KR102539004B1 - 도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치 및 이착륙 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이착륙장의 지상 및 상공으로부터 객체 정보를 수집하기 위한 수집부와, 이착륙장을 이용할 비행체와 통신하기 위한 통신부와, 수집된 객체 정보로부터 통신부와 통신한 비행체에 해당하는 객체를 확인하고, 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 통제부를 포함하는, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 통제 장치와, 이에 적용되는 이착륙 방법으로서, 도심의 이착륙장을 이용하는 비행체가 안전하게 이착륙할 수 있도록 하는 통제 장치 및 이착륙 방법이 제시된다.

Description

도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치 및 이착륙 방법{CONTROLLER AND TAKE-OFF AND LANDING METHOD FOR URBAN AIR MOBILITY}

본 발명은 도심 항공 모빌리티를 위한 통제 장치 및 이착륙 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도심의 이착륙장을 이용하는 비행체가 안전하게 이착륙할 수 있도록 하는 통제 장치 및 이착륙 방법에 관한 것이다.

도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)는 지상과 항공을 연결하는 3차원 도심 항공 교통체계로서, 기존에 도심에 제공된 지상 교통체계를 보완 혹은 대체할 수 있는 차세대 교통체계이다. 도심 항공 모빌리티는 수직 이착륙이 가능한 개인항공기를 도심 상공에서 예컨대 에어 택시의 개념으로 운용하여 사람 및 화물을 신속하게 운송할 수 있다.

도심 항공 모빌리티가 도심의 차세대 교통체계로 자리잡기 위해서는 개인항공기의 안전한 이착륙이 보장되어야 한다. 예컨대 도심 항공 모빌리티에 사용되는 개인항공기(PAV)는 도심 내에 마련된 이착륙장에서 이착륙을 수행한다. 이에, 이착륙장 주변에는 건축물, 구조물 등이 위치할 수 있다. 또한, 이착륙장 주변에는 지상 교통체계와의 연결을 위한 환승 터미널 등의 시설물이 위치할 수 있다. 이때, 예측하지 못한 물체 예컨대 조류, 드론, 다른 개인항공기 등이 건축물 및 구조물 사이를 통과하여 이착륙장의 상측공간 및 주변공간으로 상시 진입할 수 있다. 또한, 환승 터미널을 이용하는 탑승객이 돌발적으로 탑승 경로를 벗어나 개인항공기의 사각에서 개인항공기에 근접 및 접촉할 수 있다. 이때, 예측하지 못한 물체 및 탑승객은 개인항공기의 이착륙 시에 장애물로 작용할 수 있다.

따라서, 개인항공기가 장애물에 의해 안전하게 이착륙하지 못할 수 있고, 이착륙 중에 장애물과 충돌하여 손상되거나, 자체적인 판단에 따라 장애물을 무리하게 피하다가 이착륙 경로를 이탈하여 주변의 건축물, 구조물, 환승 터미널 등과 충돌하여 대형 사고가 발생할 수 있다.

따라서, 도심 내의 이착륙장에서 이착륙하는 개인항공기를 모니터링하여 장애물과의 충돌을 방지하여 주는 것이 필요하다. 즉, 항공 관제 및 운용 통제소에서 도심 내의 이착륙장에서 이착륙하는 개인항공기를 모니터링하여 안전하게 이착륙시켜줄 필요가 있다.

그런데 개인항공기들을 모니터링하여 이착륙 시의 안전을 보장해줄 수 있는 체계가 아직 마련되지 않아, 도심 항공 모빌리티가 보급되는 경우 안전문제가 발생할 우려가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR 10-2021-0009545 A

본 발명은 도심의 이착륙장을 이용하는 비행체를 안전하게 이착륙시킬 수 있는 통제 장치 및 이착륙 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치는, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 통제 장치로서, 이착륙장의 지상 및 상공으로부터 객체 정보를 수집하기 위한 수집부; 상기 이착륙장을 이용할 비행체와 통신하기 위한 통신부; 수집된 객체 정보로부터 상기 통신부와 통신한 비행체에 해당하는 객체를 확인하고, 상기 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 상기 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 통제부;를 포함한다.

상기 수집부는, 상기 지상 및 상기 상공으로부터 광 신호를 감지하기 위한 카메라 센서; 상기 지상 및 상기 상공으로부터 레이다 신호를 감지하기 위한 레이다 센서; 상기 광 신호 및 상기 레이다 신호를 분석하여 객체를 탐지하고 추적하는 데이터 처리기; 상기 데이터 처리기의 탐지 결과 및 추적 결과를 상기 객체 정보로서 저장하는 데이터 베이스;를 포함할 수 있다.

상기 데이터 처리기는, 상기 레이다 신호를 분석하여 객체를 식별하고, 상기 광 신호를 분석하여 객체 이미지를 생성하고 식별된 객체와 매칭시키며, 식별된 객체와 매칭된 객체 이미지를 분석하여 식별된 객체를 분류하고, 분류된 객체를 특성별로 각기 다른 방식으로 추적할 수 있다.

상기 통신부는 상기 비행체로부터 통신 요청 신호 및 비행 정보를 수신하고, 상기 비행체로 비행 정보 요청 신호를 송신할 수 있다.

상기 통제부는, 상기 비행 정보로부터 상기 비행체의 경로 정보를 도출하고, 도출된 경로 정보와 상기 추적 결과를 대비하여, 도출된 경로 정보와 유사하거나 동일한 추적 결과를 가진 객체를 상기 비행체로 확인하는 확인기; 상기 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체의 추적 결과를 대비하여, 대비 결과에 따라 충돌 여부를 예측하기 위한 예측기; 예측 결과에 따라 회피 정보 또는 이착륙 허가 명령을 상기 비행체로 확인된 객체로 송신하여 상기 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 제어기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 이착륙 방법은, 도심 항공 모빌리티를 위한 이착륙 방법으로서, 이착륙장의 지상 및 상공으로부터 객체 정보를 수집하는 과정; 비행체와 통신하는 과정; 수집된 객체 정보 중 상기 비행체에 해당하는 객체를 확인하는 과정; 상기 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하는 과정; 충돌 여부의 예측 결과에 따라 상기 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하는 과정;을 포함한다.

상기 객체 정보를 수집하는 과정은, 상기 지상 및 상기 상공을 스캔하고, 객체를 탐지하는 과정; 탐지된 객체를 추적하는 과정; 탐지 결과 및 추적 결과를 객체 정보로서 수집하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 지상 및 상기 상공을 스캔하고, 객체를 탐지하는 과정은, 상기 지상 및 상기 상공으로부터 레이다 신호 및 광 신호를 감지하는 과정; 감지된 레이다 신호를 분석하여 객체를 식별하는 과정; 감지된 광 신호를 분석하여 객체 이미지를 생성하고 식별된 객체와 매칭시키는 과정; 객체 이미지가 매칭된 객체를 종류에 따라 1차 분류하는 과정; 1차 분류된 객체를 특성별로 2차 분류하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 1차 분류된 객체를 특성별로 2차 분류하는 과정은, 상기 1차 분류된 객체를 협조적 객체, 비협조적 객체, 고정 객체로 분류하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 탐지된 객체를 추적하는 과정은, 협조적 객체가 소속된 관제 체계로부터 협조적 객체의 경로 정보를 요청하여 입력받는 과정; 협조적 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 자세 정보를 확인하는 과정; 비협조적 객체의 식별에 사용된 레이다 신호를 이용하여 비협조적 객체의 경로 정보를 예측하는 과정; 고정 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 고정 객체의 구조 정보를 확인하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 비행체와 통신하는 과정은, 상기 비행체로부터 통신을 요청받는 과정; 상기 비행체로 상기 비행체의 비행 정보를 요청하여 입력받는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 비행 정보는 이착륙 위치, 비행 위치, 비행 속도를 포함할 수 있다.

상기 비행체에 해당하는 객체를 확인하는 과정은, 상기 비행 정보로부터 상기 비행체의 경로 정보를 도출하는 과정; 도출된 경로 정보와 상기 추적 결과를 대비하여, 도출된 경로 정보와 유사하거나 동일한 추적 결과를 선택하고, 선택된 추적 결과를 가진 객체를 상기 비행체로 확인하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 확인된 객체의 충돌 여부를 예측하는 과정은, 탐지된 객체 중 상기 비행체로 확인된 객체를 제외한 나머지 객체의 추적 결과와, 상기 비행체로 확인된 객체의 추적 결과를 대비하는 과정; 대비 결과에 따라 상기 비행체로 확인된 객체와 상기 나머지 객체 간의 충돌 여부를 예측하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 비행체의 이착륙을 제어하는 과정은, 상기 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 있음으로 예측되면, 수집된 객체 정보와 상기 비행체로부터 입력받은 비행 정보를 이용하여 회피 정보를 생성하고, 생성된 회피 정보를 상기 비행체로 확인된 객체에 송신하는 과정; 상기 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 없음으로 예측되면, 이착륙을 허가하는 명령을 상기 비행체로 확인된 객체에 송신하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 통제 장치가 이착륙장의 지상 및 상공에 위치하는 모든 객체에 대한 정보를 수집할 수 있고, 이착륙장을 이용할 비행체가 이착륙장의 지상 및 상공에 존재하는 다른 객체와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 수집된 객체 정보를 이용하여 비행체의 이착륙을 제어할 수 있다. 이에, 도심 내의 이착륙장에서 비행체를 안전하게 이착륙시킬 수 있다. 이로부터 도심 항공 모빌리티가 차세대 교통체계로 원활하게 자리잡을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 비행체의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이착륙 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 통제 장치 및 이착륙 방법으로서, 이하에서는 통제 장치 및 이착륙 방법이 도심 항공 모빌리티에 적용되는 경우를 예시하여 실시 예를 상세히 설명한다.

물론, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 이착륙 방법은 다양한 교통체계에 적용될 수 있다. 예컨대 여객기, 화물기, 드론 등의 운용을 위한 항공물류체계에도 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 이착륙 방법을 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치 및 비행체의 개략도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티는 기존에 도심에 제공된 지상 교통체계를 보완 혹은 대체하기 위해, 지상과 항공을 연결하는 3차원 도심 항공 교통체계로서, 비행 장치(100, 200) 및 관제 장치(미도시)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치는 비행체(100) 및 통제 장치(200)를 포함할 수 있다. 비행체(100)는 통제 장치(200)에 의해 이착륙이 통제될 수 있고, 이착륙이 완료되면 이착륙장에서 대기하며 다음 번 비행을 준비하거나, 목적지를 향해 도심 상공을 비행할 수 있다. 통제 장치(200)는 비행체(100)의 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)에 존재하는 각종 객체를 스캔하여 비행체(100)의 이착륙에 위험이 될 수 있는 상황을 예측할 수 있고, 예측 결과에 따라 비행체(100)의 이착륙을 통제할 수 있다. 통제 장치(200)는 통제 프로그램 및 통제 프로그램이 설치되는 통제 컴퓨터를 포함하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

한편, 관제 장치는 비행부(100)에 제공하기 위한 최초 비행 경로 및 수정 비행 경로를 생성하여 비행 장치로 송신하기 위한 것으로, 관제 프로그램 및 관제 프로그램이 설치되는 관제 컴퓨터를 포함하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 건물 및 도로 등이 구축된 도심에서 운용될 수 있다. 또한, 도심의 상공에는 도심 항공 모빌리티를 위한 비행체(100) 예컨대 개인항공기(PAV)가 비행할 수 있도록 하는 비행 구역이 설정될 수 있고, 비행체(100)는 비행 구역 내에서 주어진 비행 경로를 따라 비행할 수 있다. 이때, 주어진 비행 경로는 3차원 공간 상의 경로일 수 있다. 한편, 개인항공기(PAV)는 유인 에어 택시 혹은 무인 에어 택시를 포함할 수 있다. 물론, 개인항공기(PAV)는 다양한 형태로 운용될 수 있다.

건물의 옥상, 도심의 지상(1) 등에는 비행체(100)의 수직 이착륙을 위한 수직이착륙장(이하, 이착륙장(10)이라고 한다)이 구축될 수 있다. 이착륙장(10)은 도로, 철도, 지하철 등을 포함하는 지상 교통체계와 연계될 수 있다. 이착륙장(10)은 적어도 하나 이상의 이착륙 포트(P1, P2, P3)를 가질 수 있다. 이들 포트에서 비행체(100)가 이착륙을 수행할 수 있다.

한편, 이하에서 이착륙장(10)의 지상(1)은 이착륙장(10)의 각 포트에서 이착륙을 수행하는 비행체(100)의 안전에 영향을 미칠 수 있는 범위 내의 소정 면적으로 정의될 수 있다. 비행체(100)의 안전에 영향을 미칠 수 있는 범위는 도심 항공 모빌리티와 관련된 법령에 의해 정해질 수 있다. 물론, 비행체(100)의 안전에 영향을 미칠 수 있는 범위는 비행체(100)의 설계 및 제작 단계에서 비행체(100)의 이착륙을 시뮬레이션하거나, 비행체(100)의 운용 전 혹은 운용 중에 비행체(100)로 시험 비행을 수행하여 비행체(100)의 이착륙 시에 비행체(100)의 안전에 영향을 미칠 수 있는 범위를 정해줄 수도 있다.

또한, 이하에서 이착륙장(10)의 상공(F1, F2)은 이착륙장(10)의 지상(1)으로부터 소정 높이까지의 범위로 정해지는 소정 공간일 수 있다. 이때, 상공(F1, F2)은 이착륙장(10) 상에 정의되는 제1 영역(F1)과, 이를 둘러싸는 제2 영역(F2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(F1)을 중심 영역, 제2 영역(F2)을 주변 영역이라고 지칭할 수도 있다. 소정 높이는 비행체(100)가 이착륙 시 수직으로 비행하도록 정해진 높이일 수 있다. 물론, 소정 높이는 비행체(100)가 이착륙 시 수직 비행에서 수평 비행으로 전환하기 위해 경사지게 비행하도록 정해진 높이까지도 포함할 수 있다.

이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)은 비행체(100)의 안전한 이착륙을 위하여 통제되는 통제 구역으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)에 의해 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)에 존재하는 모든 객체가 탐지 및 추적될 수 있고, 그 결과가 비행체(200)의 이착륙을 제어하는 것에 사용될 수 있다.

도심에는 비행체(100)의 관제를 위한 관제소(미도시)가 운용될 수 있다. 관제소는 이동식 플랫폼 및 고정식 플랫폼을 포함할 수 있다. 관제소가 이동식 플랫폼을 포함하는 경우 관제소는 항공기의 형태이거나 차량, 배 등의 형태일 수 있다. 관제소가 고정식 플랫폼을 포함하는 경우 관제소는 건물의 형태이거나 탑, 타워 등의 형태일 수 있다. 관제소에는 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)의 적어도 일부와 관제 장치(미도시)가 설치되어 운용될 수 있다. 여기서, 통제 장치(200)는 비행체(100)의 이착륙을 통제하기 위한 것이며, 관제 장치는 비행 경로의 생성 및 송신과, 비행 경로의 수정을 위한 것이다.

이하에서 통제 장치(200)를 설명하기 전에, 비행체(100)에 대하여 먼저 설명한다. 비행체(100)는 주어진 비행 경로를 따라 도심의 상공을 비행하며, 지상과 항공을 연결하는 3차원 도심 항공 교통체계의 핵심적인 운송 수단일 수 있다. 예컨대 비행체(100)는 복수개일 수 있고, 단독으로 비행하거나 군집하여 비행할 수 있다. 여기서, 군집으로 비행하는 것은 복수의 비행부 중 하나의 비행부를 선두 비행부로 선택하여서, 선택된 선두 비행부가 지정된 정로를 따라 비행을 선도하면, 나머지 후위 비행부들이 선두 비행부를 추종하면서 정해진 간격을 두고서 순서대로 비행하는 것을 의미할 수 있다.

비행체(100)는 이착륙장(10)에 안착되어 준비될 수 있고, 이착륙장(10)으로부터 이륙할 수 있다. 이륙을 완료한 비행체(100)는 주어진 비행 경로를 따라 비행할 수 있다. 또한, 비행체(100)는 비행을 완료하고 이착륙장(10) 혹은 다른 이착륙장(미도시)에 착륙할 수 있다.

비행체(100)는 이륙 시 수직 비행, 경사 비행, 수평 비행의 순서로 비행하여 이륙을 완료할 수 있다. 수직 비행은 비행체(100)가 수직으로 상승하도록 비행하는 것을 의미한다. 또한, 경사 비행은 비행체(100)가 수직 비행에서 수평 비행으로 비행 형태를 전환하는 과정에서 경사지게 상승하도록 비행하는 것을 의미한다. 비행체(100)는 착륙 시에 수평 비행, 경사 비행, 수직 비행의 순서로 비행하여 착륙을 완료할 수 있다. 비행체(100)는 이륙 후부터 착륙 전까지, 지정된 비행 경로를 따라 비행 구역 내의 복수의 공역을 비행하며, 승객, 화물 등을 운송할 수 있다.

비행체(100)는 기체 및 엔진을 포함할 수 있다. 기체는 동체, 틸트 로터, 렌딩기어 등을 포함할 수 있고, 엔진은 전기 모터, 베터리팩 등을 포함할 수 있다.

한편, 비행체(100)는 수직 이착륙이 가능한 것으로서, 복수개 예컨대 4 개의 틸트 로터를 가지며, 하나 이상의 베터리팩에 의해 전원을 공급받을 수 있는 4 개의 전기 모터에 의해 4 개의 틸트 로터를 개별 회전시킬 수 있는 전기식 수직 이착륙 구조를 가질 수 있다. 물론, 비행체(100)의 구조는 다양할 수 있다. 즉, 비행체(100)는 수직 이착륙이 가능하면서, 사람, 화물 등의 운송이 가능한 범주 내에서 그 구조가 다양할 수 있다.

비행체(100)에는 송신기, 수신기 및 제어기가 탑재될 수 있다. 비행체(100)에는 자율비행 장치가 더 탑재될 수 있다. 예컨대 비행체(100)가 조종사에 의해 유인으로 이착륙 및 비행할 때, 비행체(100)에는 송신기, 수신기 및 제어기가 탑재될 수 있다. 이때, 조종사는 비행체(100)의 조종석에 탑승하여 비행체(100)를 직접 조종하거나, 통제소(미도시)의 통제실에 배치되어 비행체(100)를 원격 조종할 수 있다. 또한, 비행체(100)가 자율비행 장치에 의해 무인으로 이착륙 및 비행하는 경우, 비행체(100)에는 송신기, 수신기, 제어기 및 자율비행 장치가 탑재될 수 있다.

송신기는 제어기로부터 획득되는 비행 정보, 제어기에서 생성되는 통신 요청 신호를 관제소의 통제 장치(200)로 송신하고, 제어기로부터 획득되는 비행 정보를 관제소의 관제 장치(미도시)로 송신하기 위한 것이다. 송신기는 통제 장치(200) 및 관제 장치(미도시)와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다.

수신기는 통제 장치(200)에서 생성되는 비행 정보 요청 신호, 회피 정보, 이착륙 허가 명령을 수신받아 제어기에 입력시키고, 관제 장치에서 생성되는 비행 경로 및 수정된 비행 경로, 비행과 관련된 각종 명령 등을 수신받아 제어기에 입력시키기 위한 것이다. 수신기는 통제 장치(200) 및 관제 장치와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다.

제어기는 비행체(100)의 기체 및 엔진의 동작과, 송신기의 작동과 수신기의 작동을 제어하기 위한 것으로, 비행체(100)에 탑재되는 장비의 형태로 구비될 수 있다. 장비는 조종계통, 전기전자계통, 계측(센서)계통, 통신계통 및 제어계통 등을 포함할 수 있다. 제어기의 작동에 의해 비행체(100)가 정해진 이착륙 경로를 따라 이착륙할 수 있고, 정해진 비행 경로를 따라 비행할 수 있고, 회피 경로가 수신되는 경우 수신된 회피 경로를 따라 회피 비행할 수 있고, 회피가 완료되면 정해진 경로상의 소정 지점으로 복귀하도록 비행할 수 있다. 또한, 제어기는 비행체(100)가 이착륙, 비행, 회피 비행, 복귀 비행을 하는 동안 송신기와 수신기의 작동을 제어할 수 있다. 이때, 제어기는 조종사에 의해 작동될 수 있고, 통제사에 의해 원격 작동될 수 있다. 한편, 제어기가 통제사에 의해 원격으로 작동되는 경우, 통제사가 위치하는 통제실에 제어기를 원격으로 제어하기 위한 원격 제어기가 마련될 수 있고, 제어기 및 원격 제어기에는 무선 통신을 위한 무선 송수신 수단이 각기 구비될 수 있다. 물론, 제어기는 자율비행 장치에 의해 작동이 제어될 수도 있다.

한편, 비행체(100)의 이착륙 시 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)에는 각종 객체가 존재할 수 있다. 객체는 이착륙장(10)에 이착륙을 할 비행체(100)와, 이착륙장(10)의 주변에 존재하는 조류(B), 드론(D), 다른 비행체(100'), 풍선, 건물 등을 포함하여, 그 종류가 다양할 수 있다. 이러한 객체는 비행체(100)의 이착륙 시에 위험 요소가 될 수 있다.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)가 이착륙장(10)의 지상(10)과 상공(F1, F2)을 모니터링하고, 그 결과에 따라 비행체(100)의 이착륙을 통제하여 비행체(100)와 나머지 객체 사이의 충돌을 사전에 방지할 수 있다. 이때, 나머지 객체는 이착륙장(10)에 이착륙할 비행체(100)를 제외한 객체를 지칭할 수 있다. 나머지 객체를 다른 객체라고 지칭할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면 이착륙장(10)에 이착륙을 준비중인 비행체(100)의 이착륙 경로에 다양한 이유에 의해 다양한 종류의 위험 요소가 접근하더라도, 통제 장치(200)가 이를 모니터링하고, 그 결과에 따라 비행체(100)의 이착륙을 통제하여 비행체(100)를 안전하게 이착륙시킬 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 통제 장치(200)는, 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 것으로서, 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 객체 정보를 수집하기 위한 수집부(210)와, 이착륙장(10)을 이용할 비행체(100)와 통신하기 위한 통신부(220)와, 수집부(210)로 수집된 객체 정보로부터 통신부(220)와 통신한 비행체(100)에 해당하는 객체를 확인하고, 비행체(100)로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 비행체(100)로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 통제부(230)를 포함한다. 이때, 비행체(100)로 확인된 객체를 이착륙 개체, 혹은 이착륙 요청 개체라고 지칭할 수도 있다.

객체 정보는 객체를 탐지함으로써 생성되는 탐지 정보, 탐지된 객체를 추적하는 것에 의해 생성되는 추적 정보를 포함할 수 있다. 탐지 정보는 객체 아이디, 객체 종류, 객체 자세, 탐지 위치 및 탐지 크기를 포함할 수 있다. 객체 아이디는 실시간으로 혹은 주기적으로 혹은 정해진 스케줄에 따라 객체를 탐지할 때, 이전 시점에서 탐지되는 객체와 다음 시점에서 탐지되는 객체가 동일한 객체인지 다른 객체인지를 구분하기 위해 객체에 부여되는 고유한 아이디로서, 객체마다 서로 다른 고유한 객체 아이디가 부여될 수 있다. 예컨대 객체가 10개이면 객체 아이디도 10개일 수 있고, 10개의 객체 아이디는 모두 다를 수 있다. 객체 아이디의 크기와 형식은 다양할 수 있다.

객체 종류는 객체의 종류를 단계적으로 구분하기 위한 것으로서, 객체 아이디마다 부여될 수 있다. 객체 종류는 1차 종류와 2차 종류를 포함할 수 있다. 1차 종류는 비행체, 드론, 조류, 풍선, 건물 등을 포함하여 다양하게 정의될 수 있다. 한편, 비행체는 이착륙을 요청한 비행체와, 그렇지 않은 비행체로 더 세밀하게 구분될 수 있다. 2차 종류는 협조적 객체, 비협조적 객체, 고정 객체를 포함할 수 있다. 또한, 2차 종류에는 1차 종류가 소속될 수 있다. 예컨대 협조적 객체에는 이착륙을 요청한 비행체 및 이착륙을 요청하지 않은 비행체와, 드론이 소속될 수 있다. 비협조적 객체에는 조류, 풍선이 소속될 수 있다. 고정 객체에는 건물이 소속될 수 있다. 즉, 협조적 객체는 통제 장치(200)와 통신이 가능하거나, 통제 장치에 의해 통제가 가능한 객체일 수 있고, 비협조적 객체는 통제 장치(200)와의 통신과 통제 장치(200)에 의한 통제가 모두 불가능한 객체일 수 있다. 고정 객체는 위치가 변하지 않는 객체일 수 있다.

객체 아이디마다 부여되는 객체 종류는 서로에 대해 모두 다르지 않아도 된다. 예컨대 10개의 객체 아이디 중 첫번째부터 세번째까지의 객체 아이디가 부여된 객체가 이륙을 요청하지 않은 비행체일 경우, 해당 객체 아이디들은 객체 종류가 이륙을 요청하지 않은 비행체로 동일하게 부여될 수 있다. 또한, 10개의 객체 아이디 중 네번째의 객체 아이디가 부여된 객체가 이륙을 요청한 비행체이면, 해당 객체 아이디에는 객체 종류로서 이륙을 요청한 비행체가 부여될 수 있다.

또한, 10개의 객체 아이디 중 다섯번째의 객체 아이디가 부여된 객체가 드론이고, 여섯번째의 객체 아이디가 부여된 객체가 조류이면, 다섯번째의 객체 아이디에는 객체 종류로서 드론이 부여될 수 있고, 여섯번째의 객체 아이디에는 객체 종류로서 조류가 부여될 수 있다. 또한, 10개의 객체 아이디 중 일곱번째부터 열번째까지의 객체 아이디가 부여된 객체가 건물이면, 해당 객체 아이디에는 객체 종류로서 건물이 부여될 수 있다. 한편, 객체 종류는 텍스트로 표현되거나, 코드화되어서 숫자의 조합으로 표현될 수 있다.

탐지 위치는 객체가 탐지된 위치에 대한 정보로서, 객체 아이디마다 부여될 수 있다. 탐지 위치는 이전 시점에서 탐지되는 객체와 다음 시점에서 탐지되는 객체가 동일한 객체인지 다른 객체인지를 구분하기 위해, 이전 시점에서 탐지되는 객체와 다음 시점에서 탐지되는 객체 간의 연관성의 확률을 계산하는 것에 사용될 수 있고, 추적 정보의 생성에도 사용될 수 있다. 한편, 객체 자세는 탐지 시점의 객체의 자세에 대한 정보로서, 객체 아이디마다 부여될 수 있다. 객체 자세는 연관성의 확률 계산과 추적 정보의 생성에 사용될 수 있다.

추적 정보는 탐지된 객체의 시간에 따른 위치에 대한 정보로서, 객체 아이디마다 부여될 수 있다. 여기서, 추적 정보는 경로 정보와 구조 정보를 포함할 수 있다. 이때, 경로 정보는 협조적 객체의 경로 정보 및 비협조적 객체의 경로 정보를 포함할 수 있다. 또한, 구조 정보는 고정 객체의 탐지 위치 및 탐지 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 고정 객체는 시간에 따른 위치가 협조적 객체 및 비협조적 객체의 경우에 비해 대체적으로 변하지 않기 때문에, 고정 객체에 대한 추적 정보로는 경로 정보가 사용되는 대신에 구조 정보가 사용될 수 있다.

수집부(210)는 객체 정보를 수집할 수 있다. 수집부(210)는 이착륙장(10) 측에 설치될 수 있다. 수집부(210)는 통신부(230)와 연결될 수 있고, 수집한 객체 정보를 통제부(230)로 송신할 수 있다.

수집부(210)는 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)으로부터 광 신호를 감지하기 위한 카메라 센서(211), 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)으로부터 레이다 신호를 감지하기 위한 레이다 센서(212), 광 신호 및 레이다 신호를 분석하여 객체를 탐지하고 추적하는 데이터 처리기(213), 데이터 처리기(213)의 탐지 결과 및 추적 결과를 객체 정보로서 저장하고, 저장된 객체 정보를 통제부(230)로 송신하기 위한 데이터 베이스(214)를 포함할 수 있다.

카메라 센서(211)는 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)을 전방위에서 촬영할 수 있다. 카메라 센서(211)는 촬영 결과를 데이터 처리기(213)로 입력할 수 있다. 레이다 센서(212)는 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)으로 레이다를 조사하여 반사되는 레이다 신호를 수신할 수 있다. 즉, 레이다 센서(212)는 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)을 레이다로 스캔할 수 있다. 레이다 센서(212)는 스캔 결과를 데이터 처리기(213)로 입력할 수 있다. 카메라 센서(211) 및 레이다 센서(212)는 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)을 원활하게 촬영 및 스캔할 수 있도록, 각기 복수개 구비되며, 이착륙장(10) 측의 복수의 위치에 각각 배치될 수 있다. 물론, 카메라 센서(211) 및 레이다 센서(212)의 개수는 각각 하나일 수도 있다. 한편, 카메라 센서(211) 및 레이다 센서(212)는 이동식으로 설치될 수도 있고, 고정식으로 설치될 수도 있다.

데이터 처리기(213)는 카메라 센서(211) 및 레이다 센서(212)로부터 촬영 결과와 스캔 결과로서 입력되는 광 신호 및 레이다 신호를 이용하여 객체를 탐지하고 추적하는 역할을 한다. 이때, 객체의 탐지는 객체의 식별하고 분류하는 것을 의미할 수 있다. 객체의 추적은 객체의 시간에 따른 위치를 추적하는 것일 수 있다. 데이터 처리기(213)는 레이다 신호를 분석하여 객체를 식별하고, 광 신호를 분석하여 객체 이미지를 생성하고 식별된 객체와 매칭시키며, 식별된 객체와 매칭된 객체 이미지를 분석하여 식별된 객체를 분류하고, 분류된 객체를 특성별로 각기 다른 방식으로 추적할 수 있다. 이때, 데이터 처리기(213)에는 기계 학습된 인공 신경망이 탑재될 수 있고, 이를 이용하여 객체를 식별, 분류, 추적할 수 있다. 데이터 처리기(213)에서 생성되는 탐지 결과 및 추적 결과는 데이터 베이스(213)에 저장될 수 있다. 여기서, 탐지 결과를 탐지 정보라고 지칭할 수 있고, 추적 결과를 추적 정보라고 지칭할 수 있다.

데이터 처리기(213)는 이용하여 레이다 신호 중의 객체 신호를 분리하고, 분리된 객체 신호를 분석하여 객체를 식별할 수 있고, 식별된 객체에 객체 아이디를 부여할 수 있다. 이때, 식별되는 객체의 개수는 하나 이상일 수 있다. 또한, 데이터 처리기(213)는 광 신호로부터 이착륙장(10)의 지상(10) 및 상공(F1, F2)의 전방위 이미지를 생성하고, 생성된 이미지 중의 객체를 식별하고, 생성된 이미지로부터 객체의 이미지를 추출하여, 식별된 객체별로 이미지를 생성할 수 있다. 이때, 생성된 이미지로부터 식별되는 객체의 개수와, 이로부터 생성되는 객체 이미지의 개수는 레이다 신호로부터 식별되는 객체의 개수와 동일할 수 있다.

또한, 데이터 처리기(213)는 광 신호로부터 생성된 객체 이미지를 레이다 신호로부터 식별된 객체와 매칭시키고, 객체 이미지가 매칭된 객체를 1차 종류에 따라 종류별로 1차 분류하고, 2차 종류에 따라 특성별로 2차 분류할 수 있다.

또한, 데이터 처리기(213)는 2차 종류를 기준으로 추적 방식을 다르게 하여, 탐지된 객체를 추적할 수 있다. 예컨대 데이터 처리기(213)는 2차 분류 시에 협조적 객체로 분류된 객체들에 대해서는, 협조적 객체가 소속된 관제 체계로부터 협조적 객체의 경로 정보를 요청하여 입력받을 수 있고, 입력받은 경로 정보에 따라 협조적 객체를 추적할 수 있다. 이때, 데이터 처리기(213)는 협조적 객체의 객체 이미지로부터 자세 정보를 확인할 수 있고, 이를 추적에도 활용할 수 있다.

또한, 데이터 처리기(213)는 비협조적 객체로 분류된 객체들에 대해서는, 비협조적 객체의 레이다 신호로부터 분석된 탐지 위치에 대한 정보를 이용하여 비협조적 객체의 경로 정보를 예측할 수 있고, 예측된 경로 정보에 따라 비협조적 객체를 추적할 수 있다. 데이터 처리기(213)는 고정 객체로 분류된 객체들에 대해서는 고정 객체의 레이다 신호로부터 분석된 탐지 위치 및 탐지 크기에 대한 정보를 추적 정보로서 입력받고, 이를 이용하여 고정 객체를 추적할 수 있다.

데이터 베이스(214)는 데이터 처리기(213)에서 생성된 탐지 결과와 추적 결과를 저장하고, 통제부(230)의 요청에 의해, 저장된 탐지 결과와 추적 결과를 통제부(220)로 출력하는 역할을 한다. 데이터 베이스(214)는 데이터 처리기(213) 및 통제부(230)와 연결될 수 있다.

통신부(220)는 비행체(100)와 통제부(230)를 무선 통신으로 연결시키기 위한 것으로, 통제부(230) 및 비행체(100)와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다. 통신부(220)는 비행체(100)로부터 통신 요청 신호 및 비행 정보를 수신할 수 있고, 비행체(100)로 비행 정보 요청 신호를 송신할 수 있다. 통신부(220)는 관제소에 설치될 수 있고, 수집부(210) 및 통제부(230)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

비행 정보는 비행체(100)의 이착륙 위치, 비행 위치, 비행 속도를 포함할 수 있다. 여기서, 이착륙 위치는 비행체(100)가 이착륙할 포트(P1, P2, P3)의 위치를 의미할 수 있다. 비행 위치는 비행체(100)가 비행 중인 위치를 의미할 수 있다. 비행 속도는 비행체(100)가 비행하는 속도를 의미할 수 있다. 비행 정보는 비행체(100)의 제어기에서 획득될 수 있고, 비행체(100)로부터 송신되고, 통신부(220)로 수신될 수 있다. 비행 정보는 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)에서 탐지되고 추적되는 객체 중 비행체(100)에 해당하는 객체를 확인하는 것에 사용될 수 있다.

통제부(230)는 수집부(210)에 의해 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 수집되는 객체 정보를 이용하여 비행체(100)로 확인된 객체와 다른 객체 사이의 출돌 여부를 예측하고, 그 결과에 따라 비행체(100)로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 것이다. 통제부(230)는 관제소(미도시)에 설치될 수 있고, 통신부(220) 및 수집부(210)와 연결될 수 있다.

통제부(230)는 비행체(100)로부터 수신된 비행 정보로부터 비행체(100)의 경로 정보를 도출하고, 도출된 경로 정보와 데이터 처리기(213)에서 생성된 추적 결과를 대비하여, 도출된 경로 정보와 유사하거나 동일한 추적 결과를 가진 객체를 비행체(100)에 해당하는 객체로 확인하기 위한 확인기(231)와, 비행체(100)로 확인된 객체와 나머지 객체의 추적 결과를 대비하여, 대비 결과에 따라 충돌 여부를 예측하기 위한 예측기(232)와, 예측 결과에 따라 회피 정보 또는 이착륙 허가 명령을 비행체(100)로 송신하여 비행체(100)의 이착륙을 제어하기 위한 제어기(233)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이착륙 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티를 위한 이착륙 방법을 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이착륙 방법은, 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 객체 정보를 수집하는 과정(S100), 비행체(100)와 통신하는 과정, 수집된 객체 정보 중 비행체(100)에 해당하는 객체를 확인하는 과정(S300), 비행체(100)로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하는 과정(S400), 충돌 여부의 예측 결과에 따라 비행체(100)로 확인된 객체의 이착륙을 제어하는 과정(S500)을 포함한다.

이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 객체 정보를 수집하는 과정(S100)을 수행한다.

이착륙장(10)의 지상(1)은 이착륙장(10)의 각 포트(P1, P2, P3)에서 이착륙을 수행하는 비행체(100)의 안전에 영향을 미칠 수 있는 범위 내의 소정 면적으로서, 이착륙장(10)과 그 주변의 면적으로 정의될 수 있다.

상공(F1, F2)은 이착륙장(10)의 지상(1)으로부터 소정 높이까지의 범위로 정해진 소정 공간일 수 있다. 소정 높이는 비행체(100)가 이착륙 시 수직으로 비행하도록 정해진 높이일 수 있다. 물론, 소정 높이는 비행체(100)가 이착륙 시 수직 비행에서 수평 비행으로 전환하기 위해 경사지게 비행하도록 정해진 높이까지도 포함할 수 있다.

이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 객체 정보를 수집하는 과정(S100)을 수행하는 과정은 수집부(210)에서 수행될 수 있다. 또한, 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 객체 정보를 수집하는 과정(S100)을 수행하는 과정은, 지상(1) 및 상공(F1, F2)을 스캔하고, 객체를 탐지하는 과정, 탐지된 객체를 추적하는 과정, 탐지 결과 및 추적 결과를 객체 정보로서 수집하는 과정을 포함할 수 있다.

즉, 수집부(210)의 카메라 센서(211)와 레이다 센서(212)로 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 레이다 신호 및 광 신호를 감지할 수 있다. 예컨대 카메라 센서(211)로 이착륙장(10)의 전방위에서 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)을 촬영할 수 있고, 레이다 센서(212)로부터 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로 레이다를 조사하고, 이로부터 반사되는 레이다 신호를 감지함으로써, 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)을 레이다로 스캔할 수 있다.

또한, 수집부(210)의 데이터 처리기(213)에서, 감지된 레이다 신호를 분석하여 객체를 식별할 수 있다. 즉, 레이다 신호 중에서 클러터 신호를 제거하고, 클러터 신호가 제거된 레이다 신호로부터 객체 신호를 분리하고, 분리된 객체 신호의 특성 예컨대 파형 등을 분석하여 객체를 식별할 수 있고, 식별된 객체마다 객체 아이디를 부여할 수 있다.

또한, 데이터 처리기(213)에서, 감지된 광 신호를 분석하여 객체 이미지를 생성하고 식별된 객체와 매칭시킬 수 있다. 즉, 광 신호를 이용하여 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)에 대한 전방위 이미지를 생성하고, 전방위 이미지 중의 객체를 식별하고 식별된 객체의 이미지를 추출하여, 추출된 이미지를 객체 이미지로 생성할 수 있다. 또한, 생성된 객체 이미지와 레이다 신호로부터 식별된 객체를 매칭시킬 수 있다. 즉, 생성된 객체 이미지를 해당 객체 이미지와 관련된 객체 아이디에 부여할 수 있다.

또한, 객체 이미지가 매칭된 객체를 종류에 따라 1차 분류하고, 1차 분류된 객체를 특성별로 2차 분류할 수 있다. 즉, 데이터 처리기(213)에 탑재되고 기계 학습된 인공 신경망을 이용하여, 각 객체에 매칭된 객체 이미지를 분석하여 그 종류를 1차로 분류하고, 1차 분류된 객체를 특성에 따라, 협조적 객체, 비협조적 객체, 고정 객체로 분류할 수 있다.

또한, 데이터 처리기(213)에서, 탐지된 객체를 추적할 수 있다. 즉, 협조적 객체가 소속된 관제 체계로부터 협조적 객체의 경로 정보를 요청하여 입력받을 수 있다. 입력받은 경로 정보를 따라 협조적 객체를 추적할 수 있다. 이때, 협조적 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 해당 협조적 객체의 자세 정보를 확인할 수 있다. 그리고, 비협조적 객체의 식별에 사용된 레이다 신호를 이용하여 비협조적 객체의 경로 정보를 예측할 수 있다. 즉, 레이다 신호로부터 비협조적 객체의 탐지 위치와 탐지 자세를 분석할 수 있다. 이때, 실시간으로 혹은 주기적으로 혹은 정해진 스케줄에 따라 이착륙장(10)의 지상(1) 및 상공(F1, F2)으로부터 레이다 신호가 감지될 수 있으므로, 이전 감지 시점에서의 레이다 신호로부터 비협조적 객체의 탐지 위치와 탐지 자세를 분석하고, 다음 감지 시점에서의 레이다 신호로부터 비협조적 객체의 탐지 위치와 탐지 자세를 분석하고, 각 시점의 분석 결과로부터 시간에 따른 위치 및 자세 관계식을 구하고, 이들을 시간에 따라 적분하여 경로 정보를 예측할 수 있다. 한편, 고정 객체에 대해서는 고정 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 고정 객체의 구조 정보를 확인하여, 확인된 구조 정보를 추적 정보로서 정할 수 있다.

또한, 전술한 과정들에 의해 생성되는 탐지 결과와 추적 결과를 데이터 베이스(214)에 저장하여, 저장된 결과들을 탐지 이력과 추적 이력으로 생성 및 관리할 수 있다.

이후, 비행체(100)와 통신하는 과정을 수행한다. 이때, 비행체(100)로부터 통신을 요청받을 수 있다. 예컨대 이착륙장(10)에 착륙할 비행체(100) 혹은 이착륙장(10)으로부터 이륙할 비행체(100)가 통신 요청 신호를 송신하면, 통신부(220)가 통신 요청 신호를 수신할 수 있다.

또한, 통신부(220)는 비행체(100)로부터 통신 요청 신호를 수신하면, 비행체(100)로 비행 정보 요청 신호를 송신할 수 있다. 이에, 비행체(100)는 비행 정보를 생성하여 통신부(220)로 송신할 수 있고, 송신되는 비행 정보를 통신부(220)를 통해 통제부(230)가 입력받을 수 있다. 이때, 비행 정보는 비행체(100)의 이착륙 위치, 비행 위치, 비행 속도를 포함할 수 있다. 이때, 이착륙 위치는 비행체(100)가 이착륙할 포트의 위치일 수 있다.

이후, 수집된 객체 정보 중 비행체(100)에 해당하는 객체를 확인하는 과정(S300)을 수행한다. 이 과정은 통제부(230)의 확인기(231)에서 수행될 수 있다. 확인기(231)는 비행체(100)로부터 입력받은 비행 정보로부터 비행체(100)의 비행 경로를 도출할 수 있다.

예컨대 이착륙장(10)의 안전한 이착륙을 위해 이착륙 포트(P1, P2, P3)마다 이착륙 경로가 미리 정해진다. 이에, 비행체(100)로부터 이착륙 위치를 입력받고, 비행 위치를 입력받으면, 비행체(100)가 이착륙 위치에서 이착륙하기 위해 비행 위치로부터 이착륙 경로로 진입하기 위한 진입 방향이 정해질 수 있고, 여기에 비행 속도를 반영함으로써 비행체(100가 이착륙 위치로 이착륙하기 위해 비행해야 하는 비행 경로를 도출할 수 있다.

또한, 확인기(231)는, 도출된 경로 정보와 데이터 베이스(213)로부터 입력받은 추적 결과를 대비하여, 도출된 경로 정보와 유사하거나 동일한 추적 결과를 선택하고, 선택된 추적 결과를 가진 객체를 비행체(100)로 확인할 수 있다.

이후, 비행체(100)로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하는 과정(S400)을 수행한다. 즉, 통제부(230)의 예측기를 이용하여, 탐지된 객체 중 비행체(100)로 확인된 객체를 제외한 나머지 객체의 추적 결과와, 비행체(100)로 확인된 객체의 추적 결과를 대비할 수 있다. 비행체(100)로 확인된 객체의 추적 결과는 비행체(100)로 확인된 객체가 소속된 관제 체계로부터 입력받은, 비행체(100)로 확인된 객체의 경로 정보일 수 있다. 나머지 객체의 추적 결과는 나머지 객체 중 협력적 객체가 소속된 관제 체계로부터 입력받은 나머지 객체 중의 협력적 객체의 경로 정보와, 나머지 객체 중 비협조적 객체에 대한 레이다 신호를 분석하여 도출되는 비협조적 객체의 예측된 경로 정보와, 나머지 객체 중 고정 객체의 구조 정보를 포함할 수 있다.

이에, 비행체(100)로 확인된 객체의 경로 정보가 비행체(100)로 확인된 객체를 제외한 협력적 객체(100', D)의 입력받은 경로 정보와 중첩되는 부분이 있는지를 대비할 수 있다. 이와 마찬가지로, 비행체(100)로 확인된 객체의 경로 정보가 비협력적 객체(B)의 예측된 경로 정보와 중첩되는 부분이 있는지를 대비할 수 있다. 또한, 비행체(100)로 확인된 객체의 경로 정보가 고정 객체의 구조 정보와 중첩되는 부분이 있는지를 대비할 수 있다.

또한, 대비 결과에 따라, 예측기(232)에서는 비행체(100)로 확인된 객체와 나머지 객체 간의 충돌 여부를 예측할 수 있다. 예컨대 중첩되는 부부을 대비한 결과, 중첩되는 부분이 있으면, 비행체(100)로 확인된 객체와 해당 객체(대비 대상 객체)가 충돌 가능성 있음으로 예측될 수 있고, 대비 결과 중첩되는 부분이 없으면 비행체(100)로 확인된 객체와 해당 객체 간의 충돌 여부가 충돌 가능성 없음으로 예측될 수 있다.

이후, 충돌 여부의 예측 결과에 따라 비행체(100)로 확인된 객체의 이착륙을 제어하는 과정(S500)을 수행한다. 이 과정은 통제부(230)의 제어기(233)에서 수행될 수 있다. 즉, 예측기(232)에서는, 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 있음으로 예측되면, 수집된 객체 정보와 비행체(100) 즉, 비행체(100)로 확인된 객체로부터 입력받은 비행 정보를 이용하여 회피 정보를 생성하고, 생성된 회피 정보를 비행체(100)로 확인된 객체에 송신할 수 있다. 즉, 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 있음으로 예측되면, 비행 정보 중의 비행 위치, 비행 속도를 변화시켜가면서, 비행체(100)의 수정 경로를 도출하고, 도출된 수정 경로와 협력적 객체(100', D)의 입력받은 경로 정보, 비협력적 객체(B)의 예측된 경로 정보, 고정 객체의 구조 정보와 중첩되는 부분이 있는지를 대비하여, 중첩되는 부분이 없을 때까지 수정 경로를 도출을 반복할 수 있다. 반복 도출되는 수정 경로와 협력적 객체(100', D)의 입력받은 경로 정보, 비협력적 객체(B)의 예측된 경로 정보, 고정 객체의 구조 정보가 중첨되는 부분이 없을 때, 해당 수정 경로를 회피 정보로서 생성할 수 있다. 생성된 회피 정보는 통신부(220)와 비행체(100)의 수신기를 거쳐, 비행체(100)의 제어기로 입력될 수 있다. 이에, 비행체(100)가 회피 정보에 따라 충돌을 회피하면서 이착륙을 수행할 수 있다.

또한, 제어기(233)는 예측기(232)에서 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 없음으로 예측되면, 통신부(220)를 통하여 이착륙을 허가하는 명령을 비행체(100)로 송신할 수 있다. 이에, 비행체(100)가 이착륙을 허가하는 명령에 의해 제어되며 이착륙을 수행할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 비행체
200: 통제 장치
210: 수집부
220: 통신부
230: 통제부

Claims (15)

1. 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 통제 장치로서,
   이착륙장의 지상 및 상공으로부터 객체 정보를 수집하기 위한 수집부;
   상기 이착륙장을 이용할 비행체와 통신하기 위한 통신부; 및
   수집된 객체 정보로부터 상기 통신부와 통신한 비행체에 해당하는 객체를 확인하고, 상기 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하고, 예측 결과에 따라 상기 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 통제부;를 포함하고,
   상기 수집부는,
   상기 지상 및 상기 상공으로부터 감지된 신호를 분석하여 객체를 탐지하고 추적할 수 있도록, 상기 신호 중의 레이다 신호를 분석하여 객체를 식별하고, 상기 신호 중의 광 신호를 분석하여 객체 이미지를 생성하고 식별된 객체와 매칭시키며, 식별된 객체와 매칭된 객체 이미지를 분석하여 식별된 객체를 협조적 객체, 비협조적 객체, 고정 객체로 분류하고, 상기 협조적 객체가 소속된 관제 체계로부터 협조적 객체의 경로 정보를 요청하여 입력받고, 상기 협조적 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 자세 정보를 확인하고, 상기 비협조적 객체의 식별에 사용된 레이다 신호를 이용하여 비협조적 객체의 경로 정보를 예측하고, 상기 고정 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 고정 객체의 구조 정보를 확인하여, 분류된 객체를 특성별로 각기 다른 방식으로 추적할 수 있는 데이터 처리기;를 포함하는 통제 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수집부는,
   상기 지상 및 상기 상공으로부터 광 신호를 감지하기 위한 카메라 센서;
   상기 지상 및 상기 상공으로부터 레이다 신호를 감지하기 위한 레이다 센서; 및
   상기 데이터 처리기의 탐지 결과 및 추적 결과를 상기 객체 정보로서 저장하는 데이터 베이스;를 포함하고,
   상기 데이터 처리기는 상기 광 신호 및 상기 레이다 신호를 분석하여 객체를 탐지하고 추적하는 통제 장치.
3. 삭제
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 통신부는 상기 비행체로부터 통신 요청 신호 및 비행 정보를 수신하고, 상기 비행체로 비행 정보 요청 신호를 송신하는 통제 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 통제부는,
   상기 비행 정보로부터 상기 비행체의 경로 정보를 도출하고, 도출된 경로 정보와 상기 추적 결과를 대비하여, 도출된 경로 정보와 유사하거나 동일한 추적 결과를 가진 객체를 상기 비행체로 확인하는 확인기;
   상기 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체의 추적 결과를 대비하여, 대비 결과에 따라 충돌 여부를 예측하기 위한 예측기;
   예측 결과에 따라 회피 정보 또는 이착륙 허가 명령을 상기 비행체로 확인된 객체로 송신하여 상기 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하기 위한 제어기;를 포함하는 통제 장치.
6. 도심 항공 모빌리티를 위한 이착륙 방법으로서,
   이착륙장의 지상 및 상공으로부터 객체 정보를 수집하는 과정;
   비행체와 통신하는 과정;
   수집된 객체 정보 중 상기 비행체에 해당하는 객체를 확인하는 과정;
   상기 비행체로 확인된 객체와 나머지 객체 사이의 충돌 여부를 예측하는 과정; 및
   충돌 여부의 예측 결과에 따라 상기 비행체로 확인된 객체의 이착륙을 제어하는 과정;을 포함하고,
   상기 객체 정보를 수집하는 과정은,
   상기 지상 및 상기 상공을 스캔하고, 객체를 탐지하는 과정; 및
   탐지된 객체를 추적하는 과정;을 포함하고,
   상기 지상 및 상기 상공을 스캔하고, 객체를 탐지하는 과정은,
   객체를 식별 및 분류하는 과정;을 포함하고,
   상기 탐지된 객체를 추적하는 과정은,
   분류된 협조적 객체가 소속된 관제 체계로부터 협조적 객체의 경로 정보를 요청하여 입력받는 과정;
   스캔에 의해 생성된 객체 이미지 중, 협조적 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 자세 정보를 확인하는 과정;
   스캔에 의해 획득된 레이다 신호 중, 분류된 비협조적 객체의 식별에 사용된 레이다 신호를 이용하여 비협조적 객체의 경로 정보를 예측하는 과정; 및
   분류된 고정 객체와 매칭된 객체 이미지를 이용하여 고정 객체의 구조 정보를 확인하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 객체 정보를 수집하는 과정은,
   탐지 결과 및 추적 결과를 객체 정보로서 수집하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 지상 및 상기 상공을 스캔하고, 객체를 탐지하는 과정은,
   상기 지상 및 상기 상공으로부터 레이다 신호 및 광 신호를 감지하는 과정;을 포함하고,
   상기 객체를 식별 및 분류하는 과정은,
   감지된 레이다 신호를 분석하여 객체를 식별하는 과정;
   감지된 광 신호를 분석하여 객체 이미지를 생성하고 식별된 객체와 매칭시키는 과정;
   객체 이미지가 매칭된 객체를 종류에 따라 1차 분류하는 과정; 및
   1차 분류된 객체를 특성별로 2차 분류하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 1차 분류된 객체를 특성별로 2차 분류하는 과정은,
   상기 1차 분류된 객체를 협조적 객체, 비협조적 객체, 고정 객체로 분류하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
10. 삭제
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 비행체와 통신하는 과정은,
    상기 비행체로부터 통신을 요청받는 과정;
    상기 비행체로 상기 비행체의 비행 정보를 요청하여 입력받는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 비행 정보는 이착륙 위치, 비행 위치, 비행 속도를 포함하는 이착륙 방법.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 비행체에 해당하는 객체를 확인하는 과정은,
    상기 비행 정보로부터 상기 비행체의 경로 정보를 도출하는 과정;
    도출된 경로 정보와 상기 추적 결과를 대비하여, 도출된 경로 정보와 유사하거나 동일한 추적 결과를 선택하고, 선택된 추적 결과를 가진 객체를 상기 비행체로 확인하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 확인된 객체의 충돌 여부를 예측하는 과정은,
    탐지된 객체 중 상기 비행체로 확인된 객체를 제외한 나머지 객체의 추적 결과와, 상기 비행체로 확인된 객체의 추적 결과를 대비하는 과정;
    대비 결과에 따라 상기 비행체로 확인된 객체와 상기 나머지 객체 간의 충돌 여부를 예측하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.
15. 청구항 6에 있어서,
    상기 비행체의 이착륙을 제어하는 과정은,
    상기 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 있음으로 예측되면, 수집된 객체 정보와 상기 비행체로부터 입력받은 비행 정보를 이용하여 회피 정보를 생성하고, 생성된 회피 정보를 상기 비행체로 확인된 객체에 송신하는 과정;
    상기 충돌 여부를 예측한 결과가 충돌 가능성 없음으로 예측되면, 이착륙을 허가하는 명령을 상기 비행체로 확인된 객체에 송신하는 과정;을 포함하는 이착륙 방법.

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