KR102577562B1 - 도심 항공 모빌리티를 위한 비행 장치 및 비행 방법 - Google Patents

도심 항공 모빌리티를 위한 비행 장치 및 비행 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하기 위한 환경 감지부와, 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위한 경로 판단부와, 경로 판단부에서 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 보완하는 경로 보완부를 포함하는 비행 장치와, 이에 적용되는 비행 방법으로서, 안전한 비행 경로를 제공할 수 있는 비행 장치 및 비행 방법이 제시된다.

Description

도심 항공 모빌리티를 위한 비행 장치 및 비행 방법{FLYING APPARATUS AND FLYING METHOD FOR URBAN AIR MOBILITY}
본 발명은 비행 장치 및 비행 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안전한 비행 경로를 제공할 수 있는 비행 장치 및 비행 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.
그런데, 도심 항공 모빌리티가 도심의 차세대 교통체계로 자리잡기 위해서는 개인항공기의 안전한 비행이 보장되어야 한다. 이때, 개인항공기의 안전한 비행을 보장하기 위해서는, 도심 환경에 맞는 관제체계, 관제소, 통제체계, 통제기, 통제소 등을 구축하고, 구축된 관제체계, 관제소, 통제체계, 통제기, 통제소 등에 따라 안전한 비행 경로를 제공해야 한다.
하지만 도심 항공 모빌리티에 사용되는 개인항공기는 수직 이착륙이 가능하도록 로터를 사용하여 비행하는 구조이고, 통상의 여객기에 비해 비교적 낮은 고도에서 운용되기 때문에, 도심 상공의 복잡한 대기 환경에 영향을 받기가 쉽다. 즉, 개인항공기가 운용되는 고도에서는 돌풍, 난류, 구름, 강수 등의 각종 기상 현상이 빈번하게 그리고 불규칙하게 중첩되어 발생할 수 있다. 또한, 개인항공기가 운용되는 고도에서는 시간, 위치, 고도 등에 따른 온도, 풍속, 풍향 등의 변화 폭이 상당히 클 수 있다. 이에, 개인항공기에 안전한 비행 경로를 제공하기가 어렵다.
즉, 개인항공기가 지정된 비행 경로를 제공받아서, 제공받은 비행 경로를 따라 비행하는 중에, 도심 상공의 복잡한 대기 환경에 영향을 받아 충분한 양력을 생성하지 못할 수 있다. 이에, 안전문제가 발생할 수 있다.
더욱이, 도심 상공의 복잡한 대기 환경은 불균일하고 복잡한 도심 지형과, 도심 상공의 국지성 기상(weather) 변화에 영향을 받아 국지적으로 급격하게 변할 수 있다. 이에, 개인항공기에 안전한 비행 경로를 제공하기가 더욱 어렵다.
즉, 개인항공기가 지정된 비행 경로를 제공받아서, 제공받은 비행 경로를 따라 비행하는 중에, 도심 상공의 기상에 따라 비행 경로상의 일 지점에서 도심 상공의 대기 환경이 급격하게 변할 수 있다. 이에, 급격하게 변화된 도심 상공의 대기 환경에 개인항공기가 영향을 받아 충분한 양력을 생성하지 못할 수 있다. 이에, 안전문제가 발생할 수 있다.
따라서, 도심 상공의 복잡한 대기 환경을 고려하여 최초 비행 경로를 생성하기 전에 안전 작업 예컨대 테스트 비행을 수행하고 그 결과를 이용하여 최초 비행 경로를 생성해야 하고, 최초 비행 경로를 개인항공기에게 제공한 이후에도 도심 상공의 복잡한 대기 환경의 변화를 추적하여 최초 비행 경로를 검증하고 보완해줄 필요가 있다.
그런데 도심 상공의 복잡한 대기 환경을 모니터링하여 안전 장업 및 안전한 비행 경로를 생성, 검증 및 보완해줄 수 있는 체계가 아직 마련되지 않아서, 도심 항공 모빌리티가 보급되는 경우 안전문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 10-2323935 B1
본 발명은 안전한 비행 경로를 제공할 수 있는 비행 장치 및 비행 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 비행 장치는, 도심 항공 모빌리티를 위한 비행 장치로서, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하기 위한 환경 감지부; 감지된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하기 위한 지정 비행 경로 생성부;를 포함한다.
상기 복수의 공역 중 선택된 공역을 테스트 비행하기 위한 테스트 비행부;를 포함하고, 상기 지정 비행 경로 생성부는 감지된 환경 상태에 상기 테스트 비행부의 테스트 결과를 반영하여, 최초 비행 경로를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 비행 장치는, 도심 항공 모빌리티를 위한 비행 장치로서, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하기 위한 환경 감지부; 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위한 경로 판단부; 상기 경로 판단부에서 판단한 결과를 이용하여 상기 지정된 경로를 보완하는 경로 보완부;를 포함한다.
상기 복수의 공역 중 일부 공역을 포함하도록 생성된 상기 지정된 경로를 따라 비행하기 위한 비행부; 상기 비행 구역의 기상 정보를 획득하기 위한 기상 획득부; 비행 구역의 기상 정보를 기초로 하여 상기 지정된 경로로서 최초 비행 경로를 생성하기 위한 지정 비행 경로 생성부;를 포함하고, 상기 경로 판단부는 상기 최초 비행 경로가 생성된 시점보다 이후 시점에, 획득된 기상 정보 및 상기 감지된 환경 상태를 이용하여 상기 지정된 경로의 위험성을 판단할 수 있다.
상기 감지된 환경 상태를 상기 경로 판단부로 송신하기 위한 공역 송수신부; 상기 감지된 환경 상태를 수신하여 상기 경로 판단부로 전달하고, 보완된 경로를 입력받아 상기 비행부로 송신하기 위한 관제 송수신부; 보완된 경로를 수신하여 상기 비행부로 전달하기 위한 비행 송수신부; 상기 경로 판단부의 판단 결과에 따라 위험 경고 정보를 제공하기 위한 알람부;를 포함할 수 있다.
상기 환경 감지부 및 상기 공역 송수신부는 상기 복수의 공역마다 배치되어, 위치 및 고도를 유지할 수 있고, 상기 비행 송수신부는 상기 비행부에 설치되어 상기 비행부와 함께 상기 지정된 경로를 따라 이동하고, 상기 기상 획득부, 상기 관제 송수신부, 상기 경로 판단부 및 상기 경로 보완부는 관제소에 설치되며, 상기 알람부는 상기 비행부 및 상기 관제소에 각각 설치될 수 있다.
상기 비행부는 단독으로 비행하는 적어도 하나 이상의 비행체를 포함하거나, 군집하여 비행하는 복수의 비행체를 포함할 수 있다.
상기 환경 감지부는, 온도 센서, 습도 센서, 밀도 센서, 카메라 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 레이저 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함하는 감지기; 상기 감지기가 탑재되는 탑재체;를 포함할 수 있다.
상기 탑재체는 비행 혹은 부상 가능하도록 형성되거나, 건축물 혹은 구조물에 부착 가능하도록 형성될 수 있다.
상기 환경 감지부는, 상기 감지기의 각도 및 위치를 조절할 수 있도록 상기 탑재체에 설치되는 조절기;를 포함할 수 있다.
상기 기상 획득부는, 상기 비행 구역의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나를 기상 정보로서 수신하기 위한 수신기; 수신된 기상 정보를 저장하고, 저장된 기상 정보를 상기 관제 송수신부에 입력하기 위한 서버;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 비행 방법은, 도심 항공 모빌리티를 위한 비행체의 비행 방법으로서, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정; 감지된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하는 과정;을 포함한다.
상기 최초 비행 경로를 생성하는 과정 이전에, 상기 복수의 공역 중 선택되는 공역을 테스트 비행하며 테스트 비행 결과를 생성하는 과정;을 포함하고, 상기 최초 비행 경로를 생성하는 과정은, 상기 감지된 환경 상태에 상기 테스트 비행 결과를 반영하고, 테스트 비행 결과가 반영된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 비행 방법은, 도심 항공 모빌리티를 위한 비행체의 비행 방법으로서, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정; 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정; 상기 위험성을 판단한 결과를 이용하여, 상기 지정된 경로를 보완하는 과정;을 포함한다.
상기 복수의 공역 중 일부 공역을 포함하도록 생성된 상기 지정된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정;과, 상기 비행 구역의 기상 정보를 획득하는 과정;을 포함하고, 상기 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정은, 감지된 환경 상태와 획득된 기상 정보를 이용하여 상기 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정은, 적어도 하나 이상의 비행체를 단독 비행시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정은, 복수의 비행체를 군집 비행시키며, 상기 복수의 비행체 중 선두 비행체로 군집 비행을 선도하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 환경 상태를 감지하는 과정은, 상기 복수의 공역마다 대기의 복수 종류의 환경 상태를 감지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 대기의 복수 종류의 환경 상태를 감지하는 과정은, 상기 대기의 온도, 습도 및 밀도를 환경 상태로 감지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 환경 상태를 감지하는 과정은, 상기 비행체의 비행안전을 보장하기 위한 안전 반경 내에 존재하는 장애물에 대한 장애물 정보를 감지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 장애물 정보를 감지하는 과정은, 상기 안전 반경 내에 존재하는 장애물의 개수, 종류, 위치 및 크기를 감지하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 기상 정보를 획득하는 과정은, 상기 비행 구역의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나를 기상 정보로 획득하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정은, 상기 감지된 환경 상태들 중 상기 지정된 경로 내의 공역들에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 대비하여, 상기 지정된 경로 내의 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하는 과정; 상기 획득한 기상 정보와, 상기 환경 불안정 여부의 판단 결과에 따라 상기 지정된 경로 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로 내의 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하는 과정은, 상기 지정된 경로 내의 공역마다 감지된 환경 상태가 상기 설정된 환경 조건에 포함되면, 상기 지정된 경로 내의 공역들의 환경이 안정하다고 판단하는 과정; 및 상기 지정된 경로 내의 공역마다 감지된 환경 상태 중 적어도 하나 이상의 공역에서 감지된 환경 상태가 상기 설정된 환경 조건을 벗어나면, 해당하는 공역의 환경이 불안정하다고 판단하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 과정은, 상기 획득된 기상 정보로부터 상기 비행 구역의 기상이 불안정하다고 판단되고, 상기 지정된 경로 내의 공역들 중 적어도 하나 이상의 공역의 환경이 불안정하다고 판단되면, 해당하는 공역을 위험지역으로 설정하는 과정; 상기 획득된 기상 정보로부터 상기 비행 구역의 기상이 안정하다고 판단되거나, 상기 지정된 경로 내의 공역들의 환경이 안정하다고 판단되면, 상기 지정된 경로 내의 공역들을 안전지역으로 설정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정은, 상기 감지된 환경 상태로부터 장애물 정보를 추출하는 과정; 추출된 장애물 정보에 따라 상기 지정된 경로 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로를 보완하는 과정은, 상기 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정에 의해, 상기 지정된 경로 내의 공역들 중에서 위험지역으로 설정된 공역을 상기 비행체가 회피하도록, 상기 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들을 활용하여, 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성하는 과정은, 상기 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 대비하여 이웃하는 주변 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하는 과정; 상기 이웃하는 주변 공역들 중 환경이 안정하다고 판단되는 주변 공역을 적어도 하나 이상 선택하고, 선택된 주변 공역을 회피 경로 혹은 신규 경로로 활용하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 지정된 경로를 보완하는 과정 이후에, 보완된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 실시간으로 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지할 수 있고, 감지 결과를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 정확히 판단할 수 있다. 이때, 비행 구역의 기상 정보를 획득하고, 획득한 기상 정보를 활용하여 지정된 경로의 위험성을 효율적으로 판단할 수 있다.
또한, 경로의 위험성을 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 보완할 수 있다. 이때, 복수의 공역마다 감지된 환경 상태를 이용하여 보완된 경로의 안전성을 확보할 수 있다. 이처럼 경로의 위험성을 판단한 결과를 반영하여서, 비행부 예컨대 개인비행기가 비행 구역 내에서 지정된 경로를 따라서 비행하는 중에, 지정된 경로를 실시간으로 보완할 수 있고, 실시간으로 감지된 환경 상태를 이용하여 보완한 경로의 안전성을 확보할 수 있다. 이에, 안전한 경로를 제공하여 줄 수 있고, 비행부가 위험지역으로 진입하는 것을 사전에 원천적으로 방지하여 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 감지 결과를 이용하여 최초 비행 경로를 생성할 수 있고, 생성된 최초 비행 경로를 비행체의 지정된 경로로 정할 수 있다. 즉, 감지 결과를 반영하여 지정된 경로를 생성함으로써, 지정된 경로의 생성 시점을 기준으로 안전한 경로를 생성할 수 있다. 즉, 비행부의 비행 전에, 해당 시점을 기준으로 비행 구역 내에서 안전한 경로를 생성하여 비행부의 비행 경로로 지정하여 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치가 적용된 도심 항공 모빌리티를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 지정된 경로를 보완하는 모습을 예시적으로 설명하기 위한 개념도이다.
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 비행 장치 및 비행 방법으로서, 이하에서는 비행 장치 및 비행 방법이 도심 항공 모빌리티에 적용되는 경우를 예시하여 실시 예를 상세히 설명한다.
물론, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치 및 비행 방법은 다양한 교통체계에 적용될 수 있다. 예컨대 여객기, 화물기, 드론, 경량 항공기 등의 운용을 위한 항공물류체계에도 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치 및 비행 방법을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치가 적용된 도심 항공 모빌리티를 보여주는 개념도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티는 건물(1a) 및 도로(1b) 등이 구축된 도심(1)에서 운용될 수 있다. 이때, 도심(1)의 상공에는 도심 항공 모빌리티를 위한 항공기(A1, A2, A3)의 비행을 위한 비행 구역(F)이 설정될 수 있다. 이때, 비행 구역(F)은 복수의 공역을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 공역 중 일부 공역이 서로 연결되어 지정된 경로를 형성할 수 있다. 이때, 지정된 경로는 3차원 경로일 수 있다. 지정된 경로는 하나 혹은 복수일 수 있다. 지정된 경로가 복수일 경우, 복수의 지정된 경로 중 일 경로를 주 경로라고 하고, 주 경로를 제외한 나머지 경로를 예비 경로라고 할 수 있다. 이하에서는 지정된 경로가 하나인 경우를 예시하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 지정된 경로가 복수일 경우에도 동일 혹은 유사하게 적용될 수 있다.
한편, 공역은 공중의 영역을 의미할 수 있다. 복수의 공역이 모여서 하나의 비행 구역(F)을 형성할 수 있다. 각 공역의 크기는 항공기(A1, A2, A3)의 크기보다 충분히 클 수 있다. 또한, 각 공역의 크기의 수평 범위 및 수직 범위는 예컨대 비행 구역(F)의 크기, 도심의 지형, 항공기(A1, A2, A3)의 크기, 속도, 항공기(A1, A2, A3)의 안전한 비행이 가능하도록 하는 안전 반경의 크기 등에 의해 자유롭게 정해질 수 있다. 이때, 모든 공역의 크기와 형상이 동일할 수도 있고, 적어도 하나 이상의 공역의 크기와 형상이 적어도 다른 하나의 공역의 크기와 형상과 상이할 수도 있다. 공역의 형상은 다양할 수 있다. 예컨대 공역은 정방형의 육면체 형상이거나, 장방형의 육면체 형상일 수 있다. 또한, 공역은 육각 기둥의 형상일 수도 있고, 정다면체 형상일 수도 있다.
건물(1a)의 옥상, 도심(1)의 지상 등에는 항공기(A1, A2, A3)의 수직 이착륙을 위한 수직이착륙장(미도시)이 구축될 수 있다. 이때, 수직이착륙장은 도로(1b), 철도(미도시), 지하철(미도시) 등을 포함하는 지상 교통체계와 연계될 수 있다. 또한, 도심(1)의 지상에는 항공기(A1, A2, A3)의 관제를 위한 관제소(B)가 설치 및 운용될 수 있다. 한편, 항공기(A1, A2, A3)는 수직 이착륙이 가능한 유인 혹은 무인 에어 택시를 포함할 수 있다.
도심(1)의 상공에는 도심 항공 관측소(C)가 구축될 수 있다. 도심 항공 관측소(C)는 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 배치될 수 있고, 복수의 공역 중 선택되는 일부 공역에만 배치될 수도 있다. 도심 항공 관측소(C)는 비행 구역(F) 내의 환경 상태를 감지하고, 감지된 환경 상태를 관제소(B) 및 항공기(A1, A2, A3) 등에 실시간 혹은 주기적으로 제공할 수 있다. 한편, 도심 항공 관측소(C)는 자율적으로 비행 및 고도 제어가 가능한 능동 타입 항공 관측소(C1)와, 건물(1a), 지상 등에 구속되며 정해진 고도를 유지하는 수동 타입 항공 관측소(C2)로 크게 구분할 수 있다. 능동 타입 항공 관측소(C1)로는 예컨대 관측용 드론을 예시할 수 있고, 수동 타입 항공 관측소(C2)로는 예컨대 관측용 비행선, 열기구 등을 예시할 수 있다. 물론, 능동 타입 항공 관측소(C1)와 수동 타입 항공 관측소(C2)의 종류는 다양할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치(100)를 상세하세 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치(100)는, 도심 항공 모빌리티를 위한 것으로서, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하기 위한 환경 감지부(20), 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위한 경로 판단부(40), 경로 판단부(40)에서 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 보완하는 경로 보완부(50)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치(100)를 통제 장치라고 지칭할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치(100)는, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역 중 일부 공역을 포함하도록 지정된 경로를 따라 비행하기 위한 비행부(10)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치(100)는, 감지된 환경 상태를 경로 판단부(40)로 송신하기 위한 공역 송수신부(60), 공역 송수신부(60)로부터 감지된 환경 상태를 수신하여 경로 판단부(40)로 전달하고, 경로 보완부(50)로부터 보완된 경로를 입력받아 비행부(10)로 송신하기 위한 관제 송수신부(70), 관제 송수신부(70)로부터 보완된 경로를 수신하여 비행부(10)로 전달하기 위한 비행 송수신부(80), 경로 판단부(40)의 판단 결과에 따라 위험 경고 정보를 제공하기 위한 알람부(90)를 포함할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이, 경로 판단부(40)는 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위해 환경 감지부(20)에서 감지된 환경 상태를 이용한다.
그런데 경로 판단부(40)는 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위해 추가 정보를 더 이용할 수도 있다. 즉, 경로 판단부(40)는 감지된 환경 상태만을 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단할 수도 있고, 감지된 환경 상태 및 추가 정보를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단할 수도 있다. 이때, 추가 정보로는 기상 정보를 예시할 수 있다. 물론, 추가 정보의 종류는 다양할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 장치(100)는, 비행 구역(F)의 기상 정보를 획득하기 위한 기상 획득부(30)를 더 포함할 수 있다. 이때, 경로 판단부(40)는 획득된 기상 정보 및 감지된 환경 상태를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단할 수 있다.
이하에서는 비행 장치(100)가 기상 획득부(30)도 포함하는 것을 기준으로 하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 비행 장치(100)가 기상 획득부(30)를 포함하지 않는 경우에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
비행부(10)는 단독으로 비행하는 적어도 하나 이상의 비행체를 포함하거나, 군집하여 비행하는 복수의 비행체를 포함할 수 있다. 즉, 비행체의 운용 방식에 따라, 단독으로 비행하는 하나의 비행체를 비행부(10)로 정의하거나, 각기 단독으로 비행하는 복수의 비행체를 포함하는 하나의 집단을 비행부(10)로 정의하거나, 군집하여 비행하는 복수의 비행체를 포함하는 하나의 집단을 비행부(10)로 정의할 수 있다. 여기서, 군집하여 비행한다는 것은, 복수의 비행체 중 하나의 비행체를 선두 비행체(A1)로 선택하여서, 선택된 선두 비행체(A1)가 지정된 정로를 따라 비행을 선도하면, 나머지 후위 비행체들(A2, A3, A4, A5)이 선두 비행체(A1)를 추종하면서 정해진 간격을 두고서 순서대로 비행하는 것을 의미할 수 있다. 선두 비행체(A1)를 선두 항공기라고 지칭하고, 후위 비행체들(A2, A3, A4, A5)을 후위 항공기들이라고 지칭할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예의 이해를 돕기 위하여, 이하에서는 비행체를 비행부(10)와 동일한 도면부호 "10"으로 설명한다.
비행체(10)는 지정된 경로를 따라 공역을 비행하며 사람, 화물 등을 운송하는 역할을 한다. 이를 위해, 비행체(10)는 기체, 엔진 및 장비를 포함할 수 있다. 기체는 동체, 로터, 렌딩기어 등을 포함할 수 있고, 엔진은 전기모터, 베터리, 연료전지 등을 포함할 수 있고, 장비는 조종계통, 전기전자계통, 통신계통, 제어계통 등을 포함할 수 있다. 물론, 비행체(10)는 수직이착륙이 가능하며, 사람, 화물 등의 운송이 가능한 범주 내에서 그 구조가 다양할 수 있다.
환경 감지부(20)는 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 역할을 한다. 이때, 환경 감지부(20)는 환경 상태를 실시간으로 감지하거나, 주기적으로 감지할 수 있다. 물론, 환경 감지부(20)는 정해진 스케쥴에 따라 정해진 시점마다 환경 상태를 감지할 수 있고, 관제소(B) 혹은 비행체(10)의 제어를 받아서 관제소(B) 혹은 비행체(10)의 요청 시 환경 상태를 감지할 수도 있다. 환경 감지부(20)는 공역 송수신부(60)와 함께 도심 항공 관측소(C)를 구축할 수 있다.
환경 감지부(20)는 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 배치될 수 있다. 즉, 환경 감지부(20)는 비행 구역(F) 내의 전체 공역에 모두 배치될 수 있다. 이때, 환경 감지부(20)는 비행 중인 비행체(10)와 충돌하지 않도록 각각이 배치된 공역의 중심으로부터 소정의 수평 거리와, 소정의 수직 높이만큼 이격될 수 있다.
물론, 환경 감지부(20)는 비행 구역(F) 내의 복수의 공역 중 선택된 공역에 배치되어서, 배치된 공역마다 환경 상태를 감지할 수도 있다. 이러한 경우, 환경 감지부(20)가 배치되는 공역은 지정된 경로를 구성하는 공역을 포함할 수 있다.
여기서, 환경 감지부(20)가 배치되는 공역이 지정된 경로를 구성하는 공역을 포함한다는 것은 예컨대 환경 감지부(20)가 배치되는 공역의 개수가 지정된 경로를 구성하는 공역의 개수보다 많으면서 환경 감지부(20)가 배치되는 공역 내에 지정된 경로가 위치하는 것을 의미할 수 있다.
물론, 환경 감지부(20)가 배치되는 공역이 지정된 경로를 구성하는 공역을 포함한다는 것은 예컨대 환경 감지부(20)가 배치되는 공역과 지정된 경로를 구성하는 공역이 일치하는 것을 의미할 수도 있다.
환경 감지부(20)는, 온도 센서, 습도 센서, 밀도 센서, 카메라 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 레이저 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함하는 감지기(21), 감지기(21)가 탑재되는 탑재체(22)를 포함할 수 있다. 또한, 환경 감지부(20)는 감지기(21)의 각도 및 위치를 조절할 수 있도록 탑재체(22)에 설치되는 조절기(23)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 감지기(21)가 온도 센서, 습도 센서, 밀도 센서, 카메라 센서, 레이더 센서 및 라이다 센서를 모두 포함하는 것을 기준으로 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 감지기(21)가 온도 센서, 습도 센서 및 밀도 센서 중 선택되는 1 종류 이상의 센서와, 카메라 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 레이저 센서, 적외선 센서 중 선택되는 1 종류 이상의 센서를 포함하는 경우에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다. 물론, 감지기(21)가 포함하는 센서의 종류는 다양할 수 있다. 또한, 감지기(21)가 포함하는 센서의 조합은 다양할 수 있다. 또한, 감지기(21)는 다양한 방식으로 센서를 조합하여서 다양한 종류의 환경 상태를 감지할 수 있다.
감지기(21)는 온도 센서를 이용하여 감지기(21)의 위치에서 대기의 온도를 감지함으로써, 감지기(21)가 배치된 공역의 대기의 온도를 환경 상태로 감지할 수 있다. 또한, 감지기(21)는 습도 센서를 이용하여 감지기(21)의 위치에서 대기의 습도를 감지함으로써, 감지기(21)가 배치된 공역의 대기의 습도를 환경 상태로 감지할 수 있다. 또한, 감지기(21)는 밀도 센서를 이용하여 감지기(21)의 위치에서 대기의 밀도를 감지함으로써, 감지기(21)가 배치된 공역의 대기의 밀도를 환경 상태로 감지할 수 있다. 여기서, 대기 온도, 대기 습도 및 대기 밀도는 비행체(10)의 양력 발생에 영향을 줄 수 있는 환경 상태이다.
이와 마찬가지로, 감지기(21)는 카메라 센서, 레이더 센서 및 라이다 센서를 이용하여 감지기(21)가 배치된 공역 내에 존재하는 혹은 발생된 장애물에 대한 장애물 정보를 감지기(21)가 배치된 공역의 환경 상태로서 감지할 수 있다. 이때, 장애물은 비행체(10)의 비행안전을 보장하는 것에 방해요인이 되는 것으로, 그 종류는 다양할 수 있다. 예컨대 고층 건물, 고가 도로, 타워 크레인과 같은 건설 장비, 송전선, 신호등, 가로등 등이 장애물이 될 수 있다. 또한, 도심 상공에서 비행하는 조류, 드론 등도 장애물이 될 수 있다. 또한, 감지기(21)가 배치된 공역으로 허가없이 접근 혹은 침입한 다른 비행체도 장애물이 될 수 있다. 즉, 감지기(21)가 배치된 공역으로 비행하는 것이 허가되어 감지기(21)가 배치된 공역을 비행 중인 비행체(10)의 비행안전에 영향을 줄 수 있는 도심 상공의 물체가 장애물이 될 수 있다.
한편, 온도 센서, 습도 센서, 밀도 센서, 카메라 센서, 레이더 센서 및 라이다 센서의 종류는 각기 다양할 수 있다.
감지기(21)에서 감지된 환경 상태는 감지기(21)가 배치된 공역의 위치 정보와 함께 공역 송수신부(60)로 입력될 수 있고, 공역 송수신부(60)로부터 관제 송수신부(70)로 송신될 수 있고, 관제 송수신부(70)로부터 경로 판단부(40)로 입력되어서 지정된 경로를 보완하는 것에 활용될 수 있다. 물론, 감지기(21)에서 감지된 환경 상태는 공역 송수신부(60)로부터 비행 송수신부(80)로 송신되어서, 비행체(10)의 조종 계통으로 입력될 수도 있다.
탑재체(22)는 감지기(21)의 고도와 위치를 유지시키는 역할을 한다. 이를 위해, 탑재체(22)는 비행 혹은 부상 가능하도록 형성되거나, 건축물 혹은 구조물에 부착 가능하도록 형성될 수 있다. 또한, 탑재체(22)는 내외부에 감지기(21)가 설치될 수 있도록 하는 소정의 공간과 면적을 가질 수 있다. 즉, 탑재체(22)는 내외부의 복수 위치에 감지기(21)의 센서들이 각기 설치될 수 있다.
예컨대 탑재체(22)는 드론, 비행선, 열기구, 타워 등 형태가 다양할 수 있다. 이때, 탑재체(22)가 비행선, 열기구일 경우, 자세 제어와 위치 및 고도 유지를 위한 추력발생기, 로프 등을 구비할 수 있다.
조절기(23)는 감지기(21)의 각도 및 위치를 조절하는 역할을 한다. 이를 위해, 조절기(23)는 탑재체(22)에 대한 감지기(21)의 각도 및 위치를 조절할 수 있도록 탑재체(22)에 설치될 수 있다. 또한, 조절기(23)에 감지기(21)가 설치될 수 있다. 조절기(23)는 다축 짐벌, 로봇암 등을 포함하여 다양한 형태일 수 있다. 조절기(23)에 의해 탑재체(22) 상에서 감지기(21)가 배치된 공역의 환경 상태를 효과적으로 감지할 수 있도록 하는 최적의 각도 및 위치로 감지기의 각도 및 위치를 조절 및 유지시킬 수 있다. 이로부터 감지기(21)가 탑재체(22) 상에서 최적의 감지 조건을 갖출 수 있다.
기상 획득부(30)는 비행 구역(F)에 대한 기상 정보를 획득하는 역할을 한다. 기상 획득부(30)가 획득하는 기상 정보는 비행체(10)의 비행안전에 영향을 미칠 수 있는 것으로서, 비행 구역의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나의 정보일 수 있다. 기상 획득부(30)는 비행 구역(F)의 기상 정보를 실시간으로 획득하거나, 주기적으로 획득하거나, 정해진 스케쥴에 따라 정해진 시점마다 획득할 수 있다. 한편, 기상 획득부(30)는 관제소(B)에 설치될 수 있다. 물론, 기상 획득부(30)가 설치되는 장소는 다양할 수 있다.
기상 획득부(30)는, 기상청을 포함하여 기상 정보를 수집 및 서비스 하는 각종 국가 기관과 연구소, 국영 및 민영 기업 등의 데이터 베이스에 접속되고, 접속된 데이터 베이스로부터 비행 구역(F)의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나를 기상 정보로서 수신하기 위한 수신기와, 수신기로부터 수신된 기상 정보를 저장하고, 저장된 기상 정보를 관제 송수신부(70)에 입력하기 위한 서버를 포함할 수 있다.
이하에서는 수신기가 기상청의 데이터 베이스로부터 비행 구역(F)의 풍속 및 풍향을 기상 정보로서 획득하는 것을 기준으로 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 수신기가 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택된 적어도 하나 이상을 기상 정보로서 획득하는 경우에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 수신기가 획득하는 기상 정보의 조합은 다양할 수 있다.
수신기는 유선 또는 무선 통신으로 기상청의 데이터 베이스와 연결되며, 비행 구역(F)의 풍속 및 풍향을 획득하여 서버로 입력할 수 있다. 이때, 획득되는 기상 정보는 시간 단위 혹은 분 단위로 제공되는 단기예보 중의 풍속 및 풍향 예보를 포함할 수 있고, 특이사항 발생 시에 제공되는 특보 중의 풍속 및 풍향 특보를 더 포함할 수 있다. 서버는 수신기 및 관제 송수신부(70)와 연결될 수 있다. 또한, 서버는 수신기로부터 입력되는 기상 정보를 관제 송수신부(70)로 입력할 수 있다. 또한, 서버는 수신기로부터 입력되는 기상 정보를 저장하여 비행 구역(F)에 대한 기상 이력을 생성할 수 있다.
기상 획득부(30)에서 획득된 기상 정보는 경로 판단부(40)로 입력되어서 지정된 경로를 보완하는 것에 활용될 수 있다. 물론, 기상 획득부(30)에서 획득된 기상 정보는 관제 송수신부(70)로 입력되어 관제 송수신부(70)로부터 비행 송수신부(80)로 송신되어서 비행체(10)의 조종 계통에 입력될 수도 있다.
경로 판단부(40)는 환경 감지부(20)와 기상 획득부(30)로부터 송신되는 감지 결과(환경 상태)와 획득 결과(기상 정보)를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단하는 역할을 한다. 경로 판단부(40)는 지정된 경로의 위험성을 실시간으로 판단하거나, 주기적으로 판단하거나, 정해진 스케쥴에 따라 정해진 시점마다 판단할 수 있다. 경로 판단부(40)는 비행체(10)의 외부 예컨대 관제소(B)에 설치될 수 있다. 물론, 경로 판단부(40)를 비행체(10)에 설치할 수도 있다.
경로 판단부(40)는 지정된 경로 내의 각 공역에서 감지된 환경 상태와 비행 구역(F) 전체에 대한 기상 정보를 이용하여 지정된 경로 내의 각 공역의 위험성을 판단함으로써, 지정된 경로의 위험성을 판단할 수 있다. 즉, 경로 판단부(40)는 지정된 경로 내의 각 공역마다 감지된 환경 상태를 지정된 경로 내의 각 공역마다 미리 설정된 환경 조건과 대비하여, 지정된 경로 내의 각 공역마다 환경 불안정 여부를 판단할 수 있다. 이때, 환경 조건은 대기의 온도 조건, 습도 조건 및 밀도 조건을 포함할 수 있다. 또한, 환경 조건은 복수의 공역마다 상이할 수 있다. 물론, 전체 공역이 동일한 환경 조건을 가질 수도 있다. 또한, 복수의 공역 중 적어도 어느 한 공역의 환경 조건이 복수의 공역 중 적어도 다른 한 공역의 환경 조건과 상이하거나 동일할 수 있다.
예컨대 경로 판단부(40)는 복수의 공역마다 감지된 대기의 온도, 습도 및 밀도가 복수의 공역마다 미리 설정된 대기의 온도 조건, 습도 조건 및 밀도 조건에 모두 포함되면, 복수의 공역 모두가 환경이 안정하다고 판단하고, 복수의 공역마다 감지된 대기의 온도, 습도 및 밀도 중 어느 하나라도 복수의 공역마다 미리 설정된 대기의 온도 조건, 습도 조건 또는 밀도 조건에 포함되지 않으면, 해당하는 공역의 환경이 불안정하다고 판단할 수 있다.
또한, 경로 판단부(40)는 환경 불안정 여부의 판단 결과와, 획득한 기상 정보에 따라 지정된 경로 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다. 한편, 경로 판단부(40)가 환경 불안정 여부의 판단 결과와, 획득한 기상 정보에 따라 비행체(10)가 진입할 예정인 공역을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 방식은 이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법을 설명할 때, 상세하게 설명하기로 한다.
즉, 경로 판단부(40)는 지정된 경로 내의 공역마다, 해당 공역에서의 환경 상태와, 공역 전체에 대한 기상 정보를 이용하여, 지정된 경로 내의 각 공역을 각기 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다.
또한, 경로 판단부(40)는 환경 감지부(20)에서 감지된 환경 상태로부터 장애물 정보를 추출하고, 미리 설정된 장애물 조건과 대비하여, 대비 결과에 따라 비행체(10)가 통과한 공역을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다.
즉, 경로 판단부(40)는 지정된 경로 내의 공역마다, 해당 공역에서의 장애물 정보를 이용하여, 해당 공역을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다.
경로 판단부(40)에서 판단된 결과는 경로 보완부(50)로 입력되어 지정된 경로를 보완하는 것에 사용될 수 있다. 또한, 경로 판단부(40)에서 판단된 결과는 관제 송수신부(70)로 입력될 수 있고, 관제 송수신부(70)로부터 비행 송수신부(80)로 송신될 수 있고, 비행 송수신부(80)로부터 알람부(90) 및 비행체(10)의 제어계통으로 입력될 수 있다. 이때, 위험지역 또는 안전지역으로 설정된 공역을 향하는 비행체(10)의 제어계통과 해당 비행체(10)에 설치된 알람부(90)로도 동일하게 입력될 수 있다. 물론, 군집 비행을 하는 복수의 비행체 중에서 위험지역 또는 안전지역으로 설정된 공역을 아직 지나가지 않은 비행체(10)의 제어계통과 해당 비행체(10)에 설치된 알람부(90)로도 동일하게 입력될 수 있고, 또한, 각기 단독 비행을 하는 복수의 비행체 중에서 위험지역 또는 안전지역으로 설정된 공역을 아직 지나가지 않은 비행체(10)의 제어계통과 해당 비행체(10)에 설치된 알람부(90)로도 동일하게 입력될 수 있다.
경로 보완부(50)는 경로 판단부(40)에서 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 보완하는 역할을 한다. 경로 보완부(50)는 지정된 경로를 실시간으로 보완하거나, 주기적으로 보완할 수 있고, 정해진 스케쥴에 따라 정해진 시점마다 보완할 수도 있다. 경로 보완부(50)는 비행체(10)의 외부 예컨대 관제소(B)에 설치될 수 있다. 물론, 경로 보완부(50)를 비행체(10)에 설치할 수도 있다.
경로 보완부(50)는 경로 판단부(40)에 의해 위험지역으로 설정된 공역을 비행체(10)가 회피하도록, 위험지역을 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역을 활용하여, 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성할 수 있다. 예컨대 지정된 경로에서 위험지역으로 설정된 공역을 제거하고, 위험지역으로 설정된 공역의 주변 공역들을 지정된 경로에 연결하여서 회피 경로를 생성할 수 있다. 또한, 지정된 경로가 위험지역으로 설정된 공역을 포함하게 되면, 지정된 경로를 따라서, 지정된 경로의 공역들과 이웃하는 공역들을 선택하고, 선택된 공역들을 연결시켜서 신규 경로를 생성할 수 있다. 또한, 지정된 경로가 위험지역으로 설정된 공역을 포함하게 되면, 비행 구역(F)의 공역들 중에서 지정된 경로의 외부의 공역들 중에서 일부를 선택하고, 선택된 공역들을 연결시켜서 신규 경로를 생성할 수 있다.
경로 보완부(50)에서 보완된 경로는 관제 송수신부(70)로 입력될 수 있고, 관제 송수신부(70)로부터 비행 송수신부(80)로 송신될 수 있고, 비행 송수신부(80)로부터 알람부(90) 및 비행체(10)의 제어계통으로 입력될 수 있다. 구체적으로, 경로 보완부(50)에서 보완된 경로는 위험지역 또는 안전지역으로 설정된 공역을 향하는 비행체(10)의 제어계통과 해당 비행체(10)에 설치된 알람부(90)로 입력될 수 있다. 또한, 보완된 경로를 입력받은 비행체(10)는 지정된 경로를 대신하여 보완된 경로로 비행할 수 있다. 한편, 위험지역 또는 안전지역으로 설정된 공역을 이미 지나간 비행체(10)도 보완된 경로를 입력받아서 다음 번 비행 시에 활용할 수 있다.
공역 송수신부(60)는 환경 감지부(20)에서 감지되는 감지 결과(환경 상태)를 입력받아서 비행 송수신부(80) 및 관제 송수신부(70)로 송신하는 역할을 한다. 공역 송수신부(60)는 환경 감지부(20)와 함께 복수의 공역마다 배치되어, 위치 및 고도를 유지할 수 있다. 즉, 공역 송수신부(60)는 환경 감지부(20)의 탑재체(22)에 감지기(21)와 함께 탑재될 수 있다. 또한, 공역 송수신부(60)는 비행 송수신부(80) 및 관제 송수신부(70)와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다. 공역 송수신부(60)와 환경 감지부(20)에 의해 환경 관측소(C)가 구축될 수 있다.
관제 송수신부(70)는 경로 판단부(40)에서 판단된 결과와 경로 보완부(50)에서 보완된 경로를 입력받아서 비행 송수신부(60)로 송신하고, 공역 송수신부(60)로부터 환경 상태의 감지 결과를 수신받아서 경로 판단부(40)로 출력하는 역할을 한다. 관제 송수신부(70)는 비행 송수신부(60)와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다. 관제 송수신부(70)는 비행부(10)의 외부 즉, 관제소(B)에 설치될 수 있다. 물론, 관제 송수신부(70)는 경로 판단부(40) 및 경로 보완부(50)와 함께 비행체(10)에 설치될 수도 있다.
비행 송수신부(80)는 환경 감지부(30)에서 감지되는 감지 결과를 수신받아서 비힝체(10)의 제어계통으로 출력하고, 관제 송수신부(70)로부터 보완된 경로와 위험지역 및 안전지역으로 설정된 공역에 대한 정보를 수신받아서 알람부(80) 및 비행체(10)의 제어계통으로 출력하는 역할을 한다. 비행 송수신부(80)는 관제 송수신부(70) 및 공역 송수신부(60)와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있다. 비행 송수신부(80)는 비행부(10)에 설치되어 비행부(10)와 함께 지정된 경로를 따라 이동할 수 있다.
알람부(90)는 경로가 보완되는 경우에, 관제소(B)의 관제사와, 비행체(10)의 승무원에게 보완된 경로에 대한 정보와, 위험지역 및 안전지역으로 설정된 공역에 대한 정보를 알려주는 역할을 한다. 알람부(90)는 비행체(10) 및 관제소(B)에 각각 설치될 수 있고, 비행 송수신부(80) 및 관제 송수신부(70)에 각기 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 비행 장치(100)를 아래에서 설명한다. 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면 비행 장치(100)의 환경 감지부(20)는 작동 제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 작동 제어기는 감지기(21)의 작동 여부를 제어하기 위한 것으로서, 예컨대 감지기(21)로 공급되는 전원을 제어하여 감지기(21)의 작동 여부를 제어할 수 있다. 물론, 작동 제어기가 감지기(21)의 작동 여부를 제어하는 방식은 다양할 수 있다.
작동 제어기는 예컨대 관제소(B) 혹은 비행체(10)로부터 비행체(10)가 어느 공역에 위치하는지에 대한 정보 즉, 비행체(10)의 현위치 정보를 수신받아서, 이로부터 비행체(10)가 진입할 예정인 공역을 판단하고, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역 중 비행체(10)가 진입할 예정인 공역과, 해당 공역과 접촉하면서 해당 공역을 직접적으로 둘러싸는 주변 공역들에 배치되는 감지기(21)들만 작동시킬 수 있고, 나머지 감지기(21)들을 대기시킬 수 있다. 이때, 비행체(10)가 비행하는 것에 따라, 비행체(10)가 진입할 공역이 달라질 수 있고, 그에 따라 작동 제어기가 작동시키는 감지기(21)들도 달라질 수 있다. 이에 의해, 환경 감지부(20)의 에너지 소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면 비행 장치(100)의 경로 판단부(40)는 지정된 경로 내의 복수의 공역마다 위험성을 판단하는 대신에, 지정된 경로에서 비행체(10)가 진입할 예정인 공역의 위험성을 판단하여서, 판단 결과로부터 지정된 경로의 위험성을 판단할 수 있다.
즉, 경로 판단부(40)는 지정된 경로 내의 공역들 중에서 비행체(10)가 진입할 예정인 공역에서 감지된 환경 상태와 비행 구역(F) 전체에 대한 기상 정보를 이용하여 지정된 경로 내에서 비행체(10)가 진입할 예정인 공역의 위험성을 판단할 수 있다. 예컨대 지정된 경로 내의 공역들 중 비행체(10)가 진입할 예정인 공역만을 선택하여 선택한 공역의 위험성을 신속하게 판단할 수 있다. 여기서, 진입할 예정인 공역은 비행체(10)가 현제 위치하는 공역보다 비행체(10)의 비행 방향으로 전방에 위치하는 공역을 의미할 수 있다.
즉, 경로 판단부(40)는 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 감지된 환경 상태들 중 비행체(10)가 진입할 예정인 공역에서 감지된 환경 상태를 선택하거나, 비행체(10)가 진입할 예정인 공역 및 그 주변 공역에서 각 공역마다 감지된 환경 상태즐 중 비행체(10)가 진입할 예정인 공역에서 감지된 환경 상태를 선택하고, 선택한 환경 상태가 미리 설정된 환경 조건에 포함되면, 비행체(10)가 진입할 예정인 공역의 환경이 안정하다고 판단하고, 그렇지 않으면 비행체(10)가 진입할 예정인 공역의 환경이 불안정하다고 판단할 수 있다.
예컨대 경로 판단부(40)는 비행체(10)가 진입할 예정인 공역에서 감지된 대기의 온도, 습도 및 밀도가 미리 설정된 대기의 온도 조건, 습도 조건 및 밀도 조건에 모두 포함되면, 비행체(10)가 진입할 예정인 공역의 환경이 안정하다고 판단하고, 비행체(10)가 진입할 예정인 공역에서 감지된 대기의 온도, 습도 및 밀도 중 어느 하나라도 미리 설정된 대기의 온도 조건, 습도 조건 또는 밀도 조건에 포함되지 않으면, 비행체(10)가 진입할 예정인 공역의 환경이 불안정하다고 판단할 수 있다.
또한, 경로 판단부(40)는 환경 불안정 여부의 판단 결과와, 획득한 기상 정보에 따라 비행체(10)가 진입할 예정인 공역을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다.
상기와 같이, 경로 판단부(40)는 비행체(10)가 진입할 예정인 공역에서의 환경 상태와, 비행 구역(F)의 기상 정보를 이용하여, 비행체(10)가 진입할 예정인 공역을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 다른 변형 예에 따르면, 비행 장치(100)는 지정 비행 경로 생성부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 지정 비행 경로 생성부는 예컨대 관제소(B)에 구축될 수 있고, 도심 지형과, 기상 정보와, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역에서 감지된 환경 상태를 기초로 하여, 비행체(10)의 출발지와 도착지를 가장 효과적으로 연결시킬 수 있는 최초의 비행 경로를 생성할 수 있다. 지정 비행 경로 생성부에서 생성된 최초의 비행 경로가 전술한 지정된 경로로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비행 장치를 설명한다. 본 발명의 다른 실시 예를 제2 실시 예라고도 지칭할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 비행 장치는 도심 항공 모빌리티를 위한 것으로, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하기 위한 환경 감지부(20), 감지된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하기 위한 지정 비행 경로 생성부(미도시)를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 비행 장치는, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역 중 선택된 공역을 테스트 비행하기 위한 테스트 비행부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 지정 비행 경로 생성부(미도시)는 감지된 환경 상태에 테스트 비행부의 테스트 결과를 반영하여, 최초 비행 경로를 생성할 수 있다.
테스트 비행부는 하나 이상의 테스트 비행체를 포함할 수 있다. 테스트 비행체는 비행성능과 안정성을 테스트할 수 있도록 각종 게기가 탑재된 비행체를 의미할 수 있다. 테스트 비행체는 복수의 공역 중 선택된 공역을 테스트 경로로 정하고, 테스트 경로를 따라 비행하면서, 테스트 경로 내의 공역별로 비행성능과 안정성을 테스트할 수 있다. 테스트 결과는 해당 공역을 테스트 비행체가 비행할 때 해당 공역에서 환경 감지부(20)에 의해 감지된 환경 상태와 매칭되어 테스트 비행체에 마련된 기록계에 기록될 수 있다.
지정 비행 경로 생성부는 기록계로부터 환경 상태와 매칭된 테스트 비행 결과를 입력받을 수 있고, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역에서 감지된 환경 상태를 기초로 하여, 비행체(10)의 출발지와 도착지를 가장 효과적으로 연결시킬 수 있는 최초의 비행 경로를 생성할 때, 테스트 비행의 결과를 반영하여 최초 비행 경로를 생성할 수 있다.
예컨대 복수의 공역별로 해당 공역에 영향을 미치는 도심 지형이 형태가 각기 다를 수 있다. 이에, 환경 상태가 비행 안정성에 영향을 미치는 정도가 공역마다 다를 수 있다. 즉, 동일한 환경 상태가 감지된 서도 다른 공역을 테스트 비행체로 비행할 때, 비행성능과 안정성이 달라지는 경우도 있다. 이에, 공역마다 획득되는 테스트 비행 결과와, 해당 공역에서 테스트 비행의 결과가 생성될 때 감지된 환경 상태를 기초로 하여, 환경 상태가 비행성능이 미치는 영향성을 가중치의 형태로 정할 수 있다. 또한, 정해진 가중치를 이용하여 공역마다 감지된 환경 상태를 보정하고, 보정된 환경 상태를 기초로 하여 비행체(10)의 출발지와 도착지를 가장 효과적으로 연결시킬 수 있는 최초의 비행 경로를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전술한 비행 장치의 구성과 방식은 본 발명의 실시 예 및 그 변형 예들에 따른 비행 장치에도 각기 동일하거나 혹은 유사하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법의 순서도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 지정된 경로를 보완하는 모습을 예시적으로 설명하기 위한 개념도이다. 도 4에 예시적으로 도시된 비행 구역(F)의 맵의 가로축과 세로축은 공역 번호를 의미한다. 예컨대 지정된 경로(R)는 10-5번 공역을 출발하여 1-3번 공역으로 도착하는 경로로서, 9-5번 공역부터 6-5번 공역을 비행하고, 방향을 전환하여 6-3번 공역으로 비행하고, 방향을 전환하여 1-3번 공역까지 비행하는 경로일 수 있다. 이때, 도면에서는 2 개의 축으로 맵을 표현하였으나, 지정된 경로는 3차원 경로일 수 있고, 맵은 3 개의 축을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행체의 비행 방법을 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법은 비행 구역(F) 내의 복수의 공역 중에서 일부 공역를 포함하도록 지정된 경로(R)를 따라 비행체(10)를 비행시키는 과정(S100), 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정(S200), 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정, 위험 여부를 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 보완하는 과정(S500)을 포함한다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법은, 전술한 것처럼 지정된 경로의 위험 여부를 판단하기 위해 복수의 공역마다 감지된 환경 상태를 이용한다.
그런데 본 발멸의 실시 예에 따른 비행 방법에서는 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위해 추가 정보를 더 이용할 수도 있다. 즉, 감지된 환경 상태만을 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단할 수도 있고, 감지된 환경 상태 및 추가 정보를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단할 수도 있다. 이때, 추가 정보로는 기상 정보를 예시할 수 있다. 물론, 추가 정보의 종류는 다양할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법은, 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정(S200)과, 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정 사이에, 비행 구역(F)의 기상 정보를 획득하는 과정(S300)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정은, 감지된 환경 상태와 획득된 기상 정보를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정(S400)을 포함할 수 있다.
이하에서는 비행 방법이 비행 구역(F)의 기상 정보를 획득하는 과정(S300)과, 감지된 환경 상태와 획득된 기상 정보를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정(S400)을 포함하는 것을 기준으로 하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 비행 방법이 비행 구역(F)의 기상 정보를 획득하는 과정(S300)을 포함하지 않고, 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정이 감지된 환경 상태만을 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정을 포함하는 경우에도, 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법은, 위험 여부를 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로(R)를 보완하는 과정(S500) 이후에, 보완된 경로(R-1)를 따라 비행체(10)를 비행시키는 과정(S600)을 포함할 수 있다.
우선, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역 중에서 일부 공역를 포함하도록 지정된 경로(R)를 따라 비행체(10)를 비행시키는 과정(S100)을 수행한다. 이때, 적어도 하나 이상의 비행체(10)를 각기 단독 비행시킬 수 있다. 또한, 복수의 비행체(10)를 군집 비행시키며, 복수의 비행체 중 선두 비행체(A1)로 군집 비행을 선도할 수 있고, 후위 비행체(A2)로 선두 비행체(A1)를 추종할 수 있다. 비행체(10)는 지정된 경로(R)의 출발지점에 구축된 수직이착륙장으로부터 이륙하여 지정된 경로(R)를 따라 도착지점까지 비행할 수 있고, 도착지점에 구축된 수직이착륙장에 착륙할 수 있다. 이때, 지정된 경로(R)는 도심 상공에 설정된 비행 구역(F)을 통과하는 3차원 경로일 수 있다.
이때, 전술한 과정을 수행하는 동안, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정(S200)을 수행한다. 즉, 복수의 공역마다 대기의 복수 종류의 환경 상태를 감지할 수 있다. 이때, 환경 감지부(20)를 이용하여 복수의 공역마다 대기의 온도, 습도 및 밀도를 환경 상태로 감지할 수 있다. 또한, 환경 감지부(20)를 이용하여 비행체(10)의 비행안전을 보장하기 위한 안전 반경 내에 존재하는 장애물에 대한 장애물 정보를 감지할 수 있다. 구체적으로 복수의 공역마다, 해당 공역을 비행체(10)가 통과할 경우에 비행체(10)가 형성할 비행 궤적을 중심으로 하는 비행체(10)의 안전 반경 내에 존재하는 장애물의 개수, 종류, 위치 및 크기를 감지할 수 있다. 이때, 장애물의 움직임도 감지할 수 있다.
또한, 비행체(10)의 위치에서 비행체(10)의 비행 상태 및 환경 상태를 감지하는 과정을 수행한 이후에는, 비행 구역(F)의 기상 정보를 획득하는 과정(S300)을 수행한다. 이때, 기상 획득부(30)를 이용하여, 기상청의 데이터 베이스에 접속하여 비행 구역(F)의 풍량, 풍속 등을 기상 정보로서 획득할 수 있다. 물론, 기상 정보의 종류와, 기상 정보를 제공받을 정보원은 다양할 수 있다. 즉, 기상 정보를 수집 및 서비스 하는 각종 국가 기관과 연구소, 국영 및 민영 기업 등의 데이터 베이스에 기상 획득부(30)를 접속시켜, 비행 구역(F)의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나를 기상 정보로 획득할 수 있다.
이후, 감지된 환경 상태와 획득된 기상 정보를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정(S400)을 수행한다.
구체적으로, 경로 판단부(40)를 이용하여, 감지된 환경 상태와 미리 설정된 환경 조건을 대비하여서 지정된 경로 내의 공역들의 환경 불안정 여부를 판단할 수 있다. 미리 설정된 환경 조건은 지정된 경로 내의 공역별로, 환경 상태의 종류별로 미리 설정될 수 있다. 설정된 환경 조건은 지정된 경로 내의 공역마다 상이하거나 동일하거나, 적어도 일부가 상이할 수 있다. 또한, 환경 상태의 종류에 따라, 어느 하나의 환경 조건이 지정된 경로 내의 공역마다 동일하더라도, 다른 하나의 환경 조건이 지정된 경로 내의 공역마다 상이하거나, 적어도 일부가 상이할 수 있다.
예컨대 지정된 경로 내의 복수의 공역 중 비행체(10)가 진입할 예정인 공역을 감지 공역(SD)이라고 하면, 감지 공역(SD)에서 비행체(10)가 안정적으로 비행할 수 있는 환경 상태를 환경 조건으로 미리 설정할 수 있다.
또한, 경로 판단부(40)를 이용하여, 환경 감지부(20)에 의해 감지 공역(SD)에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 감지 공역(SD)의 환경 조건과 대비하여, 감지된 환경 상태가 미리 설정된 환경 조건에 포함되면, 감지 공역(SD)의 환경이 안정하다고 판단하고, 그렇지 않으면 감지 공역(SD)의 환경이 불안정하다고 판단할 수 있다. 이때, 3 종류의 환경 상태와, 3 종류의 환경 조건을 이용하여, 감지 공역(SD)의 환경 불안정 여부를 판단함으로써, 정확한 판단이 가능하다. 예컨대 3 종류 이상의 환경 상태 모두 설정된 환경 조건에 포함되면 환경이 안정하다고 판단할 수 있고, 그렇지 않고서 3 종류 이상의 환경 상태 중 하나라도 설정된 환경 조건에 포함되지 않으면 환경이 불안정하다고 판단할 수 있다. 물론, 3 종류의 환경 상태 중 하나의 환경 상태라도 미리 설정된 환경 조건에 포함되면 환경이 안정하다고 판단할 수도 있다.
이와 마찬가지로 지정된 경로 내의 다른 공역들에 대해서도, 각 공역에서 비행체(10)가 안정적으로 비행할 수 있는 환경 상태를 환경 조건으로 미리 설정할 수 있다. 또한, 경로 판단부(40)를 이용하여, 환경 감지부(20)에 의해 각 공역에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 각 공역의 환경 조건과 대비하여, 감지된 환경 상태가 미리 설정된 환경 조건에 포함되면, 해당 공역의 환경이 안정하다고 판단하고, 그렇지 않으면 해당 공역의 환경이 불안정하다고 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 감지된 환경 상태들 중 지정된 경로(R) 내의 공역들에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 각각 대비하여, 지정된 경로(R) 내의 공역마다 감지된 환경 상태가 미리 설정된 환경 조건에 포함되면, 지정된 경로(R) 내의 공역들의 환경이 안정하다고 판단하고, 지정된 경로(R) 내의 공역마다 감지된 환경 상태 중 적어도 하나 이상의 공역에서 감지된 환경 상태가 설정된 환경 조건을 벗어나면, 해당하는 공역의 환경이 불안정하다고 판단함으로써, 지정된 경로(R) 내의 공역들의 환경 불안정 여부를 각기 판단할 수 있다.
또한, 획득한 기상 정보와, 환경 불안정 여부의 판단 결과에 따라 지정된 경로(R) 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다.
구체적으로, 지정된 경로(R) 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하기 위해, 획득된 기상 정보로부터 비행 구역(F)의 기상이 불안정하다고 판단되고, 지정된 경로(R) 내의 공역들 중 적어도 하나 이상의 공역의 환경이 불안정하다고 판단되면, 해당하는 공역을 위험지역으로 설정할 수 있다. 또한, 획득된 기상 정보로부터 비행 구역(F)의 기상이 안정하다고 판단되거나, 지정된 경로(R) 내의 공역들의 환경이 안정하다고 판단되면, 지정된 경로(R) 내의 공역들을 안전지역으로 설정할 수 있다.
즉, 획득된 기상 정보로부터 비행 구역(F)의 기상이 불안정하다고 판단되고, 지정된 경로(R) 내의 공역들 중 적어도 하나 이상의 공역의 환경이 불안정하다고 판단될 때, 해당하는 공역을 위험지역으로 설정함으로써, 기상이 불안정한 경우에 환경이 불안정다고 판단된 공역을 지나가지 않도록 할 수 있다.
또한, 비행 구역(F)의 기상이 안정한 경우에는, 환경이 불안정하다고 판단된 공역을 지나가더라도, 비행체(10)가 가진 정적안정성에 따른 자체 복원력에 의하여 비행체(10)가 충분히 해당 공역을 지나갈 수 있다고 판단하여, 해당 공역을 안전지역으로 설정할 수 있다. 마찬가지로, 환경이 안정하다고 판단된 공역에 대해서도, 비행 구역(F)의 기상이 불안정하더라도 비행체(10)가 가진 복원력에 의해 충분히 해당 공역을 지나갈 수 있다라고 판단하여, 해당 공역을 안전지역으로 설정할 수 있다.
한편, 비행 구역(F)의 기상이 불안정 여부를 판단하는 방식과 판단에 사용되는 기상의 종류는 다양할 수 있다. 예컨대 획득된 기상 정보 중의 풍속이 미리 설정된 기준 풍속을 초과하고, 획득된 기상 정보 중의 풍향이 도심의 지역 혹은 도심 상공의 고도에 따라 하나의 풍향이 아니고 복수의 풍향으로 나타나는 경우에, 비행 구역(F)의 기상이 불안정하다고 판단할 수 있다. 또한, 획득된 기상 정보 중의 풍속이 미리 설정된 기준 풍속 이하이거나, 또는, 획득된 기상 정보 중의 풍향이 도심 상공의 비행 구역 전체에서 지배적인 하나의 풍향으로 나타나는 경우에, 비행 구역(F)의 기상이 안정하다고 판단할 수 있다. 한편, 미리 설정된 기준 풍속은 비행체(10)의 비행 시 요잉, 롤링, 피칭 등의 움직임을 유발하지 않는 정도의 풍속으로 정해질 수 있다. 이러한 기준 풍속은 비행체(10)를 이용한 풍동 시험 등을 통하여 실험적으로 구하거나, 비행체(10)의 구조 정보를 이용하여 이론적인 방식으로 구할 수 있다.
또한, 획득된 기상 정보 중의 강수량이 미리 설정된 기준 강수량을 초과하거나, 운량이 미리 설정된 기준 운량을 초과하면 비행 구역(F)의 기상이 불안정하다고 판단할 수도 있다. 이때, 획득된 기상 정보 중의 강수량이 미리 설정된 기준 강수량 이내이고, 운량이 미리 설정된 기준 운량 이내이면 비행 구역(F)의 기상이 안정하다고 판단할 수 있다. 한편, 기준 강수량과 기준 운량은 비행체(10)가 계기 비행 대신에 시계 비행이 가능하도록 하는 소정의 강수량과 운량으로 정해질 수 있다. 또는, 기준 강수량과 기준 운량은 비행체(10)의 원격비행 혹은 자율비행을 위한 각종 센서들이 강수량과 운량에 의해 교란되지 않을 수 있는 소정의 강수량과 운량으로 정해질 수도 있다. 전술한 방식들 외에도 다양한 기상 정보를 조합하여서, 다양한 방식으로 비행 구역(F)의 기상이 불안정 여부를 판단할 수 있다.
또한, 지정된 경로(R)의 위험성을 판단하는 과정(S400)은 환경 감지부(20)에서 감지된 환경 상태로부터 장애물 정보를 추출하여서, 추출된 장애물 정보에 따라 지정된 경로 내의 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다. 예컨대 추출된 장애물 정보를 미리 설정된 장애물 조건과 대비하여, 추출된 장애물 정보가 미리 설정된 장애물 조건을 초과하는 경우 비행체(10)가 통과한 공역을 위험지역으로 설정하고, 그렇지 않으면, 비행체(10)가 통과한 공역을 안전지역으로 설정할 수 있다. 이때, 장애물 조건은 비행체가 통과할 것으로 예측되는 비행 궤적을 따라 설정되는 비행체(10)의 안정 반경 내에 존재하는 장애물의 개수, 종류, 위치 및 크기가 비행체(10)의 비행안전이 보장되도록 하는 장애물의 개수, 종류, 위치 및 크기일 때, 이를 장애물 조건으로 할 수 있다.
이후, 위험성을 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 보완하는 과정(S500)을 수행한다. 즉, 경로 보완부(50)를 이용하여, 지정된 경로(R)의 위험성을 판단하는 과정에 의해, 지정된 경로(R)가 지나가는 공역들 중에서 위험지역으로 설정된 공역을 비행체가 회피하도록, 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들(SN)을 활용하여, 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성할 수 있다.
이때, 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 대비하여 이웃하는 주변 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하고, 이웃하는 주변 공역들 중 환경이 안정하다고 판단되는 주변 공역(SN)을 적어도 하나 이상 선택하고, 선택된 주변 공역을 회피 경로 혹은 신규 경로로 활용할 수 있다.
예컨대 지정된 경로(R)가 지나가는 공역들 중에서 경로 판단부(40)에 의해 위험지역으로 설정된 공역을 제거하고, 위험지역으로 설정된 공역의 주변 공역들 중 환경이 안정하다고 판단되는 주변 공역(SN)들을 지정된 경로에 연결하여서 회피 경로(R-1)를 생성할 수 있다. 물론, 지정된 경로(R)의 공역들과 이웃하는 공역들을 선택하고, 선택된 공역들을 연결시켜서 신규 경로(미도시)를 생성할 수 있다. 또한, 비행 구역(F)의 공역들 중에서 지정된 경로의 외부에 위치하는 공역들 중의 일부를 선택하고, 선택된 공역들을 연결시켜서 신규 경로(미도시)를 생성할 수 있다.
이후, 보완된 경로(R-1)를 따라 비행체(10)를 비행시키는 과정(S600)을 수행한다. 즉, 경로 보완부(50)에서 보완된 경로를 관제 송수신부(70)로 입력하고, 관제 송수신부(70)로부터 비행 송수신부(80)로 송신하여, 위험지역 또는 안전지역으로 설정된 공역을 향하는 비행체(10)의 제어계통에 보완된 경로(R-1)를 입력해줄 수 있다. 이때, 비행체(10)는 선두 비행체(A1)와 후속 비행체(A2)로 구분할 수 있다. 물론, 비행체(10)는 단독 비행하는 비행체일 수도 있다. 비행체(10)는 보완된 경로를 입력받아서, 지정된 경로를 대신하여 보완된 경로로 비행할 수 있다. 이때, 알람부(80)를 이용하여 비행체(10)의 승무원 및 관제소(B)의 관제사에게 보완된 경로에 대한 정보를 알려줄 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따른 비행 방법을 아래에서 설명한다. 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면 비행 방법은, 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정과, 감지된 환경 상태를 기반으로 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정이 실시 예와 일부 상이할 수 있다.
본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면, 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정에서, 환경 상태를 감지하는 복수의 공역이, 비행 구역(F) 내의 모든 공역이 아니라, 지정된 경로 상의 비행체(10)가 진입할 것으로 예측된 공역과, 이 공역의 주변을 둘러싸는 공역들일 수 있다. 이 경우, 비행 구역(F) 내의 모든 공역에서 환경 상태를 감지하는 것에 비하여, 처리하는 데이터의 종류가 줄어들기 때문에 각 송수신부의 부하를 줄일 수 있고, 환경 감지부의 전력 소모도 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면, 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정에서, 복수의 공역마다 감지된 환경 상태들 중 비행체가 진입할 것으로 예측되는 공역에서 감지된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 대비하여, 지정된 경로 중의 비행체가 진입할 것으로 예측되는 공역의 환경 불안정 여부를 판단하고, 획득한 기상 정보와, 환경 불안정 여부의 판단 결과에 따라 비행체가 진입할 것으로 예측되는 공역을 위험지역 또는 안전지역으로 설정할 수 있다. 즉, 지정된 경로 내의 복수의 공역 모두를 위험지역 혹은 안전지역으로 설정하지 않고, 비행체가 진입할 것으로 예측되는 공역에 대해서만 위험지역 혹은 안전지역을 설정할 수 있으므로, 경로 판단부의 부하를 줄일 수 있고, 판단 속도를 향상시킬 수 있고, 그에 따른 전력 소모를 줄일 수 있다.
한편, 복수의 공역마다 감지된 환경 상태들 중 비행체가 진입할 것으로 예측되는 공역의 위험 여부를 판단하는 경우, 지정된 경로를 보완하는 과정에서, 비행체가 진입할 공역이 위험지역으로 판단되는 경우, 이를 비행체가 회피할 수 있도록, 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들을 활용하여, 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성할 수 있다. 이후, 생성된 회피 경로 혹은 신규 경로로 비행체를 비행시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 다른 변형 예에 따르면, 지정된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정 이전에, 지정된 경로를 생성하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이때, 지정된 경로를 생성하는 과정은, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역에서 환경 상태를 감지하는 과정과, 관제소로부터 도심 지형에 대한 정보를 획득하는 과정과, 데이터 베이스로부터 비행 구역(F)의 기상 정보를 획득하는 과정과, 회득한 환경 상태와, 도심 지형과 기상 정보를 기반으로, 비행체(10)의 출발지와 도착지를 가장 효과적으로 연결시킬 수 있는 최초의 비행 경로를 생성하여서, 생성된 최초의 비행 경로를 지정된 경로로 정하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예의 다른 변형 예에서는 지정된 경로를 생성할 때에도, 비행 구역(F)의 기상 정보와 비행 구역(F) 내의 복수의 공역에서 환경 상태를 활용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비행 방법은, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정, 감지된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하는 과정을 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비행 방법은, 최초 비행 경로를 생성하는 과정 이전에, 복수의 공역 중 선택된 공역을 테스트 비행하고, 테스트 비행 결과를 생성하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 최초 비행 경로를 생성하는 과정은, 감지된 환경 상태에 테스트 비행 결과를 반영하고, 테스트 비행 결과가 반영된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하는 과정일 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 비행 방법과 차이나는 부분을 중심으로 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비행 방법을 이하에서 설명한다.
우선, 비행 구역(F) 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정을 수행한다. 이후, 전술한 과정에서 회득한 환경 상태를 기반으로 하여, 비행체(10)의 출발지와 도착지를 가장 효과적으로 연결시킬 수 있는 최초 비행 경로를 생성한다.
한편, 최초 비행 경로를 생성하기 전에, 복수의 공역 중 적어도 일부 공역을 선택하고, 선택된 공역을 테스트 경로로 정하고, 테스트 경로를 따라 테스트 비행체를 비행시키면서, 테스트 경로 내의 공역별로 테스트 비행체의 비행성능과 안정성을 테스트하여 테스트 비행 결과를 생성할 수 있다.
이후, 테스트 비행 경과가 생성되면, 감지된 환경 상태에 테스트 비행 결과를 반영하고, 테스트 비행 결과가 반영된 환경 상태를 기반으로 최초 비행 경로를 생성하는 과정을 수행한다.
즉, 테스트 비행 경과가 생성되면, 테스트 비행 결과를 반영하여 복수의 공역에 대한 환경 상태의 가중치를 정할 수 있다. 또한, 정해진 가중치를 반영하여 복수의 공역별로 획득된 환경 상태를 보완하는 방식으로, 감지된 환경 상태에 테스트 비행 결과를 반영할 수 있다. 이후, 테스트 비행 결과를 반영하여 보완된 환경 상태를 기반으로, 비행체(10)의 출발지와 도착지를 가장 효과적으로 연결시킬 수 있는 최초의 비행 경로를 생성하여서, 생성된 최초의 비행 경로를 지정된 경로로 정할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 본 발명의 실시 예들과 변형 예들에서는 비행체(10)가 지정된 경로(R)를 따라서 비행하는 중, 실시간으로 지정된 경로 내의 복수의 구역의 환경 상태를 정확하게 감지할 수 있고, 정확하게 감지된 결과를 이용하여 지정된 경로의 위험성을 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 경로의 위험성을 판단한 결과를 이용하여 지정된 경로를 효과적으로 보완할 수 있다. 따라서, 실시간으로 감지된 비행 상태 및 환경 상태를 반영하여 지정된 경로를 실시간으로 보완할 수 있고, 위험지역으로 판단된 공역에 비행체(10)가 진입하기 전에, 보완된 경로(R-1) 즉, 안전한 경로를 비행체(10)로 제공하여 줄 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예들 및 변형 예들은 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예들 및 변형 예들에 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: 비행 장치
10: 비행체
20: 환경 감지부
30: 기상 획득부
40: 경로 판단부
50: 경로 보완부
60: 공역 송수신부
70: 비행 송수신부
80: 관제 송수신부
90: 알람부

Claims (29)

  1. 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility)를 위한 비행 장치로서,
    비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하기 위해 상기 복수의 공역마다 배치되는 환경 감지부;
    감지된 환경 상태를 송신하기 위해 상기 환경 감지부와 함께 복수의 공역마다 배치되는 공역 송수신부;
    상기 복수의 공역 중 선택된 공역을 테스트 비행하며 공역별로 비행성능 및 안정성을 테스트하고 테스트 비행 결과를 생성할 수 있도록 계기 및 기록계가 탑재되는 테스트 비행부;
    공역마다 획득되는 테스트 비행 결과와, 해당 공역에서 테스트 비행의 결과가 생성될 때 감지된 환경 상태를 기초로 하여, 환경 상태가 비행성능에 미치는 영향성을 가중치의 형태로 정하고, 정해진 가중치를 이용하여 공역마다 감지된 환경 상태를 보정하고, 보정된 환경 상태를 기초로 하여, 최초 비행 경로를 생성하기 위한 지정 비행 경로 생성부;를 포함하는 비행 장치.
  2. 삭제
  3. 도심 항공 모빌리티를 위한 비행 장치로서,
    비행 구역 내의 복수의 공역마다 도심 항공 관측소를 구축할 수 있고 상기 복수의 공역마다 환경 상태를 감지할 수 있도록 상기 복수의 공역마다 배치되는 환경 감지부;
    상기 환경 감지부와 함께 상기 도심 항공 관측소를 구축할 수 있고 감지된 환경 상태를 송신할 수 있도록 상기 환경 감지부와 함께 상기 복수의 공역마다 배치되는 공역 송수신부;
    송신된 환경 상태를 기반으로, 지정된 경로의 위험성을 판단하기 위한 경로 판단부;
    상기 경로 판단부에서 판단한 결과를 이용하여 상기 지정된 경로를 보완하는 경로 보완부;를 포함하고,
    상기 환경 감지부는,
    환경 상태를 감지할 수 있는 감지기;
    상기 감지기의 고도 및 위치를 유지시키는 탑재체; 및
    지정된 경로를 따라 비행하는 비행부의 현위치 정보를 수신받아서 비행부가 진입할 예정인 공역 및 해당 공역과 접촉하면서 해당 공역을 직접 둘러싸는 주변 공역들에 배치되는 환경 감지부들의 감지기만 작동시키고, 나머지 공역의 환경 감지부들의 감지기를 대기시키도록, 감지기로 공급되는 전원을 제어하여 감지기의 작동 여부를 제어할 수 있는 작동 제어기;를 포함하는 비행 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 공역 중 일부 공역를 포함하도록 생성된 상기 지정된 경로를 따라 비행하기 위한 상기 비행부;
    상기 비행 구역의 기상 정보를 획득하기 위한 기상 획득부;
    비행 구역의 기상 정보를 기초로 하여 상기 지정된 경로로서 최초 비행 경로를 생성하기 위한 지정 비행 경로 생성부;를 포함하고,
    상기 경로 판단부는 상기 최초 비행 경로가 생성된 시점보다 이후 시점에 획득된 기상 정보 및 상기 감지된 환경 상태를 이용하여 상기 지정된 경로 내에서 상기 비행부가 진입할 예정인 공역의 위험성을 판단하는 비행 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 송신된 환경 상태를 수신하여 상기 경로 판단부로 전달하고, 보완된 경로를 입력받아 상기 비행부로 송신하기 위한 관제 송수신부;
    보완된 경로를 수신하여 상기 비행부로 전달하기 위한 비행 송수신부;
    상기 경로 판단부의 판단 결과에 따라 위험 경고 정보를 제공하기 위한 알람부;를 포함하는 비행 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 공역 송수신부는 위치 및 고도를 제어 가능하거나 유지할 수 있고,
    상기 비행 송수신부는 상기 비행부에 설치되어 상기 비행부와 함께 상기 지정된 경로를 따라 이동하고,
    상기 기상 획득부, 상기 관제 송수신부, 상기 경로 판단부 및 상기 경로 보완부는 관제소에 설치되며,
    상기 알람부는 상기 비행부 및 상기 관제소에 각각 설치되는 비행 장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 비행부는 단독으로 비행하는 적어도 하나 이상의 비행체를 포함하거나, 군집하여 비행하는 복수의 비행체를 포함하는 비행 장치.
  8. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 감지기는 온도 센서, 습도 센서, 밀도 센서, 카메라 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 레이저 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 탑재체에는 상기 감지기가 탑재되는 비행 장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 환경 감지부는,
    상기 감지기의 각도 및 위치를 조절할 수 있도록 상기 탑재체에 설치되는 조절기;를 포함하는 비행 장치.
  11. 청구항 5 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기상 획득부는,
    상기 비행 구역의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나를 기상 정보로서 수신하기 위한 수신기;
    수신된 기상 정보를 저장하고, 저장된 기상 정보를 상기 관제 송수신부에 입력하기 위한 서버;를 포함하는 비행 장치.
  12. 도심 항공 모빌리티를 위한 비행 방법으로서,
    비행 장치의 환경 감지부를 이용하여, 비행 구역 내의 복수의 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정;
    상기 비행 장치의 테스트 비행부를 이용하여, 상기 복수의 공역 중 선택되는 공역을 테스트 비행하며, 비행 중에 상기 테스트 비행부의 계기 및 기록계를 이용하여 테스트 비행 결과를 생성하는 과정;
    상기 비행 장치의 지정 비행 경로 생성부를 이용하여, 공역마다 획득되는 테스트 비행 결과와, 해당 공역에서 테스트 비행의 결과가 생성될 때 감지된 환경 상태를 기초로 하여, 환경 상태가 비행성능에 미치는 영향성을 가중치의 형태로 정하고, 정해진 가중치를 이용하여 공역마다 감지된 환경 상태를 보정하고, 보정된 환경 상태를 기초로 하여 최초 비행 경로를 생성하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  13. 삭제
  14. 도심 항공 모빌리티를 위한 비행 방법으로서,
    비행 장치의 환경 감지부 및 공역 송수신부를 비행 구역 내의 복수의 공역마다 배치하여, 상기 복수의 공역마다 도심 항공 관측소를 구축하는 과정;
    상기 환경 감지부의 고도 및 위치를 유지하며, 상기 복수의 공역 중 비행체가 진입할 예정인 공역 및 해당 공역과 접촉하는 주변 공역을 제외한 나머지 공역에서, 환경 감지부의 작동을 대기하여 상기 도심 항공 관측소의 에너지 소모를 줄이는 과정;
    상기 환경 감지부를 이용하여, 지정된 경로를 따라 비행하는 비행체의 현위치 정보를 수신받아서 비행 구역 내의 복수의 공역 중에서 비행체가 진입할 예정인 공역 및 해당 공역과 접촉하면서 해당 공역을 직접 둘러싸는 주변 공역들을 선택하고, 선택되는 공역마다 환경 상태를 감지하는 과정;
    상기 공역 송수신부를 이용하여, 감지된 환경 상태를 송신하는 과정;
    상기 비행 장치의 경로 판단부를 이용하여, 송신된 환경 상태를 기반으로, 지정된 경로 내에서 비행체가 진입할 예정인 공역의 위험 여부를 판단하는 과정;
    상기 비행 장치의 경로 보완부를 이용하여, 상기 위험 여부를 판단한 결과를 이용하여, 상기 지정된 경로를 보완하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 비행 장치의 상기 비행체의 제어계통을 이용하여, 비행 구역 내의 복수의 공역 중 일부 공역를 포함하도록 지정된 경로를 따라 상기 비행체를 비행시키는 과정;과,
    상기 비행 장치의 기상 획득부로, 상기 비행 구역의 기상 정보를 획득하는 과정;을 포함하고,
    상기 지정된 경로의 위험 여부를 판단하는 과정은,
    송신된 환경 상태와 획득된 기상 정보를 이용하여 상기 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 지정된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정은,
    적어도 하나 이상의 비행체를 단독 비행시키는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 지정된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정은,
    복수의 비행체를 군집 비행시키며, 상기 복수의 비행체 중 선두 비행체로 군집 비행을 선도하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  18. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 환경 상태를 감지하는 과정은,
    상기 선택되는 공역마다 대기의 복수 종류의 환경 상태를 감지하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 대기의 복수 종류의 환경 상태를 감지하는 과정은,
    상기 대기의 온도, 습도 및 밀도를 환경 상태로 감지하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  20. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 환경 상태를 감지하는 과정은,
    상기 비행체의 비행안전을 보장하기 위한 안전 반경 내에 존재하는 장애물에 대한 장애물 정보를 감지하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 장애물 정보를 감지하는 과정은,
    상기 안전 반경 내에 존재하는 장애물의 개수, 종류, 위치 및 크기를 감지하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  22. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기상 정보를 획득하는 과정은,
    상기 비행 구역의 풍속, 풍향, 강수량, 적설량, 운량, 기온, 일사량, 기압 중 선택되는 적어도 하나를 기상 정보로 획득하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  23. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 지정된 경로 내에서 비행체가 진입할 예정인 공역의 위험성을 판단하는 과정은,
    상기 송신된 환경 상태들 중 상기 지정된 경로 내의 공역들 중에서 상기 비행체가 진입할 예정인 공역에서 송신된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 대비하여, 상기 지정된 경로 내의 해당 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하는 과정;
    상기 획득된 기상 정보와, 상기 환경 불안정 여부의 판단 결과에 따라 상기 지정된 경로 내의 해당 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 지정된 경로 내의 해당 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하는 과정은,
    상기 지정된 경로 내의 해당 공역마다 송신된 환경 상태가 상기 설정된 환경 조건에 포함되면, 상기 지정된 경로 내의 해당 공역들의 환경이 안정하다고 판단하는 과정; 및
    상기 지정된 경로 내의 해당 공역마다 송신된 환경 상태 중 적어도 하나 이상의 공역에서 송신된 환경 상태가 상기 설정된 환경 조건을 벗어나면, 설정된 환경 조건을 벗어난 공역의 환경이 불안정하다고 판단하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 지정된 경로 내의 해당 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 과정은,
    상기 획득된 기상 정보로부터 상기 비행 구역의 기상이 불안정하다고 판단되고, 상기 지정된 경로 내의 해당 공역들 중 적어도 하나 이상의 공역의 환경이 불안정하다고 판단되면, 해당하는 공역을 위험지역으로 설정하는 과정;
    상기 획득된 기상 정보로부터 상기 비행 구역의 기상이 안정하다고 판단되거나, 상기 지정된 경로 내의 해당 공역들의 환경이 안정하다고 판단되면, 상기 지정된 경로 내의 공역들을 안전지역으로 설정하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 지정된 경로 내에서 비행체가 진입할 예정인 공역의 위험성을 판단하는 과정은,
    상기 송신된 환경 상태로부터 장애물 정보를 추출하는 과정;
    추출된 장애물 정보에 따라 상기 지정된 경로 내의 해당 공역들을 위험지역 또는 안전지역으로 설정하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 지정된 경로를 보완하는 과정은,
    상기 지정된 경로의 위험성을 판단하는 과정에 의해, 상기 지정된 경로 내의 공역들 중에서 위험지역으로 설정된 공역을 상기 비행체가 회피하도록, 상기 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들을 활용하여, 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 회피 경로 혹은 신규 경로를 생성하는 과정은,
    상기 위험지역으로 설정된 공역과 이웃하는 주변 공역들에서 송신된 환경 상태를 미리 설정된 환경 조건과 대비하여 이웃하는 주변 공역들의 환경 불안정 여부를 판단하는 과정;
    상기 이웃하는 주변 공역들 중 환경이 안정하다고 판단되는 주변 공역을 적어도 하나 이상 선택하고, 선택된 주변 공역을 회피 경로 혹은 신규 경로로 활용하는 과정;을 포함하는 비행 방법.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 지정된 경로를 보완하는 과정 이후에,
    보완된 경로를 따라 비행체를 비행시키는 과정;을 포함하는 비행 방법.
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