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드론 무선통신의 개요 및 이슈 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.33 no.2, 2016년, pp.93 - 99  

손성화 (대구경북과학기술원) ,  강진혁 (대구경북과학기술원) ,  박경준 (대구경북과학기술원)

초록
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본고에서는 최근 각광받고 있 는 무인 항공기 ( UAV, Unmanned Aerial Vehicle) 시스템인 드론(Drone)에 관하여 살펴본다. 드론은 군사적 목적으로 시작하였지만 현재는 오픈소스 드론의 영향으로 방송촬영, 통신중계, 농업, 정찰, 배송, 레저 등의 산업 및 민간 분야로 시장을 급속도로 넓혀나가고 있다. 드론은 그 자체만으로도 전도유망한 분야이지만 기존 서비스와의 창조적 융합을 통해 새로운 블루오션 마켓의 발생 또한 매우 기대된다. 드론에 관련된 다양한 기술, 연구, 이슈 등 많은 주제 중 본고에서는 특히 드론 시스템의 무선통신 시스템을 살펴보도록 한다. 또한 드론 제어 전용 주파수할당 현황 관련 이슈를 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특히 드론 시스템의 구성요소중 원활한 임무수행을 위한 필수요소인 무선통신 기술들을 소개하고 장단점을 살펴보았다. 또한 드론의 활성화를 위해 짚고 넘어가야 할 드론 제어 전용 주파수 할당에 대한 이슈를 제기하고 한국을 비롯하여 전 세계적으로 어떠한 노력을 기울이고 있는지 살펴보았다. 마지막으로는 연구분야에서 드론이 가지는 차별성 및 특징들을 살펴보고 드론관련 연구들을 소개하며 드론의 다양한 활용성을 확인하였다.
  • 본고에서는 드론 시스템의 구성요소 가운데 무선통신에 관하여 살펴본다. 드론 시스템은 <그림 2>와 같이 크게 임무 수행체인 드론, 지상관제시스템(GCS, Ground Control System), 무선통신시스템으로 구성되어있다.
  • 본고에서는 최근 농업, 산불감시 및 진화, 배송, 물류, 통신, 촬영, 재난상황 대처, 연구개발 등 다양한 분야에서 활용중인 드론 시스템에 대해 알아보았다. 특히 드론 시스템의 구성요소중 원활한 임무수행을 위한 필수요소인 무선통신 기술들을 소개하고 장단점을 살펴보았다.
  • 이러한 연구의 목적은 드론이 지상의 유저들과 하나의 광대역 통신채널을 통해 교신중일때 고유 알고리즘을 통해 신호 출력과 방향을 조절함으로써 유저에 대한 전송률을 최대화시키는 것이다. 이러한 연구 등을 활용한다면 차후 재난지역 혹은 산간 지역 등과 같은 통신 서비스 음영지역에 드론을 통해서 효율적인 서비스를 제공할 수 있을 것이다.
  • 무선통신을 통해 원격 조종기 혹은 지상관제시스템이 임무수행체인 드론을 제어하고 통제하는 명령을 내릴 수 있기 때문이다. 이에 따라 드론 무선통신 관련한 연구가 국내외에서 활발히 이루어지고 있는데 본고에서는 드론 무선통신의 이슈와 함께 관련연구들을 살펴본다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
드론의 활용범위는? 한편 탄도 또는 준 탄도 비행체, 크루즈 미사일 및 포 발사체는 무인항공기로 간주되지 않는다”라고 정의하고 있다[1]. 드론의 시작은 전투 및 정찰을 위한 군사적 용도로 사용되었지만 최근에는 민간에서도 <그림 1>과 같이 농업, 산불감시 및 진화, 배송, 물류, 통신, 촬영, 재난상황 대처, 연구 개발 등 다양한 분야에서 활용 중이며 점차 시장과 영역을 넓혀 나가고 있다.
드론이란 무엇입니까? 소위 드론이라고 불리는 무인 항공기는 조종사가 탑승하지 않고 원격 조종 또는 자동 조종을 통해 임무를 수행할 수 있는 비행체를 의미한다. 미 국방장관실(OSD, Office of the Secretary of Defense)이 발간한 UAV roadmap에 따르면, 드론을“인간 조종사를 태우지 않고, 공기 역학적 힘을 사용하여 자율적 혹은 원격 조종을 통해 비행하며, 일회용 또는 재사용할 수 있고, 치명적 또는 비 치명적인 화물을 탑재할 수 있는 동력 비행체를 의미한다.
드론 시스템에 부착되는 부가적인 기기들은 어떠한 것들이 있습니까? 드론 시스템이 다양한 분야에서 각광받는 이유는 원격 조종이 가능하고 드론에 부가적인 기기를 부착하여 운용할 수 있기 때문이다. 부가적인 기기들은 작게는 온도나 조도센서, 산소 및 이산화탄소 농도센서를 비롯하여 GPS, 카메라, 초음파 장비까지 필요에 따라 선택할 수 있다. 무선통신으로 드론은 사진이나 동영상 등의 임무수행 결과를 지상으로 전송할 수 있고, 지상관제시스템은 원격 측정(Telemetry)을 통해 측정한 센서 값을 확인하거나 조정할 수 있다.
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참고문헌 (17)

  1. Office of the Secretary of Defense, "Unmanned aerial vehicles (UAV) roadmap," 2003. 

  2. S. Morgenthaler, T. Braun, Zhongliang Zhao, T. Staub, and M. Anwander, "UAVNet: A mobile wireless mesh network using unmanned aerial vehicles," IEEEE Globecom Workshops, pp.1603-1608, 2012. 

  3. E. Yanmaz, R. Kuschnig, and C. Bettstetter,"Achieving air-ground communications in 802.11 networks with three-dimensional aerial mobility," IEEE INFOCOM, pp.120-124, 2013. 

  4. Bluetooth SIG. Specification of the Bluetooth System, Core v1.1. 2001. 

  5. IEEE COMPUTER SOCIETY LAN MAN STANDARDS COMMITTEE, "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications," 1997. 

  6. B. G. Evans, Satellite Communication Systems, Institution of Engineering and Technology, 2004. 

  7. M. Asadpour, B. Van den Bergh, D. Giustiniano, K. Hummel, S. pollin, and B. Plattner, "Micro aerial vehicle networks: An experimental analysis of challenges and opportunities," IEEE Communications Magazine, vol. 52, no. 7, pp. 141-149, 2014. 

    상세보기 crossref

  8. J. Allred, A. B. Hasan, S. Panichsakul, W. Pisano, P. Gray, J. Huang, R. Han, D. Lawrence, and K. Mohseni, "SensorFlock: An airborne wireless sensor network of micro-air vehicles," Proceedings of the 5th International ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems, pp. 117-129, 2007. 

  9. T. Andre, K. Hummel, A. Schoelling, E. Yanmaz, M. Asadpour, C. Bettstetter, P. Grippa, H. Hellwagner, S. Sand, and S. Zhang, "Application-driven design of aerial communication networks," IEEE Communications Magazine, vol. 52, no. 5, pp. 129-137, 2014. 

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  10. C. Forster, S. Lynen, L. Kneip, and D. Scaramuzza, "Collaborative monocular SLAM with multiple micro aerial vehicles," IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), pp. 3962-3970, 2013. 

  11. A. Burkle, F. Segor, and M. Kollmann, "Towards autonomous micro UAV swarms," Journal of Intelligent & Robotic Systems, vol. 61 no.1-4, pp. 339-353, 2011. 

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  12. K. Daniel, B. Dusza, A. Lewandowski, and C. Wietfeld, "AirShield: A system-of-systems MUAV remote sensing architecture for disaster response," 2009 3rd Annual IEEE Systems Conference, pp.196-200, 2009. 

  13. N. Uchida, N. Kawamura, T. Ishida, and Y. Shibata, "Resilient network with autonomous flight wireless nodes based on delay tolerant networks," IT CoNvergence PRActice (INPRA), vol. 2, no. 3, pp. 1-13, 2014. 

  14. A. Agogino, C. HolmesParker, and K. Tumer, "Evolving large scale UAV communication system," Proceedings of the 14th Annual ACM Conference on Genetic and Evolutionary Computation, pp. 1023-1030, 2012. 

  15. Z. Birnbaum, A. Dolgikh, V. Skormin, E. O'Brien, D. Muller, and C. Stracquodaine, "Unmanned aerial vehicle security using behavioral profiling," International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), pp.1310-1319, 2015. 

  16. Y. Duan, X. Ji, M. Li, and Y. Li, "Route planning method design for UAV under radar ECM scenario," 12th International Conference on Signal Processing (ICSP), pp.108-114, 2014. 

  17. A.Y. Javaid, W. Sun, V.K. Devabhaktuni, and M. Alam, "Cyber security threat analysis and modeling of an unmanned aerial vehicle system," IEEE Conference on Technologies for Homeland Security(HST), pp.585-590, 2012. 

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