WO2021187698A1 - 전원통제를 통한 긴급 제어장치를 구비한 유·무인 비행체 - Google Patents

전원통제를 통한 긴급 제어장치를 구비한 유·무인 비행체 Download PDF

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WO2021187698A1
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신진교
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정영주
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주식회사 포드론
김원국
신진교
김광래
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Definitions

  • the present disclosure relates to a manned/unmanned air vehicle, and more specifically, to a manned/unmanned air vehicle capable of emergency control through power control in an emergency situation.
  • the unmanned aerial vehicle generally refers to an airplane or helicopter-shaped vehicle that moves by remote external control by induction of radio waves without direct control by a person, and is also called a drone.
  • the unmanned aerial vehicle may move along an arbitrary flight path according to a command transmitted from a control device, and may be used to perform functions such as taking pictures and monitoring a specific area using an onboard camera or sensor.
  • a control device In the early days of commercialization, it was mainly used for military purposes such as reconnaissance, surveillance area shooting, and target strike, but recently, the scope of application is very wide to various industrial fields such as leisure, transportation, film, broadcasting, agriculture, etc.
  • Unmanned aerial vehicles with size and performance are being actively developed. In particular, the use of unmanned aerial vehicles is increasing because they can be put into operation to perform necessary missions in areas inaccessible to humans, such as jungles, remote areas, volcanic areas, natural disaster areas, and nuclear power plant accident areas.
  • a power supply configured to supply power for the aircraft, a flight control device for receiving a steering signal from a control terminal, and controlling the movement of the aircraft based on the received steering signal, and a power control device disposed between the power supply unit and the flight control device and configured to control delivery of the power from the battery to the flight control device.
  • the power control device includes a communication unit configured to receive an emergency control signal from the outside through a predetermined radio wave, a verification unit verifying whether the received emergency control signal is given according to a predetermined authority, and the Only when it is verified that the emergency control signal is given according to the predetermined authority, it includes a power control unit for activating the power control function of the power control device to cut off the power supplied from the power supply to the flight control device.
  • the control signal is a radio control signal received from the remote control terminal, and the predetermined radio wave from which the emergency control signal is received is received by the radio control signal from the remote control terminal It may be a radio wave of a different frequency than the radio wave being used.
  • the emergency control signal is received in an encrypted state
  • the verification unit of the power control device stores a predetermined key value
  • the emergency control signal is received in the encrypted state may be operable to decrypt , and check whether the decrypted emergency control signal includes the predetermined key value.
  • the emergency control signal is to be received from an external emergency control authority having a predetermined key value, which continuously monitors the flight status of the vehicle and operates to detect abnormal occurrence of the vehicle.
  • the emergency control signal is generated using the predetermined key value when the emergency control authority detects abnormal occurrence of the vehicle, and transmitted to the power control device of the vehicle. It could be a signal.
  • the abnormal occurrence may be a case in which the vehicle cannot be controlled by the control terminal, or when the vehicle enters an area where flight by the vehicle is not permitted.
  • it may further include a flight record black box device configured to record the flight record of the vehicle, and having impact resistance and heat resistance of a predetermined standard or more.
  • the power control device may be configured to be included in the flight record black box device.
  • the present disclosure when an emergency situation occurs, by providing an emergency control command to the manned/unmanned air vehicle to control (block) power, it is possible to cope with the crisis by inducing a forced fall of the manned/unmanned air vehicle.
  • a manned or unmanned vehicle becomes uncontrollable in a normal way and control becomes impossible by signal control, or when a malicious user intrudes a manned or unmanned vehicle into an unauthorized area, etc.
  • FIG. 1 is a view showing an unmanned aerial vehicle flight environment 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a conceptual block diagram schematically illustrating the internal configuration of the unmanned aerial vehicle 110 of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a conceptual block diagram schematically illustrating an internal configuration of the control terminal 120 of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a conceptual block diagram schematically illustrating an internal configuration of the power control device 230 of FIG. 2 .
  • a 'module' or 'unit' means a functional part that performs at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the plurality of 'modules' or 'units' may be integrated into at least one software module and implemented by at least one processor, except for 'modules' or 'units' that need to be implemented with specific hardware. have.
  • the unmanned aerial vehicle flight environment 100 includes an unmanned aerial vehicle 110 , a control terminal 120 , and an emergency controller terminal 130 .
  • the unmanned aerial vehicle 110 is an airplane capable of remote control based on a control signal received wirelessly from the control terminal 120 without a person on board.
  • the unmanned aerial vehicle 110 may receive a control signal from the control terminal 120 according to an arbitrary wireless communication method through a predetermined frequency band, and also the control terminal 120 and/or emergency control through the corresponding frequency band
  • a predetermined detection signal generated from the unmanned aerial vehicle 110 may be provided to the winding terminal 130 .
  • the unmanned aerial vehicle 110 may be equipped with various equipment suitable for the purpose of flight, including a camera, various sensors, etc., and perform any given flight mission including image shooting, flight record collection, etc. can
  • the unmanned aerial vehicle 110 includes one or more propellers and an operation motor, and based on a control signal received from the control terminal 120 , the operation and flight of each propeller and the operation motor state can be controlled.
  • the unmanned aerial vehicle 110 is shown in the form of a quadcopter having four propellers, but the present disclosure is not limited thereto. It should be noted that, according to another embodiment of the present disclosure, the unmanned aerial vehicle 110 may include more or fewer propellers and motors.
  • the unmanned aerial vehicle 110 uses various sensors to provide information indicating the flight state of the unmanned aerial vehicle 110, for example, flight position, bearing, speed, acceleration, rotation angle, take-off/landing. Status, flight path, flight direction, altitude, aircraft operation state, etc. can be continuously monitored, and the result of such monitoring can be wirelessly transmitted to the control terminal 120 and/or the emergency controller terminal 130 .
  • the unmanned aerial vehicle 110 can quickly detect abnormal signs such as aircraft defects or control abnormalities of the drone as a result of monitoring the above-described various information, and such aircraft defects or control abnormalities
  • a signal informing it may be wirelessly transmitted to the control terminal 120 and/or the emergency controller terminal 130 through a predetermined frequency band.
  • the control terminal 120 is a terminal held by a pilot who controls the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the control terminal 120 may receive a control input input by a pilot, and may wirelessly transmit the control input to the unmanned aerial vehicle 110 through a predetermined frequency band.
  • the control terminal 120 may also receive various detection signals transmitted from the unmanned aerial vehicle 110 , and display the received signals on the control terminal 120 . .
  • the steering terminal 120 may communicate with the emergency controller terminal 130 through any type of communication network.
  • the control terminal 120 controls the unmanned aerial vehicle 110 by the control terminal 120 according to the judgment of the pilot, for example.
  • a signal for requesting emergency control can be transmitted to the emergency control authority terminal 130 through any type of communication network, and , but the present disclosure is not limited thereto.
  • the emergency control authority terminal 130 may be a terminal possessed by the emergency control authority that can generate and transmit an emergency control command to the unmanned aerial vehicle 110 when an emergency situation related to the unmanned aerial vehicle 110 occurs.
  • the emergency control authority may be, for example, an instructor of an unmanned aerial vehicle flight training center (eg, when the unmanned aerial vehicle 110 is an educational vehicle belonging to a flight training center, etc.), or It may be an administrator with emergency control authority for unmanned aerial vehicles (eg, a person with strictly limited powers delegated by the state to make important decisions related to national defense or social safety).
  • the emergency control authority terminal 130 may receive various detection signals transmitted from the unmanned aerial vehicle 110 , and display the received signals on the emergency control authority terminal 130 .
  • the emergency controller terminal 130 may monitor the flight and movement of the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the emergency controller terminal 130 detects the occurrence of an emergency based on a signal received from the unmanned aerial vehicle 110 and/or a signal received from the control terminal 120 through a communication network. It can be grasped, and an emergency control command can be generated and transmitted to the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the emergency controller terminal 130 stores a predetermined key value (eg, a control code stored and managed secretly) for emergency control, and executes a control command based on the key value. It can be generated and transmitted to the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the emergency control authority terminal 130 may generate an emergency control command including a key value for a predetermined emergency control, encrypt it, and transmit it to the unmanned aerial vehicle 110 .
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of the unmanned aerial vehicle 110 of FIG. 1 .
  • the unmanned aerial vehicle 110 includes a battery 210 , a flight control device 220 , and a power control device 230 .
  • the battery 210 may be configured to supply operating power for each part of the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the battery 210 may be any rechargeable battery capable of charging and discharging, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the flight control device 220 may be a core control device for controlling the flight and related monitoring operations of the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the flight control device 220 operates by receiving power from the battery 210 , and receives and receives a radio control signal from the control terminal 120 through a predetermined radio frequency band. It can operate to control the movement of the unmanned aerial vehicle based on the received radio control signal.
  • the flight control device 220 may also collect the above-described various detection signals related to the flight of the unmanned aerial vehicle 110 , and transmit these signals to the control terminal 120 , etc.
  • the power control device 230 is disposed between the battery 210 and the flight control device 220 so that power from the battery 210 is transferred to the flight control device 220 .
  • the power control device 230 is an emergency control signal as a case in which the unmanned aerial vehicle 110 is flight-controlled within a normal range during normal times (eg, by remote control by the control terminal 120 ). If there is no), the operation power supply from the battery 210 to the flight control device 220 may be made without limitation.
  • the power control device 230 when an emergency control signal is received from the emergency control authority terminal 130 having a predetermined authority (eg, the unmanned aerial vehicle 110 itself such as malfunction) The control of the unmanned aerial vehicle 110 by the control terminal 120 is in a normal state, but the pilot on the control terminal 120 is maliciously restricted from entering. / When an attempt to penetrate the unmanned aerial vehicle 110 into an impossible area is made, and the like, an emergency control signal is generated from the emergency control authority terminal 130 recognizing the occurrence of such an abnormal situation and fed back to the unmanned aerial vehicle 110 ), it may operate to cut off the operating power supply path between the battery 210 and the flight control device 220 . According to an embodiment of the present disclosure, when the power control device 230 cuts off the supply of operating power from the battery 210 to the flight control device 220, the unmanned aerial vehicle 110 loses operating power and immediately on the spot. can fall
  • the emergency control by the power control device 230 is a final control method for forcibly crashing the unmanned aerial vehicle 110, and even in this way, a huge risk or damage that may otherwise occur must be prevented
  • this is a method chosen and carried out in urgent and critical situations.
  • the power control device 230 may receive an emergency control signal from the emergency control authority terminal 130 through a predetermined frequency band.
  • the frequency band in which the emergency control signal is received may be the same as or different from the frequency band in which communication between the flight control device 220 of the unmanned aerial vehicle 110 and the control terminal 120 is performed. have.
  • the frequency band in which the emergency control signal is received may be the same or different allocated frequency band among the unmanned aerial vehicles 110 .
  • the emergency control signal from the emergency control authority terminal 130 may be transmitted to a specific one unmanned aerial vehicle 110, and a plurality of associated (eg, directed to a specific restricted area) It can also be transmitted to unmanned aerial vehicles.
  • a specific one unmanned aerial vehicle 110 for example, when one unmanned aerial vehicle loses normal steering control, it is possible to generate and transmit an emergency control signal only for the unmanned aerial vehicle to control power and induce a forced fall.
  • an emergency control signal is applied to all of the plurality of unmanned aerial vehicles. It can be generated and transmitted to induce power control and forced fall for each.
  • the unmanned aerial vehicle 110 is a flight recorder (eg, a predetermined or more and a black box device for the unmanned aerial vehicle 110 having impact resistance, heat resistance and water resistance).
  • the power control device 230 may be configured in a form coupled to such a flight recording device or a black box device.
  • control terminal 120 may include a wireless communication unit 122 , a command input unit 124 , and an unmanned aerial vehicle movement/state display unit 126 .
  • the communication unit 122 may operate to wirelessly transmit a remote control control signal for the unmanned aerial vehicle 110 through a predetermined frequency band.
  • the communication unit 122 may include, for example, an Ultra High Frequency (UHF)/Very High Frequency (VHF) transceiver for wireless data transmission, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the communication unit 122 may also operate to support wireless communication with the emergency controller terminal 130 , but the present disclosure is not limited thereto.
  • the command input unit 124 is a user interface through which a pilot can input a control command for the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the pilot may manually set the control of the unmanned aerial vehicle 110 through the command input unit 124 , and in such a case, the flight of the unmanned aerial vehicle 110 through the command input unit 124 . It is possible to control the flight of the unmanned aerial vehicle 110 by providing each control input for the.
  • the pilot may automatically set the control of the unmanned aerial vehicle 110 through the command input unit 124, and in such a case, the flight of the unmanned aerial vehicle 110 is a pre-programmed route and sequence can be controlled automatically.
  • the unmanned aerial vehicle movement/state display unit 126 may be any display device that displays the movement path, current location, and state of the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the unmanned aerial vehicle movement/status display unit 126 may also generate any visible, audible, and/or vibration signals, and may include aircraft defects or control abnormalities from the unmanned aerial vehicle 110 .
  • the pilot's attention on the control terminal 120 may be called on by generating and providing a visible, audible and/or vibration signal through the unmanned aerial vehicle movement/status display unit 126 .
  • the pilot performs emergency control on the unmanned aerial vehicle 110, for example, emergency landing, hovering, etc., or transmits an emergency control request to the emergency controller terminal 130 through the control terminal 120. have.
  • the power control device 230 may include a communication unit 232 , a verification unit 234 , and a power control unit 236 .
  • the communication unit 232 may operate to receive the emergency control signal transmitted from the emergency control authority terminal 130 through a predetermined radio frequency band.
  • the verification unit 234 decrypts the emergency control signal received through the communication unit 232 when it is an encrypted signal, and the emergency control signal is an emergency control authority having a predetermined authority. It can be verified whether or not it is given from
  • an emergency control signal by an emergency control authority having a predetermined authority may include a predetermined key value, and the verification unit 234 determines that the received emergency control signal is It can be verified that such a predetermined key value is included.
  • the power control unit 236 when it is determined that the emergency control signal is given by an emergency control authority having a predetermined authority as a result of the verification of the verification unit 234, the power control unit 230 ) to activate the power control function to cut off the power supplied from the battery 210 to the flight control device 220 .
  • the power control unit 230 when the power control function is activated by the power control unit 236, the manned/unmanned aerial vehicle 110 may lose operating power and immediately fall on the spot.

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Abstract

유·무인 비행체로서, 상기 유·무인 비행체를 위한 전원을 공급하도록 구성된 전원부, 조종 단말로부터 조종 신호를 수신하고, 수신된 상기 조종 신호에 기초하여 상기 유·무인 비행체의 움직임을 제어하는 비행 제어 장치, 및 상기 전원부와 상기 비행 제어 장치 사이에 배치되어 상기 전원부로부터의 상기 전원을 상기 비행 제어 장치로 전달되는 것을 제어하도록 구성된 전원 통제 장치를 포함하는, 전원통제를 통한 긴급 제어장치를 구비한 유·무인 비행체가 제공된다. 본 개시에 따른 상기 전원 통제 장치는, 소정의 무선 전파를 통해 외부로부터 긴급 제어 신호를 수신하도록 구성된 통신부, 수신된 상기 긴급 제어 신호가 미리 정해진 권한에 따라 주어진 것인지 여부를 검증하는 검증부, 및 상기 긴급 제어 신호가 상기 미리 정해진 권한에 따라 주어진 것이라고 검증된 경우에 한하여, 상기 전원 통제 장치의 전원 통제 기능을 활성화하여 상기 배터리로부터 상기 비행 제어 장치로 공급되는 상기 전원을 차단하는 전원 통제부를 포함한다.

Description

전원통제를 통한 긴급 제어장치를 구비한 유·무인 비행체
본 개시는, 유·무인 비행체에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 긴급한 상황에서 전원통제를 통한 긴급 제어가 가능한 유·무인 비행체에 관한 것이다.
무인 비행체는, 통상, 사람이 직접 탑승하여 조종하지 않고서 무선 전파의 유도에 의한 원격 외부 조종에 의해 이동하는 비행기 또는 헬리콥터 모양의 비행체를 지칭하며, 드론(drone)이라고도 불린다. 무인 비행체는, 조종 장치로부터 전송되는 명령에 따라 임의의 비행 경로를 따라 이동할 수 있고, 탑재된 카메라나 센서를 이용하여 특정 지역에 대한 사진촬영 및 감시 등의 기능을 수행하는데 이용될 수 있다. 상용화 초기에는 주로 정찰, 감시 지역 촬영 및 목표 타격 등을 위한 군사용으로 주로 사용되었으나, 최근에는 레저, 운송, 영화, 방송, 농업 등 다양한 산업 분야로 활용 범위가 매우 넓어지고 있으며, 활용 목적에 따라 다양한 크기와 성능을 가진 무인 비행체들이 활발히 개발되고 있다. 특히, 무인 비행체는, 정글이나 오지, 화산 지역, 자연재해지역, 원자력 발전소 사고지역 등 인간이 접근할 수 없는 지역에서 필요한 임무를 수행하도록 투입 운용될 수도 있어서 그 활용이 점점 더 늘어나고 있다.
이와 같이 사람이 들어갈 수 없거나 들어가기 힘든 지역에 투입되어 사람이 직접 할 수 없거나 하기 힘든 작업을 신속하게 수행할 수 있는 장점으로 인하여, 무인 비행체의 보급과 활용이 급속하게 증가하면서, 그에 따른 여러가지 안전사고의 문제에 대한 우려가 증가하고 있다. 예컨대, 비행 중인 무인 비행체의 기체에 갑작스런 이상이 발생하여 안전 사고(예컨대, 도심에서 비행 중이던 무인 비행체가 기계 결함 등 내부적 요인 또는 조종기로부터의 원격 신호 전달을 위한 전파 방해 등 외부적 요인 등에 따라 조정 불가상태가 되어 통제를 잃고 의도하지 않는 장소로 비행하거나 추락하게 되는 경우 등)가 발생할 가능성이 있다. 또한, 악의적 사용자에 의하여, 국가 기간시설, 보안시설, 발전소, 군사시설 등과 같은 접근 통제가 요구되는 지역으로 무인 비행체가 무단으로 침입하여 비행하는 경우 등 위협적 상황이 발생할 가능성이 있다.
아울러, PAV와 같은 유인 비행체와 관련해서도 전술한 것과 유사한 형태의 위협이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 유·무인 비행체를 활용한 테러 발생과 기체결함에 의한 추락 등을 비롯한 전술한 것과 같은 위험하거나 위협적인 상황의 발생 가능성에 대비하여, 정상적인 방식으로 제어가 불가능한 상태가 되었거나 악의적 사용자에 의해 허용되지 않는 지역 및/또는 방식으로 비행하는 유·무인 비행체에 대하여 비상 긴급 제어를 제공하도록 하는 방안을 제공할 필요가 있다.
본 개시의 일 특징에 의하면, 비행체로서, 상기 비행체를 위한 전원을 공급하도록 구성된 전원부, 조종 단말로부터 조종 신호를 수신하고, 수신된 상기 조종 신호에 기초하여 상기 비행체의 움직임을 제어하는 비행 제어 장치, 및 상기 전원부와 상기 비행 제어 장치 사이에 배치되어 상기 배터리로부터의 상기 전원을 상기 비행 제어 장치로 전달되는 것을 제어하도록 구성된 전원 통제 장치를 포함하는, 비행체가 제공된다. 본 개시에 따른 상기 전원 통제 장치는, 소정의 무선 전파를 통해 외부로부터 긴급 제어 신호를 수신하도록 구성된 통신부, 수신된 상기 긴급 제어 신호가 미리 정해진 권한에 따라 주어진 것인지 여부를 검증하는 검증부, 및 상기 긴급 제어 신호가 상기 미리 정해진 권한에 따라 주어진 것이라고 검증된 경우에 한하여, 상기 전원 통제 장치의 전원 통제 기능을 활성화하여 상기 전원부로부터 상기 비행 제어 장치로 공급되는 상기 전원을 차단하는 전원 통제부를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 상기 조종 신호는 원격 조정 단말로부터 수신되는 무선 조종 신호이고, 상기 긴급 제어 신호가 수신되는 상기 소정의 무선 전파는, 상기 원격 조종 단말로부터의 상기 무선 조종 신호가 수신되는 전파와는 다른 주파수의 전파일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 상기 긴급 제어 신호는 암호화된 상태로 수신되고, 상기 전원 통제 장치의 상기 검증부는, 미리 정해진 키 값을 저장하고, 상기 암화화된 상태로 수신된 상기 긴급 제어 신호를 복호화하고, 상기 복호화된 긴급 제어 신호가 상기 미리 정해진 키 값을 포함하고 있는지를 확인하도록 동작 가능할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 상기 긴급 제어 신호는, 상기 비행체의 비행 상태를 지속적으로 모니터링하고 상기 비행체의 이상 발생을 감지하도록 동작하는, 미리 정해진 키 값을 보유한 외부의 긴급 제어권자로부터 수신될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 상기 긴급 제어 신호는, 상기 긴급 제어권자가 상기 비행체의 이상 발생을 감지한 경우에 상기 미리 정해진 키 값을 이용하여 생성하여, 상기 비행체의 상기 전원 통제 장치로 전송하는 신호일 수 있다. 상기 이상 발생은, 상기 비행체가 상기 조종 단말에 의한 조종이 불가능한 상태이거나, 상기 비행체에 의한 비행이 허가되지 않은 지역으로 무단 침입하는 경우일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 상기 비행체의 비행 기록을 기록하도록 구성된, 소정 기준 이상의 내충격성 및 내열성을 갖춘 비행 기록용 블랙박스 장치를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 상기 전원 통제 장치는 상기 비행 기록용 블랙박스 장치 내에 포함되도록 구성될 수 있다.
본 개시에 의하면, 긴급 상황 발생시, 유·무인 비행체에 대한 긴급 제어 명령을 제공하여 전원 통제(차단)을 행함으로써, 유·무인 비행체의 강제 추락을 유도하여 위기에 대처할 수 있다. 본 개시에 의하면, 유·무인 비행체가 정상적인 방식으로 제어가 불가능한 상태가 되어 신호 제어에 의해서는 통제가 불가능해진 경우나, 악의적 사용자가 유·무인 비행체를 허가되지 않는 지역 등으로 무단 침입시켜 비행시키는 경우 등에, 최후의 긴급 비상 제어 방안으로서 전원 통제 방식을 이용하여 강제추락을 유도함으로써, 더 큰 위험이 발생할 수 있는 상황(예컨대, 군사/보안 시설로의 자폭용 드론의 침투, 사람들이 많은 인구 밀집 지역 상공으로 공격용 드론의 침투 비행 등)을 피하게 할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 무인 비행체 비행 환경(100)을 보여주는 도면이다.
도 2는, 도 1의 무인 비행체(110)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념 블록도이다.
도 3은, 도 1의 조종 단말(120)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념 블록도이다.
도 4는, 도 2의 전원 통제 장치(230)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 이하에서는, 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있다고 판단되는 경우, 이미 공지된 기능 및 구성에 관한 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 어디까지나 본 개시의 일 실시예에 관한 것일 뿐 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아님을 알아야 한다.
본 개시에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 개시를 한정하려는 의도에서 사용된 것이 아니다. 예를 들면, 단수로 표현된 구성요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성요소를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 본 개시에서 사용되는 "및/또는"이라는 용어는, 열거되는 항목들 중 하나 이상의 항목에 의한 임의의 가능한 모든 조합들을 포괄하는 것임이 이해되어야 한다. 본 개시에서 사용되는 '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 본 개시 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐이고, 이러한 용어의 사용에 의해 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하려는 것은 아니다.
본 개시의 실시예에 있어서 '모듈' 또는 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 기능적 부분을 의미하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 또는 '부'는, 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 또는 '부'를 제외하고는, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 개시의 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 무인 비행체 비행 환경(100)을 보여주는 도면이다. 도시된 바에 의하면, 무인 비행체 비행 환경(100)은, 무인 비행체(110), 조종 단말(120), 및 긴급 제어권자 단말(130)을 포함한다.
무인 비행체(110)는, 사람의 탑승없이, 조종 단말(120)로부터 무선 수신된 제어 신호 등에 기초하여 원격 조종이 가능한 비행체이다. 무인 비행체(110)는, 소정의 주파수 대역을 통하여 임의의 무선 통신 방식에 따라 조종 단말(120)로부터 제어 신호를 수신할 수 있고, 또한 해당 주파수 대역을 통하여 조종 단말(120) 및/또는 긴급 제어권자 단말(130)로 무인 비행체(110)로부터 발생한 소정의 감지 신호를 제공할 수 있다. 구체적으로 도시되지는 않았으나, 무인 비행체(110)는, 카메라, 각종 센서 등을 비롯한 비행 목적에 맞는 각종 장비를 탑재할 수 있고, 영상 촬영, 비행 기록 수집 등을 비롯한 임의의 주어진 비행 임무를 수행할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 무인 비행체(110)는, 하나 이상의 프로펠러 및 동작 모터를 구비하며, 조종 단말(120)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 각각의 프로펠터 및 동작 모터의 동작 및 비행 상태를 제어할 수 있다. 본 도면에는, 무인 비행체(110)가, 4개의 프로펠러를 구비한 쿼드콥터 형태로 도시되어 있으나, 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아니다. 본 개시의 다른 실시예에 의하면, 무인 비행체(110)는, 더 많거나 적은 수의 프로펠러 및 모터를 구비할 수 있음을 알아야 한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 무인 비행체(110)는, 각종 센서를 이용하여 무인 비행체(110)의 비행 상태를 나타내는 정보들, 예컨대 비행 위치, 방위, 속도, 가속도, 회전각, 이/착륙 상태, 비행경로, 비행방향, 고도, 기체 동작 상태 등을 지속적으로 모니터링할 수 있고, 그러한 모니터링의 결과를 조종 단말(120) 및/또는 긴급 제어권자 단말(130)로 무선 전송할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 무인 비행체(110)는 전술한 각종 정보의 모니터링의 결과로서, 드론의 기체 결함 또는 제어 이상 등의 이상 징후를 신속하게 감지할 수 있고, 그러한 기체 결함 또는 제어 이상 등의 이상 징후를 감지한 경우에는 이를 알리는 신호를 소정 주파수 대역을 통하여 조종 단말(120) 및/또는 긴급 제어권자 단말(130)로 무선 전송할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 조종 단말(120)은, 무인 비행체(110)를 조종하는 조종사에 의해 보유된 단말이다. 조종 단말(120)은, 조종사에 의해 입력되는 제어 입력을 수신할 수 있고, 그 제어 입력을 소정의 주파수 대역을 통하여 무인 비행체(110)로 무선 전송할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 조종 단말(120)은, 또한, 무인 비행체(110)로부터 전송되는 각종 감지 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호를 조종 단말(120) 상에 표시할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 조종 단말(120)은, 임의 형태의 통신망을 통해, 긴급 제어권자 단말(130)과 통신할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 조종 단말(120)은 무인 비행체(110)와 관련한 긴급 상황이 발생한 경우, 예컨대 조종사의 판단에 의하여 무인 비행체(110)에 대한 조종 단말(120)에 의한 조종이 불가능한 상태에 빠졌다고 판정한 경우 또는 무인 비행체(110)로부터 이상 징후를 알리는 신호를 감지한 경우 등에, 임의 형태의 통신망을 통해, 긴급 제어권자 단말(130)로 긴급 제어를 요청하는 신호를 전송할 수 있으며, 다만 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)은, 무인 비행체(110)에 관련된 긴급 상황 발생시 긴급 제어 명령을 생성하여 무인 비행체(110)로 전송할 수 있는 긴급 제어권자가 보유한 단말일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자는, 예컨대 무인 비행체 비행 교육장의 교관(예컨대, 무인 비행체(110)가 비행 교육장 소속의 교육용 비행체인 경우 등)일 수도 있고, 또는 국가가 엄격하게 위임한 무인 비행체 긴급 제어 권한을 가진 관리자(예컨대, 국방 또는 사회 안전과 관련하여 중대한 결정을 내릴 수 있도록, 국가가 위임한 엄격히 제한된 권한을 보유한 자)일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)은, 무인 비행체(110)로부터 전송되는 각종 감지 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호를 긴급 제어권자 단말(130) 상에 표시할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)은, 무인 비행체(110)의 비행 및 이동을 모니터링할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)은, 무인 비행체(110)로부터 수신된 신호 및/또는 통신망을 통해 조종 단말(120)로부터 수신된 신호에 기초하여, 긴급 상황 발생을 파악할 수 있고, 긴급 제어 명령을 생성하여 무인 비행체(110)로 전송할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)은, 긴급 제어를 위한 소정의 키 값(예컨대, 비밀리에 저장 및 관리되는 통제코드)을 저장하고, 해당 키 값에 기초한 제어 명령을 생성하여 무인 비행체(110)로 전송할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)은, 소정의 긴급 제어를 위한 키 값을 포함하는 긴급 제어 명령을 생성하고 이를 암호화하여 무인 비행체(110)로 전송할 수 있다.
도 2는, 도 1의 무인 비행체(110)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도시된 바에 의하면, 무인 비행체(110)는, 배터리(210), 비행 제어 장치(220), 및 전원 통제 장치(230)를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 배터리(210)는, 무인 비행체(110)의 각부를 위한 동작 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 배터리(210)는, 충방전이 가능한 임의의 2차 전지일 수 있으며, 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 비행 제어 장치(220)는, 무인 비행체(110)의 비행 및 관련 모니터링 동작을 제어하는 핵심 제어 장치일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 비행 제어 장치(220)는, 배터리(210)로부터 전원을 수신하여 동작하며, 조종 단말(120)로부터 소정의 무선 주파수 대역을 통해 무선 조종 신호를 수신하고, 수신된 무선 조종 신호에 기초하여 무인 비행체의 움직임을 제어하도록 동작할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 비행 제어 장치(220)는 또한 무인 비행체(110)의 비행과 연관된 전술한 각종 감지 신호들을 수집할 수 있고, 이들 신호를 조종 단말(120) 등에 전송할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 전원 통제 장치(230)는, 배터리(210)와 비행 제어 장치(220) 사이에 배치되어 배터리(210)로부터의 전원이 비행 제어 장치(220)로 전달되는 것을 제어하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 전원 통제 장치(230)는, 평상시(예컨대, 조종 단말(120)에 의한 원격 조종에 의해 무인 비행체(110)가 정상 범위 내에서 비행 제어되는 경우로서 긴급 제어 신호가 없는 경우)에는, 배터리(210)로부터 비행 제어 장치(220)로의 동작 전원 공급이 제한 없이 이루어지도록 할 수 있다. 한편, 본 개시의 일 실시예에 의하면, 전원 통제 장치(230)는, 미리 정해진 권한을 가진 긴급 제어권자 단말(130)로부터 긴급 제어 신호가 수신된 경우(예컨대, 고장 등 무인 비행체(110) 자체의 결함 발생, 전파 방해 등에 의한 조종 단말(120)로부터의 조종 불가 발생, 조종 단말(120)에 의한 무인 비행체(110)의 제어 자체는 정상 상태이나 조종 단말(120) 상의 조종사가 악의적으로 진입 제한/불가 지역으로 무인 비행체(110)를 침투 비행하려는 시도가 이루어지는 경우 등에, 이러한 이상 상황의 발생을 인식한 긴급 제어권자 단말(130)로부터 긴급 제어 신호가 생성되어 무인 비행체(110)로 피드백된 경우)에는, 배터리(210)와 비행 제어 장치(220) 사이의 동작 전원 공급 경로를 차단하도록 동작할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 전원 통제 장치(230)가 배터리(210)로부터 비행 제어 장치(220)로의 동작 전원 공급을 차단할 경우, 무인 비행체(110)는, 동작 전원을 잃고 그 자리에서 바로 추락할 수 있다.
이와 같이, 본 개시에 따른 전원 통제 장치(230)에 의한 긴급 제어는, 무인 비행체(110)를 강제 추락시키는 최후적인 제어 방법으로서, 이렇게 해서라도 그렇지 않을 경우 발생할 수 있는 막대한 위험이나 피해를 방지해야만 하는, 긴급하고 중대한 상황에서 선택 및 수행되는 방안임을 알아야 할 것이다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 전원 통제 장치(230)는, 긴급 제어권자 단말(130)로부터 소정의 주파수 대역을 통하여 긴급 제어 신호를 수신할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어 신호가 수신되는 주파수 대역은, 무인 비행체(110)의 비행 제어 장치(220)와 조종 단말(120) 간의 통신이 이루어지는 주파수 대역과 같거나 다른 대역일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어 신호가 수신되는 주파수 대역은, 무인 비행체(110)들 간에 같거나 각각 달리 할당된 주파수 대역일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 긴급 제어권자 단말(130)로부터의 긴급 제어 신호는, 특정한 하나의 무인 비행체(110)를 대상으로 전송될 수도 있고, 연관된(예컨대 특정 제한 지역으로 향하는) 복수의 무인 비행체들을 대상으로 전송될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 예컨대, 하나의 무인 비행체가 정상적 조종 제어를 잃은 경우에는 그 무인 비행체에 대해서만 긴급제어신호를 생성 및 전송하여 전원 통제 및 강제 추락을 유도할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 예컨대 복수의 무인 비행체가 특정한 제한구역(국가 안전시설, 군시설 등)으로 무작위 불법적 접근을 시도하는 경우에는, 그러한 복수의 무인 비행체 모두를 대상으로 긴급 제어 신호를 생성 및 전송하여 각각에 대한 전원통제 및 강제추락을 유도할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 본 도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 무인 비행체(110)는, 무인 비행체의 비행에 관한 각종 인증이나, 비행 이력의 기록 등에 관한 비행 기록 장치(예컨대, 소정 이상의 내충격성, 내열성 및 내수성을 갖춘 무인 비행체(110)를 위한 블랙박스 장치 등)를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 전원 통제 장치(230)는, 이러한 비행 기록 장치 또는 블랙박스 장치 상에 결합된 형태로 구성될 수 있다.
도 3은, 도 1의 조종 단말(120)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념 블록도이다. 도시된 바에 의하면, 조종 단말(120)은, 무선 통신부(122), 명령 입력부(124), 및 무인 비행체 이동/상태 표시부(126)를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 통신부(122)는, 무인 비행체(110)를 위한 원격 조종 제어 신호를 소정 주파수 대역을 통하여 무선 전송하도록 동작할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 통신부(122)는, 예컨대 무선 데이터 전송을 위한 UHF(Ultra High Frequency)/VHF(Very High Frequency) 송수신기를 포함할 수 있으며, 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아니다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 통신부(122)는 또한 긴급 제어권자 단말(130)과 무선 통신을 지원하도록 동작할 수 있으며, 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 명령 입력부(124)는, 조종사가 무인 비행체(110)를 위한 제어 명령을 입력할 수 있는 사용자 인터페이스이다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 조종사는, 명령 입력부(124)를 통하여, 무인 비행체(110)의 제어를 수동으로 설정할 수 있고, 그러한 경우 명령 입력부(124)를 통하여 무인 비행체(110)의 비행을 위한 각각의 제어 입력을 제공함으로써 무인 비행체(110)의 비행을 제어할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 조종사는, 명령 입력부(124)를 통하여, 무인 비행체(110)의 제어를 자동으로 설정할 수 있으며, 그러한 경우 무인 비행체(110)의 비행은 미리 프로그램된 경로 및 순서를 따라 자동으로 제어될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 무인 비행체 이동/상태 표시부(126)는, 무인 비행체(110)의 이동 경로, 현재 위치 및 상태 등을 표시하는 임의의 표시 장치일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 무인 비행체 이동/상태 표시부(126)는, 또한, 임의의 가시, 가청 및/또는 진동 신호를 생성할 수 있으며, 무인 비행체(110)로부터 기체 결함 또는 제어 이상 등의 이상 징후를 알리는 신호가 수신된 경우, 무인 비행체 이동/상태 표시부(126)를 통하여 가시, 가청 및/또는 진동 신호를 생성 및 제공함으로써 조종 단말(120) 상의 조종사의 주의를 환기할 수 있다. 이러한 경우, 조종사는, 조종 단말(120)을 통해, 무인 비행체(110)에 대한 비상 제어, 예컨대 비상착륙, 호버링 등의 제어를 수행하거나, 긴급 제어권자 단말(130)로 긴급 제어 요청을 전송할 수 있다.
도 4는, 도 2의 전원 통제 장치(230)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념 블록도이다. 도시된 바에 의하면, 전원 통제 장치(230)는, 통신부(232), 검증부(234) 및 전원 통제부(236)를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 통신부(232)는, 소정의 무선 주파수 대역을 통해 긴급 제어권자 단말(130)로부터 전송된 긴급 제어 신호를 수신하도록 동작할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 검증부(234)는, 통신부(232)를 통하여 수신된 긴급 제어 신호가 암호화된 신호인 경우 이를 복호화하고, 해당 긴급 제어 신호가 미리 정해진 권한을 가진 긴급 제어권자로부터 주어진 것인지 여부를 검증할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 예컨대 미리 정해진 권한을 가진 긴급 제어권자에 의한 긴급 제어 신호는, 소정의 미리 정해진 키 값을 포함할 수 있으며, 검증부(234)는, 수신된 긴급 제어 신호가 그러한 미리 정해진 키 값을 포함하고 있는지를 검증할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 전원 통제부(236)는, 검증부(234)의 검증 결과, 긴급 제어 신호가 미리 정해진 권한을 가진 긴급 제어권자로부터 주어진 것이라고 판정된 경우, 전원 통제 장치(230)의 전원 통제 기능을 활성화하여 배터리(210)로부터 비행 제어 장치(220)로 공급되는 전원을 차단하도록 동작할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전원 통제부(236)에 의한 전원 통제 기능 활성화가 이루어지는 경우, 유·무인 비행체(110)는, 동작 전원을 잃고 그 자리에서 바로 추락할 수 있다.
본 개시에서는 주로 무인 비행체를 중심으로 설명되었으나, 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아니다. 본 개시의 사상은, 사람을 태운 유인 비행체, 예컨대 PAV(Personal Aerial Vehicle) 등에도 적용될 수 있음을 알아야 할 것이다.
당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명이 본 개시에 기술된 예시에 한정되는 것이 아니라 본 개시의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 재구성 및 대체될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 기술들은 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있음을 알아야 한다.

Claims (5)

  1. 전원통제를 통한 긴급 제어장치를 구비한 비행체로서,
    상기 비행체를 위한 전원을 공급하도록 구성된 전원부,
    조종 단말로부터 무선 조종 신호를 수신하고, 수신된 상기 조종 신호에 기초하여 상기 비행체의 움직임을 제어하는 비행 제어 장치, 및
    상기 전원부와 상기 비행 제어 장치 사이에 배치되어 상기 전원부로부터의 상기 전원을 상기 비행 제어 장치로 전달되는 것을 제어하도록 구성된 전원 통제 장치를 포함하고,
    상기 전원 통제 장치는,
    소정의 무선 전파를 통해 외부로부터 긴급 제어 신호를 수신하도록 구성된 통신부,
    수신된 상기 긴급 제어 신호가 미리 정해진 권한에 따라 주어진 것인지 여부를 검증하는 검증부, 및
    상기 긴급 제어 신호가 상기 미리 정해진 권한에 따라 주어진 것이라고 검증된 경우에 한하여, 상기 전원 통제 장치의 전원 통제 기능을 활성화하여 상기 전원부로부터 상기 비행 제어 장치로 공급되는 상기 전원을 차단하는 전원 통제부를 포함하며,
    상기 긴급 제어 신호는 암호화된 상태로 수신되고,
    상기 전원 통제 장치의 상기 검증부는, 미리 정해진 키 값을 저장하고, 상기 암화화된 상태로 수신된 상기 긴급 제어 신호를 복호화하고, 상기 복호화된 긴급 제어 신호가 상기 미리 정해진 키 값을 포함하고 있는지를 확인하도록 동작 가능하고,
    상기 긴급 제어 신호는, 상기 비행체의 비행 상태를 지속적으로 모니터링하고 상기 비행체의 이상 발생을 감지하도록 동작하는, 미리 정해진 키 값을 보유한 외부의 긴급 제어권자로부터 수신되는, 비행체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조종 신호는 원격 조정 단말로부터 수신되는 무선 조종 신호이고, 상기 긴급 제어 신호가 수신되는 상기 소정의 무선 전파는, 상기 원격 조종 단말로부터의 상기 무선 조종 신호가 수신되는 전파와는 다른 주파수의 전파인, 비행체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 긴급 제어 신호는, 상기 긴급 제어권자가 상기 비행체의 이상 발생을 감지한 경우에 상기 미리 정해진 키 값을 이용하여 생성하여, 상기 비행체의 상기 전원 통제 장치로 전송하는 신호이며,
    상기 이상 발생은, 상기 비행체가 상기 원격 조종 단말에 의한 조종이 불가능한 상태이거나, 상기 비행체에 의한 비행이 허가되지 않은 지역으로 무단 침입하는 경우인, 비행체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비행체의 비행 기록을 기록하도록 구성된, 소정 기준 이상의 내충격성 및 내열성을 갖춘 비행 기록용 블랙박스 장치를 더 포함하는, 비행체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전원 통제 장치는 상기 비행 기록용 블랙박스 장치 내에 포함되도록 구성된, 비행체.
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