KR20200002213A - 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법 - Google Patents

무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치에 관한 것으로, 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축을 위한 기초 데이터를 입력받는 데이터 입력부; 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 가상의 공간 격자를 설정하는 공간 격자 설정부; 및 상기 기초 데이터 입력부를 통해 입력된 데이터에 기초하여 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하고, 상기 공간 격자를 이용하여, 상기 무인 항공기가 상기 설정된 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하여 3차원 공간지도를 구축하는 제어부;를 포함한다.

Description

무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONSTRUCTING A 3D SPACE MAP FOR ROUTE SEARCH FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE}
본 발명은 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인 항공기를 이용한 물류, 택배, 운송, 및 관제 등에서 활용할 무인 항공기용 3차원 비행경로를 탐색하기 위한 3차원 공간 지도를 구축할 수 있도록 하는, 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 분야(예 : 물류, 택배, 운송 등)에서 무인 항공기(예 : 드론)의 사용이 증가되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무인 항공기는 사용 목적에 따라 다양한 크기와 형상으로 제작되고 있다.
가령, 단순히 취미와 촬영용으로 사용하기 위해 소형(도 1의 (a))으로 제작되거나, 택배 목적으로 사용하기 위해 중형(도 1의 (b))으로 제작되거나, 운송이나 승용 목적으로 사용하기 위해 대형(도 1의 (c))으로 제작될 수 있다.
이러한 무인 항공기는 다양한 방식으로 제어할 수 있다.
예컨대 현재는 사용자가 육안으로 무인 항공기를 주시하면서 무선 조종기를 이용하여 1:1로 직접 제어하는 방식이 주로 사용되고 있다. 그러나 이러한 제어 방식은 사용자의 조종이 미숙할 경우에는 사고 발생 가능성이 높고, 또한 사용자가 무인 항공기를 1:1로 제어해야 되기 때문에, 무인 항공기의 보급이 증가되고 비행 가능 범위가 넓어질수록 사용자가 무인 항공기를 1:1로 직접 제어하는 방식은 한계가 있다. 따라서 무인 항공기의 보급이 증가됨에 따라 관제 시스템에서 각각의 무인 항공기에 3차원 비행경로를 지정하여 원격 제어하는 방식으로 변화될 것으로 예상된다.
상기와 같이 무인 항공기에 3차원 비행경로(예 : 최단 경로, 장애물 회피 경로 등)를 지정하기 위해서는 3차원 공간 지도가 필수적으로 요구된다. 특히 무인 항공기가 도심지의 빌딩(또는 조형물 등의 장애물) 사이를 저고도(예 : 빌딩이나 조형물과 같은 비행 장애물의 최고 높이 보다 낮은 고도)로 비행하기 위해서는 도심지의 3차원 공간 지도가 필수적으로 요구된다.
그러나 현재는 3차원 공간 지도가 구축되지 않은 상태이기 때문에 무인 항공기를 위한 3차원 비행경로 자체의 탐색도 불가능한 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2013-0002492호(2013.01.08. 공개, 무인 비행체의 비행제어 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 무인 항공기를 이용한 물류, 택배, 운송, 및 관제 등에서 활용할 무인 항공기용 3차원 비행경로를 탐색하기 위한 3차원 공간 지도를 구축할 수 있도록 하는, 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치는, 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축을 위한 기초 데이터를 입력받는 데이터 입력부; 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 가상의 공간 격자를 설정하는 공간 격자 설정부; 및 상기 기초 데이터 입력부를 통해 입력된 데이터에 기초하여 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하고, 상기 공간 격자를 이용하여, 상기 무인 항공기가 상기 설정된 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하여 3차원 공간지도를 구축하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 기초 데이터는, 디지털화된 3차원 지리공간정보(GIS); 및 장애물 정보로서, 건물, 고정 조형물, 임시 조형물, 및 비행체에 대한 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 공간 격자 설정부는, 무인 항공기의 크기에 대응하여 가상의 공간 격자의 크기를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 공간 격자 설정부는, 상기 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 공간 격자의 크기를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여 장애물 지도를 생성하며, 상기 장애물 지도는, 상기 지도 영역에서 장애물의 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상이 포함된 3차원 입체 지도이며, 상기 지도 영역의 범위와 고도의 확장 시, 비행금지구역 정보가 장애물 정보로서 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 지도 영역에서 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여, 상기 지도 영역에 대응하는 고도별 2차원 격자 지도를 생성한 후, 이를 바탕으로 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역 전체의 공간에 대응하는 3차원 격자 지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 고도별 2차원 격자 지도는, 지정된 고도에서 지정된 크기의 공간 격자를 사방으로 연속해서 배열하여 구성한 공간 격자만의 지도이고, 상기 3차원 격자 지도는, 상기 2차원 격자 지도를 상하로 연속해서 배열하여 입체적으로 구성한 공간 격자만의 지도인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 3차원 공간지도를 구축하기 위하여, 장애물 지도와 3차원 격자 지도를 생성한 후 이를 중첩하여 유효 격자를 추출하고, 상기 추출한 유효 격자나 유효 격자의 중심점을 네트워크로 연결하여 3차원 공간지도를 구축하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유효 격자는, 상기 3차원 격자 지도를 구성하는 공간 격자들 중 상기 장애물 지도를 구성하는 어느 하나의 장애물과 조금도 중첩되지 않는 공간 격자인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 3차원 공간지도를 구축하여 제공할 무인 항공기나 상위의 서버와 통신하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 통신부를 통해 상기 무인 항공기나 서버로부터 3차원 공간지도 구축을 위한 지도 구성 정보로서, 경로 탐색 요청 정보, 출발지 정보, 목적지 정보, 비행시간 정보, 및 무인 항공기 정보 중 적어도 하나 이상을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법은, 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치의 제어부가 무인 항공기별 3차원 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도를 제공하기 위하여, 상기 무인 항공기 출발지와 목적지, 무인 항공기의 크기 정보, 및 비행시간 정보 중 적어도 하나 이상을 수신하는 단계; 상기 제어부가 상기 출발지와 목적지 사이에서 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하는 단계; 상기 제어부가 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 가상의 공간 격자를 설정하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 공간 격자를 이용하여, 상기 무인 항공기가 상기 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하여, 이 공간들을 네트워크로 연결하여 3차원 공간지도를 구축하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 3차원 공간지도 구축을 위하여, 상기 제어부는, 디지털화된 3차원 지리공간정보(GIS); 및 장애물 정보로서, 건물, 고정 조형물, 임시 조형물, 및 비행체에 대한 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상을 외부의 정보 제공 서버로부터 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 가상의 공간 격자를 설정하는 단계에서, 상기 제어부는, 무인 항공기의 크기에 대응하여 가상의 공간 격자의 크기를 조정하거나, 상기 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 공간 격자의 크기를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여, 상기 제어부는 장애물 지도를 생성하며, 상기 장애물 지도는, 상기 지도 영역에서 장애물의 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상이 포함된 3차원 입체 지도이며, 상기 지도 영역의 범위와 고도의 확장 시, 비행금지구역 정보가 장애물 정보로서 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 지도 영역에서 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 지도 영역에 대응하는 고도별 2차원 격자 지도를 생성한 후, 이 고도별 2차원 격자 지도를 바탕으로 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역 전체의 공간에 대응하는 3차원 격자 지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 고도별 2차원 격자 지도는, 지정된 고도에서 지정된 크기의 공간 격자를 사방으로 연속해서 배열하여 구성한 공간 격자만의 지도이고, 상기 3차원 격자 지도는, 상기 2차원 격자 지도를 상하로 연속해서 배열하여 입체적으로 구성한 공간 격자만의 지도인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 3차원 공간지도를 구축하기 위하여, 상기 제어부는, 장애물 지도와 3차원 격자 지도를 생성한 후 이를 중첩하여 유효 격자를 추출한 후, 상기 추출한 유효 격자나 유효 격자의 중심점을 네트워크로 연결하여 3차원 공간지도를 구축하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유효 격자는, 상기 3차원 격자 지도를 구성하는 공간 격자들 중 상기 장애물 지도를 구성하는 어느 하나의 장애물과 조금도 중첩되지 않는 공간 격자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 3차원 공간지도 구축을 위하여, 상기 제어부는, 경로 탐색 요청 정보, 출발지 정보, 목적지 정보, 비행시간 정보, 및 무인 항공기 정보 중 적어도 하나 이상을, 무인 항공기나 상위의 서버로부터 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 무인 항공기를 이용한 물류, 택배, 운송, 및 관제 등에서 활용할 무인 항공기용 3차원 비행경로를 탐색하기 위한 3차원 공간 지도를 구축할 수 있도록 한다.
도 1은 일반적으로 다양한 크기로 제작되고 있는 무인 항공기를 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 무인 항공기의 크기에 대응하여 설정되는 공간 격자의 크기를 설명하기 위한 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 설정되는 공간 격자의 크기를 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 상기 도 5에 있어서, 3차원 격자 지도를 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 8은 상기 도 5에 있어서, 장애물 지도와 3차원 격자 지도의 중첩 시 측면에서 바라본 유효 격자 배열을 보인 예시도.
도 9는 상기 도 5에 있어서, 장애물 지도와 3차원 격자 지도의 중첩 시 상부에서 바라본 고도별 2차원 격자 지도 중 유효 격자 배열을 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치는, 기초 데이터 입력부(110), 공간 격자 설정부(120), 제어부(130), 통신부(140), 및 3차원 공간지도 저장부(150)를 포함한다.
상기 기초 데이터 입력부(110)는 3차원 공간지도 생성을 위한 기초 데이터를 입력받는다.
여기서 상기 3차원 공간지도 생성을 위한 기초 데이터는 디지털화된 3차원 지리공간정보(GIS : Geographic Information System)를 포함한다. 상기 3차원 GIS 정보는 공간자료와 속성자료를 포함하고, 이때 상기 공간자료는 지형 요소의 유형, 위치, 및 크기 등을 의미하며, 상기 속성자료는 수학적 의미를 포함하는 정량적 자료와 더불어 지도면, 라벨, 주기 등 대상물에 대한 설명에 필요한 정성적 자료를 의미한다. 또한 상기 기초 데이터에는 건물 정보(예 : 건물의 위치, 높이, 크기, 모양 등) 및 시간별 장애물 정보(예 : 고정 조형물, 임시 조형물, 비행체 등)를 포함한다. 상기 기초 데이터는 해당 데이터를 제공하는 외부의 별도 서버(미도시)(예 : 국토지리정보 서버, 비행관제 서버 등)로부터 제공받을 수 있다.
상기 공간 격자 설정부(120)는 3차원 공간지도 생성을 위한 가상의 공간 격자를 설정한다.
또한 상기 공간 격자 설정부(120)는 무인 항공기의 크기에 대응하여 가상의 공간 격자(이하, 공간 격자로 기재)의 크기를 조정할 수 있다(도 3 참조).
도 3은 상기 도 2에 있어서, 무인 항공기의 크기에 대응하여 설정되는 공간 격자의 크기를 설명하기 위한 예시도로서, 가령, 무인 항공기의 크기가 소형이면 공간 격자의 크기도 작게 설정되고, 무인 항공기의 크기가 대형이면 공간 격자의 크기도 크게 설정될 수 있다.
또한 상기 공간 격자 설정부(120)는 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 공간 격자의 크기를 조정할 수 있다(도 4 참조).
도 4는 상기 도 2에 있어서, 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 설정되는 공간 격자의 크기를 설명하기 위한 예시도로서, 가령, 지표로부터의 고도에 따라 가장 낮은 고도(즉, 고도1)에서는 공간 격자의 크기도 작게 설정되고, 고도가 높아짐에 따라(즉, 고도1 → 고도3) 공간 격자의 크기도 크게 설정될 수 있다. 왜냐하면 고도가 높아질수록 건물이나 장애물간의 간격이 넓어지기 때문에 그 만큼 무인 비행기가 안전하게 비행할 수 있는 비행 자유도가 높아지기 때문이다.
상기 제어부(130)는 상기 기초 데이터 입력부(110)를 통해 입력된 데이터에 기초하여 3차원 공간지도를 구축(또는 생성)할 지도 영역을 설정하고, 무인 항공기가 상기 설정된 지도 영역을 비행할 시간대에 상기 지도 영역에 있는 장애물(예 : 빌딩, 고정 조형물, 임시 조형물, 비행체 등) 지도를 생성한다.
여기서 상기 장애물 지도는, 상기 지도 영역에서 장애물의 위치, 높이, 크기, 및 모양이 포함된 3차원 입체 지도이다. 만약 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역의 범위와 고도를 더 확장할 경우, 상기 장애물 지도에는 비행금지구역 정보(또는 비행규제 정보)가 장애물 정보로서 더 포함될 수 있다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역에 대응하는 고도별 2차원 격자 지도를 생성한 후, 이를 바탕으로 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역 전체의 공간에 대응하는 3차원 격자 지도를 생성한다.
여기서 상기 고도별 2차원 격자 지도는, 지정된 고도에서 지정된 크기의 공간 격자를 사방으로 연속해서 배열하여 구성한 공간 격자만의 지도를 의미한다. 그리고 상기 3차원 격자 지도는, 상기 2차원 격자 지도를 상하로 연속해서 배열하여 입체적으로(3차원으로) 구성한 공간 격자만의 지도를 의미한다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 장애물 지도와 상기 3차원 격자 지도를 중첩하여 유효 격자를 추출하고, 상기 추출한 유효 격자(또는 유효 격자의 중심점)를 연결하여 3차원 네트워크(즉, 3차원 공간지도)를 구축(생성)한다.
여기서 상기 유효 격자는, 상기 3차원 격자 지도를 구성하는 공간 격자들 중 상기 장애물 지도를 구성하는 어느 하나의 장애물과 조금도 중첩되지 않는 공간 격자를 의미한다.
상기와 같이 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역에 대응하는 3차원 네트워크(즉, 3차원 공간지도)를 구축(생성)되면, 이 3차원 공간지도에 기초하여 지정된 무인 항공기(예 : 촬영용 소형 무인 항공기, 택배용 중형 무인 항공기, 승용 대형 무인 항공기)만을 위한 전용 3차원 비행경로(예 : 최단 경로, 장애물 회피 경로 등)를 탐색할 수 있게 된다. 이때 상기 비행경로는 공간 격자의 크기를 반영하여 비행 고도가 제한될 수 있다(예 : 대형 무인 항공기는 빌딩의 10층 이하로 비행할 수 없도록 제한될 수 있다).
상기 3차원 공간지도 저장부(150)는 상기 무인 항공기별로 구축된 3차원 공간지도를 저장한다.
상기 통신부(140)는 3차원 공간지도를 제공할 무인 항공기(200)(또는 상위의 제어 서버나 관제 서버, 이하 설명의 편의상 무인 항공기로 기재함)와 무선(또는 유선) 방식으로 통신한다.
상기 제어부(130)는 상기 통신부(140)를 통해 무인 항공기(200)로부터 3차원 공간지도 구축을 위한 지도 구성 정보를 수신한다. 그리고 상기 제어부(130)는 상기 기초 데이터 입력부(110)를 통해 입력된 기초 데이터, 및 상기 통신부(140)를 통해 수신한 지도 구성 정보에 기초하여 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하고, 이 지도 영역에서 3차원 공간지도를 구축한다.
여기서 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 지도 구성 정보는, 경로 탐색 요청 정보, 출발지 정보, 목적지 정보, 비행시간 정보, 및 무인 항공기 정보(예 : 크기, 용도 등)를 포함한다.
이때 상기 제어부(130)는 상기 구성 요소(110, 120, 140, 150)를 제어하여, 무인 항공기별 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도를 구축한다. 이하 그 구체적인 방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치의 제어부(130)가 어느 하나의 무인 항공기(200)(또는 상위의 제어 서버나 관제 서버, 이하 설명의 편의상 무인 항공기로 기재함)로부터 3차원 경로(즉, 비행경로) 탐색 요청(또는 3차원 공간지도 요청) 신호를 수신할 경우(S101), 상기 제어부(130)는 상기 무인 항공기(200)로부터 탐색을 요청받은 경로(즉, 탐색할 경로)의 출발지와 목적지, 무인 항공기의 크기 정보, 및 비행시간 정보(즉, 해당 경로를 비행하고자 하는 시간)를 추가로 수신한다(S102).
이에 따라 상기 제어부(130)는 상기 출발지와 목적지 사이의 지도 영역(즉, 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역)을 설정한다(S103)(도 6 참조).
도 6은 상기 도 5에 있어서, 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 예컨대 상기 지도 영역은 적어도 상기 출발지와 목적지를 포함할 수 있는 범위로 설정하되, 이 범위는 상기 출발지와 목적지를 기준으로 기 지정된 방식에 따라 미리 지정된 형태(예 : 사각형, 다각형, 원형, 타원형 등)로 설정될 수 있다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 무인 항공기(200)가 비행할 시간대의 장애물 지도를 생성한다(S104).
즉, 상기 제어부(130)는 상기 무인 항공기(200)가 상기 설정된 지도 영역을 비행할 시간대에 상기 지도 영역에 있는 장애물(예 : 빌딩, 고정 조형물, 임시 조형물, 비행체 등) 지도를 생성한다.
여기서 상기 장애물 지도는, 상기 지도 영역에서 장애물의 위치, 높이, 크기, 및 모양이 포함된 3차원 입체 지도를 의미하며, 만약 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역의 범위와 고도가 더 확장될 경우, 상기 장애물 지도에는 비행금지구역 정보(또는 비행규제 정보)가 장애물 정보로서 더 포함될 수 있다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 무인 항공기(130)의 크기 및 고도에 대응하는 가상의 공간 격자(이하, 공간 격자로 기재)를 설정한다(S105)(도 3, 도 4 참조).
예컨대 상기 제어부(130)는 공간 격자 설정부(120)를 통해 무인 항공기의 크기에 대응하여 공간 격자의 크기를 설정하거나, 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 공간 격자의 크기를 설정할 수 있다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역에 대응하는 고도별 2차원 격자 지도를 생성한 후, 이를 바탕으로 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역 전체의 공간에 대응하는 3차원 격자 지도를 생성한다(S106)(도 7 참조).
도 7은 상기 도 5에 있어서, 3차원 격자 지도를 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 여기서 상기 고도별 2차원 격자 지도는, 지정된 고도에서 지정된 크기의 공간 격자를 사방으로 연속해서 배열하여 구성한 공간 격자만의 지도를 의미하고, 상기 3차원 격자 지도는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 2차원 격자 지도를 상하로 연속해서 배열하여 입체적으로(3차원으로) 구성한 공간 격자만의 지도를 의미한다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 장애물 지도와 상기 3차원 격자 지도를 중첩하여 유효 격자(또는 유효 격자의 중심점)를 추출한다(S107)(도 8 및 도 9 참조).
도 8 및 도 9는 상기 도 5에 있어서, 장애물 지도와 3차원 격자 지도를 중첩하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 도 8은 상기 장애물 지도와 3차원 격자 지도의 중첩 시 측면에서 바라본 유효 격자 배열을 보인 예시도이고, 도 9는 상기 장애물 지도와 3차원 격자 지도의 중첩 시 상부에서 바라본 고도별 2차원 격자 지도 중 유효 격자 배열을 보인 예시도이다.
상기와 같이 3차원 공간에서 유효 격자가 추출되면, 상기 제어부(130)는 상기 추출한 유효 격자(또는 유효 격자의 중심점)를, 사방 및 상하로 연결함으로써, 3차원 네트워크(즉, 3차원 공간지도)를 구축(생성)한다(S108).
여기서 상기 유효 격자는, 상기 3차원 격자 지도를 구성하는 공간 격자들 중 상기 장애물 지도를 구성하는 어느 하나의 장애물과 조금도 중첩되지 않는 공간 격자를 의미하며, 상기 유효 격자(또는 유효 격자의 중심점)가 연결된 3차원 네트워크(즉, 3차원 공간지도) 내에서 무인 항공기(200)별로 대응하는 비행경로를 탐색함으로써 안전하게 비행할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 기초 데이터 입력부
120 : 공간 격자 설정부
130 : 제어부
140 : 통신부
150 : 3차원 공간지도 저장부
200 : 무인 항공기

Claims (19)

  1. 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축을 위한 기초 데이터를 입력받는 데이터 입력부;
    상기 3차원 공간지도 구축을 위한 가상의 공간 격자를 설정하는 공간 격자 설정부; 및
    상기 기초 데이터 입력부를 통해 입력된 데이터에 기초하여 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하고, 상기 공간 격자를 이용하여, 상기 무인 항공기가 상기 설정된 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하여 3차원 공간지도를 구축하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 기초 데이터는,
    디지털화된 3차원 지리공간정보(GIS); 및
    장애물 정보로서, 건물, 고정 조형물, 임시 조형물, 및 비행체에 대한 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공간 격자 설정부는,
    무인 항공기의 크기에 대응하여 가상의 공간 격자의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 공간 격자 설정부는,
    상기 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 공간 격자의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여 장애물 지도를 생성하며,
    상기 장애물 지도는,
    상기 지도 영역에서 장애물의 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상이 포함된 3차원 입체 지도이며,
    상기 지도 영역의 범위와 고도의 확장 시, 비행금지구역 정보가 장애물 정보로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 지도 영역에서 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여,
    상기 지도 영역에 대응하는 고도별 2차원 격자 지도를 생성한 후, 이를 바탕으로 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역 전체의 공간에 대응하는 3차원 격자 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고도별 2차원 격자 지도는,
    지정된 고도에서 지정된 크기의 공간 격자를 사방으로 연속해서 배열하여 구성한 공간 격자만의 지도이고,
    상기 3차원 격자 지도는,
    상기 2차원 격자 지도를 상하로 연속해서 배열하여 입체적으로 구성한 공간 격자만의 지도인 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 3차원 공간지도를 구축하기 위하여,
    장애물 지도와 3차원 격자 지도를 생성한 후 이를 중첩하여 유효 격자를 추출하고, 상기 추출한 유효 격자나 유효 격자의 중심점을 네트워크로 연결하여 3차원 공간지도를 구축하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유효 격자는,
    상기 3차원 격자 지도를 구성하는 공간 격자들 중 상기 장애물 지도를 구성하는 어느 하나의 장애물과 조금도 중첩되지 않는 공간 격자인 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 3차원 공간지도를 구축하여 제공할 무인 항공기나 상위의 서버와 통신하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 통신부를 통해 상기 무인 항공기나 서버로부터 3차원 공간지도 구축을 위한 지도 구성 정보로서, 경로 탐색 요청 정보, 출발지 정보, 목적지 정보, 비행시간 정보, 및 무인 항공기 정보 중 적어도 하나 이상을 수신하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치.
  11. 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 장치의 제어부가 무인 항공기별 3차원 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도를 제공하기 위하여, 상기 무인 항공기 출발지와 목적지, 무인 항공기의 크기 정보, 및 비행시간 정보 중 적어도 하나 이상을 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 출발지와 목적지 사이에서 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역을 설정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 3차원 공간지도 구축을 위한 가상의 공간 격자를 설정하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 공간 격자를 이용하여, 상기 무인 항공기가 상기 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하여, 이 공간들을 네트워크로 연결하여 3차원 공간지도를 구축하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 3차원 공간지도 구축을 위하여,
    상기 제어부는,
    디지털화된 3차원 지리공간정보(GIS); 및
    장애물 정보로서, 건물, 고정 조형물, 임시 조형물, 및 비행체에 대한 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상을 외부의 정보 제공 서버로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 가상의 공간 격자를 설정하는 단계에서,
    상기 제어부는,
    무인 항공기의 크기에 대응하여 가상의 공간 격자의 크기를 조정하거나,
    상기 3차원 공간지도를 구축할 지역의 지표로부터의 고도에 대응하여 공간 격자의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 지도 영역에 있는 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여,
    상기 제어부는 장애물 지도를 생성하며,
    상기 장애물 지도는,
    상기 지도 영역에서 장애물의 위치, 높이, 크기, 및 모양 정보 중 적어도 하나 이상이 포함된 3차원 입체 지도이며,
    상기 지도 영역의 범위와 고도의 확장 시, 비행금지구역 정보가 장애물 정보로서 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 지도 영역에서 장애물에 중첩되지 않고 비행할 수 있는 공간을 추출하기 위하여,
    상기 제어부는,
    상기 지도 영역에 대응하는 고도별 2차원 격자 지도를 생성한 후,
    이 고도별 2차원 격자 지도를 바탕으로 상기 3차원 공간지도를 구축할 지도 영역 전체의 공간에 대응하는 3차원 격자 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 고도별 2차원 격자 지도는,
    지정된 고도에서 지정된 크기의 공간 격자를 사방으로 연속해서 배열하여 구성한 공간 격자만의 지도이고,
    상기 3차원 격자 지도는,
    상기 2차원 격자 지도를 상하로 연속해서 배열하여 입체적으로 구성한 공간 격자만의 지도인 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 3차원 공간지도를 구축하기 위하여,
    상기 제어부는,
    장애물 지도와 3차원 격자 지도를 생성한 후 이를 중첩하여 유효 격자를 추출한 후, 상기 추출한 유효 격자나 유효 격자의 중심점을 네트워크로 연결하여 3차원 공간지도를 구축하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 유효 격자는,
    상기 3차원 격자 지도를 구성하는 공간 격자들 중 상기 장애물 지도를 구성하는 어느 하나의 장애물과 조금도 중첩되지 않는 공간 격자인 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 3차원 공간지도 구축을 위하여,
    상기 제어부는,
    경로 탐색 요청 정보, 출발지 정보, 목적지 정보, 비행시간 정보, 및 무인 항공기 정보 중 적어도 하나 이상을, 무인 항공기나 상위의 서버로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기용 경로 탐색을 위한 3차원 공간지도 구축 방법.
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