이터 갱신 단계(19s)를 포함할 수 있다.

먼저, 위험 요소 판단부(1040)는 통신부(1030)를 SDSP(130)로부터 맵 데이터를 획득할 수 있다(130s). 여기서, 맵 데이터는 정적 맵 데이터 및 동적 맵 데이터를 포함할 수 있다.

그리고, 위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)를 기준으로 소정범위를 설정한 뒤, 상술한 센서 퓨전 방법 또는 비전 기반 방법 중 적어도 하나를 기초로 소정범위내에 위험 요소의 감지를 수행할 수 있다.

그리고, 위험 요소 판단부(1040)는 상기 단계(131s)에서 감지된 위험 요소와 비행체(311)의 위치에 대응되는 맵 데이터(바람직하게는, 정적 맵 데이터)를 비교하여, 감지된 위험 요소가 부동체 위험 요소인지 여부를 판단(133s)할 수 있다.

일 예로, 지역(91)은 맵 데이터를 기초로 부동체 위험 요소로 판단될 수 있고, 건물(93)은 맵 데이터, 센서 퓨전 및 비전 기반 방법 중 적어도 하나로 부동체 위험 요소로 판단될 수 있다.

따라서, 위험 요소 판단부(1040)는 단계(131s)에서 감지된 부동체 위험 요소 및 맵 데이터에서 감지된 부동체 위험 요소 중 하나만 만족하면, 감지된 위험 요소를 부동체 위험 요소로 판단할 수 있다.

한편, 부동체 위험 요소인 경우(133s:Yes), 위험 요소 판단부(1040)는 지역 위험 요소(91)인지 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 위험 요소 판단부(1040)는 PSU(102), UAM 운영자(154)로부터 전송 받은 실시간 기상 데이터를 이용하여 위험 요소가 악천후구간(917)과 같은 기상 위험 요소 인지 여부를 판단(1511s)할 수 있다.

그리고 위험 요소 판단부(1040)는 부동체 위험 요소가 지역 위험 요소(91)인 경우(1511s:YES), 판단된 위험 요소를 지역 위험 요소로 판단하고(1512s), 이에 부합하는 위험 안내 객체를 생성하여 표시할 수 있다(171s).

다만, 상기 단계(131s)에서 감지된 위험 요소가 지역 위험 요소가 아닌 것으로 판단되는 경우(1511s:NO), 위험 요소 판단부(1040)는 전방 위험 요소 감지(1513s) 및 측방 및 후방의 위험 요소 감지(1514s)를 수행하여 감지된 위험 요소에 대응되는 위험 안내 객체를 디스플레이부(1010)에 표시(171s)할 수 있다.

예시적으로, 판단 단계(1511s)에서 판단한 결과 부동체 위험 요소가 아닌 경우(1511s:No), 상기 단계(133s)에서 판단된 위험 요소는 건물(93) 등에 해당할 수 있다. 이러한 경우 위험 요소 판단부(1040)는 판단된 위험 요소를 디스플레이부(1010)에 표시할 수 있고, 표시하는 단계(171s)는 상술한 바와 같이 산출된 위험 레벨에 따라 위험 요소의 위험 단계를 구분하여 표시할 수 있다.

한편, 상기 단계(131s)에서 감지된 위험 요소가 부동체 위험 요소가 아닌 경우(133s:NO), 위험 요소 판단부(1040)는 위험 요소가 이동체 위험 요소 인지 여부를 판단(135s)할 수 있다.

구체적으로, 위험 요소 판단부(1040)는 상기 단계(131s)에서 감지된 위험 요소와 비행체(311)의 위치에 대응되는 맵 데이터(바람직하게는 동적 맵 데이터)를 비교하여, 감지된 위험 요소가 이동체 위험 요소인지 여부를 판단(135s)할 수 있다.

일 예로, 비행체(311)의 주위의 이동체(95)는 동적 맵 데이터에 포함될 수도 있고, 감지 단계(131s)를 통해 감지될 수도 있다. 이 경우, 감지 단계(131s)를 통해 감지되지 않으나 동적 맵 데이터에 포함된 이동체(95)도 존재할 수 있다.

따라서, 위험 요소 판단부(1040)는 단계(131s)에서 감지된 이동체 위험 요소 및 맵 데이터에서 감지된 이동체 위험 요소 중 하나만 만족하면, 감지된 위험 요소를 이동체 위험 요소로 판단할 수 있다.

상기 단계(131s)에서 감지된 위험 요소가 이동체 위험 요소로 판단된 경우(135s:YES), 위험 요소 판단부(1040)는 이동체 위험 요소(95)의 방향을 측정(1521s)하고, 이동체 위험 요소(95)가 비행체(311)의 비행경로 상에 간섭되는 방향으로 이동하는지 여부를 판단(1522s)할 수 있다.

이동체 위험 요소(95)는 부동체와 달리 벡터값을 가지고 있기 때문에 이동체 위험 요소(95)가 비행체(311)를 기준으로 하는 소정범위 내에서 감지되었다 하더라도 TTC(Time-To-Collision), 이동방향 등을 기준으로 비행경로 상에 간섭되지 않는다면 위험 요소로 감지할 필요가 없기 때문에 이동체 위험 요소(95)가 비행체(311)의 비행경로 상에 간섭되는 방향으로 이동하지 않는 다면(1522s:NO), 위험 경고 표시(172s)를 수행할 필요가 없다.

다만, 이동체 위험 요소(95)의 이동 방향이 비행체(311)의 비행 경로에 간섭되는 방향으로 판단된 경우(1522s:YES), 위험 요소 판단부(1040)는 비행체(311)의 전방 위험 요소 감지(1523s)와 측방 및 후방 위험 요소 감지(1524s)를 수행하여 디스플레이부(1010)에 위험 요소의 위험 레벨을 표시(172s)할 수 있다.

예시적으로, 비행체(311) 전방의 위험 요소를 감지하는 단계(1523s)는 TTC(Time-To-Collision) 기반으로 위험 요소를 감지하여 위험 단계를 표시(172s)할 수 있고, 측방 및 후방의 위험 요소를 감지하는 단계(1524s)는 UAM 비행체와 위험 요소 사이의 거리를 기반으로 위험 요소를 감지하여 위험 단계를 표시(172s)할 수 있다.

한편, 위험 요소 판단부(1040)는 이동체 위험 요소가 아니라고 판단되면(135s:NO), 감지된 위험 요소는 맵 데이터 상에 없는 새로운 위험 요소로 정의될 수 있다. 이러한 새로운 위험 요소는 공사중인 새로운 건축물(933)등의 예시가 존재한다.

또한, 위험 요소 판단부(1040)는 맵 데이터에 포함되지 않은 이동체가 감지되면, 감지된 위험 요소는 맵 데이터 상에 없는 새로운 위험 요소로 정의될 수 있다. 이러한 새로운 위험 요소는 비행 계획이 수립되지 않은 상태로 비행하는 드론 등의 비행체 등의 예시가 존재한다.

따라서, 상술한 경우 위험 요소 판단부(1040)는 저장되어 있는 맵 데이터를 업데이트(On-device update)하거나 통신부(1080)를 통해 SDSP(130)에 맵 데이터의 업데이트(Server update)를 요청하여 새로운 맵 데이터를 전송받는 등의 맵 데이터 갱신(19s)을 수행할 수 있다.

따라서, 업데이트가 필요한 새로운 위험 요소가 감지된 경우 맵 데이터를 갱신하며, 맵 데이터는 온-디바이스(On-device)를 기준으로 갱신될 수도 있으며, 서버(Server) 관점에서 갱신될 수도 있다.

한펴, 1513s, 1514s, 1523s, 1524s에서는 전방, 측방 및 후방에 대한 위험 감지를 수행하는 것을 예로 설명하였으나, 상방 및 하방에 대한 위험 감지를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 또는, 전방,측방, 후방, 상방 및 하방 중 적어도 하나에 대한 위험 감지를 수행하는 것으로 구현될 수도 있다.

도 17 및 도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시부에 표시되는 화면을 나타내는 도면이다. 도 17은 비행체의 후방 시점에서 전방위를 표시한 예시를 나타낸 것이고, 도 18은 비행체의 좌측 시점에서 전방위를 표시한 예시를 나타낸 것이다.

도 17 내지 18을 참조하면, 표시부(1080)는 비행체(311)의 내부 콕핏(Cockpit)에 구비되는 디스플레이부(1090)로 구현될 수 있고, 복수개로 분할되어 있을 수 있다.

예시적으로 분할된 복수개의 디스플레이 중 어느 하나의 디스플레이부(1081)는 모델링 전방위 영상을 표시할 수 있고, 다른 디스플레이부(1082)는 AR 전방위 영상을 표시될 수 있다.

여기서, 제1 디스플레이부(1081)는 위험 요소 안내 객체(300w, c)와 비행체 객체(311w)를 2D 또는 3D의 모델링 영상(931w)과 결합한 모델링 전방위 영상을 표시할 수 있다.

제2 디스플레이부(1082)는 비행체(311)의 윈드쉴드(Windshield) 를 통해 투과되어 탑승자에게 보여지는 전방위 영상(931)에 AR 위험 안내 객체(c)를 표시하는 헤드업 디스플레이(Head up display : HUD) 방식의 AR 전방위 영상을 표시할 수 있다.

또는, 제2 디스플레이(1082)는 복수의 카메라(3117)를 통해 촬영된 실시간 전방위 영상(931)과 AR 위험 안내 객체(c)를 결합하여 화면(screen)을 통해 표시하는 스크린 디스플레이 방식의 AR 전방위 영상을 표시할 수 있다.

한편, 도 17 내지 18에는 도시되지 않았으나, 표시부(1080)는 위험 레벨을 복수 단계로 구분하고, 위험 레벨에 따라 서로 다르게 위험 안내 객체를 표시할 수 있다.

예시적으로 UAM 비행체(311)의 정면(비행방향)은 초속 거리를 기준으로 위험 레벨을 계산할 수 있다. 안전 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 초록색으로 표출될 수 있고, 예상 충돌 시간이 10초 이상으로 구분될 수 있다. 관심 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 파란색으로 표출될 수 있고, 예상 충돌 시간이 6~10초 이내로 구분될 수 있다. 주의 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 주황색으로 표출될 수 있고, 예상 충돌 시간이 3~6초 이내로 구분될 수 있다. 위험 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 붉은색으로 표출될 수 있고, 예상 충돌 시간이 3초 이내로 구분될 수 있다.

UAM 비행체(311)의 측면 및 후방 방향은 UAM 비행체(311)와 위험 요소와의 거리를 기준으로 UAM 비행체(311)가 부동체(91,93)와 거리가 가까워지는 경우를 단계별로 설정하여 위험 레벨을 디스플레이부(1080)에 표시할 수 있다.

예시적으로 안전 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 초록색으로 표출될 수 있고, 50m 이상으로 구분될 수 있다. 관심 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 파란색으로 표출될 수 있고, 20~50m 이내로 구분될 수 있다. 주의 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 주황색으로 표출될 수 있고, 10~20m 이내로 구분될 수 있으며 위험 단계는 디스플레이부(1080)에 표출 시 붉은색으로 표출될 수 있고, 10m 이내로 구분될 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UAM 비행체를 나타내는 블록도이다. 도 19를 참조하면, UAM 비행체(5000)는 동력 제공부(5010), 추진부(5030), 동력 제어부(5050) 및 비행제어 시스템(5070)을 포함할 수 있다.

본 실시예의 비행체(5000)는, 복수개의 추진유닛을 포함하는 추진부(5030)를 포함할 수 있으며 복수개의 추진유닛의 일 실시예로써 전기 팬 모터 및 프로펠러를 포함하는 팬 모듈이 적용될 수 있다.

팬 모듈은 동력 제공부(5010)를 통해 동력을 제공받을 수 있으며, 동력 제어부(5050)를 통해 복수개의 팬 모듈 각각에 대한 제어가 수행될 수 있다.

또한, 동력 제어부(5050)는 내연기관을 통해 발생한 동력 또는 전기에너지를 통해 발생한 동력 중 어느 하나를 선택적으로 복수개의 팬 모듈에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로 동력 제공부(5050)는 연료 저장부, 내연기관, 발전기 및 배터리 유닛을 포함할 수 있다. 연료 저장부는 비행체의 운행에 필요한 연료가 저장될 수 있다.

비행체의 운행에 필요한 연료는 지상활주에 필요한 연료(taxi fuel), 출발지에서 목적지까지 비행하여 1회의 착륙접근과 실패접근을 위해 필요한 연료(trip fuel), 목적지에서 인근 비상상황 발생 시 착륙지점까지 비행하는데 필요한 연료(destination ALT fuel), 목적지의 착륙지점시 예상되는 비행체의 중량으로 일정시간 체공하는데 필요한 연료(holding fuel), 엔진 및 여압장치 등의 고장에 의해 연료를 더 필요로 하는 경우에 대비하는 연료(additional fuel) 및 비상상황을 대비하기 위해 trip fuel의 일정비율을 추가로 탑재하는 연료(contingency fuel) 등을 포함할 수 있다.

상술한 연료의 종류는 비행체의 운행 시 필요한 연료를 산출하기 위한 일 종류로, 상술한 종류에 한정되지 않으며 연료 저장부에 저장되는 연료의 양은 후술하는 바와 같이 출발지에서 목적지까지 도달하기 위한 비행체의 운행에 필요한 전체적인 에너지를 배터리 유닛과 함께 고려하여 결정될 수 있다.

내연기관은 연료 저장부에 저장된 연료를 연소시켜 발전부를 구동시킬 수 있는 동력을 생성할 수 있으며, 발전부는 내연기관에서 생성된 동력으로 전기를 생성하여 추진부(5030)에 제공할 수 있다.

배터리 유닛은 발전부로부터 전력을 공급받거나 또는 외부로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다.

보다 구체적으로 비행체가 미션을 수행하기 위해 필요한 전체 추력에너지를 고려하여 연료 저장부에는 연료가 저장되고 배터리 유닛에는 전력이 공급되어 충전될 수 있다.

다만, 비정상상황으로 인한 비행경로의 변경 등에 따라 배터리 유닛을 충전할 필요가 있는 경우 상술한 바와 같이 배터리 유닛은 발전부를 통해 충전될 수도 있다.

동력 제어부(5050)는 동력 공급 경로 제어부, 전력 관리 제어부 및 모터 제어부를 포함할 수 있으며, 비행제어 시스템(5007)을 통해 제어될 수 있다.

여기서, 비행제어 시스템(5070)은 비행 조종면(Flight Control Surface)의 제어 신호를 통해 파일럿의 조종제어, 미리 프로그램된 오토 파일럿(Autopilot) 프로그램 등을 입력 받아 비행체의 자세, 항로설정, 출력 등을 제어할 수 있다.

또한, 비행제어 시스템(5070)은 UAM 비행체를 구성하는 다양한 블록에 대한 제어 및 동작을 처리할 수 있다.

이러한 비행제어 시스템(5070)은 프로세싱부(5080), GPS 수신부(5071), 뉴럴엔진(5072), 관성항법시스템(5073), 저장부(5074), 표시부(5075), 통신부(5076), 비행 제어부(5077), 센서부(5078) 및 점검부(5079)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

프로세싱부(5080)는 비행제어 시스템(5070)의 동작을 위한 다양한 정보 및 데이터를 처리하고 비행제어 시스템(5070)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 프로세싱부(5080)는 상술한 비행체 전방위 위험 요소 표시 장치(1000)의 의 기능을 수행할 수 있고, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

비행체는 GPS 수신부(5071)를 통해 GPS 위성으로부터 신호를 수신하여 비행체의 위치를 측위 할 수 있다.

본 실시예의 UAM 비행체(5000)는 통신부(5076)을 통해 관제, 기지국 등에서 송신된 정보를 수신 받을 수 있다. 관제, 기지국 등에서 송신된 정보의 예시로써 비행구간의 기상 정보, 비행금지구역 정보, 다른 비행체의 비행 정보 등이 있으며 통신부(5076)를 통해 수신 받은 정보 중 비행경로에 직간접적인 영향을 미치는 정보의 경우 디스플레이부(5075)를 통해 출력될 수 있다.

UAM 비행체(5000)는 통신부(5076)를 통해 외부 관제기지와의 통신 또는 다른 비행체와의 통신 등을 수행할 수 있다. 예시적으로, 비행체는 통신부(5076)를 통해 다른 UAM 비행체와의 무선 통신, UAM 운영자(154) 또는 PSU(102)와의 통신, 버티포트(Vertiport) 관리 시스템과의 통신 등을 수행할 수 있다.

저장부(5074)는 UAM 비행체의 비행에 관련된 각종 비행 정보, 비행 계획, PSU 또는 UAM 운영자로부터 할당된 항공 회랑 정보, Track ID 정보, UAM의 비행 데이터, 맵 데이터 등의 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 저장부(5074)에 저장되는 UAM 비행체의 비행 정보는 예시적으로 비행체의 위치 정보, 고도 정보, 속도 정보, 비행 조종면 제어 신호 정보, 추진력 제어 신호 정보 등을 포함할 수 있다.

또한, 저장부(5074)는 UAM 비행체(5000)가 출발지로부터 목적지까지 운행에 필요한 항법 지도, 운행 정보 등을 저장할 수 있다.

뉴럴엔진(5072)은 기 학습된 데이터를 통해 UAM 비행체(5000)의 각 구성들의 고장 또는 고장의 발생 가능성을 판단할 수 있으며 상기 학습 데이터는 기 설정된 점검 결과치와의 비교를 통해 축적될 수 있다.

점검부(5079)는 UAM 비행체(5000)의 시스템을 점검하여 얻은 점검 결과치를 기 설정된 결과치와 비교할 수 있다. 상술한 비교는 동력부, 조종면 등의 구성을 기 설정된 결과치와 매칭되면서 순차적으로 수행될 수 있으며 수행되는 과정 또는 그 결과는 표시부(5000)를 통해 조종사에게 식별될 수 있다.

센서부(5078)는 외부 센서 모듈 및 내부 센서 모듈을 포함할 수 있으며, UAM 비행체(5000)의 내외부의 환경을 측정할 수 있다. 예시적으로 상기 내부 센서 모듈은 UAM 비행체(5000) 내부의 압력, 산소량 등을 측정할 수 있고, 외부 센서 모듈은 UAM 비행체(5000)의 고도, 비행체 주위의 물체 존재여부 등을 측정할 수 있다.

관성항법시스템(5073)은 자이로를 이용하여 관성 공간에 대해 일정한 자세를 유지하는 기준 테이블을 만들고 그 위에 정밀한 가속도계를 장치한 구성으로서, UAM 비행체(5000)의 운행 시 가속도를 통해 비행거리를 얻어 비행체의 현재 위치를 측정할 수 있다.

비행 제어부(5077)는 UAM 비행체(5000)의 자세 및 추력을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 비행 제어부(5077)는 조종면, UAM 운영자(154) 또는 PSU(104)등으로부터 추진력 제어 신호(Propulsion power control signal), 비행 조종면 제어 신호(Flight control surface control signal)등을 입력 받아 UAM 비행체의 비행력/조종면을 제어할 수 있다.

또한, 비행 제어부(5077)는 동력 제어부(5050)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 동력 제어부(5050)는 동력 공급 경로 제어부, 전력 관리 제어부 및 모터 제어부를 포함할 수 있으며, 동력 공급 경로 제어부는 복수개의 팬 모듈 중 적어도 어느 하나에 전력을 공급하기 위해 발전부 및 배터리 유닛 중 적어도 어느 하나를 선택할 수 있다.

복수 개의 팬 모듈에 전력을 공급하는 예시로서, 동력 공급 경로 제어부는 비행체의 추력 생성에 필요한 전력을 기초로 발전부 또는 배터리 유닛 중 적어도 어느 하나를 전력 공급원으로 선택한 뒤, 추력 발생을 위한 추진 유닛의 팬/프로펠러의 RPM 모니터링을 통해 동일한 RPM을 갖도록 제어할 수 있다.

이러한 경우에 동력 공급 제어부는 선택된 추진 유닛의 상태 모니터링을 수행하며, 선택된 적어도 하나 이상의 추진 유닛 중 어느 하나에 이상이 발생한 경우 미동작 중인 추진 유닛이 존재하는지 여부를 판단하여 미동작 중인 추진 유닛이 존재하는 경우 이를 대체 추진 유닛으로 선정하여 동력을 공급할 수 있다.

또한, 미동작 중인 추진 유닛이 존재하지 않는 경우, 동력 공급 경로 제어부(651)는 정상 동작 중인 추진 유닛(631)의 RPM 증가를 통해 부족한 추진력의 상쇄가 가능한지 여부를 판단하여 상쇄가 가능할 경우 정상 동작 중인 추진 유닛을 제어하여 부족한 추력을 보완할 수 있으며, 상쇄가 불가능할 경우 비상착륙 절차를 수행할 수 있다.

전력 관리 제어부는 비행체의 미션 수행에 필요한 추력, 전력, 에너지 등을 산출하고 이를 기반으로 발전부 및 배터리 유닛에 필요한 전력을 결정할 수 있다.

모터 제어부는 팬 모듈을 제어하여 비행체에 제공되는 양력, 추력 등을 제어할 수 있다.

한편, 디스플레이부(5075)는 장치(1000)의 표시부(1080)과 같이 도 17 내지 18에 도시된 화면을 표시할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법은 프로그램으로 구현되어 서버 또는 기기들에 제공될 수 있다. 이에 따라 각 장치들은 프로그램이 저장된 서버 또는 기기에 접속하여, 상기 프로그램을 다운로드 할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 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 이해되어져서는 안될 것이다.

1 : UAM의 개념적 아키텍쳐
102 : PSU
104 : UAS 서비스 공급자(USS)
130 : 보조적 데이터 서비스 제공자(SDSP)
152 : PIC/UAM 비행체
154 : UAM 운영자
1000 : 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치
1010 : 영상 획득부
1060 : 데이터 처리부
1080 : 표시부

Claims

비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 영상을 생성하는 단계;
상기 비행체의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 위험 요소가 상기 비행체의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우, 상기 위험 요소가 이동체인지 부동체인지를 분류하는 단계; 및
상기 분류된 위험 요소에 기반하여 상기 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시하는 단계;를 포함하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제1항에 있어서,
상기 위험 요소를 분류하는 단계는,
상기 위험 요소가 움직이지 않는 부동체인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 부동체는 건물, 지역, 고도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제2항에 있어서,
상기 표시하는 단계는,
상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제3항에 있어서,
상기 표시하는 단계는,
상기 비행체가 상기 부동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time To collision, TTC) 및 거리(distance) 중 적어도 하나를 기준으로 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨을 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제1항에 있어서,
상기 위험 요소를 분류하는 단계는,
상기 위험 요소가 움직이는 이동체인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 이동체는 타 비행체 및 새 무리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제5항에 있어서,
상기 표시하는 단계는,
상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제6항에 있어서,
상기 표시하는 단계는,
상기 이동체의 이동 방향을 측정하고, 상기 이동체의 이동 방향이 상기 비행체의 이동 경로에 간섭되는 방향인지 여부를 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제6항에 있어서,
상기 표시하는 단계는,
상기 비행체가 상기 이동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time to collision, TTC) 및 거리(distance)를 기준으로 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨을 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제1항에 있어서,
상기 전방위 영상을 생성하는 단계는,
비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상의 좌표계를 월드 좌표계로 변환하여 상기 복수의 비행 영상을 정합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
제9항에 있어서,
상기 전방위 영상을 생성하는 단계는,
상기 정합된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 촬영 영상 또는 전방위 모델링 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법.
비행체의 위치를 기준으로 소정범위 내에 위험 요소가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 위험 요소가 상기 비행체의 위치를 기준으로 소정 범위 내에 존재하는 경우, 상기 위험 요소가 이동체인지 부동체인지를 분류하는 위험 요소 판단부;
비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 영상을 생성하는 전방위 영상 생성부;
상기 분류된 위험 요소에 기반하여 위험 안내 객체를 생성하는 안내 객체 생성부; 및
상기 전방위 영상에 위험 안내 객체를 표시하는 표시부;를 포함하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 위험 요소 판단부는,
상기 위험 요소가 움직이지 않는 부동체인지 여부를 판단하고,
상기 부동체는 상기 맵 데이터에 기 설정된 건물, 지역, 고도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제13항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 비행체가 상기 부동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time To collision, TTC) 및 거리(distance) 중 적어도 하나를 기준으로 판단된 상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨 판단 결과를 기초로 상기 전방위 영상에 상기 부동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 위험 요소 판단부는,
상기 위험 요소가 움직이는 이동체인지 여부를 판단하고,
상기 이동체는 타 비행체 및 새 무리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제15항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 이동체의 이동 방향을 측정하고, 상기 이동체의 이동 방향이 상기 비행체의 이동 경로에 간섭되는 방향인지 여부를 판단하여 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 비행체가 상기 이동체에 충돌하기까지 소요되는 시간(Time to collision, TTC) 및 거리(distance)를 기준으로 판단된상기 비행체의 전방위에 대한 위험 레벨 판단 결과를 기초로 상기 전방위 영상에 상기 이동체에 대한 위험 안내 객체를 표시하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 전방위 영상 생성부는,
비행체에 구비된 복수의 카메라 각각에서 획득된 복수의 비행 영상의 좌표계를 월드 좌표계로 변환하여 상기 복수의 비행 영상을 정합하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제19항에 있어서,
상기 전방위 영상 생성부는,
상기 정합된 복수의 비행 영상을 이용하여 상기 비행체를 기준으로 전방위 촬영 영상 또는 전방위 모델링 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 전방위 위험 요소 표시 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 비행체의 전방위 위험 요소 표시 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.