WO2020149563A1 - 블록체인을 이용한 무인 이동체 제어 시스템 및 이를 이용한 무인 이동체의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블록체인을 이용한 무인 이동체 제어 시스템 및 이를 이용한 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 블록 체인 기술 및 다중 암호화 프로토콜을 이용하여 무인 이동체의 제어에 대한 해킹을 방지하여 안전한 무인 이동체 제어가 수행될 수 있는 발명에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 해시값 및 데이터가 수록된 적어도 하나 이상의 블록이 저장된 적어도 하나 이상의 무인 이동체와;상기 무인 이동체를 위한 경로 정보가 분산 저장된 경로 관리 정보 블록체인과;상기 무인 이동체를 위한 트래픽 제어 정보가 분산 저장된 트래픽 제어 정보 블록체인과;상기 무인 이동체에 제공되는 서비스에 대한 결제 정보가 분산 저장된 결제 정보 블록 체인과;상기 무인 이동체와 상기 경로 관리 정보 블록 체인과 상기 트래픽 제어 정보 블록체인과 결제 정보 블록체인과 통신 가능하게 연결되는 관리서버와;상기 관리서버와 통신가능하게 마련되며, 무인 이동체가 움직일 수 있는 신규 경로 정보 또는 수정된 경로 정보를 입력하고, 이를 상기 관리서버로 송신하며, 기 작성된 경로 정보를 관리서버로부터 수신받을 수 있는 경로 작성자 단말기를 포함하며, 무인 이동체가 관리서버로 특정 목적지에 대한 이동을 위한 경로 정보 요청을 하는 경우, 관리 서버는 경로 관리 정보 블록체인에 경로 정보를 요청하여, 이를 바탕으로 특정 목적지에 대한 최적 경로를 탐색하여, 무인 이동체로 이를 송신하여 무인 이동체가 이동하도록 하고,상기 관리서버는 이동이 완료된 무인 이동체의 이동 정보를 트래픽 제어 정보 블록체인으로 송신하고, 트래픽 제어 정보 블록체인 노드에서 합의 과정을 거쳐서 유효한 이동 정보라고 판단되는 경우, 기존의 트래픽 제어 정보 블록체인에 추가하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템 및 제어 방법을 제공한다.

Description

블록체인을 이용한 무인 이동체 제어 시스템 및 이를 이용한 무인 이동체의 제어 방법

본 발명은 블록체인을 이용한 무인 이동체 제어 시스템 및 이를 이용한 무인 이동체의 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 블록 체인 기술 및 다중 암호화 프로토콜을 이용하여 무인 이동체의 제어에 대한 해킹을 방지하여 안전한 무인 이동체 제어가 수행될 수 있는 발명에 관한 것이다.

최근 드론과 같이 무선 통신에 기반한 원격제어를 필요로 하는 무인 이동체에 대한 기술개발 및 저변확대가 지속적으로 이루어져왔다. 무인 이동체의 경우, 한국공개특허 10-2018-0054007에서 도시한 바와 같이, 기존에 주어진 주파수 대역에서 통신 패킷을 주고 받으면서 원격제어가 이루어지는바, 주파수의 간섭이 일어나면, 무인 이동체에 대한 제어가 불가능해지고, 더 나아가 악의적인 해킹에 의하여 무인 이동체의 납치, 테러에의 사용 등과 같은 문제가 발생할 수 있어서, 보안성에 취약하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위해서 마련된 것으로서, 블록체인 기술을 무인 이동체에 접목시켜서 무인 이동체에 대한 보안성을 개선할 수 있는 네트워크 및 제어 방식을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해시값 및 데이터가 수록된 적어도 하나 이상의 블록이 저장된 적어도 하나 이상의 무인 이동체와; 상기 무인 이동체를 위한 경로 정보가 분산 저장된 경로 관리 정보 블록체인과; 상기 무인 이동체를 위한 트래픽 제어 정보가 분산 저장된 트래픽 제어 정보 블록체인과; 상기 무인 이동체에 제공되는 서비스에 대한 결제 정보가 분산 저장된 결제 정보 블록 체인과; 상기 무인 이동체와 상기 경로 관리 정보 블록 체인과 상기 트래픽 제어 정보 블록체인과 결제 정보 블록체인과 통신 가능하게 연결되는 관리서버와; 상기 관리서버와 통신가능하게 마련되며, 무인 이동체가 움직일 수 있는 신규 경로 정보 또는 수정된 경로 정보를 입력하고, 이를 상기 관리서버로 송신하며, 기 작성된 경로 정보를 관리서버로부터 수신받을 수 있는 경로 작성자 단말기를 포함하며, 무인 이동체가 관리서버로 특정 목적지에 대한 이동을 위한 경로 정보 요청을 하는 경우, 관리 서버는 경로 관리 정보 블록체인에 경로 정보를 요청하여, 이를 바탕으로 특정 목적지에 대한 최적 경로를 탐색하여, 무인 이동체로 이를 송신하여 무인 이동체가 이동하도록 하고, 상기 관리서버는 이동이 완료된 무인 이동체의 이동 정보를 트래픽 제어 정보 블록체인으로 송신하고, 트래픽 제어 정보 블록체인 노드에서 합의 과정을 거쳐서 유효한 이동 정보라고 판단되는 경우, 기존의 트래픽 제어 정보 블록체인에 추가하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명에서, 트래픽 제어 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 무인 이동체의 제어 데이터와, 무인 이동체의 임무 수행 결과 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 경로 관리 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 경로 작성자 정보와, 스테이션 정보와, 넌스값과, 경로 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 결제 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 결제 정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 무인 이동체에 서비스를 제공하는 스테이션을 더 포함하며, 상기 무인 이동체가 필요한 서비스를 제공할 수 있는 스테이션의 정보를 관리 서버에 요청하는 경우, 상기 관리 서버는 경로 관리 정보 블록체인으로부터 스테이션 정보를 취득하고, 해당 무인 이동체의 상태를 고려하여, 최적 위치의 스테이션 정보를 무인 이동체에 제공하고, 무인 이동체로 하여금 해당 스테이션으로 이동하도록 하고 서비스를 제공받도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 해당 스테이션에서 서비스를 제공받은 경우, 무인 이동체는 결제 정보 블록체인 노드로 서비스에 대한 결제와 관련되는 결제 정보 블록을 송신하고, 결제 정보 블록 노드에서 합의를 통하여 이의 유효성을 검증한 후, 새로운 결제 정보 블록을 기존의 결제 정보 블록체인 블록에 추가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 경로 관리 정보 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인은 하이퍼 렛저 패브릭(HyperLedger Fabric) 및 하이페 렛저 패브릭의 기본 합의 알고리즘 SBFT(Simplified Byzantine Fault Tolerance)방식으로 구현되는 프라이빗(private)블록체인으로 구성되며, 상기 결제 정보 블록체인은 이더리움 또는 EOS를 이용한 퍼블릭 블록체인인 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 경로 관리 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인에서 사용하는 합의 방식은 POP (Proof of Prestige)합의 알고리즘인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 무인 이동체가 관리서버로 특정 목적지에 대한 이동을 위한 경로 정보 요청을 하는 단계와; 요청을 받은 관리 서버가 경로 관리 정보 블록체인에 경로 정보를 요청하고, 이를 경로 관리 정보 블록 체인으로부터 수신받는 단계와; 수신 받은 경로 정보를 토대로 특정 목적지에 대한 최적 경로를 탐색하는 단계와; 탐색된 최적 경로를 무인 이동체로 송신하는 단계와; 무인 이동체의 이동이 완료된 경우, 무인 이동체가 임무 완수 완료 정보를 관리 서버로 제공하는 단계와; 관리서버가 임무가 완료된 무인 이동체의 이동 정보를 트래픽 제어 정보 블록체인으로 송신하는 단계와, 트래픽 제어 정보 블록체인 노드에서 합의 과정을 거쳐서 유효한 이동 정보라고 판단되는 경우, 기존의 트래픽 제어 정보 블록체인에 추가하는 단계를 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서, 트래픽 제어 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 무인 이동체의 제어 데이터와, 무인 이동체의 임무 수행 결과 데이터를 포함하고, 상기 경로 관리 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 경로 작성자 정보와, 스테이션 정보와, 넌스값과, 경로 데이터를 포함하고, 상기 결제 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 결제 정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 무인 이동체에 서비스를 제공하는 스테이션을 더 포함하며, 상기 무인 이동체가 필요한 서비스를 제공할 수 있는 스테이션의 정보를 관리 서버에 요청하는 단계와; 상기 관리 서버가 경로 관리 정보 블록체인으로부터 스테이션 정보를 취득하고, 해당 무인 이동체의 상태를 고려하여, 최적 위치의 스테이션 정보를 무인 이동체에 제공하는 단계와; 상기 관리 서버가 제어 명령을 하여 무인 이동체로 하여금 해당 스테이션으로 이동하도록 하고 서비스를 제공받도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 해당 스테이션에서 서비스를 제공받은 경우, 무인 이동체는 결제 정보 블록체인 노드로 서비스에 대한 결제와 관련되는 결제 정보 블록을 송신하고, 결제 정보 블록 노드에서 합의를 통하여 이의 유효성을 검증한 후, 새로운 결제 정보 블록을 기존의 결제 정보 블록체인 블록에 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 경로 관리 정보 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인은 하이퍼 렛저 패브릭(HyperLedger Fabric) 및 하이페 렛저 패브릭의 기본 합의 알고리즘 SBFT(Simplified Byzantine Fault Tolerance)방식으로 구현되는 프라이빗(private)블록체인으로 구성되며, 상기 결제 정보 블록체인은 이더리움 또는 EOS를 이용한 퍼블릭 블록체인인 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 기 경로 관리 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인에서 사용하는 합의 방식은 POP (Proof of Prestige)합의 알고리즘인 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 네트워크의 개략도이다.

도2는 본 발명의 일부 블록체인에서 사용되는 Private 블록체인의 일종인 Hyperledger Fabric의 구조도이다.

도3은 본 발명에서 사용하는 Hyperledger Fabric의 일구성요소인 Peer의 개요도이다.

도4는 본 발명의 Hyperledger Fabric의 일구성요소인 Ledger의 개요도이다.

도5는 본 발명의 Hyperledger Fabric의 Application process의 개략적인 흐름도이다.

도6은 본 발명의 Hyperledger Fabric에서 Mutiple Channel의 개요도이다.

도7은 본 발명의 Hyperledger Fabric에서 Organization의 개요도이다.

도8은 본 발명의 Hyperledger Fabric의 Orderer와 Peer를 포함한 관계에서의 proposal이 처리되는 것을 도시한 개략적인 흐름도이다.

도9은 본 발명의 Hyperledger Fabric의 Orderer와 Peer를 포함한 관계에서의 proposal이 처리된 결과를 도시한 개요도이다.

도10은 본 발명의 Hyperledger Fabric의 Orderer가 검증(validation), 전송, 전파, ledger에 기록된 과정을 도시한 개요도이다.

도11은 본 발명에서 관리 서버와 각 블록체인, 무인이동체, 스테이션, 사용자 단말기와의 관계를 도시한 개략도이다.

도12는 본 발명에서 관리 서버와 각 블록체인, 무인이동체, 스테이션, 사용자 단말기와의 관계를 도시한 블록도이다.

도13은 본 발명에서 관리 서버의 블록도이다.

도14는 본 발명에서 경로 관리 블록체인(PM 블록체인) 노드의 블록도이다.

도15는 본 발명에서 트래픽 정보 블록체인(TC 블록체인) 노드의 블록도이다

도16은 본 발명에서 결제 정보 블록체인(HE 블록체인) 노드의 블록도이다

도17은 본 발명에서 무인 이동체의 블록도이다.

도18은 본 발명의 무인이동체에서 관리서버로 보내는 송신 데이터의 블록도이다.

도19는 본 발명에서 관리서버에서 무인 이동체로 보내는 송신 데이터의 블록도이다.

도20은 본 발명에서 무인 이동체와 관리서버와 TC블록체인 간의 암호화를 통한 통신 과정을 도시한 흐름도이다.

도21은 본 발명에서 사용되는 TC블록체인의 구조도이다.

도22는 본 발명에서 무인 이동체의 관제 흐름도이다.

도23은 본 발명에서 사용되는 PM블록체인의 구조도이다.

도24는 본 발명에서 사용되는 HE블록체인의 구조도이다.

도25는 본 발명에서 경로 작성 및 저장의 시퀀스를 나타낸 흐름도이다.

도26은 본 발명에서 무인 이동체의 관제 시퀀스를 나타낸 흐름도이다.

도27은 본 발명에서 스테이션 및 무인 이동체의 통신 관제 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 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.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

< 비지니스 모델의 개요 >

도1은 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템에 기반한 비지니스 모델을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명에서 사용되는 무인 이동체는 드론이 대표적이나, 이에만 한정되지는 않고 원격으로 제어할 수 있는 이동체라면, 자동차와 같은 이동체나 다른 이동체도 가능하다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 3가지의 블록체인으로 구성된다. 무인 이동체(500) 및 이를 제어 및 관리하기 위한 관리서버(100)를 중심으로 하여, 트래픽 제어 정보를 노드와 이에 연결되는 클라이언트에 분산 저장하고 있는 트래픽 제어 정보 블록체인과( 이하, 'TC 블록체인' 이라고 한다)(300), 무인 이동체(500)를 위하여 제공되는 경로 정보를 노드와 이에 연결되는 클라이언트에 저장하고 있는 경로 관리 블록체인( 이하 'PM 블록체인'이라고 한다)(200)과, 무인 이동체(500)에 대한 관리, 배터리 충전, 경로 정보 사용 등에 소요되는 비용을 포함한 전반적인 경제순환 구조에 대한 정보를 분산 저장하는 결제 정보 블록 체인( 이하, 'HE 블록체인'이라 한다)(400)을 포함한다.

HE 블록체인(400)은 관리 서버(100) 및 스마트 컨트랙트 API(400a) 및 스테이션 관제 API(710)와 통신 가능하게 연결되며, 스테이션 관제 API(710)는 각각의 스테이션(700)들과 연결된다.

여기서 스테이션(700)은 무인이동체의 출발(이륙), 도착(착륙)을 근처에서 관제하는 한편, 수리, 배터리 충전 등의 서비스를 제공하는 정거장이다.

한편, TC 블록체인(300)은 관리 서버(100) 및 교통 상황 또는 관제 정보 상황을 볼 수 있는 트래픽 뷰 UI(300a)와 연결되어 있다. PM블록 체인(200)은 관리 서버(100) 및 후술할 경로 작성자들이 이용하는 경로 작성툴이 수록된 단말기(620), 그리고, 스테이션 관제 API(710)와 연결될 수 있다.

여기서, PM 블록체인(200)과 TC 블록체인(300)은 프라이빗 블록체인의 성격을 가지고, HE 블록체인(400)은 퍼블릭 블록체인의 성격을 가지는 것이 바람직하다.

스마트 계약(smart contract)이란 블록체인 기술을 기반으로 계약조건을 코딩하고, 조건에 부합하면 계약내용이 이행되는 디지털 계약방식을 말한다. 일종의 자동화 계약 시스템이다.

이러한 스마트 계약 체결에 의하여, 후술하겠지만, 무인 이동체(500)가 배터리 충전이나, 스테이션 이용 등을 통해서 특정한 결제 의무를 지거나, 또는 특정 경로 작성자가 작성한 경로를 이용한 경우에 지불해야 하는 통행료 또는 경로 이용료 등에 대한 결제 의무를 지는 경우, 그러한 비용이 자동적으로 지불되고, 이에 따라 각 이해 관계자의 전자 지갑에 들어 있는 잔액(예, 코인)이 자동적으로 증감된다.

구체적 각 블록체인의 특징은 아래와 같다.

<PM 블록체인(200)>

PM 블록체인(200)은 지리 정보의 기록을 담당한다. 무인 이동체가 이동할 수 있는 경로(항로) 정보와, 무인 이동체(500)가 이착륙할 수 있고 더 나아가 배터리 충전도 할 수 있는 스테이션 정보를 저장하는 프라이빗 블록체인 저장부이다.

본 발명에서, 경로(항로)는 미리 설정되거나, 고정된 것이 아니며, 개별적인 경로 작성자(path producer)들이 작성하여 업로드 한 경로의 집합으로 구성된다.

경로 작성자들은 본 발명을 포함하는 네트워크에 코인을 지불하고 지불한 만큼의 '에너지'라는 자원을 받으며, 에너지는 일정 비율로 코인과 교환될 수 있다.

경로 작성자들은 경로 작성툴이 수록된 단말기(620)를 이용하여 삼차원의 경로를 지도상에 작성할 때, 에너지를 소비하여 경로의 최소 단위 셀(cell)로 작성한다.

경로 작성에 대한 노력은 100% 확정 받을 수 있고, 채굴 및 에어드랍 형태로 추가 보상받을 수 있으며, 소정의 작성료를 지불 받을 수 있다.

경로 작성 툴에서 보상 받거나 소비 하지 않고, 이용가능한 모든 에너지는 다시 코인으로 자유롭게 교환할 수 있다.

셀이 두개 이상 모이면 선이 되고, 여러 개의 셀로 이어져 경로로 구성된다. 하나의 경로 정보는 일정한 기준 단위로 나누어 저장하고, 저장하는 항로의 길이, GPS좌표값, 고도, 소유자, 안정성, 이용 빈도, 경로 점수, 경로 등급, 경로 식별 등을 트랜잭션 하여 검증 과정을 거쳐서 PM 블록체인 상에 기록된다.

한편, PM 블록 체인(200)에 기록된 경로는 관리 서버의 시뮬레이션에 의하여 경로 검증 과정이 지속적으로 트랜잭션되어 PM블록체인(200) 상에 새롭게 업데이트 되며, 이 과정을 통해서 경로의 안정성 및 신뢰성이 높아질 수 있다.

한편, 경로 작성툴에 표시되는 맵 데이터, 지형, 지오펜스, 스테이션 위치, 이착륙 위치, 등의 정보를 안전하게 보관하기 위해서 별도의 사이드 체인이 마련되고, 이러한 정보들은 별도의 사이드 체인에 수록된다.

이를 통해서 지도 정보 변형으로 인한 심각한 피해, 항공기 납치, 테러와 같이 무인 이동체, 특히, 무인 항공기나 드론을 이용한 각종 사건, 사고, 공격을 예방할 수 있다.

예를 들면, 건물, 공항, 발전소, 군사 시설 등의 드론이 비행할 수 없는 공간, 지오펜스 또는 위치등 보호된 데이터를 범죄자나 테러 집단이 해킹으로 변형하여 무인 이동체의 이동(비행) 금지 구역을 이동(비행) 가능 구역으로 위조 할 수 있는 가능성을 원천적으로 차단한다.

본 발명은 해킹 등을 통하여 위 변조된 신호를 전송함으로써, 무인 이동체를 절도하거나, 납치, 또는 테러에 이용할 수 있는 가능성을 미연에 방지할 수 있는 가장 기초적인 안전 장치가 된다.

PM 블록체인(200)은 경로 데이터를 만들고 검증하는 일련의 모든 과정과 경로 데이터를 구축하는 기초적인 지도 데이터를 기록하고 업데이트 하여 완성되는 안전한 블록체인 경로 저장부로서의 역할을 수행한다.

<TC 블록체인(300)>

TC 블록체인(300)은 관리 서버(100)를 통해서 실시간 관제를 담당한다. 무인 이동체가 이용한 경로의 통계 정보를 저장하는 블록체인 저장부이다. 예를 들어 A지역에서 B지역까지 이동시 소요시간 등의 정보를 저장하고, 각종 통계를 획득할 수 있는 데이터 들이 저장된다.

무인 이동체(500)가 출발(예, 드론의 이륙)하여 경로(예, 항로)에 접근하기 전, 비행 승인 단계부터 TC블록체인의 활동이 시작된다. 이동 승인 권한을 획득하고, 출발지와 목적지를 가지고, 이동 스케쥴을 쿼리하여 정해진 경로로 접근한다.

이때 발생하는 무인 이동체(500)의 임무 정보, 즉, 이동승인(비행 승인), 출발지, 목적지, 이동 스케쥴(비행 스케쥴), 경로(항로) 접근 좌표, 실시간 무인 이동체(드론)의 위치, 고도, 이동 목적(비행 목적), 운송 품목, 그리고, 관리 서버와 빅데이터에 의하여 처리된 수정 스케쥴 등의 무인 이동체(드론)의 모든 이동 정보(비행 정보) 및 기타 상태들이 마치 블랙박스 처럼 차곡차곡 생성되고, 트랜잭션 되어 TC 블록체인(500)에 저장된다.

이러한 정보 역시 관리서버(100)에 의하여 각각 최적화 되어 무인 이동체(500)들을 상호 유기적으로 분산시켜 목적지까지 도달하는데 도움을 줄 수 있다.

그리고, 각종 데이터들, 이를 테면, 기상정보, 지자기 정보, 충전 상태 등의 다각적인 정보를 바탕으로 빅데이터를 생성하고, 이를 활용하여 무인 이동체(예, 드론)(500)을 효율적으로 관제하는 데이터를 안전하게 TC블록체인(300)에 기록할 수 있다. 본 발명에 따른 시스템을 활용하는 무인 이동체 관리 및 제어 네트워크에서는 후술할 다중 암호화(비대칭키 암호화 및 대칭키 암호의 순차적 사용)의 프로토콜에 의하여 무인 이동체(500)에게 안전하고 효율적인 경로 좌표와 고도 정보를 지속적으로 보낼 수 있다.

그리고, 무인 이동체(500)는 무선통신으로 수신 받은 데이터를 다중 암호화 프로토콜로 해독하여 TC 블록체인(300)에 연결된 상태를 검증받고, 합의 알고리즘에 의하여 생성된 정보만을 가지고, 처리하여 수정이나 변경 불가능한 데이터, 즉, 위변조가 방지된 안전한 데이터를 기반으로 운용될 수 있다.

시간을 중요시 하는 관제데이터를 주고 받는 블록체인 다중 암호화 프로토콜은 합의 알고리즘으로 생성된 프라이빗 블록 체인 상에서 더욱더 빠른 처리 속도를 위해서 채널이라는 기법으로 분산관리 되어 만들어 진다.

또한, 무인 이동체(500)가 블록체인 다중 암호화 프로토콜 데이터를 검증하는 과정에서 노드들에게 생성된 전체 블록 데이터를 검증하지 않고, 랜덤하게 암호화된 특정 위치에 있는 블록데이터를 함께 검증하는 방식으로 블록데이터의 무결성을 검증할수도 있다.

이와 같은 방식으로 무인 이동체는 전체 블록 데이터를 가진 풀 노드가 되지 않고도 블록의 무결성 검사를 할수 있다. 이는 블록체인이 가진 속도와 한계를 뛰어넘어 하나의 프로토콜로서 데이터를 주고 받는데 이용될 수 있다.

물론, 무인 이동체(500)가 풀 노드가 되면 더욱 탄탄한 검증 과정을 가질 수 있겠지만, 수많은 연산 과정을 거치는 풀노드로 동작하게 되면, 현재의 배터리 기술로는 한계가 있다.

매초 반복적으로 데이터를 주고 받으며, 가볍고 반복적인 검증 과정으로 충분하게 안전하게 통신이 가능하다.

< HE 블록 체인 >

HE 블록체인(400)은 네트워크에서 경제 순환 구조를 담당한다. 각 이해 관계자의 전자 지갑 내의 코인 소유 내역 및 트랙잭션 정보를 저장하는 퍼블릭 블록 체인으로서, 비트코인이나 이더리움과 유사한 블록체인 저장부이다.

각각의 블록은 코인의 소유자, 보유량, 사용량, 사용시간, 사용장소 등의 데이터를 트랜잭션 하여 기록하는 역할을 하며, 관제 서버, 기타 서비스를 제공하는 요소(예, 스테이션)이나, 메인 체인(TC 블록체인, PM 블록체인) 및 사이드 체인과 연결된다.

HE 블록체인(400)은 본 발명에 따른 네트워크 플랫폼에서 사용되는 암호화 전자화폐 시스템이다. 이는 퍼블릭 블록체인으로 네트워크 상에서 일어나는 모든 임무 수행이나 교환 등의 대가로 지불되는 결제 수단을 기초가 되며, 무인 이동체와 연관된 경제 활동을 위해서 암호화 전자 화폐와 전자 지갑을 사용한다.

이는 본 발명에 따른 네트워크 시스템과 밀접한 관련이 있으며, 쇼핑, 배송비, 이동체의 구입, 비행, 충전, 수리, 보험, 대여, 세금, 기타 부가 서비스 이용등의 모든 경제활동에 사용될 수 있다.

예를 들면, 일상 생활에서 쇼핑 시 물품의 구입비나, 배송비를 지불할때, 비행 중 드론 스스로 충전소를 방문하여 비용을 자동 결제할 때, 비행 중 이상이 발견되어 점검을 받을 때 수리비의 자동 결제, 드론 택시 등의 이용 요금을 지불할 때, 드론의 비행 허가 또는 보유시 필요한 세금 등을 자동 결제할 때, 보험에 가입하거나 보험료를 지불할 때, IOT와 연결되는 다양한 서비스 비용을 지불하거나 드론을 통한 다양한 서비스를 구축하고 자동 결제할 때도 사용될 수 있다.

이 모든 전자 지불의 트랜잭션은 탈중앙화된 퍼블릭 블록체인상에서 투명하고 안전하게 기록되고 관리되며, 1차적으로 이미 검증을 마친 이더리움 토큰을 사용한다.

본 발명을 사용하는 네트워크는 각각의 블록체인(HE 블록체인, TC블록체인, PM 블록체인)마다의 고유한 수행 기능을 담아 3개의 다중 블록체인으로 구성된 하나의 플랫폼으로 완성된다.

본 발명의 네트워크는 POS(Proof of Stake) 합의 알고리즘을 진화시킨 POP (Proof of Prestige) 라는 합의 알고리즘을 사용한다. POP 합의 알고리즘은 PM 블록체인의 블록 생성에 기여하는 경로 생성자(Path Producer) 들이 노드의 운영 주체로서 경로 생성 툴을 이용해 참여하게 되며, POP 노드의 유지 지분, 경로 작성을 위해 담보하는 지분, 작성한 경로의 길이, 이용 빈도, 경로 점수 및 관리 서버가 평가한 안정성을 바탕으로 한 신뢰도를 모두 합쳐서 높은 점수를 가진 노드 운영자에게 명예 점수(Prestige Point)를 부여하고, 블록 생성시 생성된 블록들의 명예 점수를 합산하여 보다 높은 점수를 가지는 유효한 블록체인으로 선택되는 알고리즘 이다.

< 합의 모델 >

1세대 블록체인 가상화폐인 비트코인과, 2세대 블록체인 이더리움에서 사용하는 합의 모델인 POW(Proof of Work)는 거래 검증을 위한 많은 전력 소모와 CPU파워를 필요로 하는 문제점이 있다.

또한, 많은 수의 노드들이 합의에 참여하게 되므로, 속도가 느려지게 되어 빠른 처리를 요하는 서비스에는 치명적인 단점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명에서는 퍼블릭 블록체인만을 단독으로 네트워크에 적용하는 것은 적합하지 않으므로, 퍼블릭 블록체인의 합의모델과 프라이빗 블록체인에 적합한 합의모델 두가지를 하이브리드 형태로 사용하여 구현한다.

대량 트랙잭션의 빠른 처리가 필요한 TC블록체인(200)과 PM블록체인(300)은 프라이빗 블록체인 플랫폼인 하이퍼 렛저 패브릭(HyperLedger Fabric)과 하이페 렛저 패브릭의 기본 합의 알고리즘 SBFT(Simplified Byzantine Fault Tolerance)방식 또는 SBFT에서 약간 변형된 방식을 사용하여 메인 네트워크가 구성된다.

한편, 통화를 담당하는 HE 블록체인(400)은 자체 코인용 블록체인은 POS(Proof of Stake) 방식 또는 더 나아가서 DPOS(Delegated Proof of Stake)방식을 가진 토큰 등이 사용될 수 있다.

이후에는 네트워크 자체 POP(Proof of Prestige) 합의 알고리즘을 적용할 예정이다.

POP 합의 알고리즘은 각 블록에 검증자(Validator)들이 가지는 Prestige Point의 증명 리스트를 포함하게 된다. 각 노드가 보유하는 Prestige Point를 많이 가질수록 블록을 업데이트하는 권한이 더 많이 주어지게 되며, 분기가 발생할때는 더 높은 Prestige Point 를 가지는 블록체인을 선택한다.

그리고 POW와 마찬가지로 블록이 확정될 때, 블록확정에 참여한 노드에게 새로운 코인으로 보상이 지급된다.

본 발명에 따른 네트워크가 제공하는 서비스는 지리정보, 고도정보, 스테이션 위치정보, 기상정보, 지자기 지수 정보, 비행금지 구역 정보, 사회적/제도적으로 합의된 안전한 항로 정보, 국가별 비행 승인 자동 취득, 경로 정보를 이용한 관제 데이터 수신, 스테이션 이착륙 자동 관제에서부터, 블록체인 다중 암호화 프로토콜을 이용한 관제 데이터 암호화, 충전/수리/물류비 등의 서비스 이용시 자동 결제, 실시간 위치 보정 및 항로에 따른 고도 보정, 출발지에서 도착지까지의 소요 시간 정보 데이터의 통계, 빅데이터와 AI(인공지능)을 이용한 자동 관제로 드론 간 간격 및 속도 보정, 트리팩 상황 및 사고 정보를 이용한 관제 데이터 보정, 비물리적 안티드론 방지, 블랙박스 기능 등의 서비스도 제공한다.

그리고 본 발명의 네트워크를 사용하는 통신망은 Wifi, Bluetooth, BLE, ZigBee, Z-wave, 위성통신, 셀룰러시스템, LTE, 5G 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 서비스의 역할을 설명한다. 여기서 무인 이동체의 대표적인 예로서 드론을 들어서 설명하나 무인이동체의 예시는 이에만 한정되는 것은 아니며 무인 자동차, 무인 선박, 무인 비행기 등 여러가지 무인 이동체 종류면 모두 해당된다.

일반적으로 경로 정보가 필요한 드론들은 우리가 제공하는 모든 서비스(지리, 고도, 기상, 트래픽, 비행금지구역 등..)을 제공받아 약속된 경로에서 비행하도록 하며, 본 발명에 따른 네트워크에 의해 직접 관제되어 움직이고, 관제되는 드론들의 모든 정보(전체 경로 이용 계획, 현재 위치, 배송 정보 등)을 오픈 API를 통해 모니터링 및 직접 관제 등을 할 수 있다.

직접 관제란 네트워크에 접근하는 모든 드론들을 하나의 관제 방법으로써, AI, 빅테이터 및 각종 서비스 항목을 적용시키셔 출발지에서 목적지까지 비행하는 경로와 좌표를 생성하고, 각각의 비행스케쥴 데이터를 미리 전송하는 역할을 하고, 추가적으로 각각의 비행 경로상 특정 좌표에서 발생하는 트래픽, 기상, 지자기, 등의 유동성 데이터를 처리하여 해당 항로를 이용하는 드론들이 신속하고 유기적으로 이동할 수 있도록 계속적으로 비행 스케쥴 데이터를 수정하는 역할을 한다.

그리고, 그것들의 정보를 블록체인 다중 암호화 프로토콜로 안전하게 실시간 데이터로 처리하여 네트워크 안에서 하나의 거대한 정보를 생성하고, 그것들을 제어 및 열람하는 것을 의미한다.

간접관제란 네트워크 상에서 일어나는 하나 또는 특정 그룹의 드론 이동 데이터를 열람하고, 관리할 수 있도록 하는 오픈 API를 통해 드론의 출발지나 목적지를 입력하는 역할을 의미하며, 드론들의 상태, 현재 위치 등의 세부 정보를 파악할 수 있다.

그리고, 특정 드론들이 수행하는 미션의 상태, 예를 들면, 운송용 드론의 배송상태, 촬영 화면, 농약 살포 현황 등의 데이터를 파악할 수 있다. 또한 드론들이 비행하면서, 일어나는 각종 충전, 수리 등의 모든 비용을 관리할 수 있다.

간접관제를 통해 개인이나, 기업들은 드론들의 위치를 파악하고 드론들의 세부정보를 열람할 수 있으므로, 자유롭게 드론의 컨트롤이 가능하며, 기업만의 특별한 제어 환경을 프로그램으로 만들 수 있다.

< 통신 및 제어 구조 >

이하에서는 본 발명의 구체적인 통신 및 제어 구조 및 통신 및 제어 방법에 대해서 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크는 비트코인이나 이더리움과 같은 퍼블릭 블록체인과, 프라이빗 블록체인이 모여 최소 3개 이상의 블록체인이 복합적으로 구성된 다중 블록체인 네트워크 플랫폼이다.

프라이빗 블록체인은 기업 비지니스 부분에 조금더 적합한 블록체인 모델로서, 합의 노드 수를 줄여서 퍼블릭 블록체인 대비 훨씬 더 빠른 트랜잭션 속도를 구현할 수 있다.

상술한 바와 같이 HE블록체인(400)은 결제와 관련된 것이므로 안전성과 신뢰성 확보 차원에서 퍼블릭 블록체인으로 구성하고, TC블록체인(300)과, PM블록체인(200)은 이해 관계 당사자 간의 빠른 의사 결정 및 데이터의 이동 속도 개선, 합의 시간 단축 등을 고려하여 프라이빗 블록체인으로 구성한다.

본 발명에서 사용하는 프라이빗 블록체인은 하이퍼렛저 패브릭(Hyperledger Fabric)을 사용한다. 이는 고도의 기밀성, 탄력성, 유연성, 그리고 확장성을 제공하는 모듈러 아키텍쳐를 기반으로 하는 분산 원장 솔루션을 위한 플랫폼이다. Linux Ubuntu와 Docker 상에서 구동이 되며, 최소 1000TPS의 속도를 목표로 하기 때문에, 빠른 처리 속도를 가지고 있다.

이더리움의 스마트 계약( smart contract) 기능을 수행하는 체인코드(chanin code)가 있으며, Java/Go/NOode.js/Python 등의 언어를 이용하여 비지니스 로직을 개발할 수 있다.

스마트 계약, 디지털 자산, 저장 시스템, 분산된 합의 기반 네트워크, 플러그인 기반 합의(consensus) 알고리즘/모델, 암호보안 등의 개념을 기반으로 하고 있고, 비지니스용 블록체인 서비스를 쉽게 구현할 수 있도록 한다.

하이퍼 렛저 패브릭(Hyperledger Fabric)의 구조(structure)는 도2와 같으며, 크게 다음과 같은 기능을 기본적으로 제공하고 있다.

- Membership Services : 블록체인 네트워크 회원 인증 서비스

- Blockchain Services : HTTP/2 기반 P2P 프로토콜을 통한 분산원장 엔진

- Chaincode Services : 블록체인에 추가되는 계약사항을 구현하는 코드 기능

하이퍼 렛저 패브릭(Hyperledger Fabric)의 기본 구성요소의 설명은 아래와 같다.

우선 peer(피어)는 본 발명에서 블록체인 저장소를 의미한다고 볼 수 있다.

도3과 같이, Peer는 Ledger(블록체인 데이터, 원장)와 체인코드를 소유하고 있는 Hyperledger Fabric Network의 노드다. 각각의 Peer는 고유한 IP주소와 Port 번호를 가지고 있고 Application의 직접적인 요청을 처리하고 응답을 주는 역할을 가지고 있으며 Hyperledger Fabric Network의 가장 기본적인 요소이다.

Peer는 Principal Peer와 General Peer가 존재한다. Principal Peer는 일종의 마스터 Peer 개념으로써 Orderer(본 발명에서 관리 서버에 해당)와 직접 통신하여 새로운 블록의 정보를 수신하고 Channel내의 일반 Peer에게 Gossip 프로토콜로 전파하는 역할을 하는 Peer다.

Gossip 프로토콜의 경우, 전체 모든 peer에 전송하지 않아도 되는 편리함이 있으며, 최종 전달 목적지에 도착하는 순서가 정해져 있지 않으며, 어떤 경로가 끊어져도, 다른 경로를 통해서 전달 받을 수 있고, 중복 전달될 수도 있다.

이를 위한 룰을 보면,

- 한 노드는 다른 노드의 주소를 모두 알고 있어야 한다.

- 한 노드는 주변 연결된 노드들의 살아있는지 계속 확인 해야한다.

- 한 노드는 자기가 알고 있는 노드들의 정보를 주변에 계속 알려줘서 전체 네트워크가 현재 상황에 대해 알 수 있게 한다.

- 소문을 낼 때에는 전체노드중 몇개를 랜덤하게 정해서 소문을 퍼트린다.

- 이더리움은 거짓정보를 수용하면서 신뢰를 만들고, 하이퍼레저 패브릭은 인증을 통해서 원천봉쇄한다.

하이퍼 레저 패브릭의 워크플로우를 간단히 설명하면,

1) 사용자는 어플리케이션를 통해서 Peer 들에게 트랜잭션을 실행 시킨다.

2) Endorsement역할을 하는 이 Peer 들은 체인코드를 실행시키고 장착된 컨센서스 알고리즘에 따라서 결과를 내어 다시 사용자 쪽으로 read/write set을 전달 한다.(이 과정에서 장부를 업데이트 하지 않음)

3) 이 결과 set을 가지고 orderer 서비스에게 순서를 정해서 블록화 해달라고 요청한다.

4)orderer 서비스는 블록화 한 후에 Peer 들에게 이 블록을 검증하고 저장하라고 보내준다.

과정 중에서 Gossip 프로토콜이 이용되는것이 바로 4)번 순서에서이다.

즉 orderer 는 모든 peer과 커뮤니케이션을 하는게 아니라, 대표 peer 하나에게 알리면 이 peer 가 gossip 을 통해 점진적으로 전체로 전달되게 되는 것이다. 각 피어는 전달받은 블록(트랜잭션 뭉치들)을 검증하고 장부(ledger) 에 저장한다.

패브릭 네트워크에서 gossip 데이터 전파 프로토콜 의 주요 3가지 기능으로는 다음과 같다.

1) peer 발견 및 채널 멤버쉽을 관리한다. (이용 가능한 peer들을 계속해서 체크함)

2) 장부에 기록할 데이터들을 모든 채널 상의 peer들에 전파. 싱크가 안맞는 peer들을 확인하여 모자란 블럭 정보들을 계속해서 공급해줌.

3) 새로운 peer가 참여하면 peer to peer 로 장부 데이터들을 업데이트 해줌.

동일한 채널위의 peer들은 메세지를 계속해서 수신하고,주변 peer에 전파하며, 싱크를 맞추게 된다. 주변 peer의 갯수는 설정으로 정해져 있으며, Pull 메커니즘을 따른다. 따라서 메세지가 올 때 까지 기다리는게 아니라, 적극적으로 가지고 오려는 행동을 한다.

채널 상의 각 조직의 principal peer는 orderer 게 데이터를 가져(Pull)온 후 자신의 조직에 포함된 peer들에게 전파하기 시작한다.

즉, 모든 Peer가 Orderer에 접속하지 않고 Principal Peer를 분리 함으로써 Orderer의 네트워크 부하를 줄이고 전체적으로 합의속도를 높이게 된다.

Smart Contract 로도 알려진 CHAINCODE Node.js + javascript나 Go Language로 개발된 소스코드로서 Smart Contract 이나 비즈니스 로직을 구현하는데 사용하며 기존데이터베이스의 Stored Procedure와 비슷한 역할을 수행한다.

다음은 도4를 참조하여 렛저(ledger, 원장)에 대해서 설명한다.

Ledger는 블록체인 데이터를 나타내며 NoSQL로 이루어진 World State와 블록체인 파일 두가지로 이중화 되어 구성되어 있다. World State는 블록이 확정되기 전의 데이터나 임시 데이터 및 현재 블록체인의 SnapShot을 저장하는 역할이며, 블록체인 파일은 확정된 블록체인을 저장하는 binary file이다. 만약 불일치가 발생할 경우에는 BlockChain 파일이 기준이 되어 World State DB를 갱신하도록 되어 있다.

다음은 도5를 참조하여 Application Process에 대해서 설명한다.

Application은 Hyperledger Fabric 블록체인 네트워크를 이용해서 블록체인을 생성 및 조회하는 응용프로그램이다. Application과 Peer의 프로세스를 간략히 요약하자면 다음과 같다.

1) Hyperledger Fabric으로 개발된 Application은 하나의 Peer에 접속을 한다.

2) Application이 Peer에게 Peer가 가지고 있는 CHAINCODE 호출을 Proposal한다.

3) Peer는 CHAINCODE를 실행하고 결과를 Ledger의 World State DB에 저장한 후 Application에 응답 값을 리턴한다.

4) Application은 트랜잭션 응답 값의 합의모델을 수행하고 블록을 전파하는 역할을 담당하는 Orderer에게 전달하여 정식블록으로 등록을 요청한다.

5) Orderer는 요청받은 트랜잭션을 SBFT 합의모델을 통하여 약 2초마다 블록을 생성하고 검증하여 Hyperledger Fabric Network에 있는 Peer들에게 비동기(Asynchronous)로 블록을 전파한다.

6) 블록을 수신한 Peer는 자신의 Ledger에 블록을 반영한다.

7) Peer는 Ledger의 반영결과를 Application에 비동기(Asynchronous)로 전달하여 Application이 블록의 확정상태를 알 수 있게 한다.

다음은 channel에 대해서 설명한다.

본 발명에 의한 네트워크에서 HyperLedger Fabric에서 특히 주목하는 기능은 Channel이다. Channel은 특정 Peer들을 논리적으로 그룹화 시킬수 있는 기능이다.

Channel 기능을 사용하여 무인 이동체의 트래픽 데이터를 TC 블록체인의 전체노드에 모든 블록을 동일하게 저장하지 않고 국가별로 일정 지역을 채널 단위로 나누어 저장하도록 할 수 있다.

예컨대 미국 LA의 트래픽 데이터를 영국 런던에 있는 Peer 노드에서 저장하고 있을 필요는 없을 것이다. 왜냐하면 지리적으로 멀리 떨어져 있고 상호 연관성이 없는 대량의 데이터이기 때문이다.

따라서 각 지역에 속하는 트래픽 정보만 각각의 Channel별로 유지하게 하여 실시간으로 전송 되어야 하는 트래픽 데이터의 블록 크기를 줄이고 보다 가볍고 효율적으로 유지할 수 있다.

그리고, 도6에서 도시한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 Hyperledger의 Peer들은 기본적으로 Channel에 가입하게 되어 있으며 하나 이상의 Channel에 가입할 수도 있다(multi channel).

한편, 도7과 같이, Peer 노드와 Application은 Organization이라는 논리적인 그룹으로 묶을 수 있다. Peer 노드 서버들을 관리하는 장소 또는 기관 등의 단위로 Organigation을 구성하여 관리한다면 네트워크의 관리가 용이해 질 수 있다.

본 발명에 의한 네트워크는 각 국가별로 신뢰할 수 있는 기관 또는 단체에 노드운영을 위탁하고 Organization으로 관리하게 된다. 또한 일부의 Peer 노드 서버는 본 발명의 네트워크에서 자체적으로 운영할 수도 있다.

Application은 트랜잭션을 생성하여 해당 채널의 Peer노드들에게 각각 제안(Proposal)하게 된다. 각 Peer 노드는 각각 응답에 대한 보증(Endorsed) 정보와 함께 응답 R1, R2를 Application에 리턴한다. 이를 도식화 하면 도8과 같다.

실행된 Application들은 Peer에게서 받은 응답을 Orderer 에게 전달하고 검증과정 및 블록생성을 요청하고 Orderer는 합의알고리즘에 따라서 블록을 생성한다. 그 결과를 도식화 하면, 도9와 같다.

Orderer(본 발명에서 관리서버에 해당)는 생성된 블록을 검증하고 해당 채널의 Principal Peer 들에게 전송하여 블록을 전파하고 Ledger에 기록되도록 한다. 이러한 일련의 과정을 통하여 Application 및 Peer와 Orderer간의 통신으로 블록체인이 기록되며 Hyperledger Fabric 블록체인 네트워크가 구성된다. 이를 도식화 하면 도10과 같다.

도11 및 도12에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크 또는 무인 이동체 제어 시스템은 아래와 같은 구성을 갖는다.

우선, 네트워크의 중심에는 AI(인공지능)이 탑재되고 빅데이터를 활용하여 네트워크 전반을 제어 및 관리하고, 외부에 있는 단말기(예, 경로 작성 단말기(620), 무인 이동체 제어 단말기(610))와 통신하면서, 외부의 무인 이동체(예, 드론)(500), 스테이션(700)과 통신하여 제어하고 이들의 정보를 관리하는 관리서버(100)가 마련된다.

그리고, 관리 서버(100)는 상술한 PM 블록체인(200), TC블록체인(300), HE 블록체인(400)과 통신 가능하게 연결된다. 여기서 각각의 블록체인은 크게 두 가지 구성요소를 갖는다. 하나는 블록체인 노드이고, 다른 하나는 클라이언트이다.

사용자 관점에서는 블록체인의 노드는 일반적인 서비스의 백앤드(Backend)역할을 하고, 블록체인 클라이언트는 클라이언트 역할을 한다. 클라이언트가 새로운 트랜잭션을 발생시키면 노드들은 트랜잭션을 분산합의 과정을 통해 공유하고, 트랜잭션을 실행한다.

클라이언트는 트랜잭션의 결과를 확인할 수 있다. 따라서, PM블록체인(200)은 PM블록체인 노드(210)와, 이와 연결된 복수의 클라이언트(220)로 구성되는데, 여기서의 클라이언트(220)는 경로 작성 툴을 가지며, 저장장치를 갖는 단말기 또는 저장장치를 갖는 무인이동체가 될 수 있다. 아니면 클라이언트는 복수의 저장서버가 될 수 도 있다.

한편, TC블록체인(300)은 TC 블록체인 노드(310)와 이와 연결된 복수의 클라이언트(320)로 구성되는데, 여기서의 클라이언트(320)는 무인 이동체를 소유하거나 관리 위탁을 받은 주체(예, 회사, 주체, 공공기관 등)가 보유하며 저장장치를 갖는 단말기, 또는 저장장치를 갖는 무인 이동체가 될 수 있고, 아니면 복수의 저장 서버가 될 수도 있다.

그리고 HE블록체인(400)은 HE블록체인 노드(410)와 이와 연결된 복수의 클라이언트(420)로 구성되는데, 여기서의 클라이언트(420)는 저장장치 및 전자지갑을 갖는 경로 작성자의 단말기 또는 저장장치 및 전자지갑을 갖는 드론, 또는 저장장치 및 전자지갑을 갖는 스테이션, 또는 복수의 저장 서버가 될 수 있다.

도13에서 도시한 바와 같이, 관리서버(또는 AI시스템)(100)은 연산 처리부(101)와, 공개키 저장부(102)와, 통신부(103)와, 암호화/복호화 처리부(104)와, 최적 경로 탐색부(105)와, 경로 정보 저장부(106)와, 트래픽 정보 저장부(107)를 구비한다.

공개키 저장부(102)에 저장된 공개키는 비대칭 암호화/복호화 작업에서 사용되는 각 무인 이동체의 개인키와 키쌍을 이루면서, 사용자 등록과 검증, 송수신되는 데이터의 검증 및 저장에 사용되는 공개키를 저장하는 장소이다.

암호화 기술에는 대칭과 비대칭 암호화 기술이 있는데 대칭적 암호화 설정 방식은 우리에게 익숙한 아이디(ID) 와 비밀번호(Password)가 일치하면 암호가 풀리는 것이며 비대칭 암호화 기술은 공개키(Public-Key)와 개인키 (Private-Key)로 나뉘어져 암호화된 내용에 대한 전면적인 접근 권한이 있는 개인키(Private-Key)와, 개인키에 대칭하여 진위 여부를 검증할 수 있는 공개키(Public-Key)로 나뉘는데 대부분의 블록체인 기반의 전자지갑은 비대칭 암호화 기술로 되어 있다.

본 발명에 따른 관리서버(100)에서의 암호화/복호화는 비대칭 방식으로 이루어지며, 후술하는 바와 같이 각 무인 이동체(500)에서 암호화/복호화는 비대칭 방식과 대칭 방식을 모두 사용한다.

통신부는 외부의 단말기들(예, 경로 작성자 단말기(620), 무인 이동체 관리자의 단말기(610)) 및 외부의 무인 이동체(예, 드론)(500) 및 외부의 스테이션(700) 및 각각의 블록체인(200, 300, 400)과 통신할 수 있는 API를 의미한다.

여기서 통신부에서 사용하는 통신망은 Wifi, Bluetooth, BLE, ZigBee, Z-wave, 위성통신, 셀룰러시스템, LTE, 5G 등을 사용할 수 있다.

통신부(103)는 트랜잭션(Transaction)을 블록체인 분산 네트워크에 브로드캐스트(Broadcast)하는 네트워크 라우팅 모듈(Network Routing Module)이나 풀 마이닝 노드(Pool Mining Node)에 연결되는 게이트웨이 라우터 (Gateway Router) 등을 의미할 수 있다.

한편, 암호화/복호화 처리부(104)는 각 무인 이동체(500)에 마련되는 개인키 및 경로작성자 단말기(620)에 마련되는 개인키와, 공개키 저장부(102)에 저장된 공개키를 이용하여 사용자 정보나 데이터를 암호화 하거나 복호화 처리할 수 있는 구성요소이다.

암호화/복호화 처리부(104)는 외부에서 암호화 처리된 상태로 송신되어 수신된 데이터를 비대칭 방식으로 복호화 하거나, 또는 외부(예, 무인 이동체, 또는 경로 작성자 단말기, 또는 TC/PM/HE 블록체인)으로 송신할 데이터를 비대칭 방식으로 암호화 하는 작업을 수행한다.

최적 경로 탐색부(105)는 제어 대상이 되는 특정 무인 이동체의 현재위치, 목적지, 고도, 날씨, 현재 교통정보 상황, 유효한 경로 정보(예, 비행 가능 구역)를 고려하여 가장 빨리 또는 효율적으로 목적지에 도달할 수 있는 경로를 탐색할 수 있는 구성요소이며, 보통의 최적 경로 탐색 알고리즘은 다익스트라 알고리즘(Dijkstra Algorithm) 또는 균일 비용 탐색(Uniform cost search: USC) 알고리즘이 있다.

경로 정보 저장부(106)는 주로 작성자들이 작성하고, 외부로부터 검증 받은 경로에 대한 데이터가 저장된 장소이며, 경로 정보 저장부(106)에는 각 무인 이동체별로 이동한 과거의 경로에 대한 데이터가 저장될 수 도 있다.

이러한 경로에 대한 데이터는 PM블록체인(200)을 구성하는 PM블록체인의 노드(210)들의 합의 과정을 거친 데이터이다.

따라서, 경로 정보 저장부(106)에 저장되어 있는 데이터는 PM블록체인(200)의 클라이언트(예, 경로 작성자 단말기, 또는 드론)(210) 등에 저장되어 있는 데이터와 동일하거나 연관성이 있어야 한다.

트래픽 정보 저장부(107)는 관제 정보 저장부라고도 할 수 있으며, 각 무인 이동체에 대한 관제 정보(출발지/목적지 정보, 고도/속도 정보, 이용한 경로 정보, 이동 시간, 이용한 스테이션 정보, 임무정보)가 저장되어 있는 곳이다. 특정한 무인 이동체가 과거에 수행했던 운행 정보 및 관제 정보에 대한 데이터들이 블록 형태로 제공되고, 이 블록들이 연결되어 블록체인을 구성하며, 이 블록체인이 TC블록체인(300)을 의미한다.

따라서, 합의 및 검증과정을 거친 이러한 TC블록체인(300)이 존재함으로써, 특정한 무인 이동체에 대한 해킹을 방지할 수 있다.

도14는 PM 블록 체인 노드(210)에 대한 구성을 나타낸다. PM블록체인노드(210)는 노드에 연결된 복수의 저장장치 자체 또는 그러한 저장장치를 구비한 클라이언트들 간의 합의를 이끌어내는 합의 알고리즘 처리부(211)와, 합의를 통해서 검증된 신규 예비 블록을 정식으로 기존의 PM 블록체인에 추가하여 새로운 PM 블록체인을 생성하여, 각각의 저장장치 또는 그러한 저장장치를 구비한 클라이언트에 송신하여 저장되도록 하는 저장 처리부(212)를 구비한다.

또한, PM블록 체인 노드(210)는 경로정보 저장 DB(213)를 구비하여, 관리서버에서 받은 경로 정보에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

도15은 TC 블록 체인 노드(310)에 대한 구성을 나타낸다. PM블록체인노드(310)는 노드에 연결된 복수의 저장장치 자체 또는 그러한 저장장치를 구비한 클라이언트 들 간의 합의를 이끌어내는 합의 알고리즘 처리부(311)와, 합의를 통해서 검증된 신규 예비 블록을 정식으로 기존의 TC 블록체인에 추가하여 새로운 TC 블록체인을 생성하여, 각각의 저장장치 또는 그러한 저장장치를 구비한 클라이언트에 송신하여 저장되도록 하는 저장 처리부(312)를 구비한다.

또한, TC블록 체인 노드(310)는 트래픽 정보 저장 DB(313)를 구비하여, 관리서버(100)에서 받은 트래픽 정보 또는 관제 정보에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

도16은 HE 블록 체인 노드(410)에 대한 구성을 나타낸다. HE블록체인노드(410)는 노드에 연결된 복수의 저장장치 자체 또는 그러한 저장장치를 구비한 클라이언트 들 간의 합의를 이끌어내는 합의 알고리즘 처리부(411)와, 합의를 통해서 검증된 신규 예비 블록을 정식으로 기존의 HE 블록체인(400)에 추가하여 새로운 HE 블록체인을 생성하여, 각각의 저장장치 또는 그러한 저장장치를 구비한 클라이언트에 송신하여 저장되도록 하는 저장 처리부(412)를 구비한다.

또한, HE블록 체인 노드(410)는 결제 정보 저장 DB(413)를 구비하여, 관리서버(413)에서 받은 결제 정보 또는 노드에 연결된 각 클라이언트의 전자 지갑에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

도17은 무인 이동체(예, 드론)(500)을 구성하는 구성요소의 블록도이다.

무인 이동체(500)는 주어진 임무를 수행하는데 필요한 제어 명령을 내리는 제어부(503)를 포함하며, 제어부(503)는 관리 서버(100) 및 스테이션(700) 등과 통신하는 통신부(501), 그리고 TC블록체인(300)/PM블록체인(200)/HE블록체인(400)이 저장되는 블록체인 저장부(504)와, 비대칭 암호화/복호화에 사용되는 개인키가 저장되는 개인키 저장부(502)와, 코인이 저장되어 있는 전자지갑(505)을 포함한다.

본 발명에 따른 네트워크에서 사용하는 '블록체인 다중 암호화 프로트콜'은 비대칭 암호화와 대칭키 암호화가 다중으로 사용되어 해킹으로 인한 데이터의 위변조로부터 무인 이동체를 안전하게 보호한다.

본 발명에서 관리서버(100)와 무인 이동체(500)는 각각 송수신 하는 데이터를 블록체인 형태로 저장하며, 매 블록 통신마다 변조가 있는지 다시 한번 상호 검증하도록 한다.

모든 무인 이동체(500)는 본 발명에 따른 네트워크 가입시에 비대칭 암호용 공개키와 개인키를 쌍으로 생성하고, 주기적으로 갱신한다. 공개키는 네트워크의 관리 서버(100)에서 보관하고, 개인키는 무인 이동체(500)가 보관한다.

이렇게 생성된 키값을 이용하여 데이터를 암호화/복호화 하는데, 관리서버(100)에서는 해당 무인 이동체의 공개키를 이용하여 암호화하여 데이터를 송신하고, 무인 이동체(500)는 자신의 개인키를 이용하여 데이터를 복호화 한다.

이렇게 복호화된 데이터는 특정 규칙을 이용하여 구성된 대칭키 암호화 방식을 통해서 다시 한번 복호화하고 최종적인 제어 데이터(raw data)로 사용할 수 있다.

무인 이동체(500)에서 관리 서버(100)로 데이터를 보낼 때는 관리서버(100)로 부터 전달받은 제한기간을 갖는 특정 토큰값과 대칭키 알고리즘을 이용하여 암호화한 다음에 서버로 데이터를 송신한다.

도18에서는 무인 이동체(500)에서 관리 서버(100)로 송신되는 데이터의 구조를 도시하고 있고, 도19에서는 관리 서버(100)에서 무인 이동체(500)로 송신되는 데이터의 구조를 도시하고 있으며, 도20에서는 무인 이동체(500)와 관리 서버(100) 간의 통신 과정을 도시하고 있다.

도18에서 도시한 바와 같이, 무인 이동체(500)서 생성되어 관리 서버(100)로 송신되는 데이터(550)는, 무인 이동체(500)의 식별ID(개인 식별 정보 PI에 해당)(551), 송신 데이터(목적지 또는 이동 경로 등 구체적인 임무과 관련되는 쿼리, 또는 임무 수행 중 또는 임무 수행 완료에 대한 보고)(552), 개인키에 해당하는 인증 토큰 정보(553), 송신 데이터 해시값(554)을 포함하며 이들은 암호화 되어 전송된다.

해쉬값은 블록체인 네트워크상에서 사용자를 식별할 때 사용하는 값이다. 해쉬값은 다양한 방법을 통해 생성될 수 있다. 대표적인 해쉬값 생성 알고리즘은 MD5, SHA-256 등이 있다. 해쉬값은 특정 사용자에 대하여 유일하게 존재하는 값이다.

한편, 관리 서버(100)에서 무인 이동체(500)로 전송되는 데이터(450)도 암호화되어 전송되는데, 송신 데이터(지정된 무인 이동체에 대한 제어 명령)(451) 및 송신 데이터 해시값(452)을 포함하며, 이는 공개키로 암호화 되어 무인 이동체(500)로 전송되고, 무인 이동체(500)에서 개인키를 이용하여 비대칭키 암호화 방식으로 복호화 되고, 이후 대칭키 암호화 방식으로 복호화 된다.

도20에서 도시한 바와 같이, 무인 이동체(500)에서 자신의 임무 수행을 위한 쿼리를 요청하기 위해서 관리 서버(100)로 쿼리(목적지, 목적지를 가기 위한 경로, 이륙 시간 등)를 포함하는 데이터를 전송한다.

이를 위해서 무인 이동체(500)는 자신이 갖고 있는 개인키를 이용하여 대칭키 암호화 방식으로 데이터를 암호화 하여 이를 관리 서버(100)에 전송한다(S2001). 이 때 전송되는 데이터 구조는 도18에서 설명한 것과 같다.

이를 수신받은 관리 서버(100)에서는 수신 받은 데이터를 공개키로 복호화 하고, 전송받은 데이터의 토큰 유효성을 검사하여, 무인 이동체가 인증받은 정당한 주체인지 검증한다(S2002, S2003).

그리고, PM블록체인(200)과 통신하여 PM블록체인(200)에 저장된 경로 중 제어 대상이 되는 무인 이동체의 현재 위치, 기상 상태 등을 고려한 최적의 경로를 찾기 위한 경로 정보를 수신받는다.

수신된 경로 정보, 현지 위치, 무인 이동체의 상태, 기상 상태 등을 고려하여, 관리 서버의 최적 경로 탐색부가, 최적의 경로를 추출하고, 이 데이터를 단위 블록 형태로 만들어서 PM블록체인(200)에 전파한다(S2004).

PM 블록체인(200)의 노드는 이를 받아서 각 클라이언트의 합의를 통해서 최적의 경로가 포함된 데이터의 블록을 정식 블록으로 생성하고 이를 기존의 블록 체인에 연결한다(S2005, S2006).

관리서버(100)는 최적의 경로와 관련된 데이터를 해당 무인 이동체의 공개키로 암호화하여 무인 이동체로 송신하는데, 그 때의 데이터 구조(송신데이터+해시값)는 도18에서 설명한 것과 같다(S2007).

이를 받은 무인 이동체(100)에서는 보유하고 있는 개인키를 이용하여 이를 복호화 하고, 이렇게 복호화 된 데이터는 다시 한번 대칭키 암호화 방식을 통해서 다시 한번 복호화 과정을 거친다(S2008).

이렇게 다중 암호화 과정을 통해서 복호화된 데이터는 무인 이동체가 실제로 임무 수행에 사용할 수 있는 raw 데이터가 되고, 이를 기반으로 무인 이동체가 설정된 목적지까지 지령을 받은 경로를 따라서 이동한다.

한편, 지령받은 임무 수행 중, 무인 이동체(500)는 주기적으로(예, 10초에 한번씩) 관리서버(100)와 통신을 하는 것이 바람직하며, 이 경우, 무인 이동체(500)는 현재 임무 수행과 관련되는 정보(현재 위치, 소요 시간, 속도, 목적지 도착 여부 등))를 대칭키 암호화 방식으로 암호화 하여 관리 서버(100)로 송신하고(S2009), 관리서버(100)는 해당 무인 이동체(500)의 공개키를 이용하여 복호화 하고, 해당 토큰값을 이용하여 무인 이동체의 유효성을 검증한다(S2010, S2011).

그리고, 그 데이터들은 블록 형태로 만들어져, TC블록체인(300)으로 송신되어, 합의 과정을 거쳐서 TC 블록체인(300)에 연결된다.

도21은 N차 블록이 연결되어 업데이트 된 TC 블록체인(300)의 구성을 도시한 것이다. 도21를 참조하면, N차 블록은 마지막 블록, 즉 N-1차 블록에 연결되어 업데이트된 블록체인의 마지막에 연결된 블록이 된다.

이때에, N차 블록은 N-1차 블록의 해시값(301), 무인 이동체 정보(302), 넌스(nonce)(개별 트랜잭션이 한번만 처리되게 하는 카운터, '해답값' 이라고도 함)(303), 생성된 시간에 대핸 정보인 타임 스탬프, 제어 데이터(출발지, 목적지, 최적 이동 경로, 이동 시간)(304), 현재 임무 수행과 관련된 정보(현재 임무 수행 중 또는 임무 완료)를 담고 있는 임무 수행 데이터(305)를 포함할 수 있다.

여기서, 관리 서버(100)는 N차 블록의 해시값을 계산할 수 있으며, 계산된 N차 블록의 해시값을 제어 대상이 되는 무인 이동체(500)와 해당 무인 이동체(500)에 대한 소유권이나 관리권한을 갖는 주체의 단말기(610)로 전송할 수 있다.

이때에, 상기 N차 블록의 해시값을 전송받은 무인 이동체(500)나 단말기(610)는 N차 블록의 해시값을 저장할 수 있다.

아울러, 단말기(610)는 N차 블록의 해시값으로 단말기블록해시값을 수정할 수 있다.

다시 말해서, 단말기 블록해시값은 항상 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값으로 유지될 수 있다.

마찬가지로, 무인 이동체(500)는 N차 블록의 해시값으로 무인 이동체(500)의 블록해시값을 수정할 수 있으며, 무인 이동체(500)의 블록해시값이 항상 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값으로 유지되도록 할 수 있다.

이를 통해서, 무인 이동체(500)에 대한 소유권이나 관리권한을 갖는 주체의 단말기(610) 및 무인 이동체(500)는 블록체인을 모두 저장하고 있지 않더라도, 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값을 통해서 관리 서버에 의해 그 유효성을 검증받을 수 있다.

각각의 블록체인 저장장치는 서버에 연결되어, 서버와 데이터의 송수신이 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 블록체인 저장 장치는 각각의 블록체인(TC 블록체인(300), PM블록체인(200), HE 블록체인(100))을 저장하고 있을 수 있으며, 각각의 블록체인은 도 21에서 도시하는 바와 같이, 각각의 블록이 순차적으로 연결되어 구성될 수 있다.

한편, 관리 서버는 N차 블록을 생성한 후, N차 블록을 블록체인 저장장치로 전송할 수 있으며, 블록체인 저장 장치는 블록체인에 N차 블록을 연결하여 상기 블록체인을 업데이트할 수 있다.

다시 말해서, 블록체인 저장 장치는 1내지 N-1차 블록이 연결된 블록체인을 저장하고 있을 수 있는데, 관리 서버로부터 N차 블록을 전송받으면, 블록체인에 상기 N차 블록을 연결하여, 블록체인이 1 내지 N차 블록이 연결된 형태가 되도록 상기 블록체인을 업데이트할 수 있다.

본 발명에 의하면, 단말기 및 무인 이동체에 저장된 마지막 블록의 해시값과 블록체인 저장장치에 저장된 블록체인으로부터 계산되는 마지막 블록의 해시값을 무인 이동체 제어과정에서 비교하도록 함으로써 단말기와 무인 이동체의 유효성을 검증할 수 있다.

이를 통해, 무인 이동체의 원격제어 과정에서 일어날 수 있는 해킹 등의 외부공격으로부터 안전을 담보할 수 있어 보안성이 강화될 수 있다.

도22는 본 발명에 의한 무인 이동체의 제어 과정을 도시한 것이다.

우선, 특정한 무인 이동체를 제어할 권한이 있는 관리자 단말기에 의하여 입력받은 목적지 및 이동시간이 관리서버를 통해 전송되고, 이 정보는 다시 제어 대상이 되는 무인 이동체에 전송된다.

이 경우, 관리 서버에 의하여 관리자 단말기 및 무인 이동체에 대한 유효성이 검증되는 과정이 관리자 단말기 및 무인 이동체에 저장된 마지막 해시값의 비교를 통해서 이루어진다.

유효성 검증이 완료되어 유효한 관리자 단말기 및 무인 이동체로 판단되는 경우, 관리 서버는 PM 블록체인으로부터 최적의 이동 경로를 수신 받고, 이와 관련되는 최적의 이동 경로 데이터에 대한 블록을 TC 블록체인에서의 합의 과정을 거쳐서 생성하고, 제어 대상이 되는 무인 이동체에 비대칭 암호화 방식으로 송신하면, 무인 이동체가 이를 수신하여, 비대칭 암호화 및 대칭 암호화 방식으로 복호화 한다(S2201).

이후, 최종적으로 복호화 된 제어 데이터를 바탕으로, 무인 이동체에서 GPS, 고도, 속도 조정이 일어나고, 더 나아가 다른 무인 이동체와의 충돌 감지 기능도 동작할 수 있다. 한편, 해킹에 의한 무인 이동체의 납치나 임의의 경로 변경을 방지하기 위해서 관리 서버와 무인 이동체 간에는 주기적으로 통신을 하게 되고, 통신시마다 블록이 생성되어, 유효성 검증을 거쳐서 지속적으로 TC블록체인에 연결된다(S2202, S2203).

만약에 갑자기 무인 이동체의 제어 불능상태 또는 오류 상태가 발견되면(S2204), 그러한 상황에서 무인 이동체를 보호할 수 있는 fail safe process가 발동하고(S2205), 최종적으로 정상적 운행이 이루어졌던 영역을 위주로 무인 이동체의 탐색이나 구조 프로세스가 이루어진다. 그리고, 이를 토대로 failure report 가 작성된다(S2206).

한편, 무인 이동체가 정상적으로 동작하나, 배터리의 상태가 정상적이지 않다고 판단되면(S2207), 관리서버가 PM 블록체인에 수록된 인접한 스테이션에 관한 정보를 추출하여(S2208), 이를 해당 무인 이동체에 전송하고 특정한 스테이션을 이동하라고 명령한다. 이를 받은 무인 이동체는 이동 지시를 받은 스테이션으로 이동하여(S2209), 배터리 충전을 수행하고, 충전이 완료되면, 다시 이륙하여 원래 지시받은 임무를 수행한다(S2210).

현재 제어 가능한 정상적 상태이고, 배터리도 충분하다고 판단되면, 지령받은 최적 경로를 따라서 목표지점에 도착할 때까지 주기적으로 관리 서버와 통신을 하고, 이러한 결과는 지속적으로 관리서버에서 관리자 단말기로 전송된다.

그러한 임무 수행 상태에 관한 데이터는 블록 형태로 생성되고, 이 블록은 관리서버를 통해서 TC블록체인으로 송신되어 TC블록체인에서의 검증 및 합의 과정을 거친 후, TC블록체인의 마지막 블록으로 연결되어 지속적으로 TC블록체인의 일부를 구성한다.

그리고, 최종적으로 목표지점에 도착하면, 그러한 임무 종료 상황이 관리 서버로 전송되고, 이러한 임무 완료에 대한 데이터는 블록 형태로 생성되고, 이 블록은 관리서버를 통해서 TC블록체인으로 송신되어 TC블록체인에서의 검증 및 합의 과정을 거친 후, TC블록체인의 마지막 블록으로 연결되어 지속적으로 TC블록체인의 일부를 구성한다(S2211).

도23는 N차 블록이 연결되어 업데이트 된 PM 블록체인(200)의 구성을 도시한 것이다. 블록체인의 전체적인 연결 구조는 도21에서 나타난 TC블록체인(300)과 유사하나 그 세부 구성은 차이가 있다.

도23을 참조하면, N차 블록은 마지막 블록, 즉 N-1차 블록에 연결되어 업데이트된 블록체인의 마지막에 연결된 블록이 된다.

이때에, N차 블록은 N-1차 블록의 해시값(201), 경로 작성자 정보(202), 스테이션 정보(203), 넌스(nonce)(개별 트랜잭션이 한번만 처리되게 하는 카운터, '해답값' 이라고도 함)(204), 생성된 시간에 대핸 정보인 타임 스탬프, 경로 데이터(특정 출발지와 특정 목적지 간의 최적 경로 또는 특정 스테이션으로 향하는 최적 경로)(205)를 포함할 수 있다.

여기서, 관리 서버(100)는 N차 블록의 해시값을 계산할 수 있으며, 계산된 N차 블록의 해시값을 제어 대상이 되는 무인 이동체(500)와 관리서버(100)로 전송할 수 있다.

이때에, 상기 N차 블록의 해시값을 전송받은 무인 이동체(500)나 관리서버는 N차 블록의 해시값을 저장할 수 있다.

아울러, 무인이동체(500)나 관리서버(100)는 N차 블록의 해시값으로 단말기블록해시값을 수정할 수 있다.

다시 말해서, 단말기블록해시값은 항상 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값으로 유지될 수 있다.

마찬가지로, 무인 이동체(500)나 관리서버(100)는 N차 블록의 해시값으로 무인 이동체의 블록해시값을 수정할 수 있으며, 무인 이동체의 블록해시값이 항상 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값으로 유지되도록 할 수 있다.

이를 통해서, 무인 이동체(500)는 블록체인을 모두 저장하고 있지 않더라도, 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값을 통해서 관리 서버(100)에 의해 그 유효성을 검증받을 수 있다.

각각의 블록체인 저장장치는 관리 서버(100)에 연결되어, 관리 서버(100)와 데이터의 송수신이 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 블록체인 저장 장치에는, 도 23에서 도시하는 바와 같이, 각각의 블록이 순차적으로 연결되어 구성될 수 있다.

한편, 관리 서버(100)는 N차 블록을 생성한 후, N차 블록을 블록체인 저장장치로 전송할 수 있으며, 블록체인 저장 장치는 블록체인에 N차 블록을 연결하여 상기 블록체인을 업데이트할 수 있다.

다시 말해서, 블록체인 저장 장치는 1내지 N-1차 블록이 연결된 블록체인을 저장하고 있을 수 있는데, 관리 서버로부터 N차 블록을 전송받으면, PM 블록체인에 상기 N차 블록을 연결하여, PM 블록체인이 1 내지 N차 블록이 연결된 형태가 되도록 상기 블록체인을 업데이트할 수 있다.

본 발명에 의하면, 관리서버(100) 및 무인 이동체(500)에 저장된 마지막 블록의 해시값과 블록체인 저장장치에 저장된 PM 블록체인으로부터 계산되는 마지막 블록의 해시값을 무인 이동체 제어과정에서 비교하도록 함으로써 작성된 경로의 유효성이나, 특정 무인 이동체가 움직여야할 경로의 유효성을 검증할 수 있다.

이를 통해, 경로의 안정성이 담보될 수 있다.

도24는 N차 블록이 연결되어 업데이트 된 HE 블록체인(400)의 구성을 도시한 것이다. 블록체인의 전체적인 연결 구조는 도21에서 나타난 TC블록체인(300) 및 도23에서 나타난 PM블록체인(200)과 유사하나 그 세부 구성은 차이가 있다.

도24를 참조하면, N차 블록은 마지막 블록, 즉 N-1차 블록에 연결되어 업데이트된 블록체인의 마지막에 연결된 블록이 된다.

이때에, N차 블록은 N-1차 블록의 해시값(401), 무인 이동체 정보(402), 넌스(nonce)(개별 트랜잭션이 한번만 처리되게 하는 카운터, '해답값' 이라고도 함)(403), 생성된 시간에 대핸 정보인 타임 스탬프, 결제 정보 데이터(특정 스테이션 등에서 결제한 이력, 무인 이동체의 전자지갑의 잔액 정보, 금액 충전 정보 등)(404)를 포함할 수 있다.

여기서, 관리 서버는(100) N차 블록의 해시값을 계산할 수 있으며, 계산된 N차 블록의 해시값을 제어 대상이 되는 무인 이동체(500)와 관리서버(100)로 전송할 수 있다.

이때에, 상기 N차 블록의 해시값을 전송받은 무인 이동체(500)나 관리서버 (100)가 N차 블록의 해시값을 저장할 수 있다.

아울러, 무인이동체(500)나 관리서버(100)는 N차 블록의 해시값으로 단말기블록해시값을 수정할 수 있다.

다시 말해서, 단말기블록해시값은 항상 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값으로 유지될 수 있다.

마찬가지로, 무인 이동체나 관리서버는 N차 블록의 해시값으로 무인 이동체의 블록해시값을 수정할 수 있으며, 무인 이동체의 블록해시값이 항상 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값으로 유지되도록 할 수 있다.

이를 통해서, 무인 이동체(500)는 블록체인을 모두 저장하고 있지 않더라도, 블록체인을 구성하는 마지막 하나의 블록의 해시값을 통해서 관리 서버(100)에 의해 그 유효성을 검증받을 수 있다.

각각의 블록체인 저장장치는 관리 서버(100)에 연결되어, 관리 서버(100)와 데이터의 송수신이 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 블록체인 저장 장치에는, 도 24에서 도시하는 바와 같이, 각각의 블록이 순차적으로 연결되어 구성될 수 있다.

한편, 관리 서버(100)는 N차 블록을 생성한 후, N차 블록을 블록체인 저장장치로 전송할 수 있으며, 블록체인 저장 장치는 블록체인에 N차 블록을 연결하여 상기 블록체인을 업데이트할 수 있다.

다시 말해서, 블록체인 저장 장치는 1내지 N-1차 블록이 연결된 블록체인을 저장하고 있을 수 있는데, 관리 서버(100)로부터 N차 블록을 전송받으면, HE 블록체인(400)에 상기 N차 블록을 연결하여, HE 블록체인(400)이 1 내지 N차 블록이 연결된 형태가 되도록 상기 블록체인을 업데이트할 수 있다.

본 발명에 의하면, 관리서버(100) 및 무인 이동체(500)에 저장된 마지막 블록의 해시값과 블록체인 저장장치에 저장된 PM 블록체인으로부터 계산되는 마지막 블록의 해시값을 무인 이동체 제어과정에서 비교하도록 함으로써 스테이션 사용료 또는 배터리 충전 등에 소요된 비용 지불에 대한 유효성을 검증하고 및 전자 지갑 해킹 방지 등의 효과를 구현할 수 있다.

이하에서는 위 내용을 바탕으로 한 경로작성 및 저장 시퀀스, 드론 관제 시퀀스, 드론 및 스테이션 같의 통신 관제 시퀀스에 대해서 설명하기로 하겠다.

<경로 작성 및 저장 시퀀스>

도25에서 도시한 바와 같이, 특정 지역에서의 무인 이동체를 위한 경로(예, 드론 이동 항로)를 작성하고자 하는 경로 작성자가 통신 네트워크 연결된 자신의 단말기(620)를 이용해서, 로그인을 한 후(S2501), 경로 작성을 위한 기본 정보를 받기 위해서, 해당 지역의 2D 지리정보 및 3D 지리정보, 그리고 해당 지역의 경로 정보(기 작성된 경로 정보) 로딩을 관리서버로 요청한다(S2502~S2504).

이러한 요청은 비대칭키 방식으로 암호화 되어 전송되고, 관리서버에서는 이를 수신하여 복호화한다. 그리고, 이를 토대로 PM블록체인에 해당 지역 경로 정보 조회 요청을 하며, 이러한 요청 또한 비대칭키 방식으로 암호화되어 전송된다(S2505).

PM블록체인 노드에서는 이를 수신하여, 복호화 하고, PM블록체인 저장소(예, 클라이언트)에 저장된 해당 지역 경로 정보를 암호화 방식(예, 비대칭키 방식)으로 관리서버에 전송한다.

관리 서버에서는 받은 해당 지역 경로 정보를 암호화 하여 로딩 요청을 한 경로 작성자 단말기로 전송하고, 경로 작성자 단말기의 화면에 이미 작성된 경로 정보가 표시된다(S2506).

경로 작성자가, 이미 작성된 경로가 아닌 해당 지역에서 신규 경로 작성을 하거나, 아니면 이미 작성된 경로를 수정하는 경우에, 신규 작성된 경로 또는 수정된 경로에 관한 데이터가 관리 서버로 전송되면(S2507), 관리 서버에서는 주변 상황 정보(예, 항공 금지 구역, 군사 비밀 구역 등)을 고려하여 작성된 경로의 유효성을 검증한다(S2508).

작성된 경로가 유효하다라고 판단되면, 새로운 블록을 생성하고, 이를 PM블록체인으로 송신하여 저장요청을 한다(S2509). 그리고 PM블록체인 노드에서는 합의를 거쳐서 각각의 블록체인 저장소에 기 저장된 PM블록체인에 작성된 경로 데이터를 포함하는 새로운 블록을 추가한다(S2510).

<무인 이동체(예, 드론) 관제 시퀀스>

도26을 이용하여 무인 이동체 관제 시퀀스에 대해서 설명한다.

우선 물류회사와 같이 드론 비지니스 또는 무인 이동체를 활용한 비지니스를 수행하는 회사의 단말기(610)에서는 무인 이동체의 비행스케쥴 또는 이동 스케쥴(출발지, 도착지, 출발시간, 예상 소요시간, 이동 목적 등)을 작성하고, 암호화하여 이를 관리 서버로 전송한다(S2601).

그리고, 이동될 대상이 되는 무인 이동체에 대한 제어 신호(목적지, 출발시간, 임무 정보)를 해당 무인 이동체에 내리면(S2602), 무인 이동체는 제어 신호에 포함된 정보를 바탕으로 관리서버로 암호화 과정을 거쳐서 경로 정보를 요청한다(S2603).

요청을 받은 관리 서버는 최적 경로 탐색을 위해서 경로 정보 요청을 암호화 하여 PM블록체인 노드에 하고, PM블록체인 노드에서는 블록체인 저장소(예, 클라이언트)에 저장된 해당 목적지까지의 다양한 경로 정보를 암호화 하여 관리 서버에 제공한다.

PM블록체인 노드로부터 받은 경로 정보를 바탕으로 하여 관리서버는 목적지에 도달하기 위한 최적 경로를 구성하고, 이를 암호화 하여 무인 이동체에 전송한다(S2604, S2605).

최적 경로 정보를 받은 무인 이동체는 이를 바탕으로 출발(예, 이륙)하여 이동(예, 비행)을 시작한다(S2605, S2606, S2607)

< 스테이션 통신 관제>

도27은 무인 이동체에 대한 일시 대기, 수리, 또는 배터리 충전을 위해서 스테이션을 거쳐야 하는 경우, 이에 대한 시퀀스를 도시한 것이다.

우선, 무인 이동체가 이동(예, 비행) 중에(S2702), 배터리가 부족하거나, 자가 진단을 통해서 스테이션을 거쳐야 하는 필요가 있는지 판단한다(S2703).

그러한 경우, 현재 자신의 위치를 고려하여, 들러야 할 스테이션의 후보 목록 및 위치를 암호화 하여 관리 서버에 요청한다(S2703).

이를 받은 관리 서버는 요청한 무인 이동체에 맞는 최적 위치의 스테이션을 조회하는데, 이 경우, PM블록체인 노드에 암호화하여 스테이션 위치를 요청한다(S2704).

PM블록체인 노드는 블록체인 저장소(예, 클라이언트)에 저장된 스테이션 위치에 관한 정보를 암호화 방식으로 관리 서버에 제공하고, 이를 받은 관리서버는 받은 정보를 바탕으로 해당 무인 이동체를 위한 최적의 스테이션을 선정하고 및 이에 도달하기 위한 경로를 구성하여 정보를 작성하고 암호화 하여, 해당 무인 이동체로 전송한다(S2705).

이를 받은 해당 무인 이동체는 받은 정보를 바탕으로 선정된 최적의 스테이션 근처로 이동한다(S2706). 그리고, 해당 스테이션에 대해서 관제 요청을 하면, 이를 받은 해당 스테이션은 관제 요청을 한 무인 이동체와 관제 프로세스를 수행한다(S2707~2709).

관제 프로세스에 따라서,무인 이동체가 스테이션에 도착(예, 착륙)하면, 스테이션에서 필요한 서비스(예, 배터리 충전, 수리 등)을 수행한다(S2710, S2711).

필요한 서비스가 완료되면, 스테이션에서는 소유 회사 단말기(610)로 이를 통지하고, 무인 이동체는 HE블록체인 노드를 통해서 서비스에 대한 비용을 지불한다(S2713).

이 경우, 새로운 임시 블록이 생성되고, HE블록체인 노드는 합의 과정을 통해서 해당 무인 이동체의 거래 내역의 유효성을 검증하고, 검증이 통과되면, 신규 결제 내역 또는 거래 내역과 관련되는 블록을 HE블록체인에 추가하여 블록체인 저장소에 저장한다.

비용 지불이 완료되면, 무인 이동체는 스테이션을 출발하여, 관리서버를 통한 관제 시퀀스 모드로 들어간다(S2714, S2715).

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

Claims (14)

1. 해시값 및 데이터가 수록된 적어도 하나 이상의 블록이 저장된 적어도 하나 이상의 무인 이동체와;

   상기 무인 이동체를 위한 경로 정보가 분산 저장된 경로 관리 정보 블록체인과;

   상기 무인 이동체를 위한 트래픽 제어 정보가 분산 저장된 트래픽 제어 정보 블록체인과;

   상기 무인 이동체에 제공되는 서비스에 대한 결제 정보가 분산 저장된 결제 정보 블록 체인과;

   상기 무인 이동체와 상기 경로 관리 정보 블록 체인과 상기 트래픽 제어 정보 블록체인과 결제 정보 블록체인과 통신 가능하게 연결되는 관리서버와;

   상기 관리서버와 통신가능하게 마련되며, 무인 이동체가 움직일 수 있는 신규 경로 정보 또는 수정된 경로 정보를 입력하고, 이를 상기 관리서버로 송신하며, 기 작성된 경로 정보를 관리서버로부터 수신받을 수 있는 경로 작성자 단말기를 포함하며,

   무인 이동체가 관리서버로 특정 목적지에 대한 이동을 위한 경로 정보 요청을 하는 경우, 관리 서버는 경로 관리 정보 블록체인에 경로 정보를 요청하여, 이를 바탕으로 특정 목적지에 대한 최적 경로를 탐색하여, 무인 이동체로 이를 송신하여 무인 이동체가 이동하도록 하고,

   상기 관리서버는 이동이 완료된 무인 이동체의 이동 정보를 트래픽 제어 정보 블록체인으로 송신하고, 트래픽 제어 정보 블록체인 노드에서 합의 과정을 거쳐서 유효한 이동 정보라고 판단되는 경우, 기존의 트래픽 제어 정보 블록체인에 추가하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   트래픽 제어 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 무인 이동체의 제어 데이터와, 무인 이동체의 임무 수행 결과 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 경로 관리 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 경로 작성자 정보와, 스테이션 정보와, 넌스값과, 경로 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 결제 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 결제 정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   무인 이동체에 서비스를 제공하는 스테이션을 더 포함하며,

   상기 무인 이동체가 필요한 서비스를 제공할 수 있는 스테이션의 정보를 관리 서버에 요청하는 경우,

   상기 관리 서버는 경로 관리 정보 블록체인으로부터 스테이션 정보를 취득하고, 해당 무인 이동체의 상태를 고려하여, 최적 위치의 스테이션 정보를 무인 이동체에 제공하고,

   무인 이동체로 하여금 해당 스테이션으로 이동하도록 하고 서비스를 제공받도록 제어하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   해당 스테이션에서 서비스를 제공받은 경우, 무인 이동체는 결제 정보 블록체인 노드로 서비스에 대한 결제와 관련되는 결제 정보 블록을 송신하고, 결제 정보 블록 노드에서 합의를 통하여 이의 유효성을 검증한 후, 새로운 결제 정보 블록을 기존의 결제 정보 블록체인 블록에 추가하는 것을 특징으로 하는 무인 이동체 제어 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 경로 관리 정보 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인은 하이퍼 렛저 패브릭(HyperLedger Fabric) 및 하이페 렛저 패브릭의 기본 합의 알고리즘 SBFT(Simplified Byzantine Fault Tolerance)방식으로 구현되는 프라이빗(private)블록체인으로 구성되며,

   상기 결제 정보 블록체인은 이더리움 또는 EOS를 이용한 퍼블릭 블록체인인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체 제어 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 경로 관리 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인에서 사용하는 합의 방식은 POP (Proof of Prestige)합의 알고리즘인 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체 제어 시스템.
9. 무인 이동체가 관리서버로 특정 목적지에 대한 이동을 위한 경로 정보 요청을 하는 단계와;

   요청을 받은 관리 서버가 경로 관리 정보 블록체인에 경로 정보를 요청하고, 이를 경로 관리 정보 블록 체인으로부터 수신받는 단계와;

   수신 받은 경로 정보를 토대로 특정 목적지에 대한 최적 경로를 탐색하는 단계와;

   탐색된 최적 경로를 무인 이동체로 송신하는 단계와;

   무인 이동체의 이동이 완료된 경우, 무인 이동체가 임무 완수 완료 정보를 관리 서버로 제공하는 단계와;

   관리서버가 임무가 완료된 무인 이동체의 이동 정보를 트래픽 제어 정보 블록체인으로 송신하는 단계와,

   트래픽 제어 정보 블록체인 노드에서 합의 과정을 거쳐서 유효한 이동 정보라고 판단되는 경우, 기존의 트래픽 제어 정보 블록체인에 추가하는 단계를 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,

    트래픽 제어 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 무인 이동체의 제어 데이터와, 무인 이동체의 임무 수행 결과 데이터를 포함하고,

    상기 경로 관리 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 경로 작성자 정보와, 스테이션 정보와, 넌스값과, 경로 데이터를 포함하고,

    상기 결제 정보 블록 체인의 블록은 직전 차수의 블록의 해시값과, 무인 이동체 정보와, 넌스값과, 결제 정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 방법.
11. 제10항에 있어서,

    무인 이동체에 서비스를 제공하는 스테이션을 더 포함하며,

    상기 무인 이동체가 필요한 서비스를 제공할 수 있는 스테이션의 정보를 관리 서버에 요청하는 단계와;

    상기 관리 서버가 경로 관리 정보 블록체인으로부터 스테이션 정보를 취득하고, 해당 무인 이동체의 상태를 고려하여, 최적 위치의 스테이션 정보를 무인 이동체에 제공하는 단계와;

    상기 관리 서버가 제어 명령을 하여 무인 이동체로 하여금 해당 스테이션으로 이동하도록 하고 서비스를 제공받도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 방법
12. 제11항에 있어서,

    해당 스테이션에서 서비스를 제공받은 경우,

    무인 이동체는 결제 정보 블록체인 노드로 서비스에 대한 결제와 관련되는 결제 정보 블록을 송신하고, 결제 정보 블록 노드에서 합의를 통하여 이의 유효성을 검증한 후, 새로운 결제 정보 블록을 기존의 결제 정보 블록체인 블록에 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 이동체의 제어 방법.
13. 제10항에 있어서,

    상기 경로 관리 정보 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인은 하이퍼 렛저 패브릭(HyperLedger Fabric) 및 하이페 렛저 패브릭의 기본 합의 알고리즘 SBFT(Simplified Byzantine Fault Tolerance)방식으로 구현되는 프라이빗(private)블록체인으로 구성되며,

    상기 결제 정보 블록체인은 이더리움 또는 EOS를 이용한 퍼블릭 블록체인인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 경로 관리 블록체인과 트래픽 제어 정보 블록체인에서 사용하는 합의 방식은 POP (Proof of Prestige)합의 알고리즘인 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 무인 이동체의 제어 방법.

Images