KR20240047129A - 무인기 통제권 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

무인기 통제권 제어 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인기(UAV)의 통제권을 제어하는 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일실시예에 따른 무인기의 통제권 제어 시스템은 지상 통제소 또는 근접한 유인기를 통해서 통제되는 무인기와, 무인기의 운용을 제어할 수 있는 유인기를 포함하며, 무인기 통제권 제어 방법은 지상 통제소에서 무인기의 통제권을 유지하는 단계; 지상 통제소와 무인기 간의 데이터 링크 상태를 판단하는 단계; 판단 결과 이상이 발생한 경우, 지상 통제소에서 유인기로 무인기의 통제권 이양을 요청하는 단계; 무인기의 통제권 이양 요청에 응답하여, 유인기가 무인기의 통제권을 전달받는 단계; 및 유인기와 무인기 간의 근거리 무선 통신 채널을 형성하여, 유인기 임무 프로세서를 통해서 무인기의 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

무인기 통제권 제어 시스템 및 제어 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING UNMANNED AERIAL VEHICLE}
본 발명은 무인기(UAV)의 통제권을 제어하는 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무인기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)는 일반적으로 조종사가 없이 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 항로 및 장애물 등의 주위 환경을 인식하고 판단하여 자율 비행하는 비행체를 말한다. 이러한 무인기는 특히 군수산업에 있어서 고비용의 유인기의 능력을 대체하거나 보조함으로써 유인기의 능력을 확장시키거나 또는 유인기로 적용 불가능한 분야에까지 폭넓게 운용되고 있다. 즉, 전투 능력을 가진 무인 전투기뿐만 아니라, 실시간으로 모든 정보들이 사용처에 전달되는 장점과 적의 레이더 등의 탐지 능력을 무력화시키는 효율적인 방안의 하나로서 무인기의 적절한 활용은 전장의 승패를 좌우하는 결정적인 요인이 될 전망이다.
이와 같은 무인기는 지상관제센터에서 무인기로 송출하는 공항감시레이더를 통해 무인기에 대한 비행정보를 획득하는 방식으로 조종되고 있다.
통상 무인기는 유인기와 그룹을 형성하여 유인기의 임무를 분담하거나, 유인기와 복합적인 무장 운용 환경을 형성하도록 복합 편대로 구성되기도 한다. 이와 같은 복합 편대에서는 유인기 장착 무장은 조종사에 의해 운용이 되고, 무인기 장착 무장은 지상 통제소에서 운용된다.
지상 운용자는 무인기로부터 전송되는 촬영 영상을 지속적으로 확인하여 다양한 상황을 판단하고 무인기를 통제하여 임무를 수행한다. 따라서, 무인기는 운용자의 숙련도 및 판단력에 따라 임무수행 누락 및 반복 작업이 발생할 수도 있으며, 여러 작전 상황에 대한 대응의 편차가 발생할 수도 있다. 결국 무인기의 모든 임무 수행은 지상 통제소의 운용자의 통제의 의존하게 된다.
한편, 무인기는 지상 통제소 운용자의 통제에 의존적일 수 밖에 없으므로, 지상통제소와 데이터 링크 두절, 열악한 기상여건, 긴급한 작전 상황 발생시 즉각적인 대처가 어려울 수도 있어서 최종 임무 달성에 영향을 끼칠 수 있다.
본 발명은 비상 상황 발생시 무인기의 통제권을 지상통제소에서 유인기로 이양할 수 있는 무인기(UAV)의 통제권 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 명세서의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템은 지상 통제소 또는 근접한 유인기를 통해서 통제되는 무인기와, 상기 무인기의 운용을 제어할 수 있는 유인기를 포함하며, 유인기는 상기 유인기의 환경, 운항 및 각종 상태를 모니터링하고 제어하는 제1 비행제어 프로세서; 상기 유인기에 탑재된 장착무장 및 상기 장착무장을 제어하는 제1 무장관리 프로세서; 상기 무인기와 통신을 수행하기 위한 제1 유무선 연동변환 장치; 및 상기 제1 비행제어 프로세서, 상기 제1 무장관리 프로세서 및 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 연동되어 상기 유인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 유인기 임무 프로세서를 포함하며, 무인기는 상기 무인기의 환경, 운항 및 각종 상태를 모니터링하고 제어하는 제2 비행제어 프로세서; 상기 무인기에 탑재된 장착무장 및 상기 장착무장을 제어하는 제2 무장관리 프로세서; 상기 유인기와 통신을 수행하기 위하여 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 통신링크를 형성할 수 있는 제2 유무선 연동변환 장치; 지상 통제소와 통신을 수행하기 위한 지상데이터 링크 연동장치; 및 상기 제2 비행제어 프로세서, 상기 제2 무장관리 프로세서, 상기 제2 유무선 연동변환 장치, 및 상기 지상데이터 링크 연동장치와 연동되어 상기 무인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 무인기 임무 프로세서를 포함한다.
또한, 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 근거리 무선 통신망을 이용한 통신링크를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성된 경우, 상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 비행제어 프로세서 및 상기 제2 무장관리 프로세서는 상기 제2 유무선 연동변환 장치를 통해서 상기 유인기 임무 프로세서와 연동되며, 상기 유인기 임무 프로세서를 통해서 상기 무인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지상데이터 링크 연동장치가 고장인 경우, 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성되어 상기 무인기의 통제권이 상기 유인기로 이양되며, 상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 PER(Packet Error Rate)이 3% 이상인 경우, 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성되어 상기 무인기의 통제권이 상기 유인기로 이양되며, 상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 전송지연 시간이 50ms 이상인 경우, 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성되어 상기 무인기의 통제권이 상기 유인기로 이양되며, 상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 방법은 지상 통제소 또는 근접한 유인기를 통해서 통제되는 무인기와, 상기 무인기의 운용을 제어할 수 있는 유인기를 포함하는 무인기의 통제권 제어 시스템에 있어서, 지상 통제소에서 상기 무인기의 통제권을 유지하는 단계; 상기 지상 통제소와 상기 무인기 간의 데이터 링크 상태를 판단하는 단계; 상기 판단 결과 이상이 발생한 경우, 상기 지상 통제소에서 상기 유인기로 상기 무인기의 통제권 이양을 요청하는 단계; 상기 무인기의 통제권 이양 요청에 응답하여, 상기 유인기가 상기 무인기의 통제권을 전달받는 단계; 및 상기 유인기와 상기 무인기 간의 근거리 무선 통신 채널을 형성하여, 상기 유인기 임무 프로세서를 통해서 상기 무인기의 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 링크 상태를 판단하는 단계는, 상기 무인기의 지상데이터 링크 연동장치가 고장인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 링크 상태를 판단하는 단계는, 상기 무인기의 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 PER(Packet Error Rate)이 3% 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 링크 상태를 판단하는 단계는, 상기 무인기의 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 전송지연 시간이 50ms 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방법은 상기 유인기에서 상기 무인기의 통제권을 유지하는 단계; 상기 지상 통제소와 상기 무인기 간의 데이터 링크 상태를 판단하는 단계; 상기 판단 결과 정상상태인 경우, 상기 지상 통제소는 상기 유인기로부터 상기 무인기의 통제권을 회수하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지상통제소와 데이터 링크 두절, 열악한 기상여건, 긴급한 작전 상황 등 비상 상황 발생시 무인기의 통제권을 지상통제소에서 유인기로 이양할 수 있는 무인기(UAV)의 통제권 제어 시스템 및 제어 방법이 제공되는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 무인기와 유인기 복합 편대 운용시 지상통제소에서 무인기를 통제하는 시나리오를 나타낸 개념도이다.
도 2는 무인기와 유인기 복합 편대 운용시 지상통제소로부터 유인기로 무인기의 통제권이 이양된 시나리오를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템에서 무인기의 통제권이 유인기로 이양되는 절차를 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템에서 무인기의 통제권이 유인기로부터 지상통제소로 재이양되는 절차를 순차적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
도 1은 무인기와 유인기 복합 편대 운용시 지상통제소에서 무인기를 통제하는 시나리오를 나타낸 개념도이다.
무인기(10)는 유인기(20)와 편대를 구성하여 운용을 하며, 유인기(20) 장착 무장은 유인기(20) 탑승한 조종사에 의해서 운용이 되고, 무인기(10) 장착 무장은 지상 통제소(30)에서 운용이 된다. 따라서, 무인기(10)와 지상 통제소(30) 간에는 무인기(10)를 통제하기 위한 통신 링크(C1)가 형성된다.
지상 통제소(30)의 무인기(10) 운용자는 무인기(10)로부터 전송되는 촬영 영상을 지속적으로 확인하여 다양한 상황을 판단하고 무인기(10)를 통제하여 임무를 수행한다. 따라서, 무인기(10)는 원격지에 있는 지상 통제소(30) 운용자의 숙련도 및 판단력에 의존하여 임무를 수행할 수 밖에 없으며, 경우에 따라서는 임무 수행 누락 및 임무 수행 반복 작업이 발생할 수도 있다. 또한, 여러 작전 상황에 따른 일관성 있는 대응이 쉽지 않고, 운용자의 숙련도나 무인기(10)로부터 전송되는 영상 정보에 따라서 대응의 편차가 발생할 수도 있다.
한편, 무인기(10)와 지상 통제소(30) 간에는 무인기(10)를 유인기(20) 수준의 위험탐지 및 회피능력 함양, 유무인기 통합 교통관제 등을 위해서 고신뢰성/고가용성의 무인기 통제 및 제어 링크 확보가 필수적이며, 도시된 통신 링크(C1)는 무인기(10) 통제 및 제어를 위한 통신 채널로서 무인기(10)의 상태를 모니터링하고 제어명령을 전달하는 CPNC(Control and Non-payload communication) 링크이다.
무인기(10)를 통제 및 제어하기 위한 통신 링크(C1)는 예를 들면, P2P 링크 또는 LTE, 5G, 6G와 같은 IEEE 802.16 표준에 규정된 고속 무선 네트워크 기술을 이용하거나, 네트워크형 링크로 채널을 형성할 수도 있다.
이와 같은 통신 링크(C1)는 무인기(10)의 임무 수행을 위해서 고신뢰성 및 고가용성이 요구되는데, 데이터 링크가 두절되거나, 열악한 기상여건 또는 잡음 등의 영향으로 전송 데이터의 오류가 발생하거나 전송속도가 심각히 저하될 경우 무인기(10)의 임무 달성에 큰 영향을 끼칠 수 있다.
이와 같은 비상 상황이 통신 링크(C1)에 발생한 경우, 지상 통제소(30)가 관리하고 있는 무인기(10)의 통제권을 유인기(20)로 이양하는 것을 본 발명에서 제안한다.
도 2는 무인기와 유인기 복합 편대 운용시 지상 통제소(30)로부터 유인기(20)로 무인기(10)의 통제권이 이양된 시나리오를 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이, 지상 통제소(30)는 무인기(10)와의 통신 채널(C1)이 두절되거나 비정상적인 상태라고 판단된 경우, 무인기(10)와 편대를 구성하고 있는 유인기(20)로 무인기(10)의 통제권 이양을 요청하는 신호를 전송한다. 유인기(20)의 조종사는 현재 상황을 판단하여 유인기(20)에서 무인기(10)를 통제하는 것이 불가능하거나 임무 수행에 적합하지 않다고 판단될 경우, 통제권 이양 요청을 거절할 수도 있다. 유인기(20)에서 통제권 이양 요청을 승낙하는 경우, 도시된 바와 같이, 유인기(20)와 무인기(10) 사이에는 새로운 무선 통신 채널(C2)이 형성된다. 도시된 통신 채널(C2)은 근거리 무선 통신망으로 기존의 무인기(10)와 지상 통제소(30) 간의 데이터 통신 링크(C1)보다는 채널 형성이 용이하고 신뢰성이 높을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 실시예는 도 2의 무인기(10)와 유인기(20) 복합 편대 운용시 지상 통제소(30)로부터 유인기(20)로 무인기(10)의 통제권이 이양된 경우를 가정하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 무인기(100)와 유인기(200)는 근거리 무선 통신 채널(C2)이 형성되어 있다.
무인기(100)는 센서프로세서(101), 비행제어 프로세서(103), 임무프로세서(105), 유무선 연동변환 장치(107), 무장관리 프로세서(109), 장착무장(111) 및 지상데이터 링크 연동장치(120)를 포함한다.
유인기(200)는 센서프로세서(201), 비행제어 프로세서(203), 임무프로세서(205), 유무선 연동변환 장치(207), 무장관리 프로세서(209), 장착무장(211) 및 시현기/제어장치(220)를 포함한다.
무인기(100)와 유인기(200)는 구성이 유사하지만, 무인기(100) 지상 통제소(30)와 연동을 위한 지상데이터링크 연동장치(120)가 추가 구성되어 있으며, 유인기(200)는 조종사의 각종 제어를 위한 시현기/제어장치(220)가 추가 구성되어 있음을 알 수 있다.
한편, 비행제어 프로세서(103, 203)는 무인기 또는 유인기의 환경, 운항 및 각종 상태를 모니터링하고 제어하며, 무장관리 프로세서(109, 209)는 무인기 또는 유인기에 탑재된 장착무장 및 상기 장착무장을 제어하며, 임무 프로세서(105, 205)는 비행제어 프로세서, 무장관리 프로세서 및 유무선 연동변환 장치와 연동되어 무인기 및 유인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행한다.
유무선 연동변환 장치(107, 207)는 상호 근거리 무선 통신망을 구성하여 유인기(200)와 무인기(100)간의 데이터 통신을 수행할 수 있는 인터페이스를 형성하며, 기기 내에서는 무선으로 수신한 데이터를 유선으로 변환하여 임무 프로세서(105, 205)로 전송하거나, 임무 프로세서(205)로부터 전달받은 데이터를 무선으로 전송한다.
또한, 유무선 연동변환 장치(107, 207)는 무선 통신 보안을 위하여 IPSec, VPN과 같은 암호화 기능을 보유할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 유인기(200)의 유무선 연동변환 장치(207)와 무인기(100) 유무선 연동변환 장치(107) 간의 통신링크가 형성된 경우, 유인기(200)의 유무선 연동변환 장치(207)는 마스터(Master)이고, 무인기(100)의 유무선 연동변환 장치(107)는 슬레이브(Slave)로 동작한다. 이를 통해서 하나의 유인기(200)는 다수의 무인기(100)를 통제할 수 있다.
따라서, 무인기(100)의 무장관리 프로세서(109)는 유무선 연동변환 장치(107 및 207)를 통해서 유인기(200)의 임무 프로세서(205)와 연동되며, 유인기(200) 임무 프로세서(205)를 통해서 무인기(100)의 장착 무장(111)이 통제될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템에서 무인기의 통제권이 유인기로 이양되는 절차를 순차적으로 도시한 순서도이다.
우선, 지상 통제소에서는 무인기의 통제권을 유지하고 있는 중, 지상 통제소와 상기 무인기 간의 데이터 링크 상태를 판단한다(S401, S403, S405).
상기 판단 결과 이상이 발생한 경우, 지상 통제소에서 유인기로 상기 무인기의 통제권 이양을 요청한다(S407).
무인기 데이터 링크 상태 이상 발생 여부는, 우선 지상데이터 링크 연동장치(120)의 고장 여부를 판단한다(S401). 고장이 발생한 경우에는 즉시 통제권 이양 요청 단계(S407)로 전환된다.
만약 S401 단계에서 정상인 경우라고 판단되면, 다음으로 지상 통제소와 무인기 간의 통신 채널의 PER을 측정하여 유효범위 내인지 판단한다(S403). 본 발명의 일실시예에 따르면, 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 PER(Packet Error Rate)이 3% 이상인 경우 이상 상태로 판단하고 즉시 통제권 이양 요청 단계(S407)로 전환한다.
만약 S403 단계에서 정상인 경우라고 판단되면, 다음으로 지상 통제소와 무인기 간의 통신 채널의 데이터 전송 지연시간을 측정하여 유효범위 내인지 판단한다(S405). 본 발명의 일실시예에 따르면, 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 전송지연 시간이 50ms 이상인 경우 이상 상태로 판단하고 즉시 통제권 이양 요청 단계(S407)로 전환한다.
이후, 유인기에서는 지상 통제소로부터 무인기 통제권 이양 요청에 응답하여 통제권 이양 수락 여부를 결정한다(S409).
만약, 조종사가 통제권 이양 요청을 수락하지 않는 경우 무인기의 통제권은 지상 통제소에서 계속 유지하게 된다(S411).
그러나, 조종사가 통제권 이양 요청을 수락하게 되면, 무인기의 통제권은 유인기로 이양된다(S413).
S413 단계를 통해서 통제권이 유인기로 이양되면, 유인기와 무인기 간의 근거리 무선 통신 채널을 형성하여, 유인기 임무 프로세서를 통해서 무인기의 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하게 된다.
이때, 유인기의 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 무인기의 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작함으로써, 유인기에서 무인기의 장착 무장을 제어할 수 있으며, 하나의 유인기에서 다수의 무인기를 동시 제어하는 것도 가능해진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인기 통제권 제어 시스템에서 무인기의 통제권이 유인기로부터 지상통제소로 재이양되는 절차를 순차적으로 도시한 순서도이다.
유인기로 이양된 무인기의 통제권은 유인기 조종사의 판단 또는 특정 상황(긴급 상황) 발생시 다시 지상 통제소로 재이양 될 수 있다.
도시된 바와 같이, 유인기에서 무인기의 통제권을 이양 받아서 유지하고 있는 중에 특정 조건이 발생되어 무인기의 통제권을 재이양하고자 할 경우, 우선 지상 통제소와 무인기 간의 데이터 링크 상태가 정상으로 복구되었는지를 판단한다(S501, S503, S505).
상기 판단 결과 데이터 링크 상태가 정상이라고 판단되면, 지상 통제소에서 유인기로 상기 무인기의 통제권 재이양을 요청한다(S507).
무인기 데이터 링크 상태 이상 정상 여부 판단은, 우선 지상데이터 링크 연동장치(120)의 고장 복구 여부를 판단한다(S501).
앞서 도 4의 S401 단계의 고장 상태가 해소되어 정상이라고 판단된 경우에는, 다음으로 지상 통제소와 무인기 간의 통신 채널의 PER을 측정하여 유효범위 내인지 판단한다(S503). 본 발명의 일실시예에 따르면, 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 PER(Packet Error Rate)이 3% 미만인 경우 정상 상태로 판단할 수 있다.
만약 S503 단계에서 정상인 경우라고 판단되면, 다음으로 지상 통제소와 무인기 간의 통신 채널의 데이터 전송 지연시간을 측정하여 유효범위 내인지 판단한다(S505). 본 발명의 일실시예에 따르면, 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 전송지연 시간이 50ms 미만인 경우 정상 상태로 판단하고 통제권 이양 요청 단계(S507)로 전환한다. 즉, 지상데이터 링크 연동장치 고장이 복구되었고, 통신 PER도 유효범위 내이며, 통신전송 지연시간도 유효범위 내라고 모두 판단되면, 지상 통제소와 무인기 간의 데이터 통신에 문제가 없는 상태이므로 통제권 회수(재이양)를 하더라도 무인기의 임무 수행에는 문제가 없게 된다.
이후, 유인기에서는 지상 통제소로부터 무인기 통제권 재이양/회수 요청에 응답하여 통제권 재이양/회수 수락 여부를 결정한다(S509).
만약, 조종사가 통제권 이양 요청을 수락하지 않는 경우 무인기의 통제권은 유인기에서 계속 유지하게 된다(S513).
그러나, 조종사가 통제권 이양 요청을 수락하게 되면, 무인기의 통제권은 다시 지상 통제소로 이양된다(S511).
S511 단계를 통해서 통제권이 유인기에서 지상 통제소로 이양되면, 유인기와 무인기 간의 근거리 무선 통신 채널은 끊어지고, 무인기와 유인기는 각자 임무 수행을 위한 운용 모드로 복귀하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 프로세서 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 프로세서 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 프로세서에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 프로세서 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 무인기
20: 유인기
30: 지상 통제소

Claims (12)

  1. 지상 통제소 또는 근접한 유인기를 통해서 통제되는 무인기와, 상기 무인기의 운용을 제어할 수 있는 유인기를 포함하는 무인기의 통제권 제어 시스템에 있어서,
    상기 유인기는, 상기 유인기의 환경, 운항 및 각종 상태를 모니터링하고 제어하는 제1 비행제어 프로세서; 상기 유인기에 탑재된 장착무장 및 상기 장착무장을 제어하는 제1 무장관리 프로세서; 상기 무인기와 통신을 수행하기 위한 제1 유무선 연동변환 장치; 및 상기 제1 비행제어 프로세서, 상기 제1 무장관리 프로세서 및 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 연동되어 상기 유인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 유인기 임무 프로세서를 포함하며,
    상기 무인기는, 상기 무인기의 환경, 운항 및 각종 상태를 모니터링하고 제어하는 제2 비행제어 프로세서; 상기 무인기에 탑재된 장착무장 및 상기 장착무장을 제어하는 제2 무장관리 프로세서; 상기 유인기와 통신을 수행하기 위하여 상기 제1 유무선 연동변환 장치와 통신링크를 형성할 수 있는 제2 유무선 연동변환 장치; 지상 통제소와 통신을 수행하기 위한 지상데이터 링크 연동장치; 및 상기 제2 비행제어 프로세서, 상기 제2 무장관리 프로세서, 상기 제2 유무선 연동변환 장치, 및 상기 지상데이터 링크 연동장치와 연동되어 상기 무인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 무인기 임무 프로세서를 포함하는,
    무인기의 통제권 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 근거리 무선 통신망을 이용한 통신링크를 형성하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성된 경우,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 비행제어 프로세서 및 상기 제2 무장관리 프로세서는 상기 제2 유무선 연동변환 장치를 통해서 상기 유인기 임무 프로세서와 연동되며,
    상기 유인기 임무 프로세서를 통해서 상기 무인기의 각종 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지상데이터 링크 연동장치가 고장인 경우,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성되어 상기 무인기의 통제권이 상기 유인기로 이양되며,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 PER(Packet Error Rate)이 3% 이상인 경우,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성되어 상기 무인기의 통제권이 상기 유인기로 이양되며,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 전송지연 시간이 50ms 이상인 경우,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치와 상기 제2 유무선 연동변환 장치 간의 통신링크가 형성되어 상기 무인기의 통제권이 상기 유인기로 이양되며,
    상기 제1 유무선 연동변환 장치는 마스터(Master)이고, 상기 제2 유무선 연동변환 장치는 슬레이브(Slave)로 동작하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 시스템.
  8. 지상 통제소 또는 근접한 유인기를 통해서 통제되는 무인기와, 상기 무인기의 운용을 제어할 수 있는 유인기를 포함하는 무인기의 통제권 제어 시스템에 있어서,
    지상 통제소에서 상기 무인기의 통제권을 유지하는 단계;
    상기 지상 통제소와 상기 무인기 간의 데이터 링크 상태를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과 이상이 발생한 경우, 상기 지상 통제소에서 상기 유인기로 상기 무인기의 통제권 이양을 요청하는 단계;
    상기 무인기의 통제권 이양 요청에 응답하여, 상기 유인기가 상기 무인기의 통제권을 전달받는 단계; 및
    상기 유인기와 상기 무인기 간의 근거리 무선 통신 채널을 형성하여, 상기 유인기 임무 프로세서를 통해서 상기 무인기의 임무를 수행하기 위한 각종 제어를 수행하는 단계를 포함하는 무인기의 통제권 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 링크 상태를 판단하는 단계는, 상기 무인기의 지상데이터 링크 연동장치가 고장인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 링크 상태를 판단하는 단계는, 상기 무인기의 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 PER(Packet Error Rate)이 3% 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 링크 상태를 판단하는 단계는, 상기 무인기의 지상데이터 링크 연동장치를 통해 형성된 지상 통제소와 데이터 통신 채널의 전송지연 시간이 50ms 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무인기의 통제권 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유인기에서 상기 무인기의 통제권을 유지하는 단계;
    상기 지상 통제소와 상기 무인기 간의 데이터 링크 상태를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과 정상상태인 경우, 상기 지상 통제소는 상기 유인기로부터 상기 무인기의 통제권을 회수하는 단계를 더 포함하는 무인기의 통제권 제어 방법.
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