KR101925937B1 - 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents
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Abstract
항공기 지상 이동 경로 추출 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템은, 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보를 획득하는 공항면 탐지부, 데이터베이스로부터 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득하고, 상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑(mapping)하는 맵핑부, 맵핑된 좌표의 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트(taxi route) 정보를 검출하는 경로 검출부, 상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 시작 노드 정보 또는 종료 노드 정보를 식별하는 노드 식별부 및, 상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출하는 최종 경로 추출부를 포함한다.
Description
본 발명은 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공항 내 지상에서의 실제 항공기 이동 경로를 추적한 데이터와 해당 공항의 노드 정보를 이용하여 실제 항공기가 이동한 지상 이동 경로를 추출하고, 시뮬레이션을 위한 백그라운드 데이터(background data)를 생성하기 위한 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.
공항 지상에서의 항공기 운영 상황을 모사할 수 있는 도구인 Fast-time 시뮬레이터는 시뮬레이션 속도를 조절할 수 있어 항공기 출발 및 도착 관리, 지상 이동 관리를 위한 알고리즘 및 스케줄러 개발에 이용되고 있다.
Fast-time 시뮬레이터는 공항 내 항공기의 지상 이동이 가능한 경로를 노드(node)와 링크(link)로 이루어진 네트워크 모델로 구현하고, 이를 기반으로 항공기의 다양한 이동 경로(taxi route)를 데이터베이스화 하여 내장하고 있으며, 이를 통해 공항 지상을 이동하는 여러 항공기의 지상 이동을 모의할 수 있다.
그러나 대부분의 Fast-time 시뮬레이터에 구축된 항공기 이동경로 데이터베이스는 AIP(Aeronautical Information Publication)에 기술된 간략한 항공기 출발 및 도착절차를 바탕으로 여러 gate와 활주로 출발 및 도착지점들간의 단순 조합으로 항공기 이동경로를 구축하고 있다.
그러나 AIP에는 기본적인 항공기 이동경로만을 기술하고 있기 때문에 경로가 상당히 단조로운 면을 가지고 있으며, 공항 지상의 교통 혼잡도 및 항공기간 충돌(conflict) 등을 고려하여 실제 관제상황에서 발생할 수 있는 다양한 항공기 우회 지상이동 경로를 설정하는 것이 쉽지 않은 문제가 있다.
본 발명은 공항 내 항공기의 지상 이동 시뮬레이션에 있어서, 실제의 상황을 반영하고 보다 정확한 이동 경로를 생성할 수 있는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템은, 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보를 획득하는 공항면 탐지부, 데이터베이스로부터 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득하고, 상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑(mapping)하는 맵핑부, 맵핑된 좌표의 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트(taxi route) 정보를 검출하는 경로 검출부, 상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 시작 노드 정보 또는 종료 노드 정보를 식별하는 노드 식별부 및, 상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출하는 최종 경로 추출부를 포함한다.
또한, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 상기 항공기의 위치정보, 속도정보 및 상기 위치정보, 속도정보가 검출된 시간정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공항면 탐지부는 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 노드 식별부는 상기 항공기의 스탠드 노드 정보가 존재하지 않는 경우, 스탠드 노드를 결정하되, 상기 항공기가 출발 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 공항면 탐지부에서 획득되는 상기 항공기의 첫 번째 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정하고, 상기 항공기가 도착 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 공항면 탐지부에서 획득되는 상기 항공기의 마지막 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정할 수 있다.
또한, 상기 맵핑부는 상기 지상 이동 정보에 포함되는 위치정보의 좌표를 상기 노드 정보에 대응하는 좌표로 변환하는 좌표 변환 모듈을 포함하고, 상기 좌표 변환 모듈은 상기 변환된 위치정보 좌표를 상기 노드 정보에 맵핑할 수 있다.
또한, 상기 최종 택시 라우트의 유효성을 검증하는 유효성 검증부를 더 포함하고, 상기 유효성 검증부는 상기 최종 택시 라우트에 필수 노드가 포함되어 있는 경우에 한하여 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단할 수 있다.
또한, 상기 필수 노드는, 게이트 노드(gate node), 파크 노드(park node), 또는 디아이싱 노드(deicing node) 중 적어도 하나의 노드를 포함하며, 상기 항공기가 출발편인 경우 출발 노드(departure node), 상기 항공기가 도착편이 경우 도착 노드(arrival node)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 최종 경로 추출부는 Dijkstra 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 추출할 수 있다.
또한, 상기 노드 정보는 상기 공항의 AIP(Aeronautical Information Publication)로부터 획득될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법은, 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보 및 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득하는 단계, 상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑(mapping)하는 단계, 맵핑된 좌표의 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트(taxi route) 정보를 검출하는 단계, 상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 시작 노드 정보 또는 종료 노드 정보를 식별하는 단계 및 상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 상기 항공기의 위치정보, 속도정보 및 상기 위치정보, 속도정보가 검출된 시간정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)를 통해 획득될 수 있다.
또한, 상기 노드 정보 식별 단계에서는 상기 항공기의 스탠드 노드 정보가 존재하지 않는 경우, 스탠드 노드를 결정하되, 상기 항공기가 출발 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 공항면 탐지부에서 획득되는 상기 항공기의 첫 번째 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정하고, 상기 항공기가 도착 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계에서 획득되는 상기 항공기의 마지막 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정할 수 있다.
또한, 상기 지상 이동 정보에 포함되는 위치정보의 좌표를 상기 노드 정보에 대응하는 좌표로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 맵핑 단계에서는, 상기 변환된 위치정보 좌표를 상기 노드 정보에 맵핑할 수 있다.
또한, 상기 최종 택시 라우트의 유효성을 검증하는 단계를 더 포함하고, 상기 유효성 검증 단계에서는 상기 최종 택시 라우트에 필수 노드가 포함되어 있는 경우에 한하여 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단할 수 있다.
또한, 상기 필수 노드는, 게이트 노드(gate node), 파크 노드(park node), 또는 디아이싱 노드(deicing node) 중 적어도 하나의 노드를 포함하며, 상기 항공기가 출발편인 경우 출발 노드(departure node), 상기 항공기가 도착편이 경우 도착 노드(arrival node)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 최종 택시 라우트 추출 단계에서는, Dijkstra 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 추출할 수 있다.
또한, 상기 노드 정보는 상기 공항의 AIP(Aeronautical Information Publication)로부터 획득될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 발명은 공항 내 항공기의 지상 이동 시뮬레이션에 있어서, 실제의 상황을 반영하고 보다 정확한 이동 경로를 생성할 수 있는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 맵핑부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템을 이용하여 항공기의 택시 라우트를 추출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 유효성 검증을 통해 최종적으로 추출된 항공기의 최종 택시 라우트를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 맵핑부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템을 이용하여 항공기의 택시 라우트를 추출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 유효성 검증을 통해 최종적으로 추출된 항공기의 최종 택시 라우트를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템(100)은, 공항면 탐지부(110), 맵핑부(120), 경로 검출부(130), 노드 식별부(140) 및 최종 경로 추출부(150)를 포함한다.
공항면 탐지부(110)는 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보를 획득한다. 본 발명에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템은 항공기의 지상 이동 경로를 추출하는 것을 목적으로 하며, 공항면 탐지부(110)는 공항 내 지상에서의 항공기의 이동 정보를 획득한다.
따라서, 해당 항공기가 출발 편인 경우, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 게이트에서부터 이륙 직전까지 이동한 경로에 관한 정보일 수 있다. 또한, 해당 항공기가 도착 편인 경우, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 착륙 시점부터 게이트까지 이동한 경로에 관한 정보일 수 있다.
상기 지상 이동 정보는 상기 항공기의 위치정보, 속도정보 및 상기 위치정보, 속도정보가 검출된 시간정보를 포함할 수 있다. 상기 지상 이동 정보를 분석함으로써, 해당 항공기의 시간에 따른 상기 공항 내 지상에서의 위치, 해당 위치에서의 속도에 관한 정보를 파악할 수 있다.
또한, 공항 내에서 이륙시까지 이동한 실제 경로를 판단할 수 있으며, 항공기 착륙 후 게이트까지 이동한 실제 경로를 판단할 수 있다.
상기 지상 이동 정보를 획득하기 위하여 공항면 탐지부(110)는 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)를 포함할 수 있다. ASDE는 공항 지상 감시 레이더를 의미하며, 공항의 악천후시 또는 관제탑의 위치가 활주로나 유도로 등을 명료하게 눈으로 관측하기 곤란한 경우 공항 지표면의 교통량을 감시하고 지상을 주행중인 항공기와 차량 등을 관제하는데 사용된다. 또한, ASDE에 사용되는 레이더는 분해력이 강한 성능을 가지고 활주로, 유도로에 있는 항공기 차량 등을 현시 장치에 식별하여 표시할 수 있다.
맵핑부(120)는 데이터베이스로부터 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득하고, 상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑한다.
상기 노드 정보는 공항 내 항공기가 이동하는 계류장(ramp), 유도로(taxiway), 활주로(runway) 등을 일정한 규칙에 따라 마디 형태로 구분한 것으로, 교통 흐름에 영향을 줄 수 있는 공항 지상의 주요 지점들을 의미하는 노드(node)와, 노드와 노드를 연결하는 링크(link) 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 노드 정보는 상기 공항의 AIP(Aeronautical Informatino Publication)로부터 획득될 수 있다. 상기 AIP를 참조하면, 공항의 전체적인 형상, 게이트 수, 유도로와 계류장 사이의 관제 이양점(Transfer of Control Points, TCP) 및 각 RCP의 관제 이양방향, 계류장 및 유도로 상에서의 항공기 이동 방향, 각 게이트 별 항공기 푸시-백(push-back) 절차, 활주로 대기열(queue) 형상 및 수, 활주로 운영 방향 및 모드, 제방빙(de-icing) 시설 및 운영절차 등 전반적인 지상교통 운영 현황에 관한 내용을 확인할 수 있다.
한편, 노드의 종류는 다음과 같이 구분될 수 있다.
GATE NODE: Push-Back 이 필요한 게이트 위치
PARK NODE: Push-Back 없이 자력 출발이 가능한 게이트 위치
SPOT NODE: TCP 위치
DEPARTURE NODE: 활주로 이륙 시작 지점
ARRIVAL NODE: 활주로 도착 시작 지점
RAMP NODE: 계류장 내 항공기 지상 이동 경로 점
TAXI NODE: 유도로 상에서의 지상 이동 경로 점
QUEUE NODE: 출발 대기열 지역 내에서의 항공기 이동 경로 점
RUNWAY CROSS NODE: 활주로 crossing 지점
DEICING NODE: de-icing 지역 내의 pad 위치
DEICINGTAXI NODE: de-icing 지역 내의 항공기 이동 경로 점
또한, 링크의 종류는 다음과 같이 구분될 수 있다.
GATE LINK: 두 GATE NODE 를 연결한 LINK
RAMP LINK: 두 RAMP NODE 를 연결한 LINK
TAXI LINK: 두 TAXI NODE 를 연결한 LINK
RUNWAY CROSS LINK: 두 RUNWAY CROSS NODE 를 연결한 LINK
QUEUE LINK: 출발 대기열 지역 내의 두 QUEUE NODE 를 연결한 LINK
DEPARTURE LINK: DEPARTURE NODE 와 연결된 LINK
ARRIVAIL LINK: ARRIVAL NODE 와 연결된 LINK
SPOT LINK: SPOT NODE 와 TAXI NODE 를 연결한 LINK
DEICING LINK: 제방빙 지역 내의 두 NODE 를 연결한 LINK
상기 노드 정보는 해당 공항의 주요 지점에 숫자로 표기되는 Node ID 및 Node 종류로서 구분될 수 있으며, 각각의 노드에는 좌표 값이 부여될 수 있다. 상기 좌표 값은 위도/경도/고도 값으로 변환될 수 있다.
도 3은 인천 공항의 노드 정보를 예시적으로 나타낸다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템에서 사용하는 노드 정보에 포함되는 노드의 종류와 링크의 종류를 확인할 수 있다.
도 3에서 동일 노드와 동일 링크는 동일한 색상으로 표시되며, 공항의 실제 항공기 지상 이동 경로를 나타낼 수 있도록 최대한 많은 수의 노드와 링크를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 공항 AIP를 참조하여 항공기의 택시 라우트(taxi route)를 생성하는 경우, 그 경로가 상당히 단순해질 수 있는데, 이는 공항 지상의 교통 혼잡도 및 항공기 간 충돌 등을 고려하여 실제 관제 상황에서 발생할 수 있는 다양한 항공기 우회 지상 이동 경로를 설정하는 것이 용이하지 않기 때문이다. 맵핑부(120)는 실제 공항에서 운영되고 있는 항공기의 지상 이동 경로를 추출하기 위하여 공항면 탐지부(110)에서 획득되는 항공기의 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑하는 동작을 수행한다.
각각의 노드에 부여되는 상기 좌표 값은 각 공항의 AIP 상에 기술된 공항 원점을 기준으로 ENU(East, North, Up) 좌표계 상에서의 X(East 축), Y(North 축) 값으로 제공되고 있다.
이에 반해, 공항면 탐지부(110)에 의해 획득되는, 특히 ASDE를 통해 획득되는 상기 지상 이동 정보(항공기의 위치정보 및 속도정보)는 공항 내 다른 원점을 기준으로 제공될 수 있다.
맵핑부(120)는 상기 지상 이동 정보의 좌표를 상기 공항 원점을 기준으로 변환하는 작업을 수행한다. 예를 들어, 인천공항에 설치된 ASDE의 경우, 33L 활주로 시단을 원점으로 항공기 위치 및 속도정보를 제공하고 있다. 따라서, 인천공항 ASDE를 통해 획득된 항공기의 지상 이동 정보를 인천공항의 노드 정보에 맵핑하기 위해서는 공항 원점을 기준으로 ASDE 좌표를 변환하는 작업이 필요하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 맵핑부(120)의 구성을 개략적으로 나타내며, 맵핑부(120)는 상기 지상 이동 정보에 포함되는 위치정보의 좌표를 상기 노드 정보에 대응하는 좌표로 변환하는 좌표 변환 모듈(121)을 포함할 수 있다.
도 4는 인천공항 ASDE를 통해 획득된 특정 항공기의 지상 이동 정보를 노드 정보에 맵핑한 결과를 나타낸다. 도 4에서 핑크색으로 표시된 점들은 ASDE를 통해 획득된 상기 항공기의 위치 정보를 나타내며, 맵핑을 통해 노드 좌표에 매칭되는 것을 확인할 수 있다.
경로 검출부(130)는 맵핑된 항공기 지상 이동 좌표를 기준으로 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트(taxi route) 정보를 검출한다.
상기 인접 노드는 상기 맵핑된 항공기 지상 이동 좌표를 기준으로 미리 설정된 거리 반경 이내에 존재하는 노드를 의미한다. 상기 인접 노드로 판단하기 위한 기준 거리는 공항의 유도로 및 계류장 내 항공기 이동 경로 간의 간격, 대기열 간의 간격, 획득된 항공기 지상 이동 정보의 정확도 등을 고려하여 결정될 수 있다.
ASDE는 일반적으로 약 1Hz로 항공기의 위치 및 속도정보를 제공하기 때문에 항공기 속도가 느린 계류장 내에서는 항공기 위치 좌표들이 서로 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 동일한 인접 노드가 반복적으로 수집될 수 있으며, 수집된 상기 중복 인접 노드 중 불필요한 노드를 제거하는 과정이 필요하다.
예를 들어, 항공기가 동일 지점에 100초 동안 정지해 있는 경우, 정지 위치 근처의 노드가 100번 연속하여 수집될 수 있다. 따라서, 수집된 100개의 동일한 노드 중 99개의 노드를 삭제하는 과정이 수행될 수 있다.
인접 노드 수집 및 중복 노드 삭제 과정을 거치면 해당 항공기의 택시 라우트(taxi route)가 검출된다.
도 5는 경로 검출부(130)에 의해 검출되는 항공기의 택시 라우트를 나타낸다. 도 5에서 노란색 점으로 표시된 좌표들은 ASDE를 통해 획득된 항공기의 위치정보 및 상기 위치정보가 맵핑된 좌표에 인접한 노드들을 의미한다.
노드 식별부(140)는 상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 출발 노드 정보 또는 도착 노드 정보를 식별한다. 경로 검출부(130)에서 검출되는 택시 라우트는 여러 개의 노드로 구성되며 시작 노드 정보와 종료 노드 정보를 포함하게 된다.
그리고, 노드 식별부(140)는 해당 택시 라우트에 포함된 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE), 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중에서 스탠드(stand)로 사용된 노드를 식별한다.
스탠드 노드 정보는 해당 공항의 항공기 스탠드 배정 정보를 통해 획득할 수 있으며, 해당 항공기가 출발 편인 경우 식별된 스탠드 노드는 택시 라우트의 시작 노드가 되며, 출발 노드(DEPARTURE NODE)는 종료 노드가 된다.
그리고, 해당 항공기가 도착 편인 경우 식별된 스탠드 노드는 택시 라우트의 종료 노드가 되며, 도착 노드(ARRIVAL NODE)는 시작 노드가 된다.
한편, 항공기의 택시 라우트에 출발 노드 또는 도착 노드가 존재하지 않는 경우에는 출발 편인 경우와 도착 편인 경우로 구분하여, 다음과 같은 과정을 통해 상기 택시 라우트의 시작 노드 또는 종료 노드를 식별할 수 있다.
먼저, 출발 편 항공기의 경우에 있어서, 노드 식별부(140)는, 공항면 탐지부(110)에서 획득된 항공기의 지상 이동 정보 중 출발 활주로에 가장 먼저 진입하는 지점과 가장 가까운 큐 노드(QUEUE NODE) 또는 택시 노드(TAXI NODE)를 식별한다.
식별된 노드가 큐 노드인 경우, 상기 큐 노드와 연결된 가장 가까운 출발 노드(DEPARTURE NODE)를 상기 항공기의 택시 라우트의 종료 노드로 결정한다.
이때, 상기 출발 노드는 상기 큐 노드와 연결되어 링크를 형성하는 출발 노드를 의미하며, 상기 큐 노드와 연결되어 링크를 형성하는 출발 노드는 복수 개가 존재할 수 있으므로, 상기 복수 개의 출발 노드 중 상기 큐 노드와 가장 가까운 출발 노드를 상기 택시 라우트의 종료 노드로 결정하는 방식을 취할 수 있다.
반대로, 식별된 노드가 택시 노드인 경우에는, 식별된 상기 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드가 하나만 존재하는 링크를 상기 데이터베이스에서 검색한다. 상기 데이터베이스에서 이러한 조건을 만족하는 링크가 검색되면, 검색된 링크 중에서 식별된 상기 택시 노드와 출발 노드를 포함하는 링크를 선정하고, 선정된 상기 링크에 포함되는 상기 출발 노드를 해당 택시 라우트의 종료 노드로 결정할 수 있다.
일반적으로 하나의 경로에는 복수 개의 택시 노드가 존재하며, 하나의 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드는 2개 이상 존재할 수 있다. 그러나, 식별된 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드가 하나만 존재하는 것은, 해당 라우트가 식별된 상기 택시 노드 부근에서 종료되는 것으로 이해할 수 있으므로, 위와 같은 방식으로 종료 노드를 결정할 수 있다.
한편, 도착 편 항공기의 시작 노드 또한 위와 같은 방법을 통해 결정할 수 있다. 상기 도착 편 항공기의 택시 라우트에 시작 노드가 존재하지 않는 경우, 노드 식별부(140)는 상기 택시 라우트에 포함되는 복수 개의 노드 중, 도착 활주로에 가장 가까운 큐 노드 또는 택시 노드를 식별한다.
식별된 노드가 큐 노드인 경우, 상기 큐 노드와 연결된 가장 가까운 도착 노드(ARRIVAL NODE)를 상기 항공기의 택시 라우트의 시작 노드로 결정한다.
반대로, 식별된 노드가 택시 노드인 경우에는, 식별된 상기 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드가 하나만 존재하는 링크를 상기 데이터베이스에서 검색한다. 상기 데이터베이스에서 이러한 조건을 만족하는 링크가 검색되면, 검색된 링크 중에서 식별된 상기 택시 노드와 도착 노드를 포함하는 링크를 선정하고, 선정된 상기 링크에 포함되는 상기 도착 노드를 해당 택시 라우트의 시작 노드로 결정할 수 있다.
지금까지는 항공기의 스탠드 정보가 제공되는 경우에 시작 노드와 종료 노드를 식별하는 방법을 설명하였다. 그러나, 상기 스탠드 정보가 제공되지 않는 경우에는, 상기 시작 노드와 종료 노드를 식별하기에 앞서 스탠드 노드를 결정하는 과정이 필요하다.
출발 편 항공기의 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 공항면 탐지부(110)에서 획득되는 항공기의 첫 번째 위치와 가장 가까운 노드를 스탠드 노드로 결정할 수 있다.
마찬가지로 도착 편 항공기의 경우, 게이트 노드, 파크 노드 또는 디아이싱 노드 중, 공항면 탐지부(110)에서 획득되는 항공기의 마지막 위치와 가장 가까운 노드를 스탠드 노드로 결정할 수 있다.
도 6은 노드 식별부(140)에서 식별된 택시 라우트의 시작 노드와 종료 노드를 나타내며, 빨간 점으로 표시된 위치가 각각 상기 시작 노드 및 종료 노드에 해당한다.
최종 경로 추출부(150)는 상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출한다.
이때, 최종 경로 추출부(150)는 최종 택시 라우트 추출에 앞서, 상기 택시 라우트에 포함된 복수 개의 노드 중 유효하지 않는 노드를 제거하는 동작을 수행할 수 있다.
노드 식별부(140)에서 식별된 시작 노드와 종료 노드 사이에 위치하는 복수 개의 노드들을 순서에 맞추어 링크를 생성하였을 때, 생성된 상기 링크가 상기 데이터베이스에 저장된 노드 정보에 포함되지 않는 경우, 상기 링크는 유효하지 않은 데이터로 판단하고, 상기 택시 라우트에서 삭제된다.
그리고, 최종 경로 추출부(150)는 삭제된 링크에 해당하는 구간 내에 새로운 노드를 추가할 수 있다. 이때, 추가되는 노드는 상기 구간에 포함되어 유효한 링크를 형성하는 조건을 만족하여야 하며, 상기 데이터베이스에 포함된 노드 정보를 고려하여 결정된다.
도 7은 이러한 과정을 통해 유효하지 않은 노드들이 제거된 택시 라우트를 나타내며, 도 6에 도시되는 택시 라우트에 비하여 A 지점과 B 지점 사이에서 몇몇 노드가 제거된 것을 확인할 수 있다.
이때, 상기 최단 경로 알고리즘으로는 Dijkstra 알고리즘이 사용될 수 있다. Dijkstra 알고리즘은 가중치가 있는 방향 그래프에서 임의의 두 노드 사이의 최단 거리를 구하는 알고리즘으로, 음수 가중치가 없는 경우에만 적용될 수 있다.
Dijkstra 알고리즘이 본 발명에 적용되는 경우, 상기 가중치는 노드와 노드 간의 거리(즉, 링크의 길이)가 될 수 있으며, Dijkstra 알고리즘은 택시 라우트의 시작 노드에서부터 종료 노드에 도달할 때까지 각 노드에 연결되는 모든 노드의 링크 길이를 계산하여 최단거리 경로를 탐색할 수 있다.
실제 공항 내에서 항공기들은 계류장 및 유도로 상에서 지상교통 혼잡에 따라 짧은 경로 대신 먼 거리를 우회하여 이동하는 경우가 종종 발생한다. Dijkstra 알고리즘은 분할된 상기 세부 라우트에 대해 최단 경로를 추출한다.
한편, 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하는 경우, 우회 경로에 대한 손실이 발생하지 않도록 하기 위하여, 수집된 노드 정보를 바탕으로 항공기의 Heading 변화를 모니터링하고, 이로부터 항공기의 대략적인 turn 지점을 식별할 수 있다. 그리고, 식별된 상기 turn 지점에 대응되는 노드를 기준으로 상기 복수의 세부 라우트를 생성할 수 있다.
도 8은 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할한 화면을 나타낸다. 도8에서 검정색으로 표시되는 노드는 수집된 노드 정보를 바탕으로 항공기 Heading 변화를 모니터링하여 식별된 항공기 turn 지점으로, 세부 라우트의 시작 노드 또는 종료 노드를 의미한다.
한편, 도 9에 도시되는 이미지들은 각각 분할된 복수의 세부 라우트중 일부를 나타낸 것이며, 각각의 이미지에서 검정색으로 표기된 AB 구간은 A 노드와 B 노드 사이의 최단 거리를 의미한다. 그리고, 상기 최단 거리는 최단 경로 알고리즘을 통해 추출된 것으로 이해할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템(200)은, 공항면 탐지부(210), 맵핑부(220), 경로 검출부(230), 노드 식별부(240), 최종 경로 추출부(250) 및 유효성 검증부(260)를 포함한다.
공항면 탐지부(210), 맵핑부(220), 경로 검출부(230), 노드 식별부(240) 및 최종 경로 추출부(250)는 도 1을 참조로 하여 설명한 공항면 탐지부(110), 맵핑부(120), 경로 검출부(130), 노드 식별부(140) 및 최종 경로 추출부(150)와 실질적으로 동일한 동작을 수행하므로, 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
유효성 검증부(260)는 최종 경로 추출부(250)에서 추출된 최종 택시 라우트에 대한 유효성 여부를 검증한다. 보다 구체적으로, 유효성 검증부(260)는 상기 최종 택시 라우트에 필수 노드가 포함되어 있는 경우에 한하여, 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단한다.
여기서, 상기 필수 노드는 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE), 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중 하나의 노드를 포함할 수 있으며, 해당 항공기가 출발 편인 경우 1개의 출발 노드(DEPARTURE NODE)를, 도착 편인 경우에는 1개의 도착 노드(ARRIVAL NODE)를 더 포함할 수 있다.
도 11은 유효성 검증을 통해 최종적으로 추출된 항공기의 최종 택시 라우트를 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 10을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 유효성 검증부(260)는 최종 경로 추출부(250)에서 추출된 최종 택시 라우트가 상기 필수 노드를 포함하는지 여부에 따라 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단할 수 있다.
또한, 유효성 검증부(260)는 해당 항공기가 출발 편인 경우에는 상기 최종 택시 라우트가 1개의 출발 노드(DEPARTURE NODE)를, 해당 항공기가 도착 편인 경우에는 상기 최종 택시 라우트가 1개의 도착 노드(ARRIVAL NODE)를 포함하는 경우에 한하여, 각각의 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법은, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S120), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S130), 노드 정보 식별 단계(S140) 및 최종 택시 라우트 추출 단계(S150)를 포함한다.
지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서는, 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보 및 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득한다. 본 발명에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법은, 항공기의 지상 이동 경로를 추출하는 것을 목적으로 하며, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서는 공항 내 지상에서의 항공기의 이동 정보를 획득한다.
따라서, 해당 항공기가 출발 편인 경우, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 게이트에서부터 이륙 직전까지 이동한 경로에 관한 정보일 수 있다. 또한, 해당 항공기가 도착 편인 경우, 상기 항공기의 지상 이동 정보는 착륙 시점부터 게이트까지 이동한 경로에 관한 정보일 수 있다.
상기 지상 이동 정보는 상기 항공기의 위치정보, 속도정보 및 상기 위치정보, 속도정보가 검출된 시간정보를 포함할 수 있다. 상기 지상 이동 정보를 분석함으로써, 해당 항공기의 시간에 따른 상기 공항 내 지상에서의 위치, 해당 위치에서의 속도에 관한 정보를 파악할 수 있다.
또한, 공항 내에서 이륙시까지 이동한 실제 경로를 판단할 수 있으며, 항공기 착륙 후 게이트까지 이동한 실제 경로를 판단할 수 있다.
상기 지상 이동 정보를 획득하기 위하여 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서는 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)를 포함할 수 있다. ASDE는 공항 지상 감시 레이더를 의미하며, 공항의 악천후시 또는 관제탑의 위치가 활주로나 유도로 등을 명료하게 눈으로 관측하기 곤란한 경우 공항 지표면의 교통량을 감시하고 지상을 주행중인 항공기와 차량 등을 관제하는데 사용된다. 또한, ASDE에 사용되는 레이더는 분해력이 강한 성능을 가지고 활주로, 유도로에 있는 항공기 차량 등을 현시 장치에 식별하여 표시할 수 있다.
또한, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서는 데이터베이스에 저장된 공항의 노드 정보를 획득한다. 상기 노드 정보는 공항 내 항공기가 이동하는 계류장(ramp), 유도로(taxiway), 활주로(runway) 등을 일정한 규칙에 따라 마디 형태로 구분한 것으로, 교통 흐름에 영향을 줄 수 있는 공항 지상의 주요 지점들을 의미하는 노드(node)와, 노드와 노드를 연결하는 링크(link) 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 노드 정보는 상기 공항의 AIP(Aeronautical Informatino Publication)로부터 획득될 수 있다. 상기 AIP를 참조하면, 공항의 전체적인 형상, 게이트 수, 유도로와 계류장 사이의 관제 이양점(Transfer of Control Points, TCP) 및 각 RCP의 관제 이양방향, 계류장 및 유도로 상에서의 항공기 이동 방향, 각 게이트 별 항공기 푸시-백(push-back) 절차, 활주로 대기열(queue) 형상 및 수, 활주로 운영 방향 및 모드, 제방빙(de-icing) 시설 및 운영절차 등 전반적인 지상교통 운영 현황에 관한 내용을 확인할 수 있다. 한편, 상기 노드 정보에 포함되는 상기 노드와 링크의 종류는 앞서 도 1을 참조로 하여 설명한 바와 같다.
상기 노드 정보는 해당 공항의 주요 지점에 숫자로 표기되는 Node ID 및 Node 종류로서 구분될 수 있으며, 각각의 노드에는 좌표 값이 부여될 수 있다. 상기 좌표 값은 위도/경도/고도 값으로 변환될 수 있다.
한편, 공항 AIP를 참조하여 항공기의 택시 라우트(taxi route)를 생성하는 경우, 그 경로가 상당히 단순해질 수 있는데, 이는 공항 지상의 교통 혼잡도 및 항공기 간 충돌 등을 고려하여 실제 관제 상황에서 발생할 수 있는 다양한 항공기 우회 지상 이동 경로를 설정하는 것이 용이하지 않기 때문이다.
지상 이동 정보 맵핑 단계(S120)에서는, 실제 공항에서 운영되고 있는 항공기의 지상 이동 경로를 추출하기 위하여 상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑한다.
각각의 노드에 부여되는 상기 좌표 값은 각 공항의 AIP 상에 기술된 공항 원점을 기준으로 ENU(East, North, Up) 좌표계 상에서의 X(East 축), Y(North 축) 값으로 제공되고 있다.
이에 반해, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서 획득되는, 특히 ASDE를 통해 획득되는 상기 지상 이동 정보(항공기의 위치정보 및 속도정보)는 공항 내 다른 원점을 기준으로 제공될 수 있다.
택시 라우트 정보 검출 단계(S130)에서는, 맵핑된 항공기 지상 이동 좌표를 기준으로 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트 정보를 검출한다.
상기 인접 노드는 상기 맵핑된 항공기 지상 이동 좌표를 기준으로 미리 설정된 거리 이내에 존재하는 노드를 의미한다. 상기 인접 노드로 판단하기 위한 기준 거리는 공항의 유도로 및 계류장 내 항공기 이동 경로 간의 간격, 대기열 간의 간격, 획득된 항공기 지상 이동 정보의 정확도 등을 고려하여 결정될 수 있다.
ASDE는 일반적으로 약 1Hz로 항공기의 위치 및 속도정보를 제공하기 때문에 항공기 속도가 느린 계류장 내에서는 항공기 위치 좌표들이 서로 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 동일한 인접 노드가 반복적으로 수집될 수 있으며, 수집된 상기 중복 인접 노드 중 불필요한 노드를 제거하는 과정이 필요하다.
인접 노드 수집 및 중복 노드 삭제 과정을 거치면 해당 항공기의 택시 라우트(taxi route)가 검출된다.
노드 정보 식별 단계(S140)에서는, 상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 시작 노드 정보 또는 종료 노드 정보를 식별한다.
노드 정보 식별 단계(S140)에서는 상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 출발 노드 정보 또는 도착 노드 정보를 식별한다. 택시 라우트 정보 검출 단계(S130)에서 검출되는 택시 라우트는 여러 개의 노드로 구성되며 시작 노드 정보와 종료 노드 정보를 포함하게 된다.
그리고, 노드 정보 식별 단계(S140)에서는 상기 데이터베이스에 저장된 노드(node) 정보 중 해당 택시 라우트에 포함된 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE), 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중에서 스탠드(stand)로 사용된 노드를 식별한다.
스탠드 노드 정보는 해당 공항의 항공기 스탠드 배정 정보를 통해 획득할 수 있으며, 해당 항공기가 출발 편인 경우 식별된 스탠드 노드는 택시 라우트의 시작 노드가 되며, 출발 노드(DEPARTURE NODE)는 종료 노드가 된다.
그리고, 해당 항공기가 도착 편인 경우 식별된 스탠드 노드는 택시 라우트의 종료 노드가 되며, 도착 노드(ARRIVAL NODE)는 시작 노드가 된다.
한편, 항공기의 택시 라우트에 출발 노드 또는 도착 노드가 존재하지 않는 경우에는 출발 편인 경우와 도착 편인 경우로 구분하여, 다음과 같은 과정을 통해 상기 택시 라우트의 시작 노드 또는 종료 노드를 식별할 수 있다.
먼저, 출발 편 항공기의 경우에 있어서, 노드 정보 식별 단계(S140)에서는, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서 획득된 항공기의 지상 이동 정보 중 출발 활주로에 가장 먼저 진입하는 지점과 가장 가까운 큐 노드(QUEUE NODE) 또는 택시 노드(TAXI NODE)를 식별한다.
식별된 노드가 큐 노드인 경우, 상기 큐 노드와 연결된 가장 가까운 출발 노드(DEPARTURE NODE)를 상기 항공기의 택시 라우트의 종료 노드로 결정한다.
이때, 상기 출발 노드는 상기 큐 노드와 연결되어 링크를 형성하는 출발 노드를 의미하며, 상기 큐 노드와 연결되어 링크를 형성하는 출발 노드는 복수 개가 존재할 수 있으므로, 상기 복수 개의 출발 노드 중 상기 큐 노드와 가장 가까운 출발 노드를 상기 택시 라우트의 종료 노드로 결정하는 방식을 취할 수 있다.
반대로, 식별된 노드가 택시 노드인 경우에는, 식별된 상기 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드가 하나만 존재하는 링크를 상기 데이터베이스에서 검색한다. 상기 데이터베이스에서 이러한 조건을 만족하는 링크가 검색되면, 검색된 링크 중에서 식별된 상기 택시 노드와 출발 노드를 포함하는 링크를 선정하고, 선정된 상기 링크에 포함되는 상기 출발 노드를 해당 택시 라우트의 종료 노드로 결정할 수 있다.
일반적으로 하나의 경로에는 복수 개의 택시 노드가 존재하며, 하나의 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드는 2개 이상 존재할 수 있다. 그러나, 식별된 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드가 하나만 존재하는 것은, 해당 라우트가 식별된 상기 택시 노드 부근에서 종료되는 것으로 이해할 수 있으므로, 위와 같은 방식으로 종료 노드를 결정할 수 있다.
한편, 도착 편 항공기의 시작 노드 또한 위와 같은 방법을 통해 결정할 수 있다. 상기 도착 편 항공기의 택시 라우트에 시작 노드가 존재하지 않는 경우, 노드 정보 식별 단계(S140)에서는 상기 택시 라우트에 포함되는 복수 개의 노드 중, 도착 활주로에 가장 가까운 큐 노드 또는 택시 노드를 식별한다.
식별된 노드가 큐 노드인 경우, 상기 큐 노드와 연결된 가장 가까운 도착 노드(ARRIVAL NODE)를 상기 항공기의 택시 라우트의 시작 노드로 결정한다.
반대로, 식별된 노드가 택시 노드인 경우에는, 식별된 상기 택시 노드와 연결되는 또 다른 택시 노드가 하나만 존재하는 링크를 상기 데이터베이스에서 검색한다. 상기 데이터베이스에서 이러한 조건을 만족하는 링크가 검색되면, 검색된 링크 중에서 식별된 상기 택시 노드와 도착 노드를 포함하는 링크를 선정하고, 선정된 상기 링크에 포함되는 상기 도착 노드를 해당 택시 라우트의 시작 노드로 결정할 수 있다.
지금까지는 항공기의 스탠드 정보가 제공되는 경우에 시작 노드와 종료 노드를 식별하는 방법을 설명하였다. 그러나, 상기 스탠드 정보가 제공되지 않는 경우에는, 상기 시작 노드와 종료 노드를 식별하기에 앞서 스탠드 노드를 결정하는 과정이 필요하다.
출발 편 항공기의 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서 획득되는 항공기의 첫 번째 위치와 가장 가까운 노드를 스탠드 노드로 결정할 수 있다.
마찬가지로 도착 편 항공기의 경우, 게이트 노드, 파크 노드 또는 디아이싱 노드 중, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110)에서 획득되는 항공기의 마지막 위치와 가장 가까운 노드를 스탠드 노드로 결정할 수 있다.
최종 택시 라우트 추출 단계(S150)에서는, 상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출한다.
이때, 최종 택시 라우트 추출 단계(S150)에서는 최종 택시 라우트 추출에 앞서, 상기 택시 라우트에 포함된 복수 개의 노드 중 유효하지 않는 노드를 제거하는 동작을 수행할 수 있다.
노드 정보 식별 단계(S140)에서 식별된 시작 노드와 종료 노드 사이에 위치하는 복수 개의 노드들을 순서에 맞추어 링크를 생성하였을 때, 생성된 상기 링크가 상기 데이터베이스에 저장된 노드 정보에 포함되지 않는 경우, 상기 링크는 유효하지 않은 데이터로 판단하고, 상기 택시 라우트에서 삭제된다.
그리고, 최종 택시 라우트 추출 단계(S150)에서는 삭제된 링크에 해당하는 구간 내에 새로운 노드를 추가할 수 있다. 이때, 추가되는 노드는 상기 구간에 포함되어 유효한 링크를 형성하는 조건을 만족하여야 하며, 상기 데이터베이스에 포함된 노드 정보를 고려하여 결정된다.
이때, 상기 최단 경로 알고리즘으로는 Dijkstra 알고리즘이 사용될 수 있다. Dijkstra 알고리즘은 가중치가 있는 방향 그래프에서 임의의 두 노드 사이의 최단 거리를 구하는 알고리즘으로, 음수 가중치가 없는 경우에만 적용될 수 있다.
Dijkstra 알고리즘이 본 발명에 적용되는 경우, 상기 가중치는 노드와 노드 간의 거리(즉, 링크의 길이)가 될 수 있으며, Dijkstra 알고리즘은 택시 라우트의 시작 노드에서부터 종료 노드에 도달할 때까지 각 노드에 연결되는 모든 노드의 링크 길이를 계산하여 최단거리 경로를 탐색할 수 있다.
실제 공항 내에서 항공기들은 계류장 및 유도로 상에서 지상교통 혼잡에 따라 짧은 경로 대신 먼 거리를 우회하여 이동하는 경우가 종종 발생한다. 따라서, Dijkstra 알고리즘은 상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하고, 분할된 상기 세부 라우트에 대해 최단 경로를 추출한다.
한편, 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하는 경우, 우회 경로에 대한 손실이 발생하지 않도록 하기 위하여, 수집된 노드 정보를 바탕으로 항공기의 Heading 변화를 모니터링하고, 이로부터 항공기의 대략적인 turn 지점을 식별할 수 있다. 그리고, 식별된 상기 turn 지점에 대응되는 노드를 기준으로 상기 복수의 세부 라우트를 생성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법은, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S210), 좌표 변환 단계(S220), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S230), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S240), 노드 정보 식별 단계(S250) 및 최종 택시 라우트 추출 단계(S260)를 포함한다.
지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S210), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S230), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S240), 노드 정보 식별 단계(S250) 및 최종 택시 라우트 추출 단계(S260)에서는 각각, 도 12를 참조로 하여 설명한, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S120), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S130), 노드 정보 식별 단계(S140) 및 최종 택시 라우트 추출 단계(S150)에서와 실질적으로 동일한 동작이 수행되므로, 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
좌표 변환 단계(S220)에서는 상기 지상 이동 정보의 좌표를 상기 공항 원점을 기준으로 변환하는 작업을 수행한다. 예를 들어, 인천공항에 설치된 ASDE의 경우, 33L 활주로 시단을 원점으로 항공기 위치 및 속도정보를 제공하고 있다. 따라서, 인천공항 ASDE를 통해 획득된 항공기의 지상 이동 정보를 인천공항의 노드 정보에 맵핑하기 위해서는 공항 원점을 기준으로 ASDE 좌표를 변환하는 작업이 필요하다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법은, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S310), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S320), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S330), 노드 정보 식별 단계(S340), 최종 택시 라우트 추출 단계(S350) 및 유효성 검증 단계(S360)를 포함한다.
지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S310), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S320), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S330), 노드 정보 식별 단계(S340) 및 최종 택시 라우트 추출 단계(S350)에서는 각각, 도 12를 참조로 하여 설명한, 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계(S110), 지상 이동 정보 맵핑(mapping) 단계(S120), 택시 라우트(taxi route) 정보 검출 단계(S130), 노드 정보 식별 단계(S140) 및 최종 택시 라우트 추출 단계(S150)에서와 실질적으로 동일한 동작이 수행되므로, 중복되는 내용에 한하여 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
유효성 검증 단계(S360)에서는 최종 택시 라우트 추출 단계(S350)에서 추출된 최종 택시 라우트에 대한 유효성 여부를 검증한다. 보다 구체적으로, 유효성 검증 단계(S360)에서는 상기 최종 택시 라우트에 필수 노드가 포함되어 있는 경우에 한하여, 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단한다.
여기서, 상기 필수 노드는 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE), 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중 하나의 노드를 포함할 수 있으며, 해당 항공기가 출발 편인 경우 1개의 출발 노드(DEPARTURE NODE)를, 도착 편인 경우에는 1개의 도착 노드(ARRIVAL NODE)를 더 포함할 수 있다.
또한, 유효성 검증 단계(S360)에서는 해당 항공기가 출발 편인 경우에는 상기 최종 택시 라우트가 하나의 출발 노드(DEPARTURE NODE)를, 해당 항공기가 도착 편인 경우에는 상기 최종 택시 라우트가 하나의 도착 노드(ARRIVAL NODE)를 포함하는 경우에 한하여, 각각의 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 200: 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템
110, 210: 공항면 탐지부
120, 220: 맵핑부
130, 230: 경로 검출부
140, 240: 노드 식별부
150, 250: 최종 경로 추출부
260: 유효성 검증부
121: 좌표 변환 모듈
110, 210: 공항면 탐지부
120, 220: 맵핑부
130, 230: 경로 검출부
140, 240: 노드 식별부
150, 250: 최종 경로 추출부
260: 유효성 검증부
121: 좌표 변환 모듈
Claims (19)
- 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보를 획득하는 공항면 탐지부;
데이터베이스로부터 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득하고, 상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑(mapping)하는 맵핑부;
맵핑된 좌표의 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트(taxi route) 정보를 검출하는 경로 검출부;
상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트의 시작 노드 정보 또는 종료 노드 정보를 식별하는 노드 식별부; 및
상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출하는 최종 경로 추출부;
를 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 항공기의 지상 이동 정보는 상기 항공기의 위치정보, 속도정보 및 상기 위치정보, 속도정보가 검출된 시간정보를 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 공항면 탐지부는 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)를 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 노드 식별부는 상기 항공기의 스탠드 노드 정보가 존재하지 않는 경우, 스탠드 노드를 결정하되,
상기 항공기가 출발 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 공항면 탐지부에서 획득되는 상기 항공기의 첫 번째 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정하고,
상기 항공기가 도착 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 공항면 탐지부에서 획득되는 상기 항공기의 마지막 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 맵핑부는 상기 지상 이동 정보에 포함되는 위치정보의 좌표를 상기 노드 정보에 대응하는 좌표로 변환하는 좌표 변환 모듈을 포함하고,
상기 좌표 변환 모듈은 상기 변환된 위치정보 좌표를 상기 노드 정보에 맵핑하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 최종 택시 라우트의 유효성을 검증하는 유효성 검증부를 더 포함하고,
상기 유효성 검증부는 상기 최종 택시 라우트에 필수 노드가 포함되어 있는 경우에 한하여 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 필수 노드는,
게이트 노드(gate node), 파크 노드(park node), 또는 디아이싱 노드(deicing node) 중 하나의 노드를 포함하며,
상기 항공기가 출발 편인 경우 하나의 출발 노드(departure node), 상기 항공기가 도착 편인 경우 하나의 도착 노드(arrival node)를 더 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 최종 경로 추출부는 Dijkstra 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 추출하는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 노드 정보는 상기 공항의 AIP(Aeronautical Information Publication)로부터 획득되는 항공기 지상 이동 경로 추출 시스템. - 공항 내에서 탐지되는 항공기의 지상 이동 정보 및 상기 공항의 노드(node) 정보를 획득하는 단계;
상기 지상 이동 정보를 상기 노드 정보에 맵핑(mapping)하는 단계;
맵핑된 좌표의 인접 노드 정보를 수집하고, 수집된 인접 노드 정보 중 중복되는 노드 정보를 삭제하여 상기 항공기의 택시 라우트(taxi route) 정보를 검출하는 단계;
상기 항공기의 스탠드(stand) 노드 정보를 이용하여 상기 택시 라우트에 포함된 시작 노드 정보 또는 종료 노드 정보를 식별하는 단계; 및
상기 택시 라우트를 복수의 세부 라우트로 분할하여, 분할된 상기 세부 라우트에 최단 경로 알고리즘을 적용하고, 추출된 최단 경로를 포함하는 최종 택시 라우트를 추출하는 단계;
를 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 항공기의 지상 이동 정보는 상기 항공기의 위치정보, 속도정보 및 상기 위치정보, 속도정보가 검출된 시간정보를 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제11항에 있어서,
상기 항공기의 지상 이동 정보는 ASDE(Airport Surface Detection Equipment)를 통해 획득되는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 노드 정보 식별 단계에서는 상기 항공기의 스탠드 노드 정보가 존재하지 않는 경우, 스탠드 노드를 결정하되,
상기 항공기가 출발 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 지상 이동 정보 및 노드 정보를 획득하는 단계에서 획득되는 상기 항공기의 첫 번째 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정하고,
상기 항공기가 도착 편인 경우, 게이트 노드(GATE NODE), 파크 노드(PARK NODE) 또는 디아이싱 노드(DEICING NODE) 중, 상기 지상 이동 정보 및 노드 정보 획득 단계에서 획득되는 상기 항공기의 마지막 위치를 기준으로 가장 가까운 노드를 상기 스탠드 노드로 결정하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 지상 이동 정보에 포함되는 위치정보의 좌표를 상기 노드 정보에 대응하는 좌표로 변환하는 단계를 더 포함하고,
상기 맵핑 단계에서는, 상기 변환된 위치정보 좌표를 상기 노드 정보에 맵핑하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 최종 택시 라우트의 유효성을 검증하는 단계를 더 포함하고,
상기 유효성 검증 단계에서는 상기 최종 택시 라우트에 필수 노드가 포함되어 있는 경우에 한하여 상기 최종 택시 라우트를 유효한 최종 택시 라우트로 판단하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제15항에 있어서,
상기 필수 노드는,
게이트 노드(gate node), 파크 노드(park node), 또는 디아이싱 노드(deicing node) 중 하나의 노드를 포함하며,
상기 항공기가 출발편인 경우 하나의 출발 노드(departure node), 상기 항공기가 도착편이 경우 하나의 도착 노드(arrival node)를 더 포함하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 최종 택시 라우트 추출 단계에서는, Dijkstra 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 추출하는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 노드 정보는 상기 공항의 AIP(Aeronautical Information Publication)로부터 획득되는 항공기 지상 이동 경로 추출 방법. - 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 항공기 지상 이동 경로 추출 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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