KR102470750B1 - Method for duplexing drone control networks and the control apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 드론 제어망 이중화 방법 및 그 제어 장치에 관한 것으로, 지상제어장치에서 LTE, 5G 등의 다양한 공용 무선망을 통해서 원격에 위치한 복수의 드론을 제어하는 과정에서, 상기 공용 무선망에 장애가 발생되더라도, 이중화된 사설 무선망으로 신속하게 전환하여 상기 복수의 드론을 독립적이고 안정적으로 제어할 수 있도록 하는 드론 제어망 이중화 방법 및 그 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for duplicating a drone control network and a control device therefor. In the process of controlling a plurality of remotely located drones through various public wireless networks such as LTE and 5G in a ground control device, failure occurs in the public wireless network The present invention relates to a drone control network redundancy method and a control device for controlling the plurality of drones independently and stably by quickly switching to a duplicated private wireless network, even if the drones are redundant.
Description
본 발명은 드론 제어망 이중화 방법 및 그 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상제어장치에서 LTE, 5G 등의 다양한 공용 무선망을 통해서 원격에 위치한 복수의 드론을 제어하는 과정에서, 상기 공용 무선망에 장애가 발생되더라도, 이중화된 사설 무선망으로 신속하게 전환하여 상기 복수의 드론을 독립적이고 안정적으로 제어할 수 있도록 하는 드론 제어망 이중화 방법 및 그 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drone control network redundancy method and a control device thereof, and more particularly, in the process of controlling a plurality of remotely located drones through various public wireless networks such as LTE and 5G in a ground control device, the public wireless The present invention relates to a drone control network duplication method and a control device thereof that enable independent and stable control of a plurality of drones by quickly switching to a duplicated private wireless network even if a network failure occurs.
드론은 조종사가 탑승하지 않고 임무를 수행할 수 있도록 제작된 무인 비행체로서, 정찰, 감시, 탐지, 공격 등의 군사적인 목적에서부터 공중촬영, 측량, 물류, 레저활동 등에 이르기까지 매우 광범위하게 활용되고 있다. 특히, 최근들어 통신 및 컴퓨팅 기술의 비약적인 발전으로 인해서 한 대 이상의 드론을 이용한 군집비행이 가능해졌다.Drones are unmanned aerial vehicles designed to perform missions without a pilot on board, and are widely used for military purposes such as reconnaissance, surveillance, detection, and attack, as well as aerial photography, surveying, logistics, and leisure activities. . In particular, due to the recent rapid development of communication and computing technology, group flight using one or more drones has become possible.
지상제어장치(GCS, Ground Control System)와 각 드론간에 통신을 수행하기 위하여, 공용 통신망이나 통신방식을 사용하여 각 드론을 제어하는 것이 일반적이었다.In order to communicate between a ground control system (GCS) and each drone, it has been common to control each drone using a common communication network or communication method.
하지만, 유사시에 GPS를 포함한 통신망에 장애를 일으키는 경우가 발생할 수 있다. 이처럼 통신망에 장애가 발생하면 드론이 제어불능 상태가 되어 드론이 소실되거나 행방불명될 수 있는 문제가 발생하였다.However, in case of emergency, a failure may occur in a communication network including GPS. In this way, when a failure occurs in the communication network, the drone becomes uncontrollable, resulting in a problem in which the drone may be lost or go missing.
따라서 본 발명에서는 지상제어장치에서 공용 무선망을 통해서 복수의 드론을 제어할 때, 상기 공용 무선망에 장애가 발생하면, 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환하여 상기 드론을 지속적으로 제어함으로써, 공용 무선망의 장애시에도 이중화된 사설 무선망을 통해 상기 복수의 드론을 독립적이고 안정적으로 제어할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, when a ground control device controls a plurality of drones through a public wireless network, if a failure occurs in the public wireless network, it is immediately switched to a duplicated private wireless network to continuously control the drones. In the event of a network failure, a method for independently and stably controlling the plurality of drones through a duplicated private wireless network is proposed.
특히, 본 발명은 공용 무선망에 장애가 발생하면, 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환한 다음, 상기 복수의 드론 중 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하여 상기 지상제어장치와 통신을 수행할 수 있는 위치로 이동하도록 하고, 상기 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치가 상기 복수의 드론과 상호간에 교신할 수 있도록 한다.In particular, the present invention, when a failure occurs in the public wireless network, immediately switches to a private wireless network that is duplicated, and then designates one specific drone among the plurality of drones as a relay drone to communicate with the ground control device. and the ground control device can communicate with the plurality of drones via the relay drone.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행발명에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행발명에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, the prior inventions existing in the technical field of the present invention will be briefly described, and then the technical details to be achieved by the present invention to be differentiated from the prior inventions will be described.
먼저 한국등록특허 제1852851호(2018.04.27.)는 드론 제어 장치에 관한 것으로, 제1 무선 통신에 기반하여 조종기로부터 PPM 신호를 수신하고, 상기 수신된 PPM 신호를 처리하여 드론 제어를 위한 제1 PWM 제어신호를 생성 및 출력하도록 구성되는 제1 유닛, 제2 무선 통신에 기반하여 컴퓨터 프로그램 장치로부터 패킷 데이터를 수신하고, 상기 수신된 패킷 데이터를 처리하여 드론 제어를 위한 제2 PWM 제어신호를 출력하도록 구성되는 제2 유닛, 및 상기 제1 유닛으로부터 출력되는 상기 제1 PWM 제어신호 및 상기 제2 유닛으로부터 출력되는 상기 제2 PWM 제어신호에 기초하여, 드론의 동작을 연속적으로 제어하기 위한 제어신호를 선택하도록 구성되는 드론 통제 선택기를 포함하는 드론 제어 장치에 관한 선행발명이다.First, Korean Patent Registration No. 1852851 (2018.04.27.) relates to a drone control device, which receives a PPM signal from a controller based on a first wireless communication, and processes the received PPM signal to obtain a first for controlling a drone. A first unit configured to generate and output a PWM control signal, receives packet data from a computer program device based on second wireless communication, processes the received packet data, and outputs a second PWM control signal for drone control A control signal for continuously controlling the operation of the drone based on the first PWM control signal output from the first unit and the second PWM control signal output from the second unit. It is a prior invention related to a drone control device including a drone control selector configured to select .
즉, 상기 한국등록특허 제1852851호는 두 가지 무선 통신 방식을 활용하여 드론 제어를 이중화함에 있어 두 제어신호를 실시간으로 동기화함으로써 드론의 제어를 연속적으로 그리고 안전하게 수행할 수 있는 장치에 대해 기재하고 있다.That is, Korean Patent Registration No. 1852851 describes a device capable of continuously and safely controlling drones by synchronizing two control signals in real time in dualizing drone control using two wireless communication methods. .
하지만, 본 발명은 지상제어장치에서 복수의 드론을 제어하는 공용 무선망에 장애가 발생하면, 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환한 다음, 복수의 드론 중 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하고, 상기 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치가 상기 복수의 드론과 상호간에 교신할 수 있도록 하는 것이므로, 상기 한국등록특허 제1852851호와 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.However, in the present invention, when a failure occurs in a public wireless network that controls a plurality of drones in a ground control device, immediately switches to a duplicated private wireless network, designates one specific drone among the plurality of drones as a relay drone, , Since the ground control device can communicate with the plurality of drones via the relay drone, there is a significant difference in configuration between the Korean Patent Registration No. 1852851 and the present invention.
또한 한국등록특허 제1880073호(2018.07.19.)는 드론 추락방지를 위한 비행제어 전환 장치에 관한 것으로, 드론의 비행 제어를 위한 비행제어기를 이중화로 구현하고, 드론의 추락을 사전에 감지하고 판단할 수 있는 추락감지 센서 및 판단 모듈을 통해 드론의 추락 비행 상태 발생 시에 전자스위치 장치 모듈의 전자적 스위칭을 통해 보조 비행제어기로 드론 비행동력장치 모듈을 제어할 수 있도록 구성함으로써, 드론의 추락 비행을 안전한 비행 복귀로 가능하게 하고, 이로 인한 드론의 추락 방지를 통해 인적 물적 피해를 줄여줄 수 있도록 하는 드론 추락방지를 위한 비행제어 전환 장치에 관한 선행발명이다.In addition, Korean Registered Patent No. 1880073 (2018.07.19.) relates to a flight control conversion device for preventing drone crashes. The flight controller for drone flight control is implemented in redundancy, and the fall of the drone is detected and determined in advance. Through the fall detection sensor and determination module that can control the drone flight power unit module through the electronic switching of the electronic switch device module when the drone crash flight condition occurs, it is configured to control the drone flight power unit module with the auxiliary flight controller. It is a prior invention related to a flight control switching device for preventing a drone fall that enables safe return to flight and reduces human and material damage through the prevention of a fall of the drone.
즉, 상기 한국등록특허 제1880073호는 드론의 추락을 감지하여 드론의 추락 전에 정상적인 비행자세를 회복하여 안전하게 드론이 복귀할 수 있도록 하는 장치를 기재하고 있다.That is, Korean Patent Registration No. 1880073 describes a device for detecting a fall of a drone and restoring a normal flight posture before the drone crashes so that the drone can return safely.
반면에 본 발명은, 지상제어장치에서 LTE, 5G 등의 다양한 공용 무선망을 통해서 복수의 드론을 제어할 때, 공용 무선망에 장애가 발생하면 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환하여 상기 드론을 지속적으로 제어하는 것이므로, 상기 한국등록특허 제1880073호와 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.On the other hand, in the present invention, when a ground control device controls a plurality of drones through various public wireless networks such as LTE and 5G, if a failure occurs in the public wireless network, it immediately switches to a duplicated private wireless network to continuously operate the drones. Since it is controlled by, the difference in technical configuration between the Korean Patent Registration No. 1880073 and the present invention is clear.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 지상제어장치와 임무를 수행하는 드론 간에 직접적인 교신이 불가능한 환경에서, 상기 지상제어장치에서 LTE, 5G 등의 다양한 공용 무선망을 통해서 복수의 드론을 제어할 때, 상기 공용 무선망에 장애가 발생되는 경우 이중화되어 있는 사설 무선망을 가동하여 드론을 지속적으로 제어할 수 있도록 하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and in an environment where direct communication between a ground control device and a drone performing a mission is impossible, the ground control device can transmit a plurality of wireless networks through various public wireless networks such as LTE and 5G. When controlling a drone, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for continuously controlling a drone by operating a duplicated private wireless network when a failure occurs in the public wireless network.
또한 본 발명은 지상제어장치에서 공용 무선망을 통해서 복수의 드론을 제어할 때, 상기 공용 무선망에 장애가 발생하면, 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환한 다음, 상기 복수의 드론 중 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하여 상기 지상제어장치와 통신을 수행할 수 있는 위치로 이동하도록 하고, 상기 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치가 상기 복수의 드론과 상호간에 교신할 수 있도록 하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, in the present invention, when controlling a plurality of drones through a public wireless network in a ground control device, if a failure occurs in the public wireless network, immediately switches to a duplicated private wireless network, and then any one of the plurality of drones A method of designating a specific drone as a relay drone to move to a position where it can communicate with the ground control device, and allowing the ground control device to communicate with the plurality of drones via the relay drone; and Another object is to provide the device.
또한 본 발명은 GPS를 수신하지 못하는 장애 발생시, 드론에서 장애가 발생하기 전의 최종 위치정보와 자체적으로 구비된 방위각 센서 등을 통해 확인한 최종 위치에서 이동한 방향이나 거리 등을 토대로 현재의 위치를 추정할 수 있도록 하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention can estimate the current position based on the direction or distance moved from the final position checked through the last position information before the failure occurred in the drone and the azimuth sensor provided by itself when a GPS failure occurs. Another object is to provide a method and an apparatus thereof.
또한 본 발명은 GPS를 수신하지 못하는 장애상황에서 추정한 현재 위치에서 장애가 발생하기 전의 최종 위치로 드론을 역으로 이동시키고, 이와 동일한 방식으로 GPS 장애가 발생하기 전까지 소정 간격으로 누적 저장한 위치정보와 각 위치에서의 이동 방향이나 거리에 대한 로그정보를 참조하여 출발 위치까지 드론을 역으로 계속 이동시켜 출발지점으로 호밍(homing)할 수 있도록 하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention reversely moves the drone from the estimated current position to the final position before the failure occurs in the event of a GPS failure, and in the same way, the location information accumulated and stored at predetermined intervals until the GPS failure occurs Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for enabling homing to a starting point by continuously moving a drone in reverse to a starting point by referring to log information on a moving direction or distance from the location.
또한 본 발명은 이중화된 공용 및 사설 무선망을 통해서 각 드론이 임무를 수행하는 과정에서 연료 및 배터리 소진이나 고장이 발생되어 더 이상 임무를 수행하기 어려우면, 지상제어장치에서 새로운 드론을 파견하여 임무교대를 수행할 수 있도록 하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, in the present invention, when fuel and battery exhaustion or failure occurs in the course of each drone performing its mission through a dualized public and private wireless network, it is difficult to perform the mission any longer, the ground control device dispatches a new drone to perform the mission. Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for performing shifting.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법은, 지상제어장치와의 교신을 통해 소정의 임무를 수행하는 적어도 하나 이상의 드론에서, 현재 가동중인 제1 통신망의 장애를 검출하는 통신망 장애 검출 단계; 및 상기 제1 통신망의 장애가 검출되면, 사전에 마련해둔 프로파일에 따라 제2 통신망으로 전환하는 통신방식 전환 단계;를 포함하며, 상기 제1 통신망과 제2 통신망을 이중화하여 구성함으로써, 상기 제1 통신망에 장애가 발생되더라도 상기 드론에서 상기 제2 통신망으로의 전환을 통해 상기 지상제어장치와 교신하여 임무를 지속적으로 수행할 수 있도록 하며, 상기 제2 통신망은 중계드론을 포함하여, 상기 드론에서 상기 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치와 교신할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.A drone control network redundancy method according to an embodiment of the present invention includes a communication network failure detection step of detecting a failure of a first communication network currently operating in at least one drone performing a predetermined mission through communication with a ground control device. ; and a communication mode switching step of switching to a second communication network according to a profile prepared in advance when a failure of the first communication network is detected, wherein the first communication network and the second communication network are redundantly configured to configure the first communication network. Even if a failure occurs, the drone communicates with the ground control device through switching to the second communication network so that the mission can be continuously performed, and the second communication network includes a relay drone, It is characterized in that it enables communication with the ground control device via.
이때 상기 제1 통신망은, 공용 무선망이며, 상기 제2 통신망은, 사설 무선망인 것을 특징으로 한다.In this case, the first communication network is a public wireless network, and the second communication network is a private wireless network.
또한 상기 지상제어장치와 상기 임무를 수행하는 드론은, 장애물로 인해서 직접적인 교신이 불가능한 상태에 있는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the ground control device and the drone performing the mission are in a state in which direct communication is impossible due to an obstacle.
또한 상기 프로파일은, 상기 지상제어장치에서, 특정 장소에서 임무를 수행하는 복수의 드론으로부터 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태에 대한 점검결과를 수신하고, 상기 수신한 점검결과를 참조하여, 상기 제1 통신망의 장애시 가동될 제2 통신망 구축에 필요한 정보로서, 소정 주기마다 갱신하여 상기 복수의 드론에 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the profile receives inspection results for the current fuel state, battery charge state, and gas condition from a plurality of drones performing missions in a specific place in the ground control device, and refers to the received inspection results. , Information necessary for constructing a second communication network to be operated when the first communication network fails, and is updated at predetermined intervals and provided to the plurality of drones.
또한 상기 프로파일은, 상기 제1 통신망의 장애로 인하여 상기 제2 통신망이 가동될 때, 상기 복수의 드론 중에서 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하고, 상기 지정된 중계드론이 상기 지상제어장치 및 나머지 드론들과 교신할 수 있는 범위 내에서 고도를 높여 머무르도록 이동할 위치를 지정하고, 상기 중계드론으로 지정되지 않은 나머지 드론들이 상기 지정한 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치와 교신하도록 지정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the second communication network is operated due to a failure of the first communication network, the profile designates one specific drone among the plurality of drones as a relay drone, and the designated relay drone is the ground control device and the rest. Designating a location to move to stay at an altitude within the range of communication with the drones, and designating the rest of the drones not designated as the relay drones to communicate with the ground control device via the designated relay drones It is characterized by doing.
또한 상기 드론 제어망 이중화 방법은, 상기 드론에서, 전자파로 인해서 GPS를 수신할 수 없는 경우, 상기 GPS의 좌표를 역추적하여 호밍을 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone control network redundancy method may further include, in the drone, if GPS cannot be received due to electromagnetic waves, homing by backtracking coordinates of the GPS.
또한 상기 드론 제어망 이중화 방법은, 상기 드론에서, 상기 제1 통신망 및 상기 제2 통신망에 모두 장애가 발생한 경우, 상기 장애가 발생하기 전까지 소정 시간 간격으로 저장되어 있는 GPS 좌표를 역추적하여 출발지점으로 호밍을 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the drone control network redundancy method, when a failure occurs in both the first communication network and the second communication network in the drone, homing to the starting point by backtracking GPS coordinates stored at predetermined time intervals until the failure occurs. It is characterized in that it further comprises; the step of doing.
또한 상기 드론 제어망 이중화 방법은, 상기 드론에서, 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태를 점검하는 단계; 상기 점검한 결과 대체 드론이 필요한지의 여부를 판단하는 단계; 상기 판단한 결과 대체 드론이 필요하면, 상기 지상제어장치로 대체 드론을 요청하는 단계; 및 상기 대체 드론이 도착하면, 임무를 인계한 다음 출발지점으로 호밍하도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone control network redundancy method may include checking a current fuel state, a battery charge state, and a gas state in the drone; Determining whether an alternative drone is needed as a result of the inspection; requesting an alternative drone to the ground controller if an alternative drone is required as a result of the determination; and when the replacement drone arrives, taking over the mission and then homing to the starting point.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 제어 장치는, 현재 가동중인 제1 통신망의 장애를 검출하는 통신망 장애 검출부; 및 상기 제1 통신망의 장애가 검출되면, 사전에 마련해둔 프로파일에 따라 제2 통신망으로 전환하는 통신방식 전환부;를 포함하며, 상기 제1 통신망과 제2 통신망을 이중화하여 구성함으로써, 상기 제1 통신망에 장애가 발생되더라도 드론에서 상기 제2 통신망으로의 전환을 통해 지상제어장치와 교신하여 임무를 지속적으로 수행할 수 있도록 하며, 상기 제2 통신망은 중계드론을 포함하여, 상기 드론에서 상기 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치와 교신할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone control network duplication control apparatus according to an embodiment of the present invention includes a communication network failure detection unit for detecting a failure of a first communication network currently in operation; and a communication method conversion unit for switching to a second communication network according to a profile prepared in advance when a failure of the first communication network is detected, wherein the first communication network and the second communication network are configured in a dual manner, thereby forming the first communication network. Even if a failure occurs, the drone communicates with the ground control device through switching to the second communication network so that the mission can be continuously performed, and the second communication network includes a relay drone, and the drone passes through the relay drone. It is characterized in that it enables communication with the ground control device.
또한 상기 드론 제어망 이중화 제어 장치는, 상기 드론이 전자파로 인해서 GPS를 수신할 수 없는 경우, 상기 GPS의 좌표를 역추적하여 호밍하는 호밍 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone control network redundancy control device may further include a homing control unit for backtracking and homing the coordinates of the GPS when the drone cannot receive the GPS due to electromagnetic waves.
또한 상기 드론 제어망 이중화 제어 장치는, 상기 제1 통신망 및 상기 제2 통신망에 모두 장애가 발생하면, 상기 장애가 발생하기 전까지 소정 시간 간격으로 저장되어 있는 GPS 좌표를 역추적하여 출발지점으로 호밍하는 호밍 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone control network redundancy control device, when a failure occurs in both the first communication network and the second communication network, homing control unit for homing to the starting point by backtracking GPS coordinates stored at predetermined time intervals until the failure occurs It is characterized in that it further includes;
또한 상기 드론 제어망 이중화 제어 장치는, 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태를 점검하는 상태 점검부; 및 상기 점검한 결과 대체 드론이 필요하면, 상기 지상제어장치로 대체 드론을 요청하며, 상기 대체 드론이 도착하면 임무를 인계한 다음 출발지점으로 호밍하도록 하는 임무 인계부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone control network redundant control device includes a state check unit for checking the current fuel state, battery charge state, and aircraft state; and a mission handover unit for requesting a replacement drone to the ground control device if a replacement drone is needed as a result of the inspection, and when the replacement drone arrives, taking over the mission and then homing to the starting point. do.
이상에서와 같이 본 발명의 드론 제어망 이중화 방법 및 그 제어 장치에 따르면, 지상제어장치에서 공용 무선망을 통해 복수의 드론을 제어할 때, 상기 공용 무선망에 장애가 발생되더라도 이중화되어 있는 사설 무선망으로 신속하게 전환하여 상기 드론을 지속적으로 제어함으로써, 드론이 제어불능 상태가 되지 않도록 하며, 정확한 위치를 파악하지 못하여 드론을 잃어버리는 위험을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the drone control network redundancy method and control device of the present invention, when a ground control device controls a plurality of drones through a public wireless network, even if a failure occurs in the public wireless network, the private wireless network is duplicated. By quickly switching to and continuously controlling the drone, the drone does not become out of control, and there is an effect of preventing the risk of losing the drone due to not being able to determine the exact location.
또한 본 발명은 GPS가 동작되지 않을 때, 장애가 발생하기 전의 최종 위치정보와 자체적으로 구비된 방위각 센서 등을 통해 확인한 최종 위치에서 이동한 방향이나 거리 등을 토대로 드론의 현재의 위치를 추정함으로써, 상기 추정한 현재의 위치정보를 통해 드론을 안전하게 회수할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the GPS is not operating, the present invention estimates the current position of the drone based on the direction or distance moved from the final position checked through the final position information before the failure and the self-equipped azimuth sensor, etc., when the GPS is not operating. There is an effect of safely recovering the drone through the estimated current location information.
또한 본 발명은 GPS가 동작되지 않는 상황에서 장애가 발생하기 전까지 소정 간격으로 누적 저장한 위치정보와 각 위치에서의 이동 방향이나 거리에 대한 로그정보를 참조하여 출발 위치까지 드론을 역으로 계속 이동시켜 출발지점에 호밍함으로써, 전파방해로 인한 강제적인 GPS 정보의 차단에도 드론이 행방불명되거나 소실되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention refers to location information accumulated and stored at predetermined intervals until a failure occurs in a situation where the GPS is not operating and log information on the direction or distance of movement at each location to continue moving the drone in reverse to the departure location. By homing to a point, there is an effect of preventing the drone from going missing or being lost even when GPS information is forcibly blocked due to radio interference.
또한 본 발명은 이중화된 공용 및 사설 무선망을 통해서 중계드론이나 임무드론이 임무를 수행하는 과정에서 연료 및 배터리 소진이나 고장이 발생되어 더 이상 임무를 수행하기 어려우면, 중계드론의 경우 임무드론 중 어느 하나를 중계드론으로 대체하거나 새로운 중계드론을 파견하여 대체하도록 하며, 임무드론의 경우 새로운 임무드론을 파견하여 대체하도록 함으로써, 각 드론의 임무를 끊임없이 지속하여 운영할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is difficult to carry out the mission any longer due to fuel and battery exhaustion or failure in the process of performing the mission of the relay drone or mission drone through a redundant public and private wireless network. Either one is replaced with a relay drone or a new relay drone is dispatched to replace it, and in the case of a mission drone, a new mission drone is dispatched to replace it, so that the mission of each drone can be continuously operated.
도 1은 일반적인 공용 무선망 기반의 드론 제어과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 제어 장치가 적용된 환경에서의 공용 무선망의 장애시 사설 무선망 기반의 드론 제어과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 제어 장치가 적용된 환경에서의 대체 드론을 이용한 임무 인계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상제어장치의 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법을 이용한 드론 제어과정에서 GPS 장애시 현재 위치 추정과 호밍의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법을 이용한 드론 제어과정에서 대체 드론 임무 인계의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a drone control process based on a general public wireless network.
2 is a conceptual diagram for explaining a drone control process based on a private wireless network when a public wireless network fails in an environment to which a drone control network duplication control device according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a conceptual diagram for explaining mission transfer using an alternative drone in an environment to which a drone control network duplication control device according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a block diagram showing the configuration of a drone according to an embodiment of the present invention in more detail.
5 is a block diagram showing the configuration of a ground control device according to an embodiment of the present invention in more detail.
6 is a flowchart showing in detail the operation process of the drone control network duplication method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing in detail the operation process of estimating the current position and homing in case of a GPS failure in the drone control process using the drone control network redundancy method according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating in detail an operation process of taking over an alternative drone mission in a drone control process using a drone control network redundancy method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 드론 제어망 이중화 방법 및 그 제어 장치에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the drone control network duplication method and control device according to the present invention will be described in detail. Like reference numerals in each figure indicate like elements. In addition, specific structural or functional descriptions of the embodiments of the present invention are merely exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the present invention, and unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms These have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this specification, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. It is preferable not to
도 1은 일반적인 공용 무선망 기반의 드론 제어과정을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a drone control process based on a general public wireless network.
우선, 산이나 빌딩 등과 같은 지형이나 지물에 의해서 특정 지역에서 임무를 수행하는 적어도 하나 이상의 드론(100)과 상기 각 드론(100)에게 명령하여 임무를 수행하도록 하는 지상제어장치(200) 상호간에 직접적인 교신이 불가능한 경우가 발생할 수 있다.First of all, there is a direct relationship between at least one drone 100 performing a mission in a specific area by terrain or features such as a mountain or a building, and the
이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 각 드론(100)은 제1 통신망(예를 들어, LTE, 5G 등의 공용망으로서, 이하 공용 무선망이라 함)을 통해서 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 임무를 수행할 수 있다. 즉 상기 드론(100) 및 지상제어장치(200) 주변에 위치한 기지국을 통해 전파를 송수신함으로써, 상기 각 드론(100)에서 상기 지상제어장치(200)의 제어에 따라 주어진 임무를 수행할 수 있는 것이다.In this case, as shown in FIG. 1, each drone 100 is connected to the
또한 상기 공용 무선망을 이용하여 드론을 제어하는 방식 이외에, 상기 지상제어장치(200)에서 상기 드론(100)과 지상제어장치(200) 사이에 중계드론을 별도로 파견하고, 상기 파견한 중계드론을 경유하여 상기 드론(100)과 교신하도록 구성할 수도 있다.In addition to the method of controlling the drone using the public wireless network, the
이처럼, 상기 드론(100)과 지상제어장치(200) 간에 직접적인 교신이 불가능하지만, 공용 무선망을 통해서 상기 지상제어장치(200)와 원거리에 위치한 상기 복수의 드론(100)이 상호간에 교신을 수행할 때, 상기 공용 무선망이 장애를 일으키는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 공용 무선망이 장애를 일으키면, 상기 각 드론(100)이 제어불능의 상태에 빠지고, 이에 따라 드론이 소실되거나 행방불명되어 손실을 입을 수 있다.As such, although direct communication between the drone 100 and the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 상기 각 드론(100)이 공용 무선망을 통해서 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 운영되고 있는 상태에서 갑자기 장애를 일으키는 경우, 상기 장애를 자동으로 확인하고, 즉시 이중화되어 있는 자체 제2 통신망(예를 들어, 특정 주파수나 대역을 통해서 통신하는 사설망으로서, 이하 사설 무선망이라 함)을 가동하여 상기 각 드론(100)을 연속성 있게 제어할 수 있도록 한다. 이에 대하여 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The present invention has been proposed to solve this problem, and when a failure suddenly occurs while each drone 100 communicates with and operates the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 제어 장치가 적용된 환경에서의 공용 무선망의 장애시 사설 무선망 기반의 드론 제어과정을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram for explaining a drone control process based on a private wireless network when a public wireless network fails in an environment to which a drone control network duplication control device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 제어 장치는 복수의 드론(100), 지상제어장치(200) 및 중계드론(300) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the drone control network duplication control device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of drones 100, a
상기 각 드론(100)은 공용 무선망을 통해서 상기 지상제어장치(200)로부터 전파를 수신하여 소정의 임무를 수행할 때, 상기 공용 무선망에 장애가 발생하는지를 확인한다(①).When each of the drones 100 receives radio waves from the
상기 확인한 결과 상기 공용 무선망에 장애가 발생하면, 상기 각 드론(100)에서는 사전에 마련해둔 프로파일에 따라서 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환한다(②).As a result of the check, if a failure occurs in the public wireless network, each drone 100 immediately switches to a duplicated private wireless network according to a profile prepared in advance (②).
이때 상기 프로파일은 상기 지상제어장치(200)에서 상기 각 드론(100)으로부터 소정 주기에 따라 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 기체상태 등의 점검결과를 수집하고, 상기 수집한 점검결과를 토대로 상기 공용 무선망에 장애가 발생하였을 때 전환할 사설 무선망을 구축하는데 필요한 정보로서, 소정 주기마다 새롭게 생성하여 상기 각 드론(100)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로파일에는 상기 각 드론(100) 중에서 연료나 배터리 상태, 및 기체상태에 따라 어느 드론을 중계드론(300)으로 역할 변경을 할 것인지, 어느 하나의 특정 드론을 중계드론(300)으로 지정한 경우 어느 위치로 이동할 것인지, 상기 중계드론(300)으로 지정된 드론 이외의 나머지 드론들을 상기 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)와 교신하도록 어떻게 배치하고 어느 방향으로 전파를 송수신할 것인지 등이 포함될 수 있다.At this time, the profile collects inspection results such as the current fuel state, battery charge state, airframe state, etc. from each drone 100 in the
또한 상기 사설 무선망은 적어도 하나 이상의 중계드론(300)을 포함하여 구축될 수 있다.In addition, the private wireless network may be constructed by including at least one relay drone 300 .
이어서, 상기 각 드론(100)은 상기 프로파일에 따라 복수의 드론 중에서 어느 하나의 특정 드론이 중계드론(300)으로의 역할 변경을 수행하고, 상기 지상제어장치(200)와 통신을 수행할 수 있는 위치로 이동하도록 한다(③).Next, in each drone 100, one specific drone among a plurality of drones can change its role to the relay drone 300 according to the profile and communicate with the
또한 상기 중계드론(300)으로 지정된 드론 이외의 나머지 드론(100)은 상기 중계드론(300)이 위치한 방향으로 안테나가 향하도록 설정하여 상기 중계드론(300)을 통해 상기 지상제어장치(200)와 교신할 수 있도록 함으로써, 사설 무선망의 설정을 마무리한다.In addition, the rest of the drones 100 other than the drones designated as the relay drones 300 are set so that their antennas face the direction in which the relay drones 300 are located, and communicate with the
또한 상기 각 드론(100)은 상기 공용 무선망의 장애로 인해 전환된 사설 무선망을 통해서 상기 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)로부터 수신한 명령에 따라 소정의 임무를 안정적으로 수행할 수 있게 된다(④).In addition, each drone 100 stably performs a predetermined mission according to a command received from the
또한 소정의 임무를 수행하는 상기 각 드론(100)이 전자파로 인해서 GPS를 정상적으로 수신할 수 없는 경우, GPS 장애가 발생하기 이전에 누적하여 저장한 GPS 좌표를 역추적하여 이륙 위치로 호밍(homing)할 수 있다.In addition, when each of the drones 100 performing a predetermined mission cannot normally receive GPS due to electromagnetic waves, the GPS coordinates accumulated and stored before the occurrence of GPS failure can be traced back and homing to the take-off position. can
예들 들어, GPS를 수신하지 못하는 장애가 발생되면, 상기 각 드론(100)은 장애가 발생하기 전의 최종 GPS 좌표와 자체적으로 구비된 방위각 센서 등을 통해 확인한 최종 GPS 좌표에서 이동한 방향이나 거리 등을 토대로 현재의 위치를 추정하고, 상기 추정한 현재 위치에서 장애가 발생하기 전의 최종 GPS 좌표로 드론을 역으로 이동시킨다. 이어서, 상기 방식과 동일하게 지금까지 누적하여 저장한 위치정보와 각 위치에서의 이동 방향이나 거리에 대한 로그정보를 참조하여 출발 위치까지 드론을 역으로 계속 이동시켜 출발지점으로 호밍할 수 있는 것이다. 이에 따라 GPS 장애가 발생하더라도 드론이 손실되는 것을 방지할 수 있게 된다.For example, if a failure of not being able to receive GPS occurs, each drone 100 determines the current location based on the direction or distance moved from the final GPS coordinates checked through the azimuth sensor and the last GPS coordinates before the failure occurred. The position of is estimated, and the drone is reversely moved from the estimated current position to the final GPS coordinates before the failure occurs. Then, in the same way as in the above method, referring to location information accumulated and stored so far and log information on the movement direction or distance at each location, the drone can be continuously moved in reverse to the departure location and homed to the departure location. Accordingly, even if a GPS failure occurs, it is possible to prevent loss of the drone.
또한 상기 각 드론(100)은 상기 공용 무선망은 물론 상기 사설 무선망까지 모두 장애가 발생한 경우, 상기 장애가 발생하기 전까지 소정 시간 간격으로 저장되어 있는 GPS 좌표를 역추적하여 출발지점으로 호밍하여 드론이 손실되는 것을 방지할 수도 있다.In addition, when a failure occurs in both the public wireless network and the private wireless network, each drone 100 traces back the GPS coordinates stored at predetermined time intervals until the failure occurs and then homs to the starting point, resulting in loss of drones. You may be able to prevent that from happening.
또한 상기 각 드론(100)은 공용 또는 사설 무선망, 및 GPS 모두 장애가 발생한 경우, 자체적으로 추정한 현재 위치에서 장애가 발생하기 전에 최종적으로 확인한 위치로 역으로 이동하여 머무르도록 함으로써, 드론제어 담당자가 장애가 발생하기 전에 최종적으로 확인한 위치에서 드론을 회수하도록 할 수도 있다.In addition, when each drone 100 fails in both the public or private wireless network and GPS, it moves from the current position estimated by itself to the position finally checked before the failure occurs and stays so that the drone control person can It is also possible to retrieve the drone from the last confirmed location before the failure occurred.
한편, 이중화된 공용 무선망 혹은 사설 무선망을 통해서 상기 각 드론(100)이 임무를 수행하는 과정에서, 연료 및 배터리 소진이나 고장이 발생되어 더 이상 임무를 수행하기 어려우면, 상기 각 드론(100)의 요청에 따라 상기 지상제어장치(200)에서 새로운 드론을 파견하여 임무교대를 수행할 수 있다.On the other hand, in the process of performing the mission of each drone 100 through a redundant public wireless network or private wireless network, if it is difficult to perform the mission any longer due to fuel and battery exhaustion or failure, each drone 100 ), a new drone may be dispatched from the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 제어 장치가 적용된 환경에서의 대체 드론을 이용한 임무 인계를 설명하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram for explaining mission transfer using an alternative drone in an environment to which a drone control network duplication control device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 3에 도시된 바와 같이, 공용 무선망의 장애로 인해서 사설 무선망으로 전환한 이후, 상기 각 드론(100)에서 상기 사설 무선망을 통해서 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)와 교신하고, 상기 지상제어장치(200)의 명령에 따라 정찰, 탐지, 측량 등의 임무를 수행하는 과정에서, 상기 중계드론(300)이 연료나 배터리가 소진되거나 고장이 발생하여 더 이상 중계 임무를 수행하지 못하는 경우, 전체적인 드론 운영에 막대한 지장을 초래한다.As shown in FIG. 3, after switching to a private wireless network due to a failure of the public wireless network, each drone 100 connects the
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 상기 중계드론(300)이 연료나 배터리가 소진되거나 고장이 발생되어 운용이 힘들 경우, 상기 지상제어장치(200)로 대체 드론을 요청하면(①), 상기 지상제어장치(200)에서는 해당 위치로 대체 드론을 파견한다(②).In order to solve this problem, in the present invention, when the relay drone 300 is difficult to operate due to fuel or battery exhaustion or failure, when a replacement drone is requested to the ground control device 200 (①), the above The
이어서, 상기 중계드론(300)은 대체 드론이 도착하면 중계와 관련된 인수인계하여 임무를 교대하고(③), 상기 지상제어장치(200)로부터 제공되는 출발지 GPS 정보와 경유할 GPS 정보를 참조하여 출발지점으로 호밍한다(④).Subsequently, when the replacement drone arrives, the relay drone 300 takes over the relay related tasks and shifts the mission (③), and departs by referring to the GPS information of the departure point provided from the
이처럼 상기 지상제어장치(200)에서 파견한 대체 드론을 통해 중계드론(300)이 새롭게 교체되면, 상기 각 드론(100)과 상기 지상제어장치(200)는 새로운 중계드론(300)을 이용하여 상호간에 통신 채널을 형성하여 운용하게 된다.In this way, when the relay drone 300 is newly replaced through the replacement drone dispatched from the
한편, 상기 중계드론(300)의 대체가 필요한 상황에서, 본 발명에서는 도 3에서와 같이 상기 지상제어장치(200)에서 대체 드론을 파견하지 않고, 임무를 수행하고 있는 복수의 드론(100) 중에서 어느 하나의 드론으로 중계드론의 임무를 교대하여 수행하도록 구성할 수도 있다.Meanwhile, in a situation where replacement of the relay drone 300 is required, in the present invention, as shown in FIG. Any one drone may be configured to alternately perform the mission of the relay drone.
즉 상기 중계드론(300)이 더 이상 임무를 수행하기 어려우면, 상기 지상제어장치(200)에서 임무를 수행하고 있는 복수의 드론(100) 중에서 연료나 배터리가 가장 많이 남아 있고 고장이 없는 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하고, 상기 지정한 중계드론을 현재의 중계드론이 위치한 좌표로 이동하여 임무 인계를 수행하도록 하며, 임무 인계를 마친 중계드론을 출발지점으로 호밍시키는 것이다.That is, when it is difficult for the relay drone 300 to perform its mission any longer, one of the plurality of drones 100 performing missions in the
이때 중계드론으로 지정된 드론은 무리로부터 이탈하여 현재의 중계드론의 위치로 이동하면서 상기 지상제어장치(200)와 교신하고, 다른 드론(100)들과도 교신을 개시한다. 그리고 상기 지상제어장치(200)는 새롭게 지정한 중계드론(300)을 통해서 다른 드론(100)을 운용하여 원하는 임무를 수행할 수 있다.At this time, the drone designated as the relay drone departs from the group and moves to the location of the current relay drone, communicates with the
한편, 상기 도 3에서는 공용 무선망의 장애로 인해 이중화된 사설 무선망으로 전환된 상태에서 상기 중계드론(300)에 대한 대체 드론의 임무 인계를 예로 하여 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외에 사설 무선망을 통해서 상기 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)와 교신하는 상기 각 드론(100)에 대한 대체 드론의 임무 인계는 물론, 상기 도 1에서 제시한 공용 무선망을 통해서 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 임무를 수행하는 상기 각 드론(100)에 대한 대체 드론의 임무 인계에도 동일하게 적용할 수 있다.On the other hand, in FIG. 3, the transfer of the mission of the replacement drone to the relay drone 300 in a state where it is switched to a duplicated private wireless network due to a failure of the public wireless network is described as an example, but is not limited thereto. Through the public wireless network presented in FIG. The same can be applied to the transfer of the mission of the replacement drone for each of the drones 100 performing missions by communicating with the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram showing the configuration of a drone according to an embodiment of the present invention in more detail.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(100)은 통신 인터페이스부(110), 임무 수행부(120), 통신망 장애 검출부(130), 통신방식 전환부(140), 현재 위치 추정부(150), 호밍 제어부(160), 상태 점검부(170), 임무 인계부(180), 메인 컨트롤러(190) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 4, the drone 100 according to an embodiment of the present invention includes a communication interface unit 110, a mission execution unit 120, a communication network failure detection unit 130, a communication method switching unit 140, It is composed of a current location estimating unit 150, a homing control unit 160, a state checking unit 170, a mission handover unit 180, a main controller 190, and the like.
또한 상기 드론(100)은 도면에 도시하지는 않았지만, 하드웨어적으로는 프로세서, 메모리 및 이들을 연결하는 버스와 각종 인터페이스 카드 등을 포함하며, 소프트웨어적으로는 상기 메모리에 상기 프로세서를 통해서 구동할 프로그램들이 저장되어 있으며, 전파를 송수신하는 안테나, 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부 등을 추가로 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, the drone 100 includes a processor, memory, a bus connecting them, various interface cards, etc. in terms of hardware, and programs to be driven through the processor are stored in the memory in terms of software. and may further include an antenna for transmitting and receiving radio waves, an update management unit for managing updates of various operation programs, and the like.
상기 통신 인터페이스부(110)는 장애물로 인해서 상기 지상제어장치(200)와 직접적으로 교신이 불가능한 상태에서, 공용 무선망을 통해서 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 임무 수행에 대한 명령을 수신하며, 상기 수신한 명령에 따라 수행한 임무수행 결과를 상기 지상제어장치(200)로 송신한다.The communication interface unit 110 communicates with the
또한 상기 통신 인터페이스부(110)는 상기 공용 무선망의 장애로 인해서 중계드론(300)을 포함하여 구축된 사설 무선망으로 전환한 상태에서, 상기 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)와 교신하고, 상기 지상제어장치(200)로부터 임무 수행에 대한 명령을 수신하며, 상기 수신한 명령에 따라 수행한 임무수행 결과를 상기 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)로 송신한다.In addition, the communication interface unit 110 switches to a private wireless network built including the relay drone 300 due to a failure of the public wireless network, via the relay drone 300, the ground control device ( 200), receives a command for performing a mission from the
또한 상기 통신 인터페이스부(110)는 상기 지상제어장치(200)로 상기 상태 점검부(170)에서 확인한 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태에 대한 점검결과를 송신하며, 상기 점검결과를 토대로 상기 지상제어장치(200)에서 생성한 프로파일을 수신한다.In addition, the communication interface unit 110 transmits inspection results for the current fuel state, battery charge state, and airframe state checked by the state inspection unit 170 to the
이때 상기 프로파일은 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 상기 공용 무선망에 장애가 발생할 경우 가동될 사설 무선망 구축에 필요한 것을 지정해둔 것으로서, 상기 복수의 드론(100) 중에서 어느 드론을 중계드론으로 지정할 것인지, 상기 지정된 중계드론을 어느 위치로 이동할 것인지, 상기 중계드론(300)을 통해 나머지 드론들이 상기 지상제어장치(200)와 교신하도록 하는 등의 정보나 절차 등을 포함한다.At this time, as described in FIG. 2, the profile specifies what is necessary for building a private wireless network to be operated when a failure occurs in the public wireless network, and which drone among the plurality of drones 100 is designated as a relay drone, It includes information or procedures such as to which location the designated relay drone will be moved, and allowing the remaining drones to communicate with the
여기서, 상기 프로파일은 상기 지상제어장치(200)에서 생성하여 소정 주기마다 갱신하여 상기 각 드론(100)에 제공하는 것을 예로 하여 설명하지만, 상기 각 드론(100)의 컴퓨팅 파워가 개선된다면 드론망을 형성하는 각 드론(100)에서 자체적으로 생성할 수도 있다.Here, the profile is described as being generated by the
상기 임무 수행부(120)는 상기 통신 인터페이스부(110)를 통해 상기 지상제어장치(200)로부터 수신한 명령에 따라 소정의 임무를 수행한다. 즉 상기 명령에 포함된 시작 및 종료 위치, 이동경로 등을 통해서 정찰, 감시, 측정 등의 임무를 수행하는 것이다.The mission performing unit 120 performs a predetermined mission according to a command received from the
또한 상기 임무 수행부(120)는 상기 명령에 의한 임무 수행이 완료되면, 상기 임무수행결과를 생성하고, 상기 생성한 임무수행결과를 상기 통신 인터페이스부(110)로 출력하여 상기 지상제어장치(200)로 송신하도록 한다.In addition, when the mission performance according to the command is completed, the mission execution unit 120 generates the mission performance result, and outputs the generated mission performance result to the communication interface unit 110 so that the ground control device 200 ) to be sent.
상기 통신망 장애 검출부(130)는 현재 가동중인 공용 무선망에 장애가 발생하였는지의 여부를 검출하고, 상기 검출한 결과 공용 무선망에 장애가 검출되면 장애 검출 결과를 상기 통신방식 전환부(140)로 제공한다.The communication network failure detection unit 130 detects whether a failure occurs in the currently operating public wireless network, and if a failure is detected in the public wireless network as a result of the detection, the failure detection result is provided to the communication mode switching unit 140. .
상기 통신방식 전환부(140)는 상기 통신망 장애 검출부(130)에서 공용 통신망의 장애가 검출되면, 상기 지상제어장치(200)로부터 사전에 제공받아 저장한 프로파일에 따라 사설 무선망으로 전환한다.The communication method switching unit 140 switches to a private wireless network according to a profile provided and stored in advance from the
즉 상기 공용 무선망에 장애가 발생하더라도 이중화되어 있는 사설 무선망으로 즉시 전환함으로써, 각 드론(100)이 상기 지상제어장치(200)와 심리스하게 교신하여 임무를 지속적으로 수행할 수 있도록 하는 것이다.That is, even if a failure occurs in the public wireless network, it is immediately switched to a duplicated private wireless network so that each drone 100 can seamlessly communicate with the
이때 상기 통신방식 전환부(140)는 프로파일 해석부(141), 중계드론 역할 변경부(142), 제2 통신망 연결부(143)로 구성된다.At this time, the communication mode conversion unit 140 is composed of a profile analysis unit 141, a relay drone role change unit 142, and a second communication network connection unit 143.
상기 프로파일 해석부(141)는 현재 가동중인 공용 무선망에 장애가 발생되면, 상기 메인 컨트롤러(190)의 제어에 따라 메모리(미도시)에 저장되어 있는 프로파일의 내용을 확인한다.The profile analyzer 141 checks the contents of a profile stored in a memory (not shown) under the control of the main controller 190 when a failure occurs in the currently operating public wireless network.
상기 중계드론 역할 변경부(142)는 상기 프로파일 해석부(141)에서 확인한 결과에 따라 자신이 중계드론 역할로 설정되어 있으면, 현재 가동중인 임무드론에서 중계드론으로 역할을 변경하고, 상기 프로파일에 따라 상기 지상제어장치(200)와 각 드론(100) 간에 통신이 확보되는 위치로 이동하도록 한다. 이때 상기 중계드론 역할 변경부(142)는 해당 드론이 중계드론의 역할로 설정되지 않은 경우 비활성화되어 동작되지 않는다.If the relay drone role changing unit 142 is set as a relay drone role according to the result confirmed by the profile analysis unit 141, it changes the role from the currently operating mission drone to the relay drone, and according to the profile Move to a position where communication between the
상기 제2 통신망 연결부(143)는 중계드론으로 지정되지 않는 드론(100)과 상기 중계드론(300)을 경유한 상기 지상제어장치(200) 간의 사설 무선망을 통한 통신 접속을 수행한다.The second communication network connection unit 143 performs a communication connection between the drone 100 not designated as a relay drone and the
상기 현재 위치 추정부(150)는 전자파 등으로 인한 GPS 장애로 인하여 현재의 위치정보를 확인할 수 없는 경우, 장애가 발생하기 전의 최종 위치와 자체적으로 구비된 방위각 센서, 가속도 센서 등을 통해 확인한 상기 최종 위치에서 이동한 방향이나 거리를 참조하여, 현재 위치를 추정한다.When the current position estimation unit 150 cannot determine the current position information due to a GPS failure caused by electromagnetic waves, etc., the final position before the failure occurs and the final position confirmed through the self-equipped azimuth sensor, acceleration sensor, etc. The current location is estimated by referring to the direction or distance moved in .
상기 호밍 제어부(160)는 전자파 등에 의한 요인으로 GPS를 수신할 수 없는 경우, GPS의 좌표를 역추적하여 드론이 출발 장소로 호밍할 수 있도록 제어한다.The homing control unit 160, when GPS cannot be received due to factors such as electromagnetic waves, reversely traces GPS coordinates and controls the drone to home to the departure location.
예를 들어, 상기 현재 위치 추정부(150)에서 추정한 현재 위치를 참조하여, 장애가 발생하기 전에 확인한 상기 최종 위치로부터 이동한 방향이나 거리를 역으로 이동하여 상기 최종 위치로 이동시키고, 이와 동일한 방식에 의해서 장애가 발생하기 전까지 소정 간격으로 누적 저장한 위치정보와 각 위치에서의 이동 방향이나 거리에 대한 로그정보를 참조하여 출발 위치까지 역으로 계속 이동시켜 호밍하도록 하는 것이다.For example, with reference to the current position estimated by the current position estimating unit 150, the moving direction or distance from the final position checked before the occurrence of the failure is reversed to move to the final position, and the same method By referring to location information accumulated and stored at predetermined intervals and log information about the movement direction or distance at each location until a failure occurs, homing is performed by continuously moving in reverse to the starting location.
또한 상기 호밍 제어부(160)는 GPS 수신은 가능하지만, 상기 공용 무선망과 사설 무선망에 모두 장애가 발생한 경우, 상기 무선망의 장애가 발생하기 전까지 누적 저장되어 있는 GPS 좌표에 따라 역으로 계속 이동하여 출발 장소로 호밍하도록 제어할 수도 있다.In addition, the homing control unit 160 is able to receive GPS, but when a failure occurs in both the public wireless network and the private wireless network, the homing control unit 160 continues to move backward according to the accumulated and stored GPS coordinates until the wireless network failure occurs and departs. You can also control it to home to a place.
상기 상태 점검부(170)는 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태를 점검하고, 상기 점검한 결과를 상기 임무 인계부(180)로 제공하거나, 상기 통신 인터페이스부(110)로 출력하여 상기 지상제어장치(200)로 송신하도록 한다.The state checking unit 170 checks the current fuel state, battery state of charge, and gas state, and provides the result of the inspection to the mission handover unit 180 or outputs it to the communication interface unit 110. It is transmitted to the
상기 임무 인계부(180)는 상기 상태 점검부(170)에서 점검한 결과를 토대로 연료나 배터리가 부족하거나 고장이 발생하여 대체 드론이 필요하면, 상기 지상제어장치(200)로 대체 드론을 요청한다.The mission handover unit 180 requests an alternative drone to the
또한 상기 임무 인계부(180)는 상기 지상제어장치(200)의 제어에 따라 상기 대체 드론이 해당 위치에 도착하면, 임무를 수행하기 위한 모든 환경정보를 인계한 다음, 출발지 GPS 정보와 경유할 GPS 정보를 참조하여 출발지점으로 호밍한다.In addition, when the replacement drone arrives at the corresponding location under the control of the
상기 메인 컨트롤러(190)는 상기 드론(100)의 전체 동작을 총괄적으로 제어하는 부분이다.The main controller 190 is a part that collectively controls the entire operation of the drone 100.
예를 들어, 상기 메인 컨트롤러(190)는 현재 가동되고 있는 공용 무선망의 장애 발생 여부를 지속적으로 확인하고, 상기 공용 무선망에 장애가 발생하는 즉시 이중화되어 있는 사설 무선망으로 전환하도록 제어함으로써, 각 드론이 상기 지상제어장치(200)의 명령에 따라 끊임없이 지속적으로 임무를 수행할 수 있도록 한다.For example, the main controller 190 continuously checks whether or not a failure occurs in the currently operating public wireless network, and controls to switch to a duplicated private wireless network as soon as a failure occurs in the public wireless network, so that each It allows the drone to continuously perform its mission according to the command of the
또한 상기 메인 컨트롤러(190)는 연료나 배터리 소진, 또는 고장에 따른 대체 드론 요청 및 임무 교대를 제어함으로써, 드론 운영에 지장을 초래하지 않도록 한다.In addition, the main controller 190 controls a replacement drone request and mission shift according to fuel or battery exhaustion or failure, so as not to interfere with drone operation.
또한 상기 메인 컨트롤러(190)는 임무를 모두 마친 각 드론(100)이 출발지 GPS 정보와 경유할 GPS 정보(즉 비행경로)를 통해서 출발지점으로 안전하게 호밍하도록 제어할 수 있다.In addition, the main controller 190 can control each drone 100, which has completed its mission, to safely home to the starting point through the GPS information of the starting point and the GPS information (ie, the flight route) to be passed through.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상제어장치의 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram showing the configuration of a ground control device according to an embodiment of the present invention in more detail.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지상제어장치(200)는 통신 인터페이스부(210), 드론 구동 제어부(220), 드론상태 수집부(230), 프로파일 생성부(240), 드론 대체부(250), 저장부(260), 메인 컨트롤러(270) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 5, the
상기 통신 인터페이스부(210)는 공용 무선망을 통해 상기 각 드론(100)과 교신하여 임무 수행에 대한 명령을 송신하거나, 또는 사설 무선망을 통해 상기 중계드론(300)을 거쳐 상기 각 드론(100)과 교신하여 임무 수행에 대한 명령을 송신하며, 상기 각 드론(100)으로부터 임무수행결과를 수신한다.The communication interface unit 210 communicates with each of the drones 100 through a public wireless network and transmits a command for performing a mission, or transmits a command to each of the drones 100 through the relay drone 300 through a private wireless network. ), transmits a command for mission performance, and receives a mission performance result from each drone 100.
또한 상기 통신 인터페이스부(210)는 상기 각 드론(100)으로부터 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태에 대한 점검결과를 수신하여 상기 프로파일 생성부(240)로 출력하며, 상기 점검결과를 토대로 상기 프로파일 생성부(240)에서 생성한 프로파일을 상기 각 드론(100)으로 송신한다.In addition, the communication interface unit 210 receives inspection results on the current fuel state, battery charging status, and airframe status from each drone 100 and outputs them to the profile generator 240, and outputs the inspection results to the profile generator 240. Based on this, the profile generated by the profile generator 240 is transmitted to each drone 100.
또한 상기 통신 인터페이스부(210)는 상기 각 드론(100) 또는 상기 중계드론(300)으로부터 대체 드론 요청신호를 수신하여 상기 드론 대체부(250)로 출력한다.In addition, the communication interface unit 210 receives an alternative drone request signal from each of the drones 100 or the relay drone 300 and outputs the request signal to the drone replacement unit 250 .
상기 드론 구동 제어부(220)는 상기 각 드론(100)이 수행하여야 하는 임무에 대한 명령을 생성하고, 상기 생성한 명령을 상기 통신 인터페이스부(210)를 통해 상기 각 드론(100)에 송신하도록 한다.The drone driving control unit 220 generates commands for tasks to be performed by each drone 100 and transmits the generated commands to each drone 100 through the communication interface unit 210. .
상기 드론상태 수집부(230)는 상기 통신 인터페이스부(210)를 통해 특정 장소에서 임무를 수행하는 상기 각 드론(100)으로부터 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태에 대한 점검결과를 수집한다.The drone state collection unit 230 collects inspection results for the current fuel state, battery charge state, and airframe state from each of the drones 100 performing missions in a specific place through the communication interface unit 210. do.
상기 프로파일 생성부(240)는 상기 수집한 점검결과를 참조하여, 상기 공용 무선망의 장애시 가동될 사설 무선망 구축에 필요한 프로파일을 생성하고, 상기 생성한 프로파일을 상기 저장부(260)에 저장함과 동시에, 상기 통신 인터페이스부(210)를 통해 상기 각 드론(100)으로 송신하도록 한다.The profile creation unit 240 refers to the collected inspection results, creates a profile necessary for constructing a private wireless network to be operated when the public wireless network fails, and stores the created profile in the storage unit 260. At the same time, it is transmitted to each of the drones 100 through the communication interface unit 210.
상기 드론 대체부(250)는 상기 각 드론(100) 또는 상기 중계드론(300)으로부터 대체 드론이 요청되면, 해당 위치로 대체 드론을 파견하여 임무를 교대하고 복귀할 수 있도록 한다.When a replacement drone is requested from each of the drones 100 or the relay drone 300, the drone replacement unit 250 dispatches the replacement drone to the corresponding location so that the mission can be shifted and returned.
상기 저장부(260)는 상기 드론 구동 제어부(220)를 통해 상기 각 드론(100)이 수행하여야 하는 임무에 대한 정보, 상기 드론상태 수집부(230)에서 수집한 각 드론(100)의 점검결과, 상기 프로파일 생성부(240)에서 생성한 프로파일 등을 저장하여 관리한다.The storage unit 260 stores information on missions to be performed by each drone 100 through the drone driving control unit 220 and inspection results of each drone 100 collected by the drone status collection unit 230. , The profile created by the profile creation unit 240 is stored and managed.
상기 메인 컨트롤러(270)는 상기 지상제어장치(200)의 전체 동작을 총괄적으로 제어하는 부분이다.The main controller 270 is a part that collectively controls the entire operation of the
예를 들어, 상기 각 드론(100)이 수행하여야 하는 임무에 대한 명령 송신 및 임무수행결과 수신, 상기 각 드론(100)별 연료나 배터리 상태, 고장 상태 등의 점검결과 수집, 상기 점검결과에 따른 프로파일 생성 및 제공, 대체 드론 파견 등을 제어할 수 있다.For example, transmission of commands for missions to be performed by each of the drones 100 and reception of mission performance results, collection of inspection results such as fuel or battery status, failure status, etc. for each drone 100, according to the inspection results You can control the creation and delivery of profiles, the dispatch of replacement drones, and more.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 드론 제어망 이중화 방법의 일 실시예를 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.Next, an embodiment of the drone control network duplication method according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8. At this time, the order of each step according to the method of the present invention may be changed by a user environment or a person skilled in the art.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart showing in detail the operation process of the drone control network duplication method according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 특정 장소에서 군집을 이루고 있는 각 드론(100)은 LTE, 5G 등의 공용 무선망을 통해 지상제어장치(200)와 교신하여 정찰, 측정 등의 소정의 임무를 수행한다(S110).As shown in FIG. 6, each drone 100 clustered in a specific place communicates with the
이렇게 상기 공용 무선망을 통해서 상기 각 드론(100)이 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 임무를 수행하는 과정에서, 현재 가동중인 공용 무선망에 장애가 발생하는지를 판단한다(S120).In this way, in the process of each drone 100 communicating with the
상기 S120 단계에서 판단한 결과 상기 공용 무선망에 장애가 발생하면, 상기 드론(100)은 사전에 마련해둔 프로파일에 따라 사설 무선망으로 전환하고(S130), 상기 프로파일에 따라 복수의 드론 중에서 중계드론 역할을 수행할 특정 드론을 상기 지상제어장치(200)와 통신이 확보되는 위치로 이동시킨다(S140).As a result of the determination in step S120, if a failure occurs in the public wireless network, the drone 100 switches to a private wireless network according to a profile prepared in advance (S130), and serves as a relay drone among a plurality of drones according to the profile. A specific drone to be performed is moved to a location where communication with the
이어서, 중계드론으로 지정되지 않은 나머지 드론들이 상기 S140 단계를 통해 지정된 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)와 교신하도록 한다(S150).Subsequently, the remaining drones not designated as relay drones communicate with the
이에 따라 상기 각 드론(100)은 상기 중계드론(300)을 경유하여 상기 지상제어장치(200)로부터 수신한 명령에 따라 임무를 지속적으로 수행한다(S160).Accordingly, each of the drones 100 continuously performs the mission according to the command received from the
또한 상기 각 드론(100)은 상기 지상제어장치(200)의 명령에 따라 임무가 모두 종료되는지를 판단하고(S170), 상기 판단한 결과 임무가 모두 종료되지 않으면 S160 단계 이후를 반복하여 수행하도록 한다.In addition, each drone 100 determines whether all of its missions are completed according to the command of the ground controller 200 (S170), and if all of the missions are not completed as a result of the determination, steps S160 and thereafter are repeatedly performed.
그러나 상기 S170 단계에서 판단한 결과 임무가 모두 종료되면, 상기 각 드론(100)은 상기 지상제어장치(200)로부터 제공받은 착륙지 GPS 정보와 경유할 GPS 정보(즉 비행경로)를 참조하여 최초 출발지점으로 호밍하도록 한다(S180).However, as a result of the determination in the step S170, when all missions are completed, each drone 100 refers to the landing site GPS information provided from the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법을 이용한 드론 제어과정에서 GPS 장애시 현재 위치 추정과 호밍의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart showing in detail the operation process of current position estimation and homing in case of a GPS failure in a drone control process using a drone control network duplication method according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 각 드론(100)은 도 1에 나타낸 공용 무선망 또는 도 2에 나타낸 사설 무선망을 통해 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 임무를 수행한다(S210).As shown in FIG. 7, each drone 100 communicates with the
이때 상기 각 드론(100)은 전자파로 인해서 GPS를 수신하지 못하면, 상기 GPS의 좌표를 역추적하여 출발지점으로 호밍할 수 있다.At this time, if each drone 100 fails to receive GPS due to electromagnetic waves, it can home to the starting point by backtracking the coordinates of the GPS.
즉 상기 각 드론(100)은 전자파로 인해서 GPS를 수신하지 못하는지를 판단하고(S220), 상기 판단한 결과 GPS를 수신할 수 없으면, 장애가 발생하기 전에 기록되어 있는 최종 위치(즉 GPS 좌표)와 자체적으로 구비된 방위각 센서, 가속도 센서 등을 통해 측정한 상기 최종 위치에서 이동한 방향이나 거리 정보 등을 참조하여 현재 위치를 추정한다(S230).That is, each of the drones 100 determines whether GPS cannot be received due to electromagnetic waves (S220). The current position is estimated by referring to information on the direction or distance moved from the final position measured through the provided azimuth sensor, acceleration sensor, etc. (S230).
이어서, 상기 각 드론(100)은 상기 S230 단계에서 추정한 현재 위치에서 역으로 상기 최종 위치로 이동하고, 동일한 방식으로 장애가 발생하기 전까지 일정한 시간 간격으로 누적하여 저장한 위치(GPS 좌표)와 해당 각 위치에서의 이동 방향이나 거리에 대한 로그정보를 참조하여 출발지점까지 역으로 차례대로 계속 이동시켜 호밍한다(S240). 이에 따라 GPS 장애에도 불구하고 각 드론(100)의 손실을 억제할 수 있다.Subsequently, each of the drones 100 moves from the current position estimated in step S230 to the final position inversely, and in the same way, the accumulated and stored positions (GPS coordinates) at regular time intervals until failure occurs and the corresponding respective drones 100 Referring to the log information on the moving direction or distance from the location, homing is performed by continuing to move in reverse order to the starting point (S240). Accordingly, loss of each drone 100 can be suppressed despite a GPS failure.
한편, 도 7에 도시하지는 않았지만, 상기 각 드론(100)은 GPS 수신은 가능하고, 이중화된 모든 무선망에 장애가 발생한 경우, 현재까지 누적되어 있는 GPS 좌표에 따라 역으로 계속 이동하여 출발 장소로 호밍할 수 있다.On the other hand, although not shown in FIG. 7, each drone 100 is capable of GPS reception, and if a failure occurs in all dualized wireless networks, it continues to move in reverse according to the GPS coordinates accumulated up to now and home to the departure point. can do.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어망 이중화 방법을 이용한 드론 제어과정에서 대체 드론 임무 인계의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart showing in detail an operation process of taking over an alternative drone mission in a drone control process using a drone control network redundancy method according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 이중화된 공용 무선망 또는 사설 무선망을 통해서 각 드론에서 임무를 수행하는 과정에서, 임무를 수행하기 어려운 경우 드론을 대체하여 운용할 수 있다.As shown in FIG. 8 , in the present invention, in the process of performing a mission in each drone through a duplicated public or private wireless network, when it is difficult to perform the mission, the drone can be operated as a substitute.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 각 드론(100) 또는 상기 중계드론(300)은 이중화된 공용 무선망 또는 사설 무선망을 통해서 상기 지상제어장치(200)와 교신하여 임무를 수행하고(S310), 이 과정에서 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태를 점검하며(S320), 상기 점검한 결과 대체 드론이 필요한지를 판단한다(S330).More specifically, each of the drones 100 or the relay drone 300 communicates with the
상기 판단한 결과 대체 드론이 필요하면, 상기 각 드론(100) 또는 중계드론(300)은 상기 지상제어장치(200)로 대체 드론의 파견을 요청하고(S340), 상기 대체 드론의 파견요청에 따라 상기 지상제어장치(200)의 제어를 통해서 상기 대체 드론이 도착하면, 임무를 인계한 다음 착륙지 GPS 정보와 경유할 GPS 정보를 통해서 출발지점으로 호밍한다(S350). 이에 따라 상기 각 드론(100) 및 중계드론(300)은 끊임없이 지속하여 임무를 수행할 수 있게 된다.As a result of the determination, if an alternative drone is needed, each drone 100 or relay drone 300 requests dispatch of an alternative drone to the ground control device 200 (S340), and according to the request for dispatch of the replacement drone, When the replacement drone arrives under the control of the
한편, 상기 각 드론(100) 및 중계드론(300)은 상기 지상제어장치(200)의 명령에 따라 임무가 모두 종료되는지를 판단하고(S360), 상기 판단한 결과 임무가 모두 종료되지 않으면 S310 단계 이후를 반복하여 수행하도록 한다.Meanwhile, each of the drones 100 and the relay drone 300 determines whether all missions are completed according to the command of the ground control device 200 (S360), and as a result of the determination, if all missions are not completed, after step S310. to be performed repeatedly.
그러나 상기 S360 단계에서 판단한 결과 임무가 모두 종료되면, 상기 각 드론(100)부터 상기 중계드론(300)의 순서에 따라 상기 지상제어장치(200)로부터 제공받은 착륙지 GPS 정보와 경유할 GPS 정보(즉 비행경로)를 참조하여 최초 출발지점으로 호밍하도록 한다(S370).However, as a result of the determination in step S360, when all missions are completed, the landing site GPS information provided from the
이처럼, 본 발명은 공용 무선망에 장애가 발생되더라도 이중화되어 있는 사설 무선망으로 신속하게 전환하여 드론을 지속적으로 제어할 수 있으므로, 드론이 제어불능 상태가 되지 않도록 하며, 정확한 위치를 파악하지 못하여 드론을 잃어버리는 위험을 방지할 수 있다.As such, the present invention can continuously control the drone by quickly switching to the private wireless network that is duplicated even if a failure occurs in the public wireless network, so that the drone does not become out of control and the drone cannot be accurately located. The risk of losing it can be avoided.
또한 본 발명은 GPS가 동작되지 않을 때, 장애가 발생하기 전의 최종 위치정보와 자체적으로 구비된 방위각 센서 등을 통해 확인한 최종 위치에서 이동한 방향이나 거리 등을 토대로 드론의 현재의 위치를 추정하고, 이를 토대로 드론을 역으로 계속 이동시켜 출발지점으로 호밍함으로써, 전파방해로 인한 강제적인 GPS 정보의 차단에도 드론이 행방불명되거나 소실되는 것을 막을 수 있다.In addition, when the GPS is not operating, the present invention estimates the current position of the drone based on the direction or distance moved from the final position checked through the final position information before the failure and the self-equipped azimuth sensor, etc., when the GPS is not operating. Based on this, by continuously moving the drone in reverse and homing to the starting point, it is possible to prevent the drone from going missing or lost even when GPS information is forcibly blocked due to radio interference.
또한 본 발명은 이중화된 공용 및 사설 무선망을 통해서 중계드론이나 임무드론이 임무를 수행하는 과정에서 더 이상 임무를 수행하기 어려운 경우, 새로운 드론을 파견하여 대체하도록 함으로써, 각 드론의 임무를 끊임없이 지속하여 운영할 수 있다.In addition, the present invention continuously continues the mission of each drone by dispatching a new drone to replace it when it is difficult to perform the mission any longer while the relay drone or mission drone is performing the mission through dualized public and private wireless networks. can be operated.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments will be made by those skilled in the art in the field to which the technology belongs. You will understand that it is possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.
100 : 드론 110 : 통신 인터페이스부
120 : 임무 수행부 130 : 통신망 장애 검출부
140 : 통신방식 전환부 141 : 프로파일 해석부
142 : 중계드론 역할 변경부 143 : 제2 통신망 연결부
150 : 현재 위치 추정부 160 : 호밍 제어부
170 : 상태 점검부 180 : 임무 인계부
190 : 메인 컨트롤러 200 : 지상제어장치
210 : 통신 인터페이스부 220 : 드론 구동 제어부
230 : 드론상태 수집부 240 : 프로파일 생성부
250 : 드론 대체부 260 : 저장부
270 : 메인 컨트롤러 300 : 중계드론100: drone 110: communication interface unit
120: mission execution unit 130: communication network failure detection unit
140: communication method conversion unit 141: profile analysis unit
142: relay drone role change unit 143: second communication network connection unit
150: current position estimation unit 160: homing control unit
170: State Check Department 180: Mission Handover Department
190: main controller 200: ground control device
210: communication interface unit 220: drone driving control unit
230: drone state collection unit 240: profile generation unit
250: drone replacement unit 260: storage unit
270: main controller 300: relay drone
Claims (16)
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 상기 제1 통신망의 장애가 검출되면, 사전에 제공된 프로파일에 따라 제2 통신망으로 전환하는 통신방식 전환 단계;를 포함하며,
상기 제2 통신망은, 중계드론을 포함하며, 적어도 하나 이상의 드론이 상기 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치와 교신할 수 있도록 하는 것이며,
상기 프로파일은, 상기 지상제어장치에서, 소정 주기마다 갱신하여 상기 복수의 드론에 제공되는 것으로, 상기 제1 통신망의 장애로 인하여 상기 제2 통신망이 가동될 때, 상기 복수의 드론 중에서 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하고, 상기 지정된 중계드론이 상기 지상제어장치 및 나머지 적어도 하나 이상의 드론과 교신할 수 있는 범위 내에서 머무르도록 이동할 위치를 지정하고, 상기 중계드론으로 지정되지 않은 상기 나머지 적어도 하나 이상의 드론이 상기 지정한 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치와 교신하도록 지정하는 것을 포함하며,
상기 제1 통신망과 제2 통신망을 이중화하여 구성함으로써, 상기 제1 통신망에 장애가 발생되더라도 상기 복수의 드론이 상기 제2 통신망으로의 전환을 통해 상기 지상제어장치와 교신하여 임무를 지속적으로 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.A communication network failure detection step of detecting a failure of a first communication network currently operating in at least one drone among a plurality of drones performing a predetermined mission in a specific place through communication with a ground control device; and
A communication method switching step of switching to a second communication network according to a profile provided in advance when a failure of the first communication network is detected in at least one drone among the plurality of drones;
The second communication network includes a relay drone, and allows at least one or more drones to communicate with the ground control device via the relay drone,
The profile is updated and provided to the plurality of drones by the ground controller at predetermined intervals, and when the second communication network is operated due to a failure of the first communication network, any one of the plurality of drones is specified. Designate a drone as a relay drone, designate a location to move so that the designated relay drone stays within a range in which it can communicate with the ground control device and at least one or more other drones, and designate a position to move to at least one of the other relay drones not designated as the relay drone. Including designating one or more drones to communicate with the ground control device via the designated relay drone,
By configuring the first communication network and the second communication network in redundancy, even if a failure occurs in the first communication network, the plurality of drones can communicate with the ground control device through switching to the second communication network to continuously perform missions. Drone control network redundancy method, characterized in that to allow.
상기 제1 통신망은, 공용 무선망이며,
상기 제2 통신망은, 사설 무선망인 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.The method of claim 1,
The first communication network is a public wireless network,
The second communication network is a drone control network duplication method, characterized in that the private wireless network.
상기 제1 통신망의 장애는, 상기 지상제어장치와 상기 임무를 수행하는 드론이 장애물로 인해서 직접적인 교신이 불가능한 상태인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.The method of claim 1,
The failure of the first communication network comprises a state in which direct communication between the ground control device and the drone performing the mission is impossible due to an obstacle.
상기 프로파일은,
상기 지상제어장치에서, 상기 복수의 드론으로부터 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태에 대한 점검결과를 수신하고, 상기 수신한 점검결과를 참조하여, 상기 제1 통신망의 장애시 가동될 제2 통신망 구축에 필요한 정보로서 상기 복수의 드론에 제공되는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.The method of claim 1,
The profile is
In the ground control device, check results for the current fuel state, battery charge state, and airframe state are received from the plurality of drones, and with reference to the received check result, the first communication network to be operated when the first communication network fails. 2 A drone control network redundancy method characterized in that it is provided to the plurality of drones as information necessary for establishing a communication network.
상기 드론 제어망 이중화 방법은,
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 전자파로 인해서 GPS를 수신할 수 없는 경우, 상기 GPS의 좌표를 역추적하여 호밍을 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.The method of claim 1,
The drone control network redundancy method,
The drone control network duplication method further comprising: in at least one drone among the plurality of drones, if GPS cannot be received due to electromagnetic waves, homing by backtracking the coordinates of the GPS.
상기 드론 제어망 이중화 방법은,
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 상기 제1 통신망 및 상기 제2 통신망에 모두 장애가 발생한 경우, 상기 장애가 발생하기 전까지 소정 시간 간격으로 저장되어 있는 GPS 좌표를 역추적하여 출발지점으로 호밍을 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.The method of claim 1,
The drone control network redundancy method,
In at least one drone among the plurality of drones, when a failure occurs in both the first communication network and the second communication network, homing to the starting point by backtracking the GPS coordinates stored at predetermined time intervals until the failure occurs Step; Drone control network redundancy method characterized in that it further comprises.
상기 드론 제어망 이중화 방법은,
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태를 점검하는 단계;
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 상기 점검한 결과 대체 드론이 필요한지의 여부를 판단하는 단계;
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 상기 판단한 결과 대체 드론이 필요하면, 상기 지상제어장치로 대체 드론을 요청하는 단계; 및
상기 복수의 드론 중 적어도 하나 이상의 드론에서, 대체 드론이 도착하면, 임무를 인계한 다음 출발지점으로 호밍하도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 방법.The method of claim 1,
The drone control network redundancy method,
In at least one of the plurality of drones, checking a current fuel state, a battery state of charge, and a gas state;
In at least one drone among the plurality of drones, determining whether an alternative drone is needed as a result of the inspection;
requesting an alternative drone to the ground control device, if an alternative drone is needed as a result of the determination in at least one drone among the plurality of drones; and
The drone control network redundancy method further comprising the step of at least one drone among the plurality of drones, when a replacement drone arrives, taking over the mission and then homing to the starting point.
상기 드론에서, 상기 제1 통신망의 장애가 검출되면, 사전에 제공된 프로파일에 따라 제2 통신망으로 전환하는 통신방식 전환부;를 포함하며,
상기 제2 통신망은, 중계드론을 포함하며, 상기 드론이 상기 중계드론을 경유하여 지상제어장치와 교신할 수 있도록 하는 것이며,
상기 프로파일은, 상기 지상제어장치에서, 소정 주기마다 갱신하여 상기 드론에 제공되는 것으로, 상기 제1 통신망의 장애로 인하여 상기 제2 통신망이 가동될 때, 복수의 드론 중에서 어느 하나의 특정 드론을 중계드론으로 지정하고, 상기 지정된 중계드론이 상기 지상제어장치 및 나머지 적어도 하나 이상의 드론과 교신할 수 있는 범위 내에서 머무르도록 이동할 위치를 지정하고, 상기 중계드론으로 지정되지 않은 상기 나머지 적어도 하나 이상의 드론이 상기 지정한 중계드론을 경유하여 상기 지상제어장치와 교신하도록 지정하는 것을 포함하며,
상기 제1 통신망과 제2 통신망을 이중화하여 구성함으로써, 상기 제1 통신망에 장애가 발생되더라도 상기 드론이 상기 제2 통신망으로의 전환을 통해 상기 지상제어장치와 교신하여 임무를 지속적으로 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.In a drone performing a predetermined mission in a specific place through communication with a ground controller, a communication network failure detection unit detecting a failure of a first communication network currently in operation; and
In the drone, when a failure of the first communication network is detected, a communication mode switching unit for switching to a second communication network according to a profile provided in advance;
The second communication network includes a relay drone, and enables the drone to communicate with a ground control device via the relay drone,
The profile is updated and provided to the drone by the ground controller at predetermined intervals, and relays one specific drone among a plurality of drones when the second communication network is operated due to a failure of the first communication network. designate as a drone, designate a location to move so that the designated relay drone stays within a range in which it can communicate with the ground control device and at least one other drone, and designate a location to move to, and designate the remaining at least one or more drones that are not designated as the relay drone Including specifying to communicate with the ground control device via the designated relay drone,
By configuring the first communication network and the second communication network in redundancy, even if a failure occurs in the first communication network, the drone can continuously perform its mission by communicating with the ground control device through switching to the second communication network Drone control network redundancy control device, characterized in that.
상기 제1 통신망은, 공용 무선망이며,
상기 제2 통신망은, 사설 무선망인 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.The method of claim 9,
The first communication network is a public wireless network,
The second communication network is a drone control network duplication control device, characterized in that the private wireless network.
상기 제1 통신망의 장애는, 상기 지상제어장치와 상기 임무를 수행하는 드론이 장애물로 인해서 직접적인 교신이 불가능한 상태에 있는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.The method of claim 9,
The failure of the first communication network comprises that the ground control device and the drone performing the mission are in a state in which direct communication is impossible due to an obstacle.
상기 프로파일은,
상기 지상제어장치에서, 상기 복수의 드론으로부터 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태에 대한 점검결과를 수신하고, 상기 수신한 점검결과를 참조하여, 상기 제1 통신망의 장애시 가동될 제2 통신망 구축에 필요한 정보로서 상기 복수의 드론에 제공되는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.The method of claim 9,
The profile is
In the ground control device, check results for the current fuel state, battery charge state, and airframe state are received from the plurality of drones, and with reference to the received check result, the first communication network to be operated when the first communication network fails. 2 A drone control network redundancy control device characterized in that it is provided to the plurality of drones as information necessary for establishing a communication network.
상기 드론 제어망 이중화 제어 장치는,
상기 드론이 전자파로 인해서 GPS를 수신할 수 없는 경우, 상기 GPS의 좌표를 역추적하여 호밍하는 호밍 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.The method of claim 9,
The drone control network duplication control device,
The drone control network duplication control device further comprising: a homing control unit for homing by backtracking the coordinates of the GPS when the drone cannot receive GPS due to electromagnetic waves.
상기 드론 제어망 이중화 제어 장치는,
상기 드론에 상기 제1 통신망 및 상기 제2 통신망에 모두 장애가 발생하면, 상기 장애가 발생하기 전까지 소정 시간 간격으로 저장되어 있는 GPS 좌표를 역추적하여 출발지점으로 호밍하는 호밍 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.The method of claim 9,
The drone control network duplication control device,
and a homing control unit for backtracking GPS coordinates stored at predetermined time intervals until the failure occurs and homing to the starting point when a failure occurs in both the first and second communications networks of the drone. Drone control network redundancy control device to be.
상기 드론 제어망 이중화 제어 장치는,
상기 드론의 현재의 연료상태나 배터리 충전상태, 및 기체상태를 점검하는 상태 점검부; 및
상기 점검한 결과 대체 드론이 필요하면, 상기 지상제어장치로 대체 드론을 요청하며, 대체 드론이 도착하면 임무를 인계한 다음 출발지점으로 호밍하도록 하는 임무 인계부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 제어망 이중화 제어 장치.The method of claim 9,
The drone control network duplication control device,
a state inspection unit that checks the current fuel state, battery state of charge, and aircraft state of the drone; and
As a result of the inspection, if a replacement drone is needed, the ground controller requests a replacement drone, and when the replacement drone arrives, a mission handover unit for taking over the mission and then homing to the starting point. Control network redundancy control device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210135434A KR102470750B1 (en) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Method for duplexing drone control networks and the control apparatus thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210135434A KR102470750B1 (en) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Method for duplexing drone control networks and the control apparatus thereof |
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| KR102470750B1 true KR102470750B1 (en) | 2022-11-25 |
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| KR20180074593A (en) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 네이블커뮤니케이션즈 | System and method for connecting a drone through a network using multiple network modules |
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