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KR102451780B1 - An Air-route weather forecast method, apparatus and system based on ADS-B data - Google Patents

An Air-route weather forecast method, apparatus and system based on ADS-B data Download PDF

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KR102451780B1
KR102451780B1 KR1020200079996A KR20200079996A KR102451780B1 KR 102451780 B1 KR102451780 B1 KR 102451780B1 KR 1020200079996 A KR1020200079996 A KR 1020200079996A KR 20200079996 A KR20200079996 A KR 20200079996A KR 102451780 B1 KR102451780 B1 KR 102451780B1
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KR
South Korea
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weather
route
data
ads
prediction
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KR1020200079996A
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Korean (ko)
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임효혁
윤석영
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(주)한국해양기상기술
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법에 있어서, 적어도 하나의 항공기로부터 상기 적어도 하나의 항공기가 수집한 항로 기상 데이터가 포함된 ADS-B 데이터를 수신하는 단계; 상기 ADS-B 데이터에 포함된 상기 항로 기상 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출한 항로 기상 데이터를 학습하여 항로 기상 예측 엔진을 구축하는 단계; 및 상기 구축한 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기의 항로 상에 발생 가능한 위험 기상 현상을 미리 예측하는 단계; 를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the method of predicting air route weather based on Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) data, the ADS- including route weather data collected by the at least one aircraft from at least one aircraft receiving B data; extracting the route weather data included in the ADS-B data; building a route weather prediction engine by learning the extracted route weather data; and predicting in advance a dangerous weather phenomenon that may occur on the route of the aircraft to be predicted using the built-up route weather prediction engine. may include.

Description

ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법, 장치 및 시스템{An Air-route weather forecast method, apparatus and system based on ADS-B data}An Air-route weather forecast method, apparatus and system based on ADS-B data

본 명세서는 ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 체계로 수신되는 항공기 수집 기상 데이터를 인공지능 기법을 통해 학습하고, 이를 바탕으로 항공기 항로 상 위험 기상 현상을 미리 예측하기 위한 방법, 장치 및 시스템을 제안한다. The present specification provides a method, device and system for learning aircraft collected weather data received in ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) system through artificial intelligence technique, and predicting dangerous weather phenomena on aircraft routes in advance based on this. suggest

최근 들어, 다양한 분야에 응용 가능한 머신 러닝(machine learning)이 발달하고 있다. 이러한 머신 러닝은 인공 지능의 한 분야로서, 그 유형에 따라 지도 학습(Supervised learning), 비지도 학습(Unsupervised learning), 강화 학습(Reinforcement learning) 등으로 나뉘며, 인공 신경망(Artificial neural network), 부스팅(Boosting), 결정 트리(Decision tree), 서포트 벡터 머신(Support vector machine), 랜덤 포레스트(Random forests) 등과 같은 다양한 방식의 알고리즘이 개발되고 있다.In recent years, machine learning applicable to various fields has been developed. Such machine learning is a field of artificial intelligence, and is divided into supervised learning, unsupervised learning, reinforcement learning, etc. according to the type, artificial neural network, boosting ( Boosting), decision trees, support vector machines, and random forests are being developed.

인공 신경망은 입력층(input layer), 은닉층(hidden layer) 및 출력층(output layer)를 포함하는데, 은닉층을 쌓는 방법에 따라 얕은 신경망(Shallow neural network)과 심층 신경망(Deep neural network)으로 나뉜다. 또한, 심층 신경망에서 보다 개선된 인공 신경망인 합성곱 신경망(Convolutional neural network, ‘ConvNet’), 순환 신경망(Recurrent neural network), 심층 신뢰 신경망 (Deep belief network), 심층 Q 신경망(Deep Q-network) 등이 개발되고 있는데, 이들 인공 신경망(심층 신경망 포함)의 머신 러닝 방식을 통상적으로 딥 러닝(deep learning)이라고 지칭한다. 즉, 딥 러닝은 뇌의 뉴런과 유사한 정보 입출력 계층을 활용해 데이터를 학습하는 것으로서, 여러 비선형 변환 기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화를 시도하는 머신 러닝을 지칭한다.The artificial neural network includes an input layer, a hidden layer, and an output layer, and is divided into a shallow neural network and a deep neural network according to a method of stacking the hidden layer. In addition, convolutional neural networks ('ConvNet'), recurrent neural networks, deep belief networks, and deep Q-networks, which are more advanced artificial neural networks in deep neural networks, etc. are being developed, and the machine learning method of these artificial neural networks (including deep neural networks) is commonly referred to as deep learning. In other words, deep learning refers to machine learning that learns data using an information input/output layer similar to neurons in the brain, and attempts high-level abstraction through a combination of several non-linear transformation techniques.

항공기가 이착륙할 때 발생하는 항공 사고의 대부분은 돌발 난류가 원인이다. 난류는 바람이 예측하기 어렵게 불규칙하게 변하는 현상을 의미하며, 이착륙 중 위험한 대표적 난류로는 윈드시어(Wind Shear), 마이크로 버스트(Micro Burst) 등이 있다. 윈드시어 발생 시 활주로에 진입하는 항공기는, 초반에는 맞바람에 의한 비정상적인 양력 증가로 인해 항공기를 밀어올리기 때문에 조종사가 착륙을 위해 추력을 낮추게 되는데, 이 상황에서 강한 하강류를 만나게 되면 착륙에 필요한 필요한 고도를 유지하기 위한 양력을 갑자기 상실하게 되어 추락하게 된다. Most of the aviation accidents that occur during take-off and landing are caused by sudden turbulence. Turbulence refers to a phenomenon in which the wind changes irregularly and difficult to predict, and typical dangerous turbulence during take-off and landing include wind shear and micro burst. When wind shear occurs, the aircraft entering the runway initially pushes the aircraft up due to abnormal lift due to the headwind, so the pilot lowers the thrust for landing. He suddenly loses the lift needed to maintain the

이와 같이 안전에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 항공기상 위험 상황에 대하여 항공기 조종사들에게 조금만 미리 전달하여도, 항공 사고 위험은 크게 줄어들 수 있다.The risk of an aviation accident can be greatly reduced if the pilots are informed in advance of the dangerous situation on the aircraft that can have a fatal effect on safety.

관련 업계에는 이러한 기상 위험 상황을 탐지하기 위한 다양한 장비들을 개발하여 판매하고 있으며, 대표적으로는 LLWAS(Low Level Wind Shear Alert System), LIDAR(Light Detection and Ranging), TDWR(Terminal Doppler Weather Radar), 등이 사용되고 있다. In the related industry, various equipment for detecting such dangerous weather conditions are developed and sold, and representative examples include LLWAS (Low Level Wind Shear Alert System), LIDAR (Light Detection and Ranging), TDWR (Terminal Doppler Weather Radar), etc. this is being used

그러나, 이러한 항공 기상 관측 장비들은 예측이 아닌 탐지의 기능만을 제공하고 있으며 가격이 매우 비싸기 때문에 공항 운영 측면에서 비용적으로 부담이 큰 실정이다. 따라서, 현재의 탐지 기술만으로는 돌발 난류 발생에 효과적으로 대응하기 위한 기상 예측 시스템의 신뢰도/정확도를 높이기 어렵다는 한계가 있다. 나아가, 상술한 장비들은 모두 지상에 설치되는 것으로, “지상”의 기상 상태를 관측하여 이를 기초로 상공의 기상 현상을 탐지하는 것이기 때문에 이런 상공의 돌발 현상의 예측은 사실상 불가능한 영역으로 취급되어 왔다.However, these air meteorological observation equipment provide only a function of detection, not prediction, and since they are very expensive, the cost burden is high in terms of airport operation. Therefore, there is a limit in that it is difficult to increase the reliability/accuracy of the weather prediction system for effectively responding to the occurrence of sudden turbulence using only the current detection technology. Furthermore, since all of the above-mentioned equipment are installed on the ground, and it detects the weather phenomenon in the sky based on the observation of the "ground" meteorological condition, the prediction of such a sudden phenomenon in the sky has been treated as an area that is virtually impossible.

최근, 국립 기상 과학원에서 앙상블 기법을 활용하여 두 개 이상의 기상 모델을 활용한 윈드시어 예측 모델을 개발하고 항공 기상청을 상대로 시범 서비스를 시행하고 있지만, 이 또한 30% 수준의 예측 정확도를 보이는 등 실용화가 불가능한 수준이다.Recently, the National Academy of Meteorological Sciences has developed a wind shear prediction model using two or more weather models using the ensemble method and is conducting a pilot service to the Air Meteorological Administration. an impossible level.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 체계로 수집되는 항공기 관측 기상 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법에 있어서, 적어도 하나의 항공기로부터 상기 적어도 하나의 항공기가 수집한 항로 기상 데이터가 포함된 ADS-B 데이터를 수신하는 단계; 상기 ADS-B 데이터에 포함된 상기 항로 기상 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출한 항로 기상 데이터를 학습하여 항로 기상 예측 엔진을 구축하는 단계; 및 상기 구축한 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기의 항로 상에 발생 가능한 위험 기상 현상을 미리 예측하는 단계; 를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the method of predicting flight route weather data based on aircraft observation weather data collected by an Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) system, the route collected by the at least one aircraft from at least one aircraft Receiving ADS-B data including weather data; extracting the route weather data included in the ADS-B data; building a route weather prediction engine by learning the extracted route weather data; and predicting in advance a dangerous weather phenomenon that may occur on the route of the aircraft to be predicted using the built-up route weather prediction engine. may include.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실제 항공기의 안전이 확보되어야 할 “항로” 상의 기상 데이터를 ADS-B 체계를 통해 전송하고 이렇게 전송된 기상 데이터를 기반으로 “항로” 상에 발생할 수 있는 위험 기상 현상을 예측하므로, “지상”의 기상 데이터를 기반으로 “항로” 상의 위험 기상 현상을 예측하는 종래의 기상 예측 장비/시스템보다 신뢰도 및 정확도가 높게 보장될 수 있다는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, weather data on the “passage” where the safety of the actual aircraft should be secured is transmitted through the ADS-B system, and dangerous weather that may occur on the “passage” based on the transmitted weather data in this way Because it predicts a phenomenon, there is an effect that reliability and accuracy can be guaranteed higher than that of the conventional weather forecasting equipment/system that predicts dangerous weather events on the “passage” based on the weather data on the “ground”.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 항로 기상 예측 결과를 PIREP, AIREP 및/또는 동일 항로를 비행하는 후속 항공기의 기상 정보 수집자료 등을 이용하여 검증하고, 검증 결과에 따라 항공 기상 예측 엔진을 지속적으로 업데이트하므로, 항공 기상 예측 엔진의 신뢰도 및 정확도가 일정 레벨 이상으로 높게 유지된다는 효과가 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the route weather prediction result is verified using PIREP, AIREP and/or weather information collection data of a subsequent aircraft flying on the same route, and the aviation weather prediction engine is operated according to the verification result. Since it is continuously updated, there is an effect that the reliability and accuracy of the aviation weather prediction engine are maintained high above a certain level.

이외에도, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되지 않으며, 이하 각 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.In addition, the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and will be described below in detail with reference to the drawings and embodiments.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 방법의 상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 기상 예측 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 기상 현상을 예측하는 방법에 관한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 시스템도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ADS-B 데이터 수신 방법을 예시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ADS-B 데이터 및 ADS-B 데이터로부터 추출된 항로 기상 데이터를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 엔진의 검증 방법을 예시한 순서도이다.
1 is a diagram of a route weather prediction system according to an embodiment of the present invention.
2 is a state diagram of a route weather prediction method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of an aviation weather prediction method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method for predicting a dangerous weather phenomenon according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram of a route weather prediction system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an ADS-B data reception method according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating ADS-B data and route weather data extracted from ADS-B data according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a verification method of a route weather prediction engine according to an embodiment of the present invention.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the technology to be described below can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the technology described below to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components are not limited by the above terms, and only for the purpose of distinguishing one component from other components. used only as For example, a first component may be named as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component without departing from the scope of the technology to be described below. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In terms of terms used herein, the singular expression should be understood to include a plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" include the described feature, number, step, operation, and element. , parts or combinations thereof are to be understood, but not to exclude the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, step operation components, parts or combinations thereof.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Prior to a detailed description of the drawings, it is intended to clarify that the classification of the constituent parts in the present specification is merely a division according to the main function that each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it can also be performed by being dedicated to it.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In addition, in performing the method or operation method, each process constituting the method may occur differently from the specified order unless a specific order is clearly described in context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

본 명세서에서 제안하는 항로 기상 예측 시스템은 기본적으로 ADS-B 체계를 통해 수집되는 항공기 수집 기상 데이터를 기반으로 한다. The route weather prediction system proposed in this specification is basically based on the aircraft collected weather data collected through the ADS-B system.

여기서, ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)는, GPS 위성(Global Positioning System), 항공기 및 지상 관제소의 감시 체계에 해당한다. 보다 상세하게는, GPS 위성은 항공기의 위치 정보를 항공기로 전송하며, 항공기는 지상 관제소 또는 다른 항공기에 자신의 위치, 고도, 비행 속도 및/또는 항로 상의 기상 상태 등과 같은 다양한 비행 정보를 주기적으로 자동 전송/방송하는 시스템을 ADS-B라 총칭한다. 이때, 항공기에서 주기적으로 전송/방송되는 비행 정보는 ADS-B 표준에서 정의된 ADS-B 데이터(또는 메시지/정보)의 형태로(또는 포맷으로) 전송될 수 있다. Here, ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) corresponds to a monitoring system of a GPS satellite (Global Positioning System), an aircraft, and a ground control station. More specifically, the GPS satellite transmits the location information of the aircraft to the aircraft, and the aircraft periodically automatically sends various flight information such as its location, altitude, flight speed and/or weather conditions on the route to ground control or other aircraft. The transmission/broadcasting system is collectively referred to as ADS-B. In this case, flight information periodically transmitted/broadcast from the aircraft may be transmitted in the form (or format) of ADS-B data (or message/information) defined in the ADS-B standard.

본 발명은 이러한 ADS-B 데이터를 학습하여 항로 상에 발생할 수 있는 위험 기상 현상(예를 들어, 윈드 시어 및/또는 마이크로버스트 등)을 미리 예측할 수 있는 항로 기상 예측 엔진을 구축하고자 함이 목적이다. It is an object of the present invention to learn such ADS-B data to build a route weather prediction engine that can predict dangerous weather events (eg, wind shear and/or microburst, etc.) that may occur on a route in advance. .

우선, 항로 기상 예측 엔진을 구축하는 데 기반이 되는 항로 기상 예측 시스템에 대해 살펴본다.First, let's look at the route weather prediction system that is the basis for building the route weather prediction engine.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 시스템도이다.1 is a diagram of a route weather prediction system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 항로 기상 예측 시스템은, 크게 ADS-B 데이터 전송 체계(100) 및 항공 기상 예측 서비스(110)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the route weather prediction system of the present invention may be largely composed of an ADS-B data transmission system 100 and an aviation weather prediction service 110 .

ADS-B 데이터 전송 체계(100)는 항공기(101)가 수집한 항로 기상 데이터가 포함된 ADS-B 데이터를 항공기(101)로부터 수신하기 위해 구성된 네트워크 망을 의미한다. ADS-B 데이터 전송 체계(100)은 크게 항공기(101) 및/또는 항공기 수집 기상 정보 수신 장치(102)를 포함할 수 있다. The ADS-B data transmission system 100 refers to a network configured to receive ADS-B data including route weather data collected by the aircraft 101 from the aircraft 101 . The ADS-B data transmission system 100 may largely include an aircraft 101 and/or an aircraft collecting weather information receiving device 102 .

항공기(101)는 항로를 비행하는 기체로서, ADS-B 데이터를 외부로 전송/방송할 수 있다. 특히, 본 발명의 ADS-B 데이터 전송 체계(100)에서 항공기(101)는, 자신의 비행 정보(특히, 항로 상의 기상 정보/데이터)가 포함되어 있는 ADS-B 데이터를 (주기적으로) 방송(Broadcast)할 수 있다. The aircraft 101 is an aircraft that flies on a route, and may transmit/broadcast ADS-B data to the outside. In particular, in the ADS-B data transmission system 100 of the present invention, the aircraft 101 broadcasts (periodically) ADS-B data including its own flight information (especially, weather information/data on the route) ( can be broadcast).

나아가, 항공기(101)는 수집 정보의 신뢰성 향상과 예측 범위의 확대와 정확성 재고를 위해 AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay) 체계로부터 수신되는 항공 기관측 기상 정보를 추가로 전송할 수 있다. AMDAR는 세계 기상 기구(WMO)가 권고하고 있는 정부와 민간 기업간 협력 사업으로 항공기가 관측 및 수집한 기상 데이터/자료/정보를 관제 시스템에 제공하는 실시간 항공 기관측 기상 자료에 해당한다. AMDAR는 특히 정확한 기상 예보를 위해 사용되는데, 본 발명에서는 이러한 AMDAR를 항로 상의 기상 정보/데이터로서 ADS-B 데이터에 포함시켜 항로 상 위험 기상 현상을 예측하는 데 사용할 수 있다. AMDAR에는 항공기(101)의 피토관을 통해 측정된 대기 속도, 정압관을 통해 측정된 공기압, GPS를 통해 산출된 대기 속도 및 대지 속도, 온도 센서를 통해 측정된 온도 등의 다양한 기상 정보/데이터가 포함될 수 있다. Furthermore, the aircraft 101 may additionally transmit the aviation engine-side weather information received from the AMDAR (Aircraft Meteorological Data Relay) system to improve the reliability of the collected information, expand the prediction range, and reconsider the accuracy. AMDAR is a cooperative project between the government and private companies recommended by the World Meteorological Organization (WMO) and corresponds to real-time aviation agency-side weather data that provides weather data/data/information observed and collected by aircraft to the control system. AMDAR is particularly used for accurate weather forecasting, and in the present invention, such AMDAR can be included in ADS-B data as weather information/data on the route to predict dangerous weather events on the route. AMDAR includes various weather information/data such as air speed measured through the pitot tube of the aircraft 101, air pressure measured through the static pressure tube, air speed and ground speed calculated through GPS, and temperature measured through a temperature sensor. can

본 명세서에서는 AMDAR가 ADS-B 데이터를 통해 전송되는 실시예를 중심으로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, ADS-B 데이터와는 독립적으로 AMDAR가 항로 기상 예측을 위한 항로 기상 데이터로 사용될 수 있으며, 이 경우 AMDAR는 ADS-B 데이터 전송 체계가 아닌 다양한 통신 체계를 통해 항공 기상 예측 서비스(110)로 전송될 수도 있다. In this specification, the description is focused on an embodiment in which AMDAR is transmitted through ADS-B data, but is not limited thereto, and AMDAR can be used as airway weather data for route weather prediction independently of ADS-B data, and this In this case, the AMDAR may be transmitted to the aviation weather prediction service 110 through various communication systems other than the ADS-B data transmission system.

항공기 수집 기상 정보 수신 장치(102)는 항공기(101)로부터 전송/방송된 ADS-B 데이터를 수신/수집하고, 이를 항공 기상 예측 서비스(110)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.The aircraft collection weather information receiving device 102 may serve to receive/collect ADS-B data transmitted/broadcast from the aircraft 101 and transmit it to the aviation weather prediction service 110 .

항공 기상 예측 서비스(110)은 ADS-B 데이터를 수신/수집하여 비행중인 항공기(101)의 항로 상에 발생할 수 있는 위험(특히, 위험 기상 현상)을 예측/감시하고, 이에 대비하기 위해 구성된 네트워크 망을 의미한다. 항공 기상 예측 서비스(110)은 크게 수집 서버(111) 및 처리 서버(112)를 포함할 수 있다.Aviation weather forecasting service 110 receives/collects ADS-B data to predict/monitor risks (especially dangerous weather phenomena) that may occur on the route of aircraft 101 in flight, and a network configured to prepare for this. means net. Aviation weather prediction service 110 may largely include a collection server 111 and a processing server 112 .

수집 서버(111)는 ADS-B 데이터 전송 체계(100)으로부터 전송된 ADS-B 데이터를 수집하고, 저장하는 역할을 수행하는 장치/서버에 해당할 수 있다. 처리 서버(112)는 저장되어 있는 ADS-B 데이터를 로드 및 학습하여 항로 기상 예측 엔진을 구축하고, 구축된 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기의 항로 상에 발생할 수 있는 위험 기상 현상을 미리 예측하는 장치/서버에 해당할 수 있다. 이러한 수집 서버(111) 및 처리 서버(112)는 실시예에 따라 통합되어 하나의 장치/서버로 구현되거나, 독립적인 복수의 장치/서버로 구현될 수 있다.The collection server 111 may correspond to a device/server serving to collect and store ADS-B data transmitted from the ADS-B data transmission system 100 . The processing server 112 loads and learns the stored ADS-B data to build a route weather prediction engine, and uses the built route weather prediction engine to predict dangerous weather phenomena that may occur on the route of the aircraft to be predicted in advance. It may correspond to the predictive device/server. According to an embodiment, the collection server 111 and the processing server 112 may be integrated and implemented as one device/server, or may be implemented as a plurality of independent devices/servers.

본 명세서에서 기술되는 실시예들은 이러한 항로 기상 예측 시스템을 기반으로 수행될 수 있으며, 항로 기상 예측 방법에 관한 구체적인 실시예는 이하에서 각 도면을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.Embodiments described in this specification may be performed based on such a weather forecasting system, and specific embodiments of a weather forecasting method will be described below in detail with reference to each drawing.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 방법의 상태도이다.2 is a state diagram of a route weather prediction method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 방법은 크게 학습(201), 예측(202) 및 검증(203), 이렇게 3가지 상태로 구분될 수 있으며, 순차적으로 상태가 순환된다. 예를 들어, 학습(201) → 예측(202) → 검증(203) → 학습(201) → ... 과 같은 형태로 상태가 순차적으로 순환됨으로써 항로 기상 예측 방법이 수행될 수 있으며, 이는 특히, 상술한 처리 서버에 의해 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 수행될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the route weather prediction method according to an embodiment of the present invention can be largely divided into three states: learning 201 , prediction 202 , and verification 203 , and the states are sequentially cycled. do. For example, the route weather prediction method can be performed by sequentially circulating states in the form of learning 201 → prediction 202 → verification 203 → learning 201 → ... It may be performed using the route weather prediction engine by the above-described processing server.

예를 들어, 항로 기상 예측 시스템(특히, 처리 서버)는 ADS-B 데이터를 ‘학습(201)’하여 항로 기상 예측 엔진을 구축할 수 있으며, 구축한 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기의 항로 상의 기상 상태를 ‘예측(202)’할 수 있으며, 예측한 결과를 실제 기상 정보를 이용하여 ‘검증(203)’하고, 검증한 결과를 다시 ‘학습(201)’하여 항로 기상 예측 엔진을 업데이트할 수 있다. For example, the route weather prediction system (in particular, the processing server) can build a route weather prediction engine by 'learning (201)' the ADS-B data, and using the built route weather prediction engine, It is possible to 'predict (202)' the weather condition on the route, 'verify (203)' the predicted result using actual weather information, and 'learning (201)' the verified result again to use the route weather prediction engine. can be updated.

이렇듯 본 발명의 항로 기상 예측 방법은 적어도 하나의 항공기로부터 수신한 ADS-B 데이터를 학습하여 항로 기상 예측 엔진을 구축할 뿐 아니라, 구축한 항로 기상 예측 엔진을 지속적으로 검증하는 구조로 구성되어 있어, 신뢰도 및 정확도가 매우 높은 항로 기상 예측 엔진을 구축/유지될 수 있다는 효과를 갖는다. 보다 구체적인 항로 기상 예측 엔진 구축 방법은 도 3 및 4를 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.As such, the route weather prediction method of the present invention has a structure that not only builds a route weather prediction engine by learning ADS-B data received from at least one aircraft, but also continuously verifies the built route weather prediction engine, It has the effect of being able to build/maintain a route weather prediction engine with very high reliability and accuracy. A more specific method of constructing a route weather prediction engine will be described in detail below with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 기상 예측 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of an aviation weather prediction method according to an embodiment of the present invention.

본 순서도의 경우, 실시예에 따라 적어도 하나의 단계가 제외되거나, 새롭게 추가될 수 있다. In the case of this flowchart, at least one step may be excluded or newly added according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 우선 항로 기상 예측 시스템은 적어도 하나의 항공기로부터 ADS-B 데이터를 수신할 수 있다(S301). 보다 상세하게는, 항로 기상 예측 시스템의 항공기 수집 기상 정보 수신 장치는 적어도 하나의 항공기가 수집항 항로 기상 데이터가 포함된 ADS-B 데이터를 수신할 수 있다. 이때, ADS-B 데이터는 적어도 하나의 항공기로부터 (주기적으로) 방송/전송될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the priority route weather prediction system may receive ADS-B data from at least one aircraft ( S301 ). In more detail, the aircraft collection weather information receiving device of the route weather prediction system may receive ADS-B data including the route weather data collected by at least one aircraft. In this case, the ADS-B data may be broadcast/transmitted (periodically) from at least one aircraft.

다음으로, 항로 기상 예측 시스템(특히, 처리 및/또는 수집 서버)은 수신한 ADS-B 데이터에 포함된 적어도 하나의 항공기의 항로 기상 데이터를 추출할 수 있다(S302). ADS-B 데이터의 경우, ADS-B 표준에서 정의된 데이터 포맷을 따르며, 데이터 포맷별로 항공기의 식별 정보, 시간, ICAO, CallSign, 위도, 경도, 고도, Ground Speed(지상 기준 항공기 상대 속도), True Air Speed(대기 기준 항공기 상대 속도), True track angle, Heading(방향), Mach Number, Roll, FlagRoll, Vertical Speed Rate(항공기 수직 속도) 및/또는 AMDAR 등과 같은 다양한 비행 정보가 포함되어 있을 수 있다. 처리 서버는 이러한 ADS-B 데이터에 포함되어 있는 비행 정보들을 이용해(예를 들어, 비행 정보에 포함되어 있는 인자들을 기설정된 수학식에 대입함으로써) 해당 ADS-B 데이터를 전송한 항공기의 항로 상의 기상 데이터를 추출할 수 있다. Next, the route weather prediction system (in particular, the processing and/or collection server) may extract route weather data of at least one aircraft included in the received ADS-B data (S302). In the case of ADS-B data, the data format defined in the ADS-B standard is followed, and by data format, aircraft identification information, time, ICAO, CallSign, latitude, longitude, altitude, ground speed, true Various flight information may be included, such as Air Speed, True track angle, Heading, Mach Number, Roll, FlagRoll, Vertical Speed Rate and/or AMDAR. The processing server uses the flight information included in the ADS-B data (for example, by substituting factors included in the flight information into a preset equation) to weather the flight path of the aircraft that has transmitted the ADS-B data. data can be extracted.

예를 들어, 처리 서버는 지상 기준 항공기 상대 속도와 대기 기준 항공기 상대 속도의 벡터 차를 이용하여 항로 상의 풍향 및 풍속을 산출할 수 있으며, 이를 수학식으로 표현하면 수학식 1과 같다.For example, the processing server may calculate the wind direction and wind speed on the route by using the vector difference between the ground-based relative speed and the atmospheric-based relative speed of the aircraft.

Figure 112020067576861-pat00001
Figure 112020067576861-pat00001

항공기는 항공기에 탑재된 기온 센서를 통해 기온을 직접 모니터링할 수 있으나, 지상으로 송신하는 ADS-B 데이터에는 이러한 기온 정보가 포함되어 있지 않다. 따라서, 처리 서버는 ADS-B 데이터에 포함된 True Air Speed 및 Mach Number를 수학식 2에 대입함으로써 기온을 산출할 수 있다.Aircraft can directly monitor the temperature through the temperature sensor onboard the aircraft, but the ADS-B data transmitted to the ground does not include this temperature information. Accordingly, the processing server may calculate the temperature by substituting the True Air Speed and Mach Number included in the ADS-B data into Equation (2).

Figure 112020067576861-pat00002
Figure 112020067576861-pat00002

여기서, T는 온도, γ는 ratio of speicific heats, Rd는 Gas Constant of dry air, Vt는 True Air Speed이다.Here, T is the temperature, γ is the ratio of special heats, Rd is the Gas Constant of dry air, and Vt is the True Air Speed.

항공기가 위아래로 흔들리는 현상인 난류의 강도(즉, 항공기의 수직 가속도 값)는 ADS-B 데이터에 포함된 항공기 수직 속도를 수학식 3에 대입(즉, 항공기 수직 속도를 시간(△t)으로 나눔)함으로써 산출될 수 있다. The intensity of the turbulence (i.e., the vertical acceleration value of the aircraft), which is a phenomenon in which the aircraft shakes up and down, is calculated by substituting the vertical velocity of the aircraft included in the ADS-B data into Equation 3 (that is, dividing the vertical velocity of the aircraft by the time (Δt)) ) can be calculated by

Figure 112020067576861-pat00003
Figure 112020067576861-pat00003

이외에도, 처리 서버는 미리 정의되어 있는 수학식에 ADS-B 데이터에 포함되어 있는 다양한 비행 데이터를 대입함으로써 항로 상의 기상 데이터를 추출해낼 수 있다. In addition, the processing server may extract weather data on the route by substituting various flight data included in the ADS-B data into a predefined equation.

다음으로, 항로 기상 예측 시스템(특히, 처리 서버)은 추출한 항로 기상 데이터를 학습하여 항로 기상 예측 엔진을 구축할 수 있다(S303). 보다 상세하게는, 항로 기상 예측 시스템은 추출한 항로 기상 데이터를 기초로 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건들을 필터링하고 이들을 학습하여, 위험 기상 현상이 발생하기 위한 구체적인 기상 조건을 예측 및 확립할 수 있다. 예를 들어, 윈드 시어가 발생했던 당시에 항공기들이 전송했던 ADS-B 데이터를 분석하여 기상 조건으로 제1 온도, 제2 풍속, 제3 풍향, 제4 수직 가속도 등이 산출/추출되었다면, 항로 기상 예측 시스템은 해당 기상 조건을 윈드 시어가 발생하기 위한 기상 조건으로 예측 및 확립할 수 있다. 나아가, 항로 기상 예측 시스템은 이렇게 예측 및 확립된 기상 조건을 이용하여/기반으로 항로 기상 예측 엔진을 구축할 수 있다. 여기서, 항로 기상 예측 엔진은, 예측 대상 항공기의 항로 기상 상태를 입력 데이터로서 입력받고, 입력 데이터와 확립된 기상 조건 사이의 유사 정도에 기초하여 예측 대상 항공기의 항로 상 위험 기상 현상의 발생 가능성을 예측 결과로서 출력하는 엔진(또는 알고리즘/시스템/프로토콜/프로그램/어플리케이션)을 의미할 수 있다. 이러한 항로 기상 예측 엔진은 항로 기상 예측 시스템 중 처리 서버에 의해 수행/구동될 수 있다. Next, the route weather prediction system (particularly, the processing server) may learn the extracted route weather data to build a route weather prediction engine ( S303 ). More specifically, the route weather prediction system filters past weather conditions where dangerous weather events occurred based on the extracted route weather data and learns them to predict and establish specific weather conditions for dangerous weather events to occur. have. For example, if the 1st temperature, 2nd wind speed, 3rd wind direction, 4th vertical acceleration, etc. are calculated/extracted as weather conditions by analyzing ADS-B data transmitted by aircraft at the time of wind shear, route weather prediction The system can predict and establish the weather conditions as the weather conditions for wind shear to occur. Furthermore, the route weather prediction system may build a route weather prediction engine using/based on the predicted and established weather conditions. Here, the route weather prediction engine receives the route weather condition of the prediction target aircraft as input data, and predicts the possibility of occurrence of a dangerous weather phenomenon on the route of the prediction target aircraft based on the degree of similarity between the input data and the established weather conditions It may mean an engine (or algorithm/system/protocol/program/application) that outputs as a result. This route weather prediction engine may be executed/driven by a processing server in the route weather prediction system.

항로 기상 예측 시스템(특히, 처리 서버)은 과거의 기상 조건을 학습하는 경우, 다양한 기계 학습, 머신 러닝 또는 딥 러닝을 기반으로 학습할 수 있다. 예를 들어, 항로 기상 예측 시스템은 ANN(Artificial Neural Network), DNN(Deep Neural Network), CNN(Convolution Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network) 및/또는 XGBoost(Extreme Gradient Boosting)에 입력 계층/데이터로서 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건을 입력하여 학습할 수 있다. The route weather prediction system (particularly, the processing server) may learn based on various machine learning, machine learning, or deep learning when learning past weather conditions. For example, the en route weather prediction system is an input layer/data to an Artificial Neural Network (ANN), Deep Neural Network (DNN), Convolution Neural Network (CNN), Recurrent Neural Network (RNN) and/or Extreme Gradient Boosting (XGBoost). As a result, it is possible to learn by inputting the weather conditions in the past where dangerous weather events occurred.

특히, ANN에 기반하여 학습하는 경우, 항로 기상 예측 시스템은 과거의 기상 조건들을 학습하여 기상 조건/인자별로 가중치를 설정 및 미세 조정(예를 들어, 학습한 결과, 위험 기상 현상에 큰 영향을 미친다고 판단된 인자일수록 높은 가중치를 부여)함으로써 항로 기상 예측 엔진을 구축할 수 있다. 그리고/또는, DNN/CNN에 기반하여 학습하는 경우, 항로 기상 예측 시스템은 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건들을 학습하여 이들로부터 일정한 특징/패턴을 추출해냄으로써 보다 정확도가 높은 위험 기상 현상 발생 조건을 예측 및 확립할 수 있다. 그리고/또는, RNN에 기반하여 학습하는 경우, 항로 기상 예측 시스템은 순환 구조를 이용하여 과거의 학습(예를 들어, 과거에 확립된 기상 조건)과 현재의 학습(예를 들어, 검증을 통해 새로 확립된 기상 조건)을 연결하여 지속적으로 항로 기상 예측 엔진을 구축/업데이트할 수 있다.In particular, in the case of learning based on ANN, the route weather prediction system learns past weather conditions and sets and fine-tunes weights for each weather condition/factor (for example, as a result of learning, It is possible to build a route weather prediction engine by assigning a higher weight to the factors determined to be And/or, in the case of learning based on DNN/CNN, the route weather prediction system learns the past weather conditions where dangerous weather events occurred and extracts certain features/patterns from them, resulting in more accurate dangerous weather conditions can be predicted and established. And/or, when learning based on RNN, the en route weather prediction system uses a cyclic structure to learn from the past (e.g., weather conditions established in the past) and learning from the present (e.g., through validation). established weather conditions) to continuously build/update the en route weather prediction engine.

마지막으로, 항로 기상 예측 시스템(특히, 처리 서버)은 구축한 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기의 항로 상에 발생 가능한 위험 기상 현상을 미리 예측할 수 있다(S304). 이에 관한 보다 상세한 설명은 도 4를 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.Finally, the route weather prediction system (particularly, the processing server) may predict in advance a dangerous weather phenomenon that may occur on the route of the aircraft to be predicted by using the built route weather prediction engine (S304). A more detailed description thereof will be described below in detail with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 기상 현상을 예측하는 방법에 관한 순서도이다.4 is a flowchart of a method for predicting a dangerous weather phenomenon according to an embodiment of the present invention.

특히, 본 순서도는 도 3의 S304 단계의 구체적인 실시예를 예시한다.In particular, this flowchart illustrates a specific embodiment of step S304 of FIG. 3 .

도 4를 참조하면, 우선 항로 기상 예측 시스템은 예측 대상 항공기로부터 ADS-B 데이터를 수신할 수 있다(S401). Referring to FIG. 4 , the preferred route weather prediction system may receive ADS-B data from a prediction target aircraft ( S401 ).

다음으로, 항로 기상 예측 시스템은 도 3의 S302 단계에서와 같이, 수신한 ADS-B 데이터로부터 예측 대상 항공기의 다양한 항로 기상 상태를 추출할 수 있다(S402). Next, as in step S302 of FIG. 3 , the route weather prediction system may extract various weather conditions of the route of the prediction target aircraft from the received ADS-B data ( S402 ).

다음으로, 항로 기상 예측 시스템은 추출한 항로 기상 상태를 입력 데이터로서 항로 기상 예측 엔진에 입력할 수 있다(S403). 이 경우, 항로 기상 예측 엔진은 입력된 예측 대상 항공기의 항로 상의 현재 기상 상태와 기확립되어 있는 기상 조건을 상호 비교함으로써 위험 기상 현상의 발생 가능성/여부를 예측할 수 있다. 항로 기상 예측 엔진은 현재 기상 상태와 기확립되어 있는 기상 조건 사이의 유사도가 높을수록 위험 기상 현상의 발생 가능성이 높은 것으로 예측할 수 있다. Next, the route weather prediction system may input the extracted route weather condition as input data to the route weather prediction engine (S403). In this case, the route weather prediction engine may predict the possibility/non-occurrence of a dangerous weather phenomenon by comparing the current weather conditions on the route of the input prediction target aircraft with the established weather conditions. The route weather prediction engine may predict that the higher the similarity between the current weather condition and the established weather condition, the higher the probability of occurrence of a dangerous weather phenomenon.

만일, 항로 기상 예측 엔진에 의해 위험 기상 현상의 발생 가능성이 기설정된 레벨 이상(예를 들어, 유사도 80% 이상)으로 예측된 경우, 항로 기상 예측 시스템은 위험 기상 현상의 발생 위험을 알리는 경보(alert)를 사용자에게 제공할 수 있다. 이 경우, 사용자는 위험 기상 현상이 발생할 수 있음을 예측 대상 항공기의 조종사에게 알려 이에 대비하도록 안내/지시할 수 있으며, 그 결과 기상 악화로 인한 항공 사고를 사전에 방지할 수 있다. If the probability of occurrence of a dangerous weather phenomenon is predicted to be higher than a preset level (eg, 80% or higher similarity) by the route weather prediction engine, the route weather forecasting system provides an alert indicating the risk of occurrence of a dangerous weather phenomenon. ) can be provided to the user. In this case, the user may inform the pilot of the predicted aircraft that a dangerous weather phenomenon may occur and guide/instruct them to prepare for it, and as a result, it is possible to prevent an aviation accident due to bad weather in advance.

그리고/또는, 항로 기상 예측 시스템은 직접 예측 결과를 예측 대상 항공기로 (실시간으로 또는 주기적으로) 전송해주거나, 위험 기상 현상의 발생 위험이 예측된 경우, 이를 경고하기 위한 경고 메시지를 직접 예측 대상 항공기로 전송해줄 수도 있다.And/or, the en route weather forecasting system directly transmits the forecast result to the forecast target aircraft (in real time or periodically) or directly sends a warning message to warn the predicted risk of a dangerous weather event to the forecast target aircraft You can also send it to

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 시스템도이다. 5 is a diagram of a route weather prediction system according to an embodiment of the present invention.

특히, 본 도면은 도 1의 시스템도를 각 구성별로 보다 구체화한 실시예에 해당한다. 즉, 도 5는 도 1을 구체화한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 항로 기상 예측 시스템도는 도 5에 한정되지 않는다. In particular, this figure corresponds to an embodiment in which the system diagram of FIG. 1 is more detailed for each configuration. That is, FIG. 5 is only one embodiment of FIG. 1 , and the route weather prediction system diagram of the present invention is not limited to FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 항공기 수집 기상 정보 수신 장치(102)는 ADS-B 데이터 수집부(102-1), 프로세서(102-2) 및/또는 통신부(102-3)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the aircraft collecting weather information receiving device 102 may include an ADS-B data collecting unit 102-1, a processor 102-2, and/or a communication unit 102-3.

ADS-B 데이터 수집부(102-1)는 적어도 하나의 항공기로부터 전송되는 ADS-B 데이터(또는 메시지/정보)를 주기적/비주기적으로 수신할 수 있다. ADS-B 데이터 수집부(102-1)는 수집한 ADS-B 데이터를 프로세서(102-2)로 전달할 수 있다.The ADS-B data collection unit 102-1 may periodically/aperiodically receive ADS-B data (or message/information) transmitted from at least one aircraft. The ADS-B data collection unit 102-1 may transmit the collected ADS-B data to the processor 102-2.

프로세서(102-2)는 ADS-B 데이터 수집부(102-1)로부터 수신한 ADS-B 데이터를 처리 및 수집할 수 있다. 나아가, 프로세서(102-2)는 수신한 ADS-B 데이터를 통신부(102-3)로 전달할 수 있으며, 통신부(102-3)는 적어도 하나의 유무선 통신 프로토콜을 이용하여 전달받은 ADS-B 데이터를 항공 기상 예측 서비스(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신부(102-3)는 적어도 하나(바람직하게는, 2개)의 LTE(Long-Term Evolution) VPN(virtual private network) 라우터를 포함할 수 있으며, TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신으로 전달받은 ADS-B 데이터를 항공 기상 예측 서비스(110)로 전송할 수 있다. 항공기 수집 기상 정보 수신 장치(102)와 항공 기상 예측 서비스(110) 사이의 원활하고 신뢰도 높은 통신을 위해, 항공기 수집 기상 정보 수신 장치(102)와 항공 기상청간의 전용 회선(과금 회선)이 구비될 수 있다.The processor 102-2 may process and collect the ADS-B data received from the ADS-B data collection unit 102-1. Furthermore, the processor 102-2 may transmit the received ADS-B data to the communication unit 102-3, and the communication unit 102-3 transmits the received ADS-B data using at least one wired/wireless communication protocol. It may be transmitted to the aviation weather prediction service 110 . For example, the communication unit 102-3 may include at least one (preferably, two) LTE (Long-Term Evolution) virtual private network (VPN) routers, and TCP/IP (Transmission Control Protocol/ ADS-B data received through Internet Protocol) communication may be transmitted to the aviation weather prediction service 110 . For smooth and reliable communication between the aircraft collecting weather information receiving device 102 and the aviation weather forecasting service 110, a dedicated line (charging line) between the aircraft collecting meteorological information receiving device 102 and the Aviation Meteorological Administration may be provided have.

수집 서버(111) 및 처리 서버(112)는 공통적으로 통신부(111-1, 112-1), 프로세서(111-2, 112-2) 및/또는 저장부(111-3, 112-3)를 포함할 수 있는데, 이하에서는 서버별 각 구성의 공통되는 기능을 먼저 설명한 후 서버별 차이나는 기능에 대해서는 별도로 설명한다.The collection server 111 and the processing server 112 have in common the communication units 111-1 and 112-1, the processors 111-2 and 112-2 and/or the storage units 111-3 and 112-3. In the following, common functions of each configuration for each server will be first described, and then, different functions for each server will be separately described.

통신부(111-1, 112-1)는 ADS-B 데이터 수집 장치(102)의 통신부(102-2)와 마찬가지로, 적어도 하나의 유무선 통신 프로토콜을 이용하여 통신을 수행, 데이터를 송수신할 수 있다. The communication units 111-1 and 112-1 may perform communication using at least one wired/wireless communication protocol and transmit/receive data, similarly to the communication unit 102-2 of the ADS-B data collection device 102 .

프로세서(111-2, 112-2)는 서버(111, 112)에 포함된 적어도 하나의 다른 구성 요소와 통신을 수행하고, 이들을 제어함으로써 본 명세서에서 제안되는 실시예들을 수행할 수 있다. 특히, 프로세서(111-2, 112-2)는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(111-2, 112-2)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), AP(Application Processor), AP(Application Processor) 또는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 적어도 하나 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 프로세서(111-2, 112-2)는 실시예의 주체인 장치/서버(102, 111, 112)를 대체하여 설명될 수 있다. The processors 111 - 2 and 112 - 2 communicate with at least one other component included in the servers 111 and 112 and control them to perform the embodiments proposed in the present specification. In particular, the processors 111 - 2 and 112 - 2 may perform an operation on at least one application or program for executing the method according to the embodiments of the present invention. For example, the processors 111 - 2 and 112 - 2 are CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processor Unit), MCU (Micro Controller Unit), AP (Application Processor), AP (Application Processor), or the present invention. It may be configured to include at least one processor of any type well known in the art. Accordingly, the processors 111-2 and 112-2 may be described as replacing the devices/servers 102, 111, and 112 that are the subject of the embodiment.

저장부(111-3, 112-3)는 다양한 디지털 데이터를 저장할 수 있는데, 본 명세서에서 저장부(111-3, 112-3)는 특히 ADS-B 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(111-3, 112-3)는, 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive)와 같은 하드웨어적인 저장 공간뿐 아니라, 클라우드, 데이터 베이스 등과 같이 가상의 저장 공간을 제공하는 서비스 플랫폼/어플리케이션과 같은 소프트웨어적인 저장 공간을 의미할 수 있다. 특히, 후자의 경우, 수집 서버(111)의 저장부(111-3)는 influxDB(예를 들어, kafka), 처리 서버(112)의 저장부(112-3)는 PostgreSQL에 각각 해당할 수 있다.The storage units 111-3 and 112-3 may store various digital data. In this specification, the storage units 111-3 and 112-3 may particularly store ADS-B data. The storage units 111-3 and 112-3 provide a virtual storage space such as a cloud and a database as well as a hardware storage space such as a flash memory, a hard disk drive (HDD), and a solid state drive (SSD). It may mean a software storage space, such as a service platform/application. In particular, in the latter case, the storage unit 111-3 of the collection server 111 may correspond to influxDB (eg, kafka), and the storage unit 112-3 of the processing server 112 may correspond to PostgreSQL, respectively. .

본 순서도에는 도시하지 않았으나, 이외에도 처리 서버(112)는, 입/출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 입/출력부는 적어도 하나의 센서를 포함하여 사용자의 다양한 입력을 센싱할 뿐 아니라, 적어도 하나의 출력 유닛을 포함하여 다양한 정보/데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입/출력부는 중력(gravity) 센서, 지자기 센서, 모션 센서, 자이로스코프 센서, 가속도 센서, 적외선 센서, 기울임(inclination) 센서, 밝기 센서, 고도 센서, 후각 센서, 온도 센서, 뎁스 센서, 압력 센서, 밴딩 센서, 오디오 센서, 비디오/카메라 센서, GPS(Global Positioning System) 센서, 터치 센서 및 그립 센서 등의 다양한 센싱 수단 중 적어도 어느 하나를 포함하여 사용자의 다양한 입력을 센싱할 수 있다. 또한, 입/출력부는 디스플레이 및/또는 스피커 등의 다양한 출력 수단 중 적어도 어느 하나를 포함하여 다양한 정보를 출력할 수 있다. 특히, 처리 서버(112)의 입/출력부는 사용자의 다양한 제어 입력을 센싱하고, 센싱한 제어 입력에 따라 다양한 항로 기상 상태/예측 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. Although not shown in the flowchart, the processing server 112 may further include an input/output unit (not shown). The input/output unit may include at least one sensor to sense various inputs of the user, and may include at least one output unit to output various information/data. For example, the input/output unit includes a gravity sensor, a geomagnetic sensor, a motion sensor, a gyroscope sensor, an acceleration sensor, an infrared sensor, an inclination sensor, a brightness sensor, an altitude sensor, an olfactory sensor, a temperature sensor, and a depth sensor. , a pressure sensor, a bending sensor, an audio sensor, a video/camera sensor, a global positioning system (GPS) sensor, a touch sensor, and a grip sensor, including at least one of various sensing means, such as a user's various inputs may be sensed. In addition, the input/output unit may output various information including at least one of various output means such as a display and/or a speaker. In particular, the input/output unit of the processing server 112 may sense various control inputs of the user, and may provide various route weather conditions/prediction information to the user according to the sensed control input.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ADS-B 데이터 수신 방법을 예시한 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating an ADS-B data reception method according to an embodiment of the present invention.

항로 기상 예측 시스템(특히, 처리 서버)은, 본 도면에 예시된 바와 같이, 유효성이 검증된 ADS-B 데이터만을 저장 및 처리함으로써 항로 기상 예측 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. The route weather prediction system (particularly, the processing server) can improve the reliability of the route weather prediction system by storing and processing only the validated ADS-B data, as illustrated in this figure.

도 6을 참조하면, 항로 기상 예측 시스템은 'ADS-B 데이터 수신(S601) → ADS-B 데이터 디코딩(S602) → 유효성 검증(S603) → 저장(S604)'의 순서로 ADS-B 데이터를 저장 및 처리할 수 있다. 이때, 유효성 검증은 ADS-B 표준에 기정의되어 있는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 계산을 이용하여 수행될 수 있다.6, the route weather prediction system stores ADS-B data in the order of 'ADS-B data reception (S601) → ADS-B data decoding (S602) → validation (S603) → storage (S604)' and processing. In this case, validation may be performed using a CRC (Cyclic Redundancy Check) calculation predefined in the ADS-B standard.

즉, 도 5 및 6의 실시예를 정리하면, 항공기 수집 기상 정보 수신 장치는 항공기로부터 수신한 ADS-B 데이터를 수집 서버에 전달할 수 있으며, 수집 서버는 수신한 ADS-B 데이터를 저장할 수 있다. 이후 ADS-B 데이터가 필요한 처리 서버가 수집 서버의 저장부를 통해서 해당 데이터를 수신하고 처리할 수 있다. 보다 상세하게는, 처리 서버는 실행 중인 서비스에 따라 수집 서버로부터 특정 ADS-B 데이터를 수신 및 디코딩할 수 있다. 나아가, 처리 서버는 디코딩한 ADS-B 데이터를 ADS-B 표준에 따른 CRC 계산 및 검증 과정을 통해 유효성을 검증한 후, 유효성이 검증된 ADS-B 데이터만을 선별적으로 저장 및 처리하게 된다. That is, summarizing the embodiments of FIGS. 5 and 6 , the aircraft collecting weather information receiving device may transmit the ADS-B data received from the aircraft to the collecting server, and the collecting server may store the received ADS-B data. Thereafter, the processing server requiring ADS-B data may receive and process the data through the storage unit of the collection server. More specifically, the processing server may receive and decode specific ADS-B data from the aggregation server depending on the service being executed. Furthermore, after validating the decoded ADS-B data through the CRC calculation and verification process according to the ADS-B standard, the processing server selectively stores and processes only the validated ADS-B data.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ADS-B 데이터 및 ADS-B 데이터로부터 추출된 항로 기상 데이터를 예시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating ADS-B data and route weather data extracted from ADS-B data according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 도 3에서 상술한 바와 같이, 항로 기상 예측 시스템은 비행 정보가 포함된 ADS-B 데이터를 수신하고, 수신한 ADS-B 데이터에 포함된 비행 정보를 이용해 다양한 항로 기상 데이터를 추출할 수 있다. 본 도면은, ADS-B 데이터로부터 수직 속도(vertical rate), 풍향, 풍속 및 온도를 도출한 실시예에 해당한다. 본 도면에 예시된 항로 기상 데이터는, 수학식 1 내지 3에 ADS-B 데이터를 대입함으로써 추출될 수 있음은 앞서 상술한 바와 같다. Referring to FIG. 7 , as described above in FIG. 3 , the route weather prediction system receives ADS-B data including flight information, and uses the flight information included in the received ADS-B data to obtain various route weather data. can be extracted. This figure corresponds to an embodiment in which vertical rate, wind direction, wind speed, and temperature are derived from ADS-B data. As described above, the route weather data illustrated in this figure can be extracted by substituting ADS-B data in Equations 1 to 3.

수집 서버는 ADS-B 데이터를 원시 자료의 형태로 수집 및 저장할 수 있으며, 처리 서버는 이렇게 원시 자료의 형태로 수집 및 저장되어 있는 ADS-B 데이터를 별도로 처리(예를 들어, 디코딩 및/또는 유효성 검증 등)한 후 항로 기상 데이터를 추출할 수 있다. 이렇게 추출된 항로 기상 데이터는 항로 기상 예측 엔진을 구축하는 데 사용될 뿐 아니라, 구축된 항로 기상 예측 엔진의 입력 데이터로서 사용되게 된다. The aggregation server may collect and store ADS-B data in the form of raw data, and the processing server separately processes (eg, decodes and/or validates) the ADS-B data collected and stored in the form of such raw data. Verification, etc.), the route weather data can be extracted. The route weather data extracted in this way is not only used to build the route weather prediction engine, but also used as input data of the built route weather prediction engine.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 기상 예측 엔진의 검증 방법을 예시한 순서도이다. 8 is a flowchart illustrating a verification method of a route weather prediction engine according to an embodiment of the present invention.

특히, 본 순서도는 도 2에서 검증 상태를 거쳐 학습 상태(201)로 순환하는 과정을 보다 더 구체화 한 실시예에 해당한다. 따라서, 본 순서도의 동작이 완료되면, 새롭게 업데이트된 항로 기상 예측 엔진을 기초로 도 2의 예측 상태가 수행될 수 있다. In particular, this flowchart corresponds to an embodiment in which the process of cycling to the learning state 201 through the verification state in FIG. 2 is more detailed. Accordingly, when the operation of this flowchart is completed, the prediction state of FIG. 2 may be performed based on the newly updated route weather prediction engine.

도 8을 참조하면, 항로 기상 예측 엔진의 검증을 위해, 항로 기상 예측 시스템은 우선 PIREP 및/또는 AIREP을 수신할 수 있다(S801). 여기서, PIREP은 'Pilot (Weather) Report'의 약자로, 항공기의 조종사가 직접 항로 상의 기상 상태를 보고하기 위해 생성 및 전송되는 데이터이고, AIREP은 'Air (Weather) Report'의 약자로, 비행 중인 항공기가 직접 센싱/인지/감지한 기상 상태를 보고하기 위해 생성 및 전송되는 데이터이다. 이러한 PIREP 및/또는 AIREP은 인코딩되어 기상청, 항공 기상청, 항공 교통 서비스 부서 등으로 전달될 수 있다. PIREP 및/또는 AIREP에는 실제 항로 상의 기상 상태에 관한 직접적인 보고/센싱 정보가 포함되어 있으므로, 정확도 및 신뢰도가 매우 높다는 특징을 갖는다. 따라서, 본 발명의 항로 기상 예측 시스템은 이러한 PIREP 및/또는 AIREP을 수신하여 항로 기상 예측 엔진의 정확도를 검증하는 데 사용할 수 있다. 이를 위해, 항로 기상 예측 시스템은 PIREP 및/또는 AIREP을 수신하기 위한 수신 장치(또는 수신기)를 별도로/추가로 구비할 수 있다.Referring to FIG. 8 , for verification of the route weather prediction engine, the route weather prediction system may first receive PIREP and/or AIREP ( S801 ). Here, PIREP is an abbreviation of 'Pilot (Weather) Report', which is data generated and transmitted by the pilot of an aircraft to directly report the weather conditions on the route. AIREP is an abbreviation of 'Air (Weather) Report', It is data generated and transmitted to report weather conditions directly sensed/perceived/detected by aircraft. Such PIREP and/or AIREP may be encoded and transmitted to a meteorological agency, an aviation meteorological agency, an air traffic service department, and the like. Since PIREP and/or AIREP include direct reporting/sensing information on weather conditions on actual routes, accuracy and reliability are very high. Accordingly, the airway weather prediction system of the present invention may receive the PIREP and/or AIREP and use it to verify the accuracy of the airway weather prediction engine. To this end, the route weather prediction system may separately/additionally include a receiving device (or receiver) for receiving PIREP and/or AIREP.

다음으로, 항로 기상 예측 시스템은 수신한 PIREP 및/또는 AIREP을 이용하여 항로 기상 예측 엔진의 예측 결과를 검증할 수 있다(S802). 보다 상세하게는, 항로 기상 예측 시스템은, 항로 기상 예측 엔진이 예측 대상 항공기에 대해 예측한 결과를, 예측 대상 항공기가 전송한 PIREP 및/또는 AIREP과 비교하여 상호 일치하는지 여부를 판단함으로써 예측 결과를 검증할 수 있다. 나아가, 항로 기상 예측 시스템은 일치 정도(즉, 검증 결과)를 수치화하여 '예측 정확도/신뢰도'로서 산출할 수 있다. 예를 들어, 항로 기상 예측 엔진이 위험 기상 현상을 예측하였으나 PIREP 및/또는 AIREP을 분석한 결과 위험 기상 현상이 발생하지 않았던 경우, 위험 기상 현상을 예측하지 못하였으나 PIREP 및/또는 AIREP을 분석한 결과 위험 기상 현상이 실제로 발생했던 경우 등에, 항로 기상 예측 시스템은, 현재의 항로 기상 예측 엔진의 예측 정확도를 기존 평가 결과로 산출되어 있던 예측 정확도보다 낮게 설정할 수 있다(예를 들어, 이전에 항로 기상 예측 엔진을 평가한 예측 정확도가 80인 경우, 5만큼 낮춘 75로 평가할 수 있음). 반대의 경우에 항로 기상 예측 시스템은, 항로 기상 예측 엔진의 예측 정확도를 기존에 평가되어 있던 예측 정확도보다 높게 평가할 수 있다. 항로 기상 예측 시스템은, 이렇듯 실시간으로 예측 정확도를 평가할 수도 있고, 일정 기간 동안의 예측 결과를 종합적으로 분석하여 예측 정확도를 평가할 수도 있다. 예를 들어, 항로 기상 예측 시스템은, 4월 1일부터 4월 15일까지 예측된 예측 결과들을 해당 기간 동안 수집한 PIREP 및/또는 AIREP과 비교하여 일치 정도를 예측 정확도로 산출할 수 있다. 항로 기상 예측 엔진을 검증(또는 정확도를 평가)하는 주기는 사용자에 의해 특정 날짜 주기로 설정될 수 있다. Next, the route weather prediction system may verify the prediction result of the route weather prediction engine using the received PIREP and/or AIREP ( S802 ). More specifically, the en route weather prediction system compares the results predicted by the en route weather prediction engine for the prediction target aircraft with the PIREP and/or AIREP transmitted by the prediction target aircraft and determines whether the prediction results are consistent with each other. can be verified. Furthermore, the route weather prediction system may quantify the degree of agreement (ie, the verification result) and calculate it as 'prediction accuracy/reliability'. For example, if the en route weather prediction engine predicted a dangerous weather event but analyzed PIREP and/or AIREP and no dangerous weather event occurred, the dangerous weather event could not be predicted but the result of analyzing PIREP and/or AIREP When a dangerous weather phenomenon actually occurs, etc., the route weather prediction system may set the prediction accuracy of the current route weather prediction engine to be lower than the prediction accuracy calculated as the existing evaluation result (for example, the route weather prediction system previously predicted) If the prediction accuracy with which the engine was evaluated is 80, it can be evaluated as 75, lowered by 5). In the opposite case, the route weather prediction system may evaluate the prediction accuracy of the route weather prediction engine to be higher than the previously evaluated prediction accuracy. The route weather prediction system may evaluate the prediction accuracy in real time as described above, or may evaluate the prediction accuracy by comprehensively analyzing the prediction results for a certain period of time. For example, the air route weather prediction system may calculate a degree of agreement with prediction accuracy by comparing prediction results predicted from April 1 to April 15 with PIREP and/or AIREP collected during the corresponding period. The period of verifying (or evaluating the accuracy) of the route weather prediction engine may be set by the user as a specific date period.

다음으로, 항로 기상 예측 시스템은 검증 결과, 항로 기상 예측 엔진의 예측 정확도가 기설정된 레벨 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S803). 만일, 예측 정확도가 기설정된 레벨 이하인 경우, 항로 기상 예측 시스템은 항로 기상 예측 엔진을 업데이트할 수 있다(S804). Next, as a result of the verification, the route weather prediction system may determine whether the prediction accuracy of the route weather prediction engine is equal to or less than a preset level ( S803 ). If the prediction accuracy is less than or equal to the preset level, the route weather prediction system may update the route weather prediction engine (S804).

보다 상세하게는, 항로 기상 예측 시스템은 항로 기상 예측 엔진의 예측 결과가 PIREP 및/또는 AIREP에 포함되어 있는 기상 상태와 상이했던 경우의 ADS-B 데이터들로부터 항로 기상 데이터를 추출할 수 있다. 항로 기상 데이터를 추출하는 방식은 앞서 도 3에 상술한 바와 같다. 다음으로, 항로 기상 예측 시스템은 추출한 항로 기상 데이터를 학습하여 항로 기상 예측 엔진에 기확립되어 있는 기상 조건을 미세 조정할 수 있다. 예를 들어, 항로 기상 예측 엔진에 기확립되어 있던 온도 조건이 -20.56℃이나, 항로 기상 예측 시스템이 예측이 틀렸던 ADS-B 데이터로부터 추출한 항로 기상 데이터를 학습한 결과, 위험 기상 현상이 발생한 당시의 온도 조건이 평균 -22.88℃였던 경우, 항로 기상 예측 엔진의 온도 조건을 -22.88℃로 조정하거나, -20.56℃ 및 -22.88℃의 평균 값인 -21.72℃로 조정할 수도 있다. More specifically, the route weather prediction system may extract route weather data from ADS-B data when the prediction result of the route weather prediction engine is different from the weather conditions included in PIREP and/or AIREP. The method of extracting the route weather data is the same as described above with reference to FIG. 3 . Next, the route weather prediction system may learn the extracted route weather data to fine-tune the weather conditions previously established in the route weather prediction engine. For example, the temperature condition established in the route weather prediction engine is -20.56℃, but as a result of learning the route weather data extracted from the ADS-B data that the route weather forecasting system had incorrectly predicted, the temperature condition at the time of the occurrence of dangerous weather When the average temperature condition is -22.88°C, the temperature condition of the route weather prediction engine may be adjusted to -22.88°C or to -21.72°C, which is an average value of -20.56°C and -22.88°C.

본 순서도를 통해, 항로 기상 예측 시스템은 항로 기상 예측 엔진을 항상 검증하고 업데이트함으로써, 예측 정확도 및 신뢰도를 항상 일정 수준 이상으로 유지할 수 있게 된다는 장점을 갖는다. Through this flowchart, the airway weather prediction system has the advantage of being able to always maintain the prediction accuracy and reliability above a certain level by always verifying and updating the airway weather prediction engine.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof. In the case of implementation by hardware, an embodiment of the present invention provides one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, and the like.

또한, 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현되어, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, in the case of implementation by firmware or software, an embodiment of the present invention is implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above, and is stored in a recording medium readable through various computer means. can be recorded. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. For example, the recording medium includes a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk, and a magnetic tape, an optical recording medium such as a compact disk read only memory (CD-ROM), a digital video disk (DVD), and a floppy disk. magneto-optical media, such as a disk, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language codes such as those generated by a compiler. Such hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

아울러, 본 발명에 따른 장치나 단말은 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.In addition, the device or terminal according to the present invention may be driven by a command that causes one or more processors to perform the functions and processes described above. For example, such instructions may include interpreted instructions, such as script instructions, such as JavaScript or ECMAScript instructions, or executable code or other instructions stored on a computer-readable medium. Furthermore, the device according to the present invention may be implemented in a distributed manner over a network, such as a server farm, or may be implemented in a single computer device.

또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.Further, a computer program (also known as a program, software, software application, script or code) mounted on the device according to the invention and executing the method according to the invention includes compiled or interpreted language or a priori or procedural language. It can be written in any form of programming language, and can be deployed in any form, including stand-alone programs, modules, components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment. A computer program does not necessarily correspond to a file in a file system. A program may be placed in a single file provided to the requested program, or in multiple interacting files (eg, files that store one or more modules, subprograms, or portions of code), or portions of files that hold other programs or data. (eg, one or more scripts stored within a markup language document). A computer program may be deployed to be executed on a single computer or multiple computers located at one site or distributed over a plurality of sites and interconnected by a communication network.

설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.Although each drawing has been described separately for convenience of description, it is also possible to design to implement a new embodiment by merging the embodiments described in each drawing. In addition, the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the above-described embodiments are configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made. it might be

또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments have been illustrated and described above, the present specification is not limited to the specific embodiments described above, and those of ordinary skill in the art to which the specification belongs without departing from the gist of the claims Various modifications are possible by the person, of course, these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present specification.

100: ADS-B 데이터 전송 체계
110: 항공 기상 예측 서비스
101: 항공기
102: 항공기 수집 기상 정보 수신 장치
111: 수집 서버
112: 처리 서버
100: ADS-B data transmission scheme
110: Aviation Weather Prediction Service
101: aircraft
102: aircraft collected weather information receiving device
111: collection server
112: processing server

Claims (13)

ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법에 있어서,
적어도 하나의 항공기로부터 상기 적어도 하나의 항공기가 수집한 항로 기상 데이터가 포함된 ADS-B 데이터를 수신하는 단계;
상기 ADS-B 데이터에 포함된 상기 항로 기상 데이터를 추출하는 단계;
상기 추출한 항로 기상 데이터를 기초로 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건을 학습하는 단계;
상기 위험 기상 현상이 발생하기 위한 기상 조건이 확립된 항로 기상 예측 엔진을 구축하는 단계;
상기 구축한 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기의 항로 상에 발생 가능한 위험 기상 현상을 미리 예측하는 단계;
상기 예측 대상 항공기로부터 상기 예측 대상 항공기의 항로 상의 기상 상태에 관한 PIREP(Pilot Report) 및 AIREP(Air Report) 중 적어도 하나를 수신하는 단계; 및
상기 PIREP 및 상기 AIREP 중 적어도 하나를 이용하여 상기 예측 대상 항공기에 대한 상기 항로 기상 예측 엔진의 예측 결과를 검증하는 단계; 를 포함하되,
상기 항로 기상 예측 엔진은,
상기 예측 대상 항공기의 항로 기상 상태를 입력 데이터로서 입력받고, 상기 입력 데이터와 상기 확립된 기상 조건 사이의 유사 정도에 기초하여 상기 예측 대상 항공기의 항로 상 위험 기상 현상의 발생 가능성을 예측 결과로서 출력하는 엔진이고,
상기 위험 기상 현상을 미리 예측하는 단계는,
상기 예측 대상 항공기로부터 상기 ADS-B 데이터를 수신하는 단계;
상기 수신한 ADS-B 데이터로부터 상기 예측 대상 항공기의 항로 기상 상태를 추출하는 단계; 및
상기 추출한 항로 기상 상태를 상기 항로 기상 예측 엔진에 상기 입력 데이터로서 입력하는 단계; 를 포함하는
ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
In the ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) data-based route weather forecasting method,
receiving ADS-B data including route weather data collected by the at least one aircraft from at least one aircraft;
extracting the route weather data included in the ADS-B data;
learning past weather conditions in which dangerous weather events occurred based on the extracted weather data on the route;
constructing a route weather prediction engine in which weather conditions for the occurrence of the dangerous weather phenomenon are established;
predicting in advance a dangerous weather phenomenon that may occur on the route of the aircraft to be predicted using the built-up route weather prediction engine;
Receiving at least one of a PIREP (Pilot Report) and AIREP (Air Report) regarding a weather condition on a route of the prediction target aircraft from the prediction target aircraft; and
using at least one of the PIREP and the AIREP to verify a prediction result of the route weather prediction engine for the prediction target aircraft; including,
The route weather prediction engine,
receiving the flight route weather condition of the prediction target aircraft as input data, and outputting the probability of occurrence of a dangerous weather phenomenon on the route of the prediction target aircraft as a prediction result based on the degree of similarity between the input data and the established weather conditions is the engine,
The step of predicting the dangerous weather phenomenon in advance,
receiving the ADS-B data from the prediction target aircraft;
extracting the route weather condition of the prediction target aircraft from the received ADS-B data; and
inputting the extracted route weather condition to the route weather prediction engine as the input data; containing
A method of forecasting the weather on the route based on ADS-B data.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건을 학습하는 단계는,
ANN(Artificial Neural Network), DNN(Deep Neural Network), CNN(Convolution Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network) 및 XGBoost(Extreme Gradient Boosting) 중 적어도 하나에 기초하여 상기 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건을 학습하는 단계인, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
The method of claim 1,
The step of learning the past weather conditions in which the dangerous weather phenomenon occurred,
Past weather in which the dangerous meteorological phenomenon occurred based on at least one of an Artificial Neural Network (ANN), Deep Neural Network (DNN), Convolution Neural Network (CNN), Recurrent Neural Network (RNN), and Extreme Gradient Boosting (XGBoost) A method of predicting weather conditions based on ADS-B data, which is a step of learning the conditions.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 예측 결과를 상기 예측 대상 항공기로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
The method of claim 1,
transmitting the prediction result to the prediction target aircraft; Further comprising, ADS-B data-based route weather prediction method.
제 1 항에 있어서,
상기 항로 기상 예측 엔진에 의해 상기 위험 기상 현상의 발생 가능성이 기설정된 레벨 이상으로 예측된 경우,
상기 위험 기상 현상의 발생 위험을 알리는 경보(alert)를 제공하는 단계; 를 더 포함하는, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
The method of claim 1,
When the probability of occurrence of the dangerous weather phenomenon is predicted to be higher than a preset level by the route weather prediction engine,
providing an alert indicating the risk of occurrence of the dangerous weather event; Further comprising, ADS-B data-based route weather prediction method.
삭제delete ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 9 was abandoned at the time of payment of the registration fee.◈ 제 1 항에 있어서,
상기 검증 결과, 상기 항로 기상 예측 엔진의 예측 정확도가 기설정된 레벨 이하인 경우, 상기 항로 기상 예측 엔진을 업데이트하는 단계; 를 더 포함하는, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
The method of claim 1,
updating the route weather prediction engine when the prediction accuracy of the route weather prediction engine is less than or equal to a preset level as a result of the verification; Further comprising, ADS-B data-based route weather prediction method.
◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 10 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제 9 항에 있어서,
상기 항로 기상 예측 엔진을 업데이트하는 단계는,
상기 항로 기상 예측 엔진의 예측 결과가 상기 PIREP 및 상기 AIREP 중 적어도 하나에 포함되어 있는 기상 상태와 상이했던 경우의 ADS-B 데이터들로부터 항로 기상 데이터를 추출하는 단계; 및
상기 추출한 항로 기상 데이터를 학습하여 상기 항로 기상 예측 엔진에 기확립되어 있는 기상 조건을 미세 조정하는 단계; 를 포함하는, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
10. The method of claim 9,
Updating the route weather prediction engine comprises:
extracting route weather data from ADS-B data when the prediction result of the route weather prediction engine is different from the weather conditions included in at least one of the PIREP and the AIREP; and
learning the extracted route weather data to fine-tune weather conditions previously established in the route weather prediction engine; Including, ADS-B data-based route weather forecasting method.
제 1 항에 있어서,
상기 항로 상의 위험 기상 현상은, 윈드 시어(Wind shear) 및 마이크로버스트(Microburst)를 포함하는, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
The method of claim 1,
The dangerous weather phenomenon on the route includes wind shear and microburst, ADS-B data-based route weather forecasting method.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 항공기가 수집한 항로 기상 데이터는 AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay)를 포함하는, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 방법.
The method of claim 1,
The route weather data collected by the at least one aircraft includes an Aircraft Meteorological Data Relay (AMDAR), ADS-B data-based route weather forecasting method.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 13 was abandoned when paying the registration fee.◈ ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 데이터 기반의 항로 기상 예측 시스템에 있어서,
적어도 하나의 항공기로부터 상기 적어도 하나의 항공기가 수집한 항로 기상 데이터가 포함된 ADS-B 데이터를 수신하는, 항공기 수집 기상 정보 수신 장치;
상기 항공기 수집 기상 정보 수신 장치로부터 상기 ADS-B 데이터를 수집하는, 수집 서버; 및
상기 수집 서버가 수집한 ADS-B 데이터를 처리하는, 처리 서버; 를 포함하되,
상기 처리 서버는,
상기 ADS-B 데이터에 포함된 상기 항로 기상 데이터를 추출하고,
상기 추출한 항로 기상 데이터를 기초로 위험 기상 현상이 발생했던 과거의 기상 조건을 학습하여, 상기 위험 기상 현상이 발생하기 위한 기상 조건이 확립된 항로 기상 예측 엔진을 구축하고,
상기 구축한 항로 기상 예측 엔진을 이용하여 예측 대상 항공기로부터 상기 ADS-B 데이터를 수신하고, 상기 수신한 ADS-B 데이터로부터 상기 예측 대상 항공기의 항로 기상 상태를 추출하여, 상기 예측 대상 항공기의 항로 상에 발생 가능한 위험 기상 현상을 미리 예측하고, 상기 예측 대상 항공기로부터 상기 예측 대상 항공기의 항로 상의 기상 상태에 관한 PIREP(Pilot Report) 및 AIREP(Air Report) 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 PIREP 및 상기 AIREP 중 적어도 하나를 이용하여 상기 예측 대상 항공기에 대한 상기 항로 기상 예측 엔진의 예측 결과를 검증하고,
상기 항로 기상 예측 엔진은,
상기 예측 대상 항공기의 항로 기상 상태를 입력 데이터로서 입력받고, 상기 입력 데이터와 상기 확립된 기상 조건 사이의 유사 정도에 기초하여 상기 예측 대상 항공기의 항로 상 위험 기상 현상의 발생 가능성을 예측 결과로서 출력하는 엔진인, ADS-B 데이터 기반의 항로 기상 예측 시스템.
In the ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) data-based route weather prediction system,
an aircraft collecting weather information receiving device for receiving ADS-B data including route meteorological data collected by the at least one aircraft from at least one aircraft;
a collection server that collects the ADS-B data from the aircraft-collected meteorological information receiving device; and
a processing server that processes the ADS-B data collected by the collection server; including,
The processing server,
Extracting the route weather data included in the ADS-B data,
Building a route weather prediction engine in which weather conditions for the occurrence of dangerous weather events are established by learning past weather conditions in which dangerous weather phenomena occurred based on the extracted route weather data,
Receive the ADS-B data from the forecast target aircraft using the built-up route weather prediction engine, extract the route weather condition of the forecast target aircraft from the received ADS-B data, and Predicting dangerous weather phenomena that may occur in verifying the prediction result of the air route weather prediction engine for the prediction target aircraft using at least one of
The route weather prediction engine,
receiving the flight route weather condition of the prediction target aircraft as input data, and outputting the probability of occurrence of a dangerous weather phenomenon on the route of the prediction target aircraft as a prediction result based on the degree of similarity between the input data and the established weather conditions The engine, ADS-B data-based route weather forecasting system.
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