한국어
무인 항공기 시스템(UAS) 또는 드론의 잠재적인 유용성과 이점은 잘 알려져 있습니다. 예를 들어 구급 대원보다 먼저 사고 현장으로 날아가 이들이 준비하는 데 도움이 되는 동영상을 전송하거나 비행을 통해 물품을 배송함으로써 혼잡과 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 또한 기존 방법보다 빠르고 안전하면서도 훨씬 낮은 비용으로 유틸리티 및 오일 라인 인프라를 검사할 수도 있습니다. 이러한 사용 사례 및 기타 다양한 사용 사례를 완전히 실현하려면 드론은 인간 조종사의 시각적 가시선(BVLOS) 너머를 안전하고 정확하게 탐색할 수 있어야 합니다.
탐색을 위해 거의 모든 드론은 GPS, Galileo 및 BeiDou와 같은 글로벌 항법 위성 시스템(Global Navigation Satellite Systems, GNSS)의 신호를 활용합니다. 이러한 신호는 거의 모든 곳에서 거의 항상 무료로 사용할 수 있으며 매우 효과적입니다. 그러나 건물과 지형에 의해 간헐적으로 가려져 탐색 성능에 영향을 줄 수 있는 저하된 수신 패치를 생성할 수 있으며 이는 UAS에 문제를 야기합니다. UAS가 BVLOS를 비행하려면 사업자는 해당 영역에 항상 허용 가능한 GNSS가 있는지 확인하거나 성능 저하가 발생하는 위치/시기를 결정하여 해당 시간에 해당 영역 주위를 비행할 수 있어야 합니다.
GPS/GNSS 성능 저하 또는 오류 가능성 설정
Spirent의 GNSS Foresight Risk Assessment는 언제든지 비행 환경을 기반으로 GPS/GNSS 성능 저하/오류 가능성을 판단하기 위한 정량적 데이터를 제공합니다. 예를 들어 아래에서 볼 수 있듯이 Foresight는 노스캐롤라이나 아우터 뱅크스의 농촌 지역에 대한 위험 분석을 수행하였습니다. 히트맵 영역은 95%의 경우 최악의 GPS/GNSS 성능을 기반으로 색상이 지정됩니다. 이는 GPS/GNSS가 ADS-B, IFR 항공 전자 기기 및 기타 FAA/IACO 요구 사항에서 테스트되는 방식과 직접 관련되며 이 위험 평가는 FAA 명령 8040.6 위험 매트릭스와 관련된 정량적 데이터를 제공합니다. 사업자가 히트맵의 녹색 및 노란색 음영 영역에 위치한다면 오류 가능성이 매우 낮습니다.
Sample Spirent GNSS Foresight Risk Assessment heatmap for semi-rural area
도시 및 교외 지역에 대한 위험 분석
도시, 교외, 농촌 지역에 Foresight GNSS Risk Analysis를 수행하여 비행하기에 항상 안전한 지역, 성능이 빈번하게 저하되어 GPS 저하를 피하기 위해 특정 요일/시간 예측이 필요한 지역을 식별할 수 있습니다. 아래 그림과 같이 인디애나주 인디애나폴리스 시내에는 최악 등급의 저하 범주에 속하는 여러 지역이 있습니다. 본질적으로 위험 분석은 GPS 성능 저하가 안전한 비행을 하기에는 너무 자주 발생한다는 것을 더 자세한 분석 없이 주황색 및 빨간색으로 알려줍니다. 사업자는 이러한 영역을 간단히 피할 수 있으며, 필요한 경우 언제 어디서 성능 저하가 발생하는지 결정하기 위한 추가 단계를 수행하여 비행별로 성능 저하를 방지할 수 있습니다.
도시 지역에 대한 Spirent GNSS Foresight Risk Analysis 히트맵
항상 안전하지 않은 지역(최악의 경우로서 빨간색 및 주황색)에서 비행하기 위해 최상의 GNSS 영역 지도를 사용하여 비행 안전 여부를 결정할 수 있습니다(아래 #2 참조). 최상의 시나리오 영역 지도는 대부분의 도심 지역에서 GPS 범위가 비행하기에 안전한 시간이 있음을 보여줍니다. 다만 성능 저하가 잦기 때문에 Risk Analysis만으로는 안전에 충분하지 않으며 비행마다 GPS 범위 분석이 필요합니다. 이 요구 사항을 해결하기 위해 GNSS Foresight Live는 1초 단위로 현재 날짜에 48시간을 더한 예측을 제공합니다. GNSS Foresight Live는 직접 또는 UTM 공급자를 통해 액세스하는 클라우드 기반 서비스로, 교외 또는 도시 지역에서 가장 안전한 지역이나 경로를 결정합니다.
아래에 표시된 것처럼 Foresight 솔루션은 GPS 범위가 항상 좋은 지역과 가변적인 지역(#1)을 결정할 수 있습니다. 또한 가변적일 경우, 비행에 절대 안전하지 않은 지역(#2)과 다음 48시간 동안 반드시 피해야 하는 성능 저하가 발생하는 지역(#3)을 판단합니다. 이 모든 솔루션의 목표는 GPS 성능과 성능 저하 또는 오류 가능성을 정량화하는 것입니다. 이는 FAA 명령 8040.6 안전 위험 관리 프레임워크를 직접 준수합니다.
UAS 운영의 GPS 안전 위험 관리에 대한 FAA 면책 요건
미국 내 모든 구역에서 비행할 수 있는 권한을 얻으려면 UAS 운영자는 FAA 면책을 받아야 합니다. FAA의 명령 8040.6은 UAS 안전 위험 관리(SRM)에 대한 정책 요구 사항을 설정합니다. 명령 8040.6은 UAS 요청이 작동하도록 SRM을 수행하는 방법론을 코드화합니다. BVLOS와 같이 UAS가 현재 규정을 넘어서 작동하도록 요청을 제출하는 경우 해당 신청자는 GPS 성능 저하 또는 오류와 이것이 위험에 미치는 영향을 분석할 수 있는 검증 가능한 프레임워크를 제공해야 합니다.
심각도 정의는 비행 환경 및 항공기 장비에 따라 다릅니다. 심각성을 결정할 때 신청자의 분석은 항법뿐만 아니라 비행 안정성, 감시, 지오펜싱 및 충돌 회피에 GPS가 사용되는 방식도 고려해야 합니다. GPS는 일반적으로 기본 탐색 소스이자 ADS-B에서 보내는 위치 정보의 유일한 소스이며 원격 식별(Remote ID)에 사용되는 가장 일반적인 소스입니다.
(참고: ADS-B[Automatic Dependent Surveillance–Broadcast]란 대형 항공기가 GPS를 통해 위치를 파악하고 주기적으로 이를 브로드캐스트하여 항공교통관제(ATC) 및 기타 항공기에서 추적할 수 있도록 하는 감시 기술임)
위험 요소 식별
명령 8040.6의 부록 A에 자세히 설명된 대로 GPS 성능 저하의 결과는 공중, 지상 또는 사람과 충돌할 수 있다는 것입니다. 일반적인 위험 목록은 운영에 적용 가능한 모든 위험을 식별하고 FAA EAS 면책 제출에서 설명해야 하는 중요한 참조 지점을 제공합니다.
사업자는 부록 A의 위험 목록을 완화해야 면책을 받을 수 있습니다. GPS 및 기타 포지셔닝 관련 문제가 식별되어야 하고 사업자는 위험의 심각도와 가능성을 판단해야 합니다. 부록 A에 나열된 GPS와 관련된 위험 원인 범주는 다음과 같습니다.
GPS 오류
플라이어웨이
지오펜스 오류
항공 전자 기기 오류
미국이 계획된 경로를 벗어남
GPS 신호 저하
Appendix A (Source: FAA Order 8040.6 – Unmanned Aircraft Systems Safety Risk Management Policy, October 2019)
심각도 및 위험 가능성 정의
UAS의 위험 심각도 및 가능성 수준은 표 C1 심각도 정의에 분류되어 있습니다.
최소 수준 - 5. 안전 효과 거의 없음
경미함 - 4. 인체에 대한 불편함, 항공기/차량에 약간의 손상
중요 - 3. 인체에 대한 고통 또는 부상, 항공기/차량에 상당한 손상
위험 - 2. 다발성 중상, 비교적 적은 수의 사람(1명 또는 2명)에 대한 치명적인 부상 또는 사망자가 없는 선체 손실
치명적 - 5. 일반적으로 항공기/차량 손실과 함께 여러 명의 사망자(또는 탑승자 전원 사망) 발생
표 C2는 일반 항공 운영, 소형 항공기 및 회전익 항공기에 대한 가능성 정의 개요입니다.
Table 2C (Source: FAA Order 8040.6 – Unmanned Aircraft Systems Safety Risk Management Policy, October 2019)
그림 C1은 일반 항공 운영, 소형 항공기 및 회전익 항공기에 대한 위험 매트릭스를 보여줍니다.
Figure C1 (Source: FAA Order 8040.6 – Unmanned Aircraft Systems Safety Risk Management Policy, October 2019)
FAA 면책이 승인되려면 신청자는 위의 위험 매트릭스를 사용하여 부록 A의 위험을 최소화해야 합니다. FAA의 결론은 다음과 같습니다. “이 면책 대상 운영은 GPS 신호가 손실되거나 GPS 위치 정보가 저하되는 경우 언제든지 중단됩니다.”
최적의 GPS 위험 평가 촉진
Spirent의 GNSS Foresight Risk Assessment는 지정된 경로 또는 지리적 영역에 대한 최상의 시나리오와 최악의 시나리오를 제공하여 항상 안전한 비행을 달성할 수 있는 위치를 보여줍니다. 이를 실현할 수 없는 경우 항상 안전하지 않은 영역의 성능 저하를 정확히 찾아내기 위해 Foresight Live 서비스가 필요합니다. 이는 신뢰할 수 있는 운영을 구현하기 위한 경로와 위치를 계획하는 능력을 강력하게 발전시킵니다. Foresight는 어떤 위치에서도 언제든지 신호 저하를 정량화하여 BVLOS에 대한 가능성 정의를 개략적으로 설명하는 FAA의 표 C2(위 참조)를 정량화하고 직접 관련시킬 수 있습니다.
Foresight는 FAA 명령 8040.6의 질문을 해결할 뿐만 아니라 이전에 안전하지 않다고 생각되었던 지역에서 BVLOS 비행을 가능하게 만듭니다. GPS가 작동하는 위치에 대한 정량화할 수 있는 증거가 없으면 많은 도시 및 교외 지역의 비행이 가변적이고 알 수 없으며 안전하지 않을 것입니다. GNSS Foresight를 사용하면 GPS가 언제 어디서 위험 요구 사항을 수행하고 충족하는지 증명할 수 있습니다.
Spirent의 GNSS Foresight 시스템은 현재 시장에 출시된 그 어떤 GNSS 예측보다 자세한 인사이트를 제공합니다. 맑은 하늘에 얼마나 많은 위성이 있는지 예측하는 도구와 달리 Foresight는 3D 지도, 지형, 지리 공간 데이터 및 정확한 궤도 모델을 클라우드 기반 서비스로 사용하여 BVLOS 비행을 실현합니다. 이 블로그에 설명된 모든 요구 사항을 해결할 수 있는 기술을 보유하고 있으며 지속적으로 발전하는 올바른 최신 데이터 서비스 공급업체를 선택하는 것이 새로운 UAS BVLOS 비행의 성공 열쇠가 될 것입니다.
GNSS 테스트의 현실성에 대해 자세히 알아보려면 Spirent의 e북 – 자율 UAS 내비게이션을 위한 신뢰할 수 있는 GNSS 성능 달성을 참조하십시오.
