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KR102657344B1 - 통신 장치 및 통신 방법과, 이를 채용하는 무인항공기 장치 - Google Patents

통신 장치 및 통신 방법과, 이를 채용하는 무인항공기 장치 Download PDF

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KR102657344B1
KR102657344B1 KR1020220015117A KR20220015117A KR102657344B1 KR 102657344 B1 KR102657344 B1 KR 102657344B1 KR 1020220015117 A KR1020220015117 A KR 1020220015117A KR 20220015117 A KR20220015117 A KR 20220015117A KR 102657344 B1 KR102657344 B1 KR 102657344B1
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양정기
이수전
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한국전자통신연구원
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Abstract

다중 무인항공기 협업 시스템에 활용되는 무인항공기에서 다른 무인항공기와의 데이터 통신과 거리 측정을 모두 가능하게 해주는 통신 장치와 통신 방법, 그리고 상기 통신 장치를 채용하는 무인항공기 장치를 제공한다. 예시적 실시예의 일 측면에 따르면, 통신 장치는 다른 무인항공기와 UWB 통신을 수행하는 UWB 통신회로와, 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 송신 데이터를 전송하고 상기 다른 무인항공기가 송신한 데이터를 수신할 수 있고, 무인항공기들이 공유할 공유 데이터를 거리측정 프레임에 덧붙인 형태로 송수신할 수 있는 UWB 통신데이터 처리부를 구비한다.

Description

통신 장치 및 통신 방법과, 이를 채용하는 무인항공기 장치{Communication Device and Method, and Unmanned Aerial Vehicle Employing the Same}
본 발명은 통신 장치에 관한 것으로서, 특히, 무인항공기에 탑재되는 통신 장치에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 무인항공기가 다른 무인항공기와 통신하는 방법과, 상기 통신 장치를 채용하는 무인항공기 장치에 관한 것이다.
무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle; UAV)는 사람이 탑승하지 않은 상태로 원격 조작에 의해 동작하는 항공기를 의미하며, 드론으로 지칭되기도 한다. 무인항공기는 군사 분야 또는 재난 상황에서의 정찰과 수색뿐만 아니라, 농업 분야에서의 농작물 관리, 산불 감시 및 추적, 및 물품 배송에 이르기까지 다양한 분야에서 활용되고 있고 저변이 확대되고 있다.
일부 응용분야에서는 한 대의 무인항공기를 운용하는 대신에 다수의 무인항공기를 운용하여, 동시 작업 범위의 확장과 임무수행의 효율성 제고를 꾀한다. 이와 같은 응용분야의 예로는, 센서 데이터 수집, 홍수나 산불과 같은 재난상황 탐지, 에어쇼 등을 들 수 있다. 이와 같이 다수의 무인항공기를 협업시키는 경우에는, 무인항공기들 간의 거리 측정을 정확히 함과 아울러 무인항공기들 사이 그리고 무인항공기들과 지상 제어 장치(Ground Control System; GCS) 사이의 통신을 원활하게 할 수 있어야 한다. 만약 무인항공기들 간의 거리 측정이 부정확하거나 디바이스들간의 통신이 원활하지 않은 경우에는, 임무 수행의 실패를 초래할 수 있고, 하나 이상의 무인항공기의 추락을 야기할 수도 있다.
특히 종래의 무인항공기 협업 시스템들은 무인항공기들 간의 거리 측정과 디바이스들간의 통신 중 어느 한가지에 초점을 맞추고 있을 뿐이고, 양자를 모두 해소하는 시스템은 제시된 적이 없다.
본 발명은 다중 무인항공기 협업 시스템에 활용되는 무인항공기에서 다른 무인항공기와의 데이터 통신과 거리 측정을 모두 가능하게 해주는 통신 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 무인항공기 협업 시스템에 활용되는 무인항공기에서 다른 무인항공기와의 데이터 통신과 거리 측정을 모두 수행할 수 있는 통신 방법을 제공한다.
본 발명은 다중 무인항공기 협업 시스템에 활용하기에 적합한 무인항공기 장치로서, 다른 무인항공기와 데이터 통신과 거리 측정을 모두 수행할 수 있는 무인항공기 장치를 제공한다.
예시적 실시예의 일 측면에 따르면, 통신 장치는 다른 무인항공기와 UWB 통신을 수행하는 UWB 통신회로와, 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 송신 데이터를 전송하고 상기 다른 무인항공기가 송신한 데이터를 수신할 수 있고, 무인항공기들이 공유할 공유 데이터를 거리측정 프레임에 덧붙인 형태로 송수신할 수 있는 UWB 통신데이터 처리부를 구비한다.
상기 UWB 통신데이터 처리부는 상기 무인항공기의 제어 장치와 시리얼 통신에 의해서 접속되는 시리얼 통신부; 상기 송신 데이터를 포함하는 송신 일반데이터 메시지를 상기 제어 장치로부터의 명령에 따라 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 전송하고, 상기 다른 무인항공기와의 거리 측정 절차를 개시하는 송신데이터 처리부; 상기 다른 무인항공기가 송신한 일반데이터 메시지를 수신하고, 상기 다른 무인항공기가 개시한 거리 측정 절차에 응답하는 수신데이터 처리부; 및 UWB 통신이 가능한 것으로 판단된 무인항공기들의 리스트를 저장하고 관리하며, 상기 UWB 통신을 위한 세션관리를 지원하는 세션관리부;를 구비할 수 있다.
상기 수신데이터 처리부는 상시적으로 동작하고, 상기 송신데이터 처리부는 데이터 전송이 필요한 때에만 활성화될 수 있다.
통신 장치는 상기 다른 무인항공기와 공유할 공유 데이터를 미리 저장해두고 상기 송신데이터 처리부에 제공하는 공유데이터 버퍼를 더 구비할 수 있다.
상기 일반데이터 메시지와 상기 거리 측정 절차를 위한 상기 거리측정 개시 메시지의 페이로드 데이터는 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지를 구분하기 위한 페이로드 타입 데이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수신데이터 처리부는 수신되는 메시지의 헤더 내에 있는 목적지 주소가 상기 수신데이터 처리부를 구비하는 상기 무인항공기 자신이거나 브로드캐스트 주소인 경우 상기 세션관리부에게 해당 데이터의 출발지 주소를 알릴 수 있다.
상기 세션관리부는 상기 리스트에 포함된 무인항공기들 각각에 대하여 소정의 시간 경과 여부를 결정하기 위한 타이머를 유지할 수 있다. 세션 관리부는 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 없는 무인항공기는 상기 리스트에서 제외하고, 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 이루어진 무인항공기에 대한 상기 타이머를 갱신할 수 있다.
예시적 실시예의 다른 측면에 따르면, 무인항공기에서의 통신 방법은 UWB 통신에 의해서 다른 무인항공기에 일반데이터를 포함하는 일반데이터 메시지를 전송하거나, 상기 다른 무인항공기가 상기 UWB 통신에 의해서 송신한 일반데이터 메시지를 수신하는 단계; 상기 다른 무인항공기에 거리측정 개시 메시지를 송신하는 단계; 상기 다른 무인항공기로부터 응답기기 공유데이터가 첨부된 응답 메시지를 수신하는 단계; 상기 거리측정 개시 메시지의 송신 시점과 상기 응답 메시지의 송신 시점 간의 차이를 토대로 상기 다른 무인항공기와의 거리를 계산하는 단계; 및 상기 거리와 상기 다른 무인항공기와 공유할 개시기기 공유데이터를 포함하는 보고 메시지를 생성하여 상기 다른 무인항공기에 송신하는 단계;를 포함한다.
상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지의 페이로드 데이터는 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지를 구분하기 위한 페이로드 타입 데이터를 포함할 수 있다.
상기 일반데이터 메시지는 단순 송신 데이터와 응답을 요구하는 송신 데이터를 구분하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
통신 방법은 통신이 가능한 무인항공기들의 리스트를 소정의 저장장치에 저장하는 단계; 상기 리스트에 포함된 무인항공기들 각각에 대하여 소정의 시간 경과 여부를 결정하기 위한 타이머를 설정하는 단계; 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 없는 무인항공기를 상기 리스트에서 제외하는 단계; 및 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 이루어진 무인항공기에 대한 상기 타이머를 갱신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
통신 방법은 다수의 무인항공기들에게 주기적으로 핫비트를 브로드캐스트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
통신 방법은 수신된 메시지에 포함된 시스템 식별자를 검출하고, 상기 시스템 식별자가 상기 무인항공기가 속하는 시스템의 식별자와 동일한지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 거리측정 개시 메시지, 상기 응답 메시지, 및 상기 보고 메시지 중 하나 이상은 다중 무인항공기 협업을 통해 제공하고자 하는 서비스를 나타내는 서비스 식별자를 포함할 수 있다.
예시적 실시예의 다른 측면에 따르면, 무인항공기는 복수의 무인항공기들을 포함하는 무인항공기 협업 시스템에 속하는 다른 무인항공기와 기기간 직접통신이 가능한 장치로서, 상기 무인항공기의 비행과 임무수행을 제어하는 제어부; 상기 제어부가 소정의 지상 통제 장치와 통신할 수 있게 해주는 통신부; 상기 다른 무인항공기와 UWB 통신을 수행하는 UWB 통신회로; 및 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 송신 데이터를 전송하고 상기 다른 무인항공기가 송신한 데이터를 수신할 수 있고, 무인항공기들이 공유할 공유 데이터를 거리측정 프레임에 덧붙인 형태로 송수신할 수 있는 UWB 통신데이터 처리부;를 구비한다.
상기 UWB 통신데이터 처리부는 상기 제어부와 시리얼 통신에 의해서 접속되는 시리얼 통신부; 상기 송신 데이터를 포함하는 송신 일반데이터 메시지를 상기 제어부로부터의 명령에 따라 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 전송하고, 상기 다른 무인항공기와의 거리 측정 절차를 개시하는 송신데이터 처리부; 상기 다른 무인항공기가 송신한 일반데이터 메시지를 수신하고, 상기 다른 무인항공기가 개시한 거리 측정 절차에 응답하는 수신데이터 처리부; 및 UWB 통신이 가능한 것으로 판단된 다른 무인항공기의 리스트를 저장하고 관리하며, 상기 UWB 통신을 위한 세션관리를 지원하는 세션관리부;를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인항공기에서 통신 장치가 다른 무인항공기와의 데이터 통신과 거리 측정을 모두 수행할 수 있게 된다. 상기 통신 장치는 UWB 통신을 통해서 다른 무인항공기와의 거리를 정확하고 빠르게 측정할 수 있다. 그리고, 상기 통신 장치는 상위 디바이스가 송신을 명령한 일반데이터를 다른 무인항공기에 송신할 수 있다. 아울러, 상기 통신 장치는 다른 무인항공기와 공유할 데이터를 거리측정 프레임에 첨부하여 다른 무인항공기에 송신할 수 있으며, 이에 따라 무인항공기들 사이에서 효율적으로 데이터를 공유할 수 있다.
상기 통신 장치는 네트워크 토폴로지가 변하는 무인항공기간 통신 환경을 고려하여 비동기 통신을 적용하고, 통신 가능한 무인항공기들의 리스트를 관리하는 세션관리 기능을 구비할 수 있다. 이에 따라, 무인항공기들 사이의 통신을 원활하게 수행할 수 있으며, 이는 다중 무인항공기 협업 시스템의 효율을 높일 수 있다.
또한, 통신 장치는 커스텀 프로토콜뿐만 아니라 MAVlink 프로토콜을 지원할 수 있기 때문에, 무인항공기들 간에 원격 측정 또는 원격 지령의 전달이나 교환이 가능하며, Mavlink 프로토콜을 활용하여 다양한 마이크로서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기 협업 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 UWB 통신데이터 처리부의 일 실시예의 상세 블록도이다.
도 4는 두 대의 무인항공기들 간에 공유데이터 버퍼를 이용한 데이터 공유 및 거리측정 동작을 보여주는 시퀀스 다이어그램이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호를 사용하였다.
제1, 제2, 등의 서수가 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기 협업 시스템의 개략도이다.
무인항공기 협업 시스템은 지상 통제 장치(Ground Control System; GCS, 10)와 복수의 무인항공기들(100a~100c)을 포함할 수 있다. 도면에는 예시적으로 3대의 무인항공기들(100a~100c)이 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 무인항공기의 수는 이보다 적거나 많을 수 있다.
지상 통제 장치(10)는 무인항공기들(100a~100c)과 통신하면서, 비행과 임무수행을 제어하고, 무인항공기들(100a~100c)로부터 촬영 영상 및/또는 센서 데이터를 수신할 수 있다. 지상 통제 장치(10)와 각 무인항공기(100a~100c)의 통신에는 WiFi나 블루투스가 사용될 수도 있고, LTE 등 이동통신이 사용될 수도 있으며, 여타의 무선통신이 사용될 수도 있다.
이와 같은 무선 통신을 통해서 지상 통제 장치(10)가 무인항공기들(100a~100c)을 제어하는 제어 프로토콜로는, 무인항공기에 사용되는 사실상 표준(de facto standard)이라 할 수 있는 MAVLink(Micro Air Vehicle Link) 프로토콜이 활용될 수 있다. MAVLink 프로토콜을 통해 송수신되는 데이터 패킷은 매우 간단한 구조를 가지며, 이에 따라 무인항공기들(100a~100c)의 컴퓨팅 자원과 에너지 소비를 최소화할 수 있다. 지상 통제 장치(10)와 각 무인항공기(100a~100c)는 MAVLink 프로토콜에 따른 데이터 패킷에서 시스템 ID(SYS), 컴포넌트 ID(COMP), 메시지 ID(MSG)를 이용해서 개별 무인항공기를 특정할 수 있고, 데이터를 송수신할 수 있다. 지상 통제 장치(10)와 각 무인항공기(100a~100c) 사에에 송수신되는 데이터 중에서, 제어 데이터는 TCP 프로토콜을 이용하여 전달되고, 영상 데이터 내지 센서 데이터는 UDP 또는 TCP 프로토콜을 이용하여 전달될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
무인항공기들(100a~100c)은 협업을 통해 임무수행의 효율성을 높일 수 있다. 여기서, 협업이란 동일한 임무를 분담하여 수행하거나, 동일한 작업의 지역적 범위를 확장하는 것을 말할 수 있다. 이와 같은 협업에 의한 임무수행 과정에서, 무인항공기들(100a~100c)은 기기간 직접통신(Device-to-Device(D2D) 통신)을 통해 서로 통신할 수 있다. 여기서 D2D 통신이란 지상 통제 장치(10)를 거치지 않고 지리적으로 근접한 무인항공기들(100a~100c)이 직접적으로 통신하는 방식을 말한다. 일 실시예에서, 무인항공기들(100a~100c)은 초광대역(Ultra Wide Band; UWB) 통신을 통해서 데이터 통신을 수행함과 아울러 상대방과의 거리를 측정할 수 있다. UWB 통신은 예컨대 수 GHz 이상의 넓은 주파수 대역에서 에너지 밀도가 분산된 임펄스를 송수신하여 데이터를 교환하는 통신 기법으로서, 잡음에 강하고 소비전력이 적으며, 검출 위치 해상도가 매우 높다는 이점이 있다. 이에 따라, 각 무인항공기(100a~100c)는 다른 무인항공기와 통신하면서 거리측정을 높은 정확도로 병행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 블록도이다.
본 실시예에 따른 무인항공기(100)는 통신부(110), 비행 제어부(120), 임무수행 처리부(130), UWB 통신회로(140), UWB 통신데이터 처리부(150), 센서(160), 추진장치(170), 액추에이터(172), 및 전원 관리부(180)를 포함한다.
통신부(110)는 무인항공기(100)가 지상 통제 장치(10)와 통신할 수 있게 해준다. 통신부(110)는 비행 제어부(120) 및/또는 임무수행 처리부(130)가, WiFi, 블루투스, 또는 다른 무선통신 규격에 따라서 지상 통제 장치(10)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비행 제어부(120) 및/또는 임무수행 처리부(130)는 MAVLink 프로토콜에 따라서 데이터를 입출력할 수 있으며, 통신부(110)는 이와 같은 MAVLink 데이터가 상기 무선통신 규격에 따라서 지상 통제 장치(10)에 송신되거나 지상 통제 장치(10)로부터 수신될 수 있게 해준다. 특히, 상기 MAVLink 데이터 중에서, 지상 통제 장치(10)로부터 무인항공기(100)가 수신하는 제어 데이터는 TCP 프로토콜에 따를 수 있고, 무인항공기(100)가 지상 통제 장치(10)에 송신하는 영상 데이터 내지 센서 데이터는 UDP 또는 TCP 프로토콜에 따를 수 있다.
비행 제어부(Flight Controller; FC, 120)는 추진장치(170) 및/또는 액추에이터(172)를 제어하여, 무인항공기(100)의 비행 속도 및/또는 방향을 조절할 수 있다. 비행 제어부(120)는 통신부(110)를 통해서 지상 통제 장치(10)로부터 수신한 제어 데이터에 따라 추진장치(170) 및/또는 액추에이터(172)를 제어할 수 있다. 또한, 비행 제어부(120)는 센서(160)에 의해 검출된 센서 신호를 토대로 추진장치(170) 및/또는 액추에이터(172)를 제어하여 무인항공기(100)가 안정적인 자세를 유지하게 할 수도 있다.
임무수행 처리부(130)는 무인항공기(100)가 임무를 수행하는데 필요한 컴퓨팅 자원을 제공한다. 임무수행 처리부(130)의 임무수행은 지상 통제 장치(10)의 제어 명령을 통해 이루어질 수도 있고, 사전에 프로그래밍된 바에 따라 이루어질 수도 있다. 상기 임무는 모니터링 영상 촬영, 센서 데이터 획득, 비료나 화재진압 용수 살포와 같은 특정 작업은 물론, 자세제어 및 항법, 배터리 등 내부 상태 모니터링, 비행 시작점(Wapoint) 설정, 지오펜스(Geofence) 설정 등 모니터링 및 설정 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 임무는 지상 통제 장치(10)와의 통신 수행, 지상 통제 장치(10)와 UWB 통신데이터 처리부(150)간의 통신 중개, 제어 데이터의 비행 제어부(120)에 대한 제공, 획득된 데이터의 지상 통제 장치(10)로의 전송, 로그 데이터 저장 등을 포함할 수 있다.
UWB 통신회로(140)와 UWB 통신데이터 처리부(150)는 UWB 통신 모듈을 구성하며, 다른 무인항공기와 UWB 통신을 수행한다. 예시적인 실시예에 있어서, UWB 통신회로(140)와 UWB 통신데이터 처리부(150)에 의해 수행되는 UWB 통신은 다른 무인항공기와의 데이터 통신과 상기 다른 무인항공기와의 거리측정을 모두 가능하게 해준다. 예시적인 실시예에 따르면, UWB 통신 모듈은 원시적인 세션관리 기능을 포함한 매체접근제어(MAC) 계층의 통신 장치이며, 네트워크 개념을 포함하지 않는 기기간 직접통신(D2D 통신)을 가능하게 해준다. UWB 통신 모듈은 비동기 방식으로 다른 무인항공기와 통신한다. 통신 과정에서 수신 기능은 상시적으로 동작하며, 송신 기능은 빈 채널 평가(Clear Channel Assessment; CCA)를 토대로 즉, 채널이 비어있는 동안에만 동작한다.
UWB 통신회로(140)는 UWB 통신데이터 처리부(150)로부터 송신 데이터를 받아들이고, 상기 송신 데이터를 변조하여 무선 신호로 출력할 수 있다. 또한, UWB 통신회로(140)는 다른 무인항공기로부터의 신호를 수신하고, 수신된 신호를 복조하여 복조된 수신 데이터를 UWB 통신데이터 처리부(150)에 제공할 수 있다. UWB 통신회로(140)는 UWB 안테나, 위상고정루프(PLL), 변조기, 및 복조기 등 UWB 통신의 물리 계층에 해당하는 요소들을 포함한다. UWB 통신회로(140)는 상용화되어 있는 UWB 통신 집적회로 칩을 사용하여 구현될 수 있다.
UWB 통신데이터 처리부(150)는 UWB 통신회로(140)를 통해서 다른 무인항공기에 송신 데이터를 전송하고 다른 무인항공기가 송신한 데이터를 수신할 수 있다. UWB 통신데이터 처리부(150)는 시리얼 통신에 의해 비행 제어부(120) 및/또는 임무수행 처리부(130)와 같은 상위 디바이스에 접속될 수 있다. UWB 통신데이터 처리부(150)는 직렬 주변기기 인터페이스(Serial Peripheral Interface; SPI) 등과 같은 칩간 통신에 의해 UWB 통신회로(140)에 접속될 수 있다. UWB 통신데이터 처리부(150)는, 시리얼 통신을 통해 전달받은 메시지를 해석하고 UWB 통신회로(140)에게 통신을 명령하거나 통신 파라미터를 설정하는 등, 데이터 송수신을 위한 기본적인 매체접근제어(MAC) 기능을 제공한다. UWB 통신데이터 처리부(150)는 다중 무인항공기 협업을 가능하게 하기 위하여, UWB 통신 가능한 다른 무인항공기의 리스트를 관리하며, UWB 통신을 위한 원시적인 형태의 세션관리를 지원한다. UWB 통신데이터 처리부(150)는 UWB 통신회로(140)를 통하여 데이터를 송수신함에 있어서, 일반 데이터를 송수신할 수 있을 뿐만 아니라, 무인항공기들이 공유할 데이터를 거리측정 프레임에 덧붙인 형태로 송수신할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, UWB 통신데이터 처리부(150)는 커스텀 프로토콜과 Mavlink 프로토콜을 지원할 수 있으며, 다중 무인항공기 협업에 적합하도록 변형된 형태의 세션관리 방법이 적용된 Mavlink 마이크로서비스를 제공할 수 있다.
센서(160)는 무인항공기(100)의 내부 또는 주변의 정보를 획득하거나 물리량을 측정한다. 센서(160)는 영상센서 즉, 카메라, 적외선 센서, 자이로 센서 및/또는 가속도 센서, 레이다, 라이다, GPS 센서, 초음파 센서, 기압계, 자력계, 및 거리계 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 추진장치(170)는 무인항공기(100)의 위치 및/또는 방향을 변경하기 위한 추진력을 제공하는 엔진 또는 모터일 수 있다. 액추에이터(172)는 추진장치(170)의 추진력을 가변시킬 수 있다. 액추에이터(172)는 트랜스미션, 서보 액추에이터, 또는 변속기일 수 있으며, 추진장치(170)의 종류에 따라 프로펠러, 플랩, 러더, 꼬리 날개 중 하나 이상에 대하여 별도로 마련될 수도 있다. 전원 관리부(180)는 무인항공기(100)의 배터리 상태를 모니터링하고, 에너지 소비를 관리할 수 있다.
비행 제어부(120), 임무수행 처리부(130), 및 UWB 통신데이터 처리부(150)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비행 제어부(120), 임무수행 처리부(130), 및 UWB 통신데이터 처리부(150)는 별도의 프로세서 및 메모리와, 상기 메모리에 격납된 상태에서 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들에 의해 구현될 수 있다. 그렇지만, 다른 실시예에서는, 비행 제어부(120), 임무수행 처리부(130), 및 UWB 통신데이터 처리부(150) 중에서 둘 이상이 동일한 하드웨어 즉, 프로세서 및 메모리와, 별도의 프로그램 명령어들에 의해 구현될 수도 있다. 비행 제어부(120), 임무수행 처리부(130), 및 UWB 통신데이터 처리부(150) 중에서 둘 이상을 구현하기 위한 소프트웨어 즉, 프로그램 명령어들이 하나로 통합될 수도 있다.
또한, 도면에는 비행 제어부(120)와 임무수행 처리부(130)가 대등하게 도시되어 있지만, 비행 제어부(120)와 임무수행 처리부(130)가 종속적인 관계에 있을 수도 있다. 예를 들어, 임무수행 처리부(130)가 지상 통제 장치(10) 및 UWB 통신데이터 처리부(150)와 통신하고, 비행 제어부(120)는 임무수행 처리부(130)의 제어에 따라 동작하거나, 임무수행 처리부(130)를 통해서 제어 신호를 수신하여 상기 제어 신호에 따라 동작할 수 있다. 이와 반대로, 비행 제어부(120)가 지상 통제 장치(10) 및 UWB 통신데이터 처리부(150)와 통신하고, 임무수행 처리부(130)는 비행 제어부(120)의 제어에 따라 동작하거나, 비행 제어부(120)를 통해서 제어 신호를 수신하여 상기 제어 신호에 따라 동작할 수 있다. 또한, 비행 제어부(120)와 임무수행 처리부(130)가 일체화될 수도 있다. 청구범위를 포함한 본 명세서에 있어서, 비행 제어부(120)와 임무수행 처리부(130)의 결합체는 '제어부'로 지칭될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 UWB 통신데이터 처리부(150)의 일 실시예의 상세 블록도이다.
UWB 통신데이터 처리부(150)는 시리얼 통신부(200), 송신데이터 처리부(210), 및 수신데이터 처리부(220)를 포함하며, 특정 서비스를 위한 서브시스템으로서 세션관리부(240)와 공유데이터 버퍼(250)를 더 포함한다. 시리얼 통신부(200)와 수신데이터 처리부(220)는 상시 동작한다. 송신데이터 처리부(210)는 기본적으로 슬립모드를 유지하며, 필요할 때만 슬립모드에서 깨어나 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송신데이터 처리부(210) 시리얼 통신을 통해 데이터 송신 명령, 거리측정 개시 명령, 또는 설정(config) 관리 명령을 받았을 때만 수신데이터 처리부(220)를 일시정지시킨 후 임시적으로 명령을 통해 지시받은 동작을 수행하고, 동작을 수행한 후에는 다시 슬립모드로 진입한다. 공유데이터 버퍼(250)는 시리얼 통신부(200)를 통해 처리되며 데이터 공유 거리측정 시 버퍼의 데이터를 복사하여 제공할 수 있다.
시리얼 통신부(200)는 비행 제어부(120) 또는 임무수행 처리부(130)로부터 시리얼 통신을 통해 수신한 명령을 송신데이터 처리부(210) 또는 수신데이터 처리부(220)에 전달할 수 있다. 또한 시리얼 통신부(200)는 UWB 통신을 통해 수신한 받은 데이터 또는 거리 정보나 설정치를 비행 제어부(120) 또는 임무수행 처리부(130)에게 제공할 수 있다. 비행 제어부(120) 또는 임무수행 처리부(130)와의 시리얼 통신을 위한 메시지 프로토콜은 적어도 두가지 프로토콜 즉, 커스텀(Custom) 프로토콜과, MAVlink 프로토콜을 포함할 수 있다. 커스텀 프로토콜은 사용자가 정의한 프로토콜을 의미하며, 주로 임무수행 처리부(130)와의 통신 및 무인항공기의 파라미터 설정을 위해 사용될 수 있다. MAVlink 프로토콜은 드론 및 메시지 형태뿐만 아니라 세션 관리 임무 업로드, 파라미터 요청 등 다양한 마이크로서비스를 제공할 수 있다.
송신데이터 처리부(210)는 일반데이터 송신(212), 설정(config) 관리(214), 및 거리측정 개시(216) 기능을 수행할 수 있다. 송신데이터 처리부(210)는 기본적으로 슬립모드를 유지하며, 시리얼 통신부(200)를 통해 수신되는 명령에 응답하여 의해 한시적으로 활성화되어 동작한 후 다시 슬립모드로 돌아간다.
일반데이터 통신(212)은 상위 디바이스 즉, 비행 제어부(120) 또는 임무수행 처리부(130)로부터의 송신 명령에 따라 상기 송신 명령이 지정한 주소로 UWB 통신을 통해 송신하는 데이터를 말한다. UWB 프레임은 IEEE 802.15.4-2015 표준을 따를 수 있다. 다만, 일반데이터 프레임과 거리측정 프레임을 구별하기 위해 표준 프레임의 페이로드의 한 바이트가 페이로드 타입(payload type)으로 규정되어 사용될 수 있다. 청구범위를 포함하여 본 명세서에 있어서, '일반데이터'란 거리측정과 무관하게 특정 무인항공기에 송신되거나 다수의 무인항공기에 브로드캐스트되는 데이터를 말한다. 일반데이터 송신은 단순 송신과 응답(Ack)을 요구하는 송신으로 구분될 수 있다. 일반데이터 송신 시에는 프리앰블 코드(preamble code)를 일정 대기시간동안 탐색한 후 상기 일정 대기시간동안 프리앰블 코드가 검출되지 않으면 데이터를 송신하는 CCA를 적용할 수 있다. 만약 상기 일정 대기시간이 만료되기 이전에 프리앰블 코드가 검출되는 경우에는, 통신 재충돌을 피하기 위해 백오프(backoff)를 적용할 수 있다. 구체적으로 지수함수적 백오프(exponential backoff) 또는 랜덤 백오프가 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
설정(config) 관리(214) 기능은, 예를 들어, 상기 송신데이터 처리부(210)가 속하는 무인항공기 자체의 주소 등 UWB 통신회로(140)의 설정치를 수정하거나 UWB 통신회로(140)의 설정치를 획득하여 시리얼 통신부(200)로 전달하는 것을 말한다.
거리측정 개시(216) 기능은 다른 무인항공기에 단측 양방향 거리측정(Single-sided Two-way Ranging; SS-TWR)의 개시 프레임(Init frame 또는 Poll frame)을 송신하고, 해당 무인항공기로부터 응답 프레임(Response frame)을 수신하며, 왕복 시간(Round Trip Delay)를 계산하여 거리를 계산하고, 다시 해당 무인항공기에 거리측정값을 포함한 보고 프레임(report frame)을 전송하는 프로세스를 말한다. 거리측정 개시 시에는 데이터 공유옵션을 적용할 수 있다. 데이터 공유 옵션이 적용된 거리측정에 대해서는 아래에서 데이터 공유 버퍼를 설명하면서 설명한다.
수신데이터 처리부(220)는 일반 데이터 수신(222) 및 거리측정 응답(224) 기능을 수행할 수 있다. 수신데이터 처리부(220)는 상시적으로 동작할 수 있으며, 따라서 기본적으로 UWB 통신회로(140)에 수신되는 데이터가 있는지 항상 체크할 수 있다.
수신된 데이터가 있으면, 수신데이터 처리부(220)는 수신 데이터의 헤더(header)에서 목적지 주소(destination address)를 확인하고 목적지 주소가 자신이거나 브로드캐스트 주소인 경우 세션관리부(240)에게 해당 데이터의 출발지 주소(source address)를 알린 후 해당 데이터를 처리할 수 있다. 만약 목적지 주소가 자신이 아니고 브로드캐스트 주소도 아닌 경우에는, 수신데이터 처리부(220)는 세션관리부(240)에게 어떤 출발지 주소에서 데이터를 송신하였는지에 대한 정보를 전달한 후 해당 데이터 프레임을 버릴 수 있다.
수신데이터 처리부(220)는 수신된 데이터 프레임의 페이로드에서 페이로드 타입을 확인하고, 페이로드 타입에 따라 다른 대응을 할 수 있다. 수신데이터 처리부(220)는 페이로드 타입이 단순 송신 프레임인 경우에는 해당 데이터 프레임을 수신하여 시리얼 통신부(200)를 통해 상위 디바이스에 전달하고, 응답(Ack)을 요구하는 송신 프레임인 경우에는 응답(Ack) 프레임을 UWB 통신회로(140)에 전달할 수 있다. 페이로드 타입이 단측 양방향 거리측정(SS-TWR)의 개시 프레임인 경우에는, 수신데이터 처리부(220)는 UWB 통신회로(140)를 통해서 응답 프레임을 송신하고, 보고 프레임을 수신하여 거리 정보를 시리얼 통신부(200)에 전달할 수 있다. 데이터 공유 옵션이 적용되어 있는 경우, 수신데이터 처리부(220)는 응답 프레임을 송신할 때 응답 프레임에 데이터 공유 버퍼의 데이터를 삽입하고, 수신된 보고 프레임에 존재하는 데이터를 거리 정보와 함께 획득하여 시리얼 통신부(200)를 통해 상위 디바이스에 전달할 수 있다.
세션관리부(240)는 다중 무인항공기 협업을 가능하게 하기 위하여, UWB 통신 가능할 것으로 판단된 다른 무인항공기의 리스트를 저장하고 관리할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 세션관리부(240)는 OSI 5 레이어와 달리 가장 원시적인 형태로 통신 가능한 무인항공기의 리스트를 관리할 수 있다. 세션관리부(240)에 등록된 리스트 상의 무인항공기 주소들 각각은 타이머를 가질 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 세션관리부(240)는 수신데이터 처리부(220)가 프레임을 수신하면 자신에게 송신된 데이터가 아니더라도 출발지 주소를 전달받게 된다. 세션관리부(240)는 전달받은 출발지 주소가 새로운 출발지 주소이면, 이 주소를 상기 리스트에 등록한 후 타이머를 설정하고, 이미 관리 중인 출발지 주소이면 타이머를 갱신할 수 있다. 타이머의 시간이 만료되면, 세션관리부(240)는 해당 타이머에 연관된 다른 무인항공기와의 연결이 끊겼다고 판단하고, 이후에 수신되는 데이터는 통신 불가능한 데이터로 처리할 수 있다. 상위 디바이스는 시리얼 통신부(200)를 통해서 세션관리부(240)에 등록된 주소들을 확인할 수 있다. 즉, 세션관리부(240)는 상위 디바이스의 요구에 응답하여 등록된 주소 정보를 상위 디바이스에 제공할 수 있다.
공유데이터 버퍼(250)는, 위에서 송신데이터 처리부(210) 및 수신데이터 처리부(220)와 관련하여 설명한 바와 같이, 거리측정 과정 중에 첨가할 데이터를 저장할 수 있다. 거리측정을 위한 프레임 교환 중에는 프레임에 첨가할 데이터를 상위디바이스에게 요청할 시간이 부족할 수 있기 때문에, 거리측정 프레임 교환 이전에 미리 공유데이터 버퍼(250)에 데이터를 저장하여 데이터 공유가 원활히 이루어질 수 있게 한다.
도 4는 두 대의 무인항공기(100a, 100b)들 간에 공유데이터 버퍼(250a, 250b)를 이용한 데이터 공유 및 거리측정 동작을 보여주는 시퀀스 다이어그램이다. 도면에서, 두 대의 무인항공기(100a, 100b) 중에서 제1 무인항공기(100a)는 메시지를 먼저 송신하는 개시기기(Initiator)로 작용하고, 제2 무인항공기(100b)는 상기 개시기기(Initiator)에 응답하는 응답기기(Respondor)로 작용한다고 가정한다. 제1 무인항공기(100a)의 공유데이터 버퍼(250a)에는 다른 무인항공기와 공유할 공유데이터(shared data-initiator)가 저장되어 있을 수 있다. 제2 무인항공기(100b)의 공유데이터 버퍼(250b)에는 다른 무인항공기와 공유할 공유데이터(shared data-responder)가 저장되어 있을 수 있다.
데이터 공유 및 거리측정을 개시하기 위하여 제1 무인항공기(100a)의 송신데이터 처리부(210a)는 개시 프레임과 대기시간(Tx_poll_time) 정보를 포함하는 개시 메시지(Poll message)를 제2 무인항공기(100b)에 송신할 수 있다(S300). 제2 무인항공기(100b)의 수신데이터 처리부(220b)가 개시 메시지를 수신하면, 제2 무인항공기(100b)의 송신데이터 처리부(210a)는 공유데이터 버퍼(250b)의 데이터(shared data-responder)를 독출하고(S310), 상기 공유데이터 버퍼(250b)의 데이터를 응답 프레임에 첨부한 응답 메시지(Response message)를 생성하여, 응답 메시지를 제1 무인항공기(100a)에 송신할 수 있다(S320). 제1 무인항공기(100b)로부터의 응답 메시지를 수신하면, 제1 무인항공기(100a)의 수신데이터 처리부(120a) 또는 송신데이터 처리부(210a)는 왕복 시간(Round Trip Delay)를 계산하여 거리를 계산할 수 있다. 그리고, 제1 무인항공기(100a)의 송신데이터 처리부(210a)는 거리측정값을 포함하는 보고 프레임을 생성할 수 있다. 제1 무인항공기(100a)의 송신데이터 처리부(210a)는 공유데이터 버퍼(250a)의 데이터(shared data-responder)를 독출하고(S330), 상기 공유데이터 버퍼(250a)의 데이터를 보고 프레임에 첨부한 보고 메시지(Report message)를 생성하여, 상기 보고 메시지를 제2 무인항공기(100b)에 송신할 수 있다(S340).
한편, 위에서 언급한 바와 같이 도 3에 도시된 UWB 통신데이터 처리부(150)는 MAVlink 프로토콜 적용이 가능하다. MAVlink 프로토콜을 적용하는 경우 UWB 통신데이터 처리부(150)에 적용된 다양한 통신기법들을 통해 MAVlink 프로토콜의 마이크로서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, MAVlink 프로토콜의 마이크로서비스 중에서 세션관리를 관장하는 핫비트(Heartbeat) 교환 서비스는 다중 무인항공기 시스템에 적용하기 적합하지 않기 때문에, 예시적인 실시예에 따르면 새로운 방식의 세션관리 방식을 적용할 수 있다. 즉, 일반 핫비트 교환의 경우 무인항공기가 핫비트를 지상 통제 장치(10)에 전송하면지상 통제 장치(10)가 응답(Ack)으로서 핫비트를 회신하는 것과 달리, 본 발명의 일 실시예에서는 다수의 무인항공기들이 주기적으로 핫비트를 브로드캐스트하게 할 수 있다. 그리고 세션관리부(240)는 해당 무인항공기(100)의 출발지 주소(source address)와 무인항공기(100)가 속하는 시스템의 식별자(System Id)를 맵핑하여 저장함으로써, 본 발명의 UWB 통신데이터 처리부(150)를 장착한 무인항공기가 어떤 시스템의 무인항공기와 통신 가능한지 체크가능하게 할 수 있다. 그밖에, 원격 측정(Temetry) 및 원격 지령(Telecommand)의 전송이나 다중 무인항공기 협업을 위한 메시지나 마이크로서비스를 나타내는 식별자를 메시지 프레임에 표시하여 협업에 사용할 수 있다. 예를 들면 무인항공기 간 거리측정이 가능한 원격 지령 기능을 위한 식별자를 메시지 프레임에 표시할 수 있다. 이와 같은 경우 데이터 공유 및 거리측정 기능을 통해 서로 다른 두 무인항공기가 서로의 원격 지령 정보를 공유하는 상태로 상대방과의 거리를 측정할 수 있게 된다.
위에서 언급한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 장치와 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상의 설명에서는 무인항공기를 중심으로 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 육상, 해상, 또는 공중에서 사람이 탑승하지 않은 상태에서 이동하면서 동작하는 다른 종류의 무인이동체에도 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 예시적 실시예에 따른 통신 장치는 무인이동체에 탑재되어 다른 무인이동체와 통신하는데 사용될 수 있으며, 상기 다른 무인이동체와 UWB 통신을 수행하는 UWB 통신회로; 및 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인이동체에 송신 데이터를 전송하고 상기 다른 무인이동체가 송신한 데이터를 수신할 수 있고, 무인이동체들이 공유할 공유 데이터를 거리측정 프레임에 덧붙인 형태로 송수신할 수 있는 UWB 통신데이터 처리부;를 구비할 수 있다. 상기 무인이동체는 무인항공기이며, 상기 다른 무인이동체는 다른 무인항공기일 수 있다. 이와 같은 다른 무인이동체에서의 구현은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 토대로 용이하게 실시할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
위에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 무인항공기의 통신 장치로서,
    다른 무인항공기와 UWB 통신을 수행하는 UWB 통신회로; 및
    상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 데이터 공유 옵션이 적용되는 거리 측정 프레임 내의 개시 프레임을 포함하는 송신 데이터를 전송하고 상기 다른 무인항공기로부터 상기 다른 무인항공기의 공유 데이터가 포함되어 송신되는, 상기 거리 측정 프레임 내의 응답 프레임을 수신하고, 무인항공기들이 공유할 공유 데이터를 상기 거리측정 프레임 내의 보고 프레임에 덧붙인 형태로 송신하는 UWB 통신데이터 처리부;
    를 포함하고,
    상기 UWB 통신회로 및 상기 UWB 통신데이터 처리부에 의하여 상기 무인항공기와 상기 다른 무인항공기 간에 데이터 통신과 거리 측정 기능을 모두 수행하는, 통신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 UWB 통신데이터 처리부는
    상기 무인항공기의 제어 장치와 시리얼 통신에 의해서 접속되는 시리얼 통신부;
    상기 송신 데이터를 포함하는 송신 일반데이터 메시지를 상기 제어 장치로부터의 명령에 따라 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 전송하고, 상기 다른 무인항공기와의 거리 측정 절차를 개시하는 송신데이터 처리부;
    상기 다른 무인항공기가 송신한 일반데이터 메시지를 수신하고, 상기 다른 무인항공기가 개시한 거리 측정 절차에 응답하는 수신데이터 처리부; 및
    UWB 통신이 가능한 것으로 판단된 무인항공기들의 리스트를 저장하고 관리하며, 상기 UWB 통신을 위한 세션관리를 지원하는 세션관리부;
    를 구비하는 통신 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 수신데이터 처리부는 상시적으로 동작하고, 상기 송신데이터 처리부는 데이터 전송이 필요한 때에만 활성화되는 통신 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 다른 무인항공기와 공유할 공유 데이터를 미리 저장해두고 상기 송신데이터 처리부에 제공하는 공유데이터 버퍼;
    를 더 구비하는 통신 장치.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리 측정 절차를 위한 거리측정 개시 메시지의 페이로드 데이터는 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지를 구분하기 위한 페이로드 타입 데이터를 포함하며,
    상기 수신데이터 처리부는 수신되는 메시지의 헤더 내에 있는 목적지 주소가 상기 수신데이터 처리부를 구비하는 상기 무인항공기 자신이거나 브로드캐스트 주소인 경우 상기 세션관리부에게 해당 데이터의 출발지 주소를 알리는 통신 장치.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 세션관리부는
    상기 리스트에 포함된 무인항공기들 각각에 대하여 소정의 시간 경과 여부를 결정하기 위한 타이머를 유지하며, 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 없는 무인항공기는 상기 리스트에서 제외하고, 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 이루어진 무인항공기에 대한 상기 타이머를 갱신하는 통신 장치.
  7. 무인항공기에서의 통신 방법으로서,
    UWB 통신 모듈에 의해서 다른 무인항공기에 일반데이터를 포함하는 일반데이터 메시지를 전송하거나, 상기 다른 무인항공기가 상기 UWB 통신 모듈에 의해서 송신한 일반데이터 메시지를 수신하는 단계;
    상기 UWB 통신 모듈에 의하여 상기 다른 무인항공기에 거리측정 개시 메시지를 송신하는 단계;
    상기 UWB 통신 모듈에 의하여 상기 다른 무인항공기로부터 상기 거리측정 개시 메시지에 대한 응답 메시지로서 응답기기 공유데이터가 첨부된 상기 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 UWB 통신 모듈에 의하여 상기 거리측정 개시 메시지의 송신 시점과 상기 응답 메시지의 송신 시점 간의 차이를 토대로 상기 다른 무인항공기와의 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 UWB 통신 모듈에 의하여 상기 거리측정 개시 메시지, 상기 응답 메시지에 뒤따르는 보고 메시지로서 상기 거리와 상기 다른 무인항공기와 공유할 개시기기 공유데이터를 포함하는 상기 보고 메시지를 생성하여 상기 다른 무인항공기에 송신하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 UWB 통신 모듈에 의하여 상기 무인항공기와 상기 다른 무인항공기 간에 데이터 통신과 거리 측정 기능을 모두 수행하는 통신 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지의 페이로드 데이터는 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지를 구분하기 위한 페이로드 타입 데이터를 포함하는 통신 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 일반데이터 메시지는 단순 송신 데이터와 응답을 요구하는 송신 데이터를 구분하기 위한 정보를 포함하는 통신 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    통신이 가능한 무인항공기들의 리스트를 소정의 저장장치에 저장하는 단계;
    상기 리스트에 포함된 무인항공기들 각각에 대하여 소정의 시간 경과 여부를 결정하기 위한 타이머를 설정하는 단계;
    상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 없는 무인항공기를 상기 리스트에서 제외하는 단계; 및
    상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 이루어진 무인항공기에 대한 상기 타이머를 갱신하는 단계;를 더 포함하는 통신 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    다수의 무인항공기들에게 주기적으로 핫비트를 브로드캐스트하는 단계;
    를 더 포함하는 통신 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    수신된 메시지에 포함된 시스템 식별자를 검출하고, 상기 시스템 식별자가 상기 무인항공기가 속하는 시스템의 식별자와 동일한지 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 통신 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 거리측정 개시 메시지, 상기 응답 메시지, 및 상기 보고 메시지 중 하나 이상은 다중 무인항공기 협업을 통해 제공하고자 하는 서비스를 나타내는 서비스 식별자를 포함하는 통신 방법.
  14. 복수의 무인항공기들을 포함하는 무인항공기 협업 시스템에 속하는 다른 무인항공기와 기기간 직접통신이 가능한 무인항공기로서,
    상기 무인항공기의 비행과 임무수행을 제어하는 제어부;
    상기 제어부가 소정의 지상 통제 장치와 통신할 수 있게 해주는 통신부;
    상기 다른 무인항공기와 UWB 통신을 수행하는 UWB 통신회로; 및
    상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 데이터 공유 옵션이 적용되는 거리 측정 프레임 내의 개시 프레임을 포함하는 송신 데이터를 전송하고 상기 다른 무인항공기로부터 상기 다른 무인항공기의 공유 데이터가 포함되어 송신되는, 상기 거리 측정 프레임 내의 응답 프레임을 수신하고, 무인항공기들이 공유할 공유 데이터를 상기 거리측정 프레임 내의 보고 프레임에 덧붙인 형태로 송신하는 UWB 통신데이터 처리부;
    를 포함하고,
    상기 UWB 통신회로 및 상기 UWB 통신데이터 처리부에 의하여 상기 무인항공기와 상기 다른 무인항공기 간에 데이터 통신과 거리 측정 기능을 모두 수행하는, 무인항공기.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 UWB 통신데이터 처리부는
    상기 제어부와 시리얼 통신에 의해서 접속되는 시리얼 통신부;
    상기 송신 데이터를 포함하는 송신 일반데이터 메시지를 상기 제어부로부터의 명령에 따라 상기 UWB 통신회로를 통해서 상기 다른 무인항공기에 전송하고, 상기 다른 무인항공기와의 거리 측정 절차를 개시하는 송신데이터 처리부;
    상기 다른 무인항공기가 송신한 일반데이터 메시지를 수신하고, 상기 다른 무인항공기가 개시한 거리 측정 절차에 응답하는 수신데이터 처리부; 및
    UWB 통신이 가능한 것으로 판단된 다른 무인항공기의 리스트를 저장하고 관리하며, 상기 UWB 통신을 위한 세션관리를 지원하는 세션관리부;
    를 구비하는 무인항공기.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 수신데이터 처리부는 상시적으로 동작하고, 상기 송신데이터 처리부는 데이터 전송이 필요한 때에만 활성화되는 무인항공기.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 다른 무인항공기와 공유할 공유 데이터를 미리 저장해두고 상기 송신데이터 처리부에 제공하는 공유데이터 버퍼;
    를 더 구비하는 무인항공기.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리 측정 절차를 위한 거리측정 개시 메시지의 페이로드 데이터는 상기 일반데이터 메시지와 상기 거리측정 개시 메시지를 구분하기 위한 페이로드 타입 데이터를 포함하며,
    상기 수신데이터 처리부는 수신되는 메시지의 헤더 내에 있는 목적지 주소가 상기 수신데이터 처리부를 구비하는 상기 무인항공기 자신이거나 브로드캐스트 주소인 경우 상기 세션관리부에게 해당 데이터의 출발지 주소를 알리는 무인항공기.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 세션관리부는
    상기 리스트에 포함된 무인항공기들 각각에 대하여 소정의 시간 경과 여부를 결정하기 위한 타이머를 유지하며, 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 없는 무인항공기는 상기 리스트에서 제외하고, 상기 소정의 시간 내에 데이터 수신이 이루어진 무인항공기에 대한 상기 타이머를 갱신하는 무인항공기.
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