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소형 무인기 통제를 위한 다자간 방식 관제시스템 구축방안-설계 중심으로

Implementation of Multilateral Control System for Small UAV Control-Focused on Design

스마트미디어저널 = Smart media journal, v.6 no.4, 2017년, pp.65 - 71  

최현택 (동신대학교 컴퓨터학과) ,  김석관 (동신대학교 컴퓨터학과) ,  류갑상 (동신대학교 컴퓨터학과)

초록
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본 논문은 국내 전 지역에서 동시에 비행 중인 다수의 소형 무인기 위치정보를 신속하고 안정적으로 수집하기 위해서, LTE 기반의 소형 무인기 관제시스템을 구축을 위한 설계 방안을 제시하였다. 특히, 다수의 소형 무인기 운용기관이나 감독기관에서 비행 중인 전체 소형 무인기의 위치를 동시 모니터링 할 수 있도록, 주요 요구사항을 네트워크(N/W), 하드웨어(H/W), 소프트웨어(S/W), 데이터베이스(DB), 개발 아키텍처, 비즈니스 니즈로 나누어 도출하였다. 이러한 요구사항을 충족시키기 위해, 소형무인기 실시간 위치추적 시스템의 설계 요건 측면에서 N/W, H/W, S/W, DB설계, 아키텍처 설계 방안을 제시하였다. 시스템 설계 시 소형 무인기 다자간 관제하기 효과적으로 하기 위해 단위 시스템의 기능과 역할에 따라 Front-end Service 영역과 Back-end Service 영역으로 나누어 아키텍처를 설계하였다. 소형 무인기의 위치와 상태를 파악하고 제어하는 Front-end Service 영역은 Client PC 방식을 적용함으로써, TCP/IP 네트워크를 통해서 N개 까지 확장이 가능한 설계 부분에 대해 연구하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a design method for the construction of LTE-based small unmanned aerial vehicle control system to quickly and reliably collect multiple small unmanned aerial vehicle position information simultaneously flying all over the country. In particular, the main requirements are th...

주제어

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문제 정의

  • [1][2][3] 이에 반해 실제 무인기 운용의 중요 요소인 무인기 간의 데이터 통신과 동시 관제를 위한 시스템 구성 방안에 관한 연구는 수행된 바가 드물다. 따라서 본 논문에서는 무인기의 동시 관제 시스템 구축을 위한 주요 요구사항을 도출하고, 인프라 및 개발 측면의 설계 방안을 제시하는데 초점을 맞추고 있다.[3]
  • 본 논문에서는 소형 무인기 다자간 방식 관제시스템의 필요성 및 목적에 대해 살펴보았으며, 이를 기반으로 다수의 소형무인기의 위치추적을 위해 위치 데이터의 송수신을 위한 관제 시스템 설계방안을 제시하였다. 특히, 다수의 소형 무인기를 운용하는 기관이나 소형 무인기 비행을 감독하는 기관에서는 현재 비행 중인 전체 소형 무인기의 위치를 파악하는 것이 매우 어렵다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소인 무인기 운용에서 네트워크 단절로 발생될 수 있는 문제점은? 소형 무인기 운용을 위한 무선 네트워크는 언제든지 접속 장애가 발생할 수 있는 다양한 환경을 내포하고 있다. 네트워크 단절로 인한 소형 무인기의 모니터링 및 제어 실패는 무인기의 추락 및 분실, 인명사고, 보안시설 불법 침입 등 다양한 문제를 야기할 수 있다. 기존 1:1 무선 데이터 링크 방식의 리모트 컨트롤은 가시거리를 벗어난 장거리 비행이나 고공비행 환경에서 지상의 관제율이 현저히 낮아진다.
N:N 관제 시스템 구축이 절실한 이유는? 지상 통제 장비를 통해서 실시간 위치 확인이 가능한 고가의 소형 무인기(드론)일지라도, 소형 무인기가 조종자의 시야를 벗어났을 경우에는 현재 위치를 지상 통제 장비에서만 확인할 수 있는 1:1 관제 방식이다. 1:1 관제 방식의 가장 큰 문제는 소형 무인기가 지상 통제장비의 통신거리를 벗어나거나 다른 이상발생으로 조종 불능 상태인 노콘(NoCon) 상황에서 지정 장소로 복귀하지 못할 경우, 최종 위치를 파악할 수 없어서 분실과 함께 추락에 따른 인명 사고 및 재산 피해의 우려가 매우 크다는 점이다. 1:1 관제 방식의 또 다른 문제는 지상 통제 장비를 운용 중인 조종자 외에는 소형 무인기의 위치를 파악할 수 있는 방법이 없으므로, 다수의 소형 무인기를 운용하는 기관이나 소형 무인기 비행을 감독하는 기관에서는 현재 비행 중인 전체 소형 무인기의 위치조차 파악할 수 없다는 것이다. 소형 무인기 비행에 대한 중앙 관제 시스템의 부재는 무인기의 무분별한 활용에 의한 여러 문제들을 야기한다. 이러한 문제들의 해소를 위해서 LTE 이동통신망과 같은 전국적인 상용 네트워크를 활용한 소형 무인기 N:N 관제 시스템 구축이 절실한 시점이다.
N:N 관제 시스템 이란? 여러 대의 소형 무인기를 동시에 투입하여 무인기 간의 상호 네트워크를 구성하고, 무인기별로 각각의 세부 역할 부여를 통한 협업 체계를 이용하면 소형 무인기들로도 복잡한 임무요구에 효과적으로 대처할 수 있다. 무인기 간의 협업 체계 운용을 위해서는 동시에 다수의 무인기를 모니터링하고 제어하는 N:N 관제 시스템이 필수적이다. 다수의 무인기 운용과 관련된 최근의 연구 동향을 살펴보면, 개별 무인기의 정밀제어와 자동비행, 충돌회피 기동 및 비행시험과 같은 무인기의 직접적인 운용 측면 위주로 초점이 맞춰져 있다.
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참고문헌 (9)

  1. 김사웅, "무인항공기 기반 빅데이터 처리 시스템의 프로토타입 설계", 스마트미디어저널, pp. 51-52, 대한민국, 2016년 6월 

  2. 김성환,조상욱,김성수,유창경,최기영, "복수 무인기 네트워크 통합 운영 시스템 개발", 한국항공우주학회지, pp. 1042-1043, 대한민국, 2011년 11월 

  3. 강태욱, "DIY 드론 기반 카메라 원격 영상 촬영 방법 및 드론 운영 관제", 한국방송 미디어공학회, pp. 31-43, 대한민국, 2017년 4월 

  4. 강영신, 박범진, 유창선, 김유신, 구삼옥, "스마트 무인기의 지상시험을 통한 비행제어 성능분석", 한공우주기술, 대한민국, pp 1-2, 2010년 7월 

  5. 허경환, 강경훈, 허성재, "Dead Reckon방식을 이용한 KUH Data Link 개선 및 항공기간 실시간 위치 정보 확보", 항공산업연구, pp. 102-104, 2013년 8월 

  6. 정재현, 임병도, 김성수, 유창경, "무인항공기의 통합비행시험을 위한 통합형 지상지원시스템 개발", 한국항공우주학회지, 대한민국, pp 802-804, 2012년 9월 

  7. 김도현, 김중욱, "스마트무인기의 공역체계 내 운용에 관한 연구", 한국항공운항학회, 대한민국, pp. 105-107, 2011년 3월 

  8. 조성룡, 박슬기, 강희원, 임덕원, 황동환, 이상정, " 테스트 가능한 UML 기반의 SDINS/GPS 통합 항법 소프트웨어 구조 설계", 대한전기학회, 대한민국, pp. 1923-124, 2009년 7월 

  9. 하지현, 허문범, 남기욱, "GPS 정밀단독측위 기법을 이용한 준실시간 선박 위치추적", 한국항행학회, 대한민국, pp. 785-787, 2010년 12월 

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