1. 수행배경

 

무인 비행기, 일명 드론은 본래 군사목적으로 개발되어 왔으나, 현재에는 물품수송, 방송, 엔터테인먼트, 연구 및 개발 목적 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 또한 드론의 상용화가 빠르게 진행되고 있고, 오픈소스 기반의 드론 소프트웨어와 오픈 하드웨어가 보급됨에 따라 가격 이 저렴해졌고 그 결과 수많은 자율 비행 / 무선조종 드론들이 하늘을 날아다니고 있다. 그러나 현재 드론 관련 법규는 드론의 비행을 제한을 두는데 그쳐있고 드론의 안전의 문제에 대한 대책은 없는 실정이다. 드론 충돌 사고가 발생하면 수십만원부터 수억원에 해당하는 드론의 경제적 피해는 물론이고 핵심 기술의 손실이 발생할 수 있다. 이러한 드론 충돌 사고를 방지하기 위해 많은 드론 개발업체에서는 장애물 회피 등의 충돌 방지를 위한 우회비행 등을 연구하고 있지만 멈춰있는 장애물과는 달리 빠르게 움직이는 드론과 드론간의 충돌 문제를 해결하기 위한 연구는 초기단계이다. 현재 민간항공기와 군용항공기에 적용되는 TCAS 시스템은 항공기의 공중충돌을 방지하기 위하여 지상 항공 관제 시스템과는 독립적으로 항공기의 주위를 트랜스폰더를 통해 감시하여 알려주는 충돌 방지시스템이다. TCAS와 같이 고도에 따른 드론의 충돌을 방지하고 비행하고 있는 드론을 모니터링 할 수 있는 LoRa 기반 충돌 감지 / 회피 시스템을 적용하고자 한다.

본 과제에서 제안하는 LoRa 기반 충돌 감지 / 회피 시스템은 비행하는 드론들이 지상관제시스템으로 비행정보를 송신하면 데이터를 수신 받은 지상관제시스템에서 모니터링 및 분석과정을 거쳐 비행하는 드론으로 회피 명령을 보내 드론간의 충돌을 방지를 목적으로 한다.

 

 

2. 수행기간

3. 개발작품 설명

•  관제 시스템

  드론 관제 시스템이 탑재된 드론의 위치를 지도에 표출하고 고도, 속도 및 경로 정보를 분석할 수 있는 대시보드를 사용한다.

• 충돌 위험 감지

  드론의 고도 및 진행방향을 파악하여 일정 반경 내에 충돌 위험이 감지되는 드론을 관제 시스템에 표출하고 이를 사용자 또는 드론에게 전달한다.

• 충돌 회피

  자율 조종 드론의 경우, 충돌 예상 반경 내에서 고도변경을 자동으로 수행한다. 유인 비행중일 경우, 사용자에게 고도변경 권고 알림을 송신하고, 사용자의 입력이 없을 경우에는 자동으로 고도 변경을 수행한다.

• UAV간의 경로 정보공유

  항공기의 ADS-B 시스템처럼 드론은 지상국뿐만 아니라 인전한 드론 간의 통신을 통하여 서로 충돌 위험을 판단할 수 있도록 한다.

4. 활용방안

•  자율 주행 드론의 생존률 향상

  드론 또한 항공기로써 언제나 상호간의 충돌 위험이 있다. 제안한 시스템을 활용하면 충돌을 미리 예측하고 회피기동을 통하여 드론의 생존률을 향상시킬 수 있다.

      

• 지상에 있는 사람 및 기물의 안전 향상

  자율 주행 중인 드론이 충돌할 경우 지상으로 추락할 확률이 매우 높다. 이 경우 지상에 있는 사람이 다치거나 기물에 큰 피해를 줄 수 있다. 이는 심각한 재산피해를 유발하게 된다. 제안한 시스템을 적용하여 이러한 불상사의 확률을 줄일 수 있다.

•   드론 등록제 활성화

  드론의 가격이 저렴해지고 각종 오픈소스 드론의 출현으로 대중들에게 좀 더 쉽게 접근할 수 있게 되었다. 이에 따라 각종 문제들이 발생하고 있는데, 이 시스템을 제도화하여 드론 등록제가 활성화 된다면 좀 더 안전한 드론 비행 및 관제가 가능할 것이라 생각한다.