본 연구의 핵심 연구내용은 컨테이너 기반으로 수행되고 있는 각 미션 모듈들을 주기적으로 체크포인팅하고 특정 드론에서 문제가 발생하면 이전에 저장되어 있던 체크포인팅 데이터를 기반으로 다른 드론에게 이관시키는 기술을 개발하는 것이다. 이를 위해서 체크포인팅 부하를 최소화하기 위한 체크포인팅 영역 설정, 드론의 오류 발생 모니터링, 오류 발생 시 체크포인팅 데이터 확인과 적합한 이관 기종을 선정하는 기법들이 개발되어야 한다. 경량 체크포인팅 시스템 개발을 위해서는 기존의 분산형 시스템에서 사용되는 가상머신(Virtual Machine)이나 하이퍼바이저(Hypervisor) 기반의 체크포인팅 기법의 경우 드론에서 동작하기에는 오버헤드가 크기 때문에 사용자 공간을 체크포인팅할 수 있는 기법을 활용한다. 드론이 수행할 미션을 하나의 응용 프로그램을 통해 정의하게 되면 체크포인팅 오버헤드가 커지는 문제점이 있으며 일부의 오류에도 전체 데이터를 저장해야 하는 문제가 발생한다. 따라서, 미션을 모듈화하고 각 모듈별로 상태를 이미징 할 수 있는 접근이 필요하다. 본 연구에서는 이런한 미션의 모듈화를 위해 도커 플랫폼을 기반으로 경량화를 진행한다. 1차년도에는 드론의 미션을 모듈화하기 위해 비행 관련해서는 Open-UAV, 영상 기반 객체 추론은 TensorFlow Lite 같은 오픈소스기반의 표준화된 플랫폼을 활용하고 해당 플랫폼을 도커 컨테이너 내에서 탑재하는 방식을 연구한다. 또한, 체크포인팅 주기에 따른 오버헤드를 분석하고 드론의 상태정보를 활용하여 주기를 동적으로 조절하는 기법을 개발한다. 2차년도에는 공중 스테이션을 통해 동일 기종의 드론들로 구성된 클러스터를 관리하고 특정 드론에서 오류 발생 시 체크포인팅을 이관하기 위해 미션 모듈 단위로 적합한 드론을 선정하는 기법을 개발한다. 3차년도에는 이기종 환경에서 체크포인팅 시스템을 구축하고 공중 스테이션에 의해 주도되는 체크포인팅 기법에서 벗어나 오류가 발생한 드론의 인접 드론들이 협업하여 미션모듈을 이관하는 분산형 기법에 관한 연구를 진행한다.

다중 드론 환경에서 경량 체크포인팅 기술을 통해 특정 드론에서 문제 발생 시 다른 드론으로의 미션 이관(Mission Migration)을 효율적으로 지원하여 다중 드론의 미션 수행 성공률을 향상할 수 있는 시스템을 제안한다. 컨테이너 기반으로 수행되고 있는 각 미션 모듈들을 주기적으로 체크포인팅하고 특정 드론에서 문제가 발생하면 이전에 저장되어 있던 체크포인팅 데이터를 기반으로 다른 드론에게 이관시키는 기술을 개발하는 것이다.

? IoT 시스템 구조 및 트리거 액션 기반 응용 개발 기술 분석 - IoT 응용 서비스 제공을 위한 시스템 구조 분석 - 구성 요소별 자동 프로그램 적용 현황과 문제점 분석 - 트리거 액션 기반 응용 개발 기술 분석과 발전 방향 연구 - 기존 모델을 개선할 수 있는 기술이나 새로운 모델을 제시 ? 사용자의 요구사항을 고차원적으로 추상화할 수 있는 기술 연구 - 트리거 액션 기반 모델의 고도화 - 온톨로지 기반 의미 인식 기술 ? 데이터 시각화관련 자동 프로그래밍 기술 - 수집된 데이터의 특성에 따라 효과적인 시각화 도구를 추천하는 기술 - 동일 데이터에 대한 다른 시각화 도구로의 자동 전환

본 연구의 1차년도 주요 연구 내용은 다음과 같이 정리할 수 있다. - 드론과 무선 센서 네트워크 연동과 관련된 연구 및 기술에 대한 분석을 통한 문제의 명료화 -지상 네트워크와 드론의 유기적인 연동을 위한 방안 도출 - 응답성, 에너지 효율성 측면에서 제안 기법의 성능을 검증 - 소형 드론의 궤적 모델링 위한 실측 데이터 확보 기반 연구들을 바탕으로 기존 연동 기법의 문제점을 해결하기 위한 지상 네트워크와 드론의 유기적인 연동을 위한 방안을 마련한다. 기존의 연구들은 드론 중심에서 무선 센서 네트워크의 데이터 수집을 목표로 했다면 제안 기법에서는 무선 센서 네트워크에서 드론의 이동 경로를 예측하고 이에 따라 헤드 노드를 선정하면 드론의 비행경로를 효율적으로 설정할 수 있다. 제안 기법의 효율성은 실측 데이터를 바탕으로 한 시뮬레이션을 통해 검증함으로써 헤드 선정과정에 있어서 새롭게 고려할 요소들을 추출할 수 있을 것이다. 2차년도 주요 연구 내용은 다음과 같이 정리할 수 있다. - 지상 무선 센서 네트워크와 드론 연동의 고도화 - 드론간 통신에 관련된 연구 및 기술에 대한 분석을 통한 문제의 명료화 - 다양한 드론간 통신 시나리오 도출 - 드론간 안정적인 통신 지원을 위한 모듈 탑재 및 검증 - 드론간 궤적 모델링을 위한 실측 데이터 확보 - 드론간 연결성에 영향을 주는 요소 분석 및 평가 - 중앙 집중식 관리를 위해 컨트롤 타워에서 필요한 정보 정의 드론간의 통신에 있어서 충분한 연결 시간을 확보하기 위해서 다양한 시나리오를 가정할 수 있고 이에 따라 드론 간의 연결성을 모델링하기 위한 요소와 동작 방식이 달라진다. 3차년도 주요 연구 내용은 다음과 같이 정리할 수 있다. - 지상과 드론, 소형 드론과 대형 드론 사이의 계층 관계 확립 - 소형 드론과 대형 드론사이의 연결성 모델 고도화 - 드론간 통신 시나리오별 제안 모델이 적용 및 정확도 검증 - 분산형 드론 관리를 위해 필요한 요소 도출 - 자율 비행 드론을 활용한 새로운 응용분야 모색 및 제안 기술 적용 - 향후 연구 방향 수립 마지막 연차에는 기존의 연구 결과들을 종합하여 계층 구조를 확립하고 이를 활용할 수 있는 다양한 응용을 모색하여 해당 모델의 적용 가능성을 검증해 보는 작업을 진행할 계획이다. 각 응용마다 다른 우선순위와 기준이 발생할 수도 있으며 이에 따라 지상 무선 센서 네트워크와 드론, 드론과 드론 사이의 모델링을 보정해야할 필요가 있을 것이다. 또한 드론과 무선 센서 네트워크가 유기적으로 연동되어 운용되면 분산형 기법을 통해 소형 드론과 대형 드론이 지상의 센서 노드들의 지원을 통해 각각의 위치를 알 수 있게 되고 이에 따라 서로간의 연결성을 확보할 수 있는 비행경로를 자율적으로 설정할 수 있다.