KR102014869B1 - System and method for autonomous landing of rotor type unmanned areial vehicle - Google Patents
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- B64C2201/024—
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- B64C2201/108—
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- B64C2201/18—
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템은, 회전익 무인비행체의 착륙 지점에 마련된 마커 표시부에서 발생되는 빔을 감지하는 비전 센서부; 상기 마커 표시부와 상기 비전 센서부 사이의 수평 거리 오차를 산출하는 수평 오차 산출부; 상기 비전 센서부에서 상기 회전익 무인비행체의 수평 위치를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 산출하는 수직 속도 산출부; 상기 수직 속도 산출부에서 상기 수직 속도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 추정하는 고도 추정부; 상기 고도 추정부에서 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 추력을 제어하는 수직 제어기; 상기 비전 센서부 또는 상기 수평 오차 산출부에서 상기 회전익 무인비행체의 수평 위치 및 수평 속도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 목표 자세를 생성하는 수평 제어기; 및 상기 수평 오차 산출부 및 상기 수직 속도 산출부에 연결되어 상기 수평 거리 오차에 의존하는 상기 수직 속도를 조정하는 퍼지 제어부;를 포함할 수 있다.Automatic landing system of the rotorcraft unmanned vehicle according to an embodiment of the present invention, the vision sensor unit for detecting a beam generated from the marker display unit provided at the landing point of the rotorcraft drone; A horizontal error calculator configured to calculate a horizontal distance error between the marker display and the vision sensor; A vertical speed calculator configured to receive a horizontal position of the rotor blade drone from the vision sensor unit and calculate a vertical velocity of the rotor blade drone; An altitude estimating unit estimating a desired altitude of the rotorcraft drone by receiving the vertical velocity from the vertical velocity calculating unit; A vertical controller that receives a desired altitude of the rotorcraft unmanned aerial vehicle from the altitude estimating unit and controls the thrust of the rotorcraft unmanned aerial vehicle; A horizontal controller configured to receive a horizontal position and a horizontal speed of the rotorcraft drone from the vision sensor unit or the horizontal error calculator to generate a target attitude of the rotorcraft drone; And a fuzzy controller connected to the horizontal error calculator and the vertical speed calculator to adjust the vertical speed depending on the horizontal distance error.
Description
본 발명은 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퍼지 접근법을 적용하여 GPS의 한계 내지 단점을 극복하고 회전익 무인비행체와 착륙 지점 사이의 수평 거리 오차를 줄일 수 있는 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic landing system and method for a rotorcraft drone, and more particularly, to a fuzzy approach to overcome the limitations and disadvantages of GPS and to reduce the horizontal distance error between the rotorcraft drone and the landing point. A method and method for automatic landing of a vehicle.
정지된 표적에 대한 쿼드콥터, 멀티콥터 또는 드론 등 회전익 무인비행체의 자동 내지 자율 착륙은 많은 분야에서 점점 더 주목을 받고 있다. Automatic or autonomous landing of rotorcraft drones, such as quadcopters, multicopters or drones against stationary targets, is gaining increasing attention in many fields.
그러나, 저가의 GPS는 그 자체의 부족한 성능 또는 제한된 정확성 때문에 복잡한 작업이나 알고리즘에 사용하는 것은 어렵다. 이러한 GPS의 한계를 극복하기 위해서 몇몇 연구에서는 회전익 무인비행체를 착륙시키기 위해 미리 지정된 지면의 패턴을 지원하는 비전 카메라를 사용하는 것을 제안한 바 있다. However, low cost GPS is difficult to use for complex tasks or algorithms due to its poor performance or limited accuracy. To overcome these GPS limitations, some studies have suggested using vision cameras that support predetermined ground patterns to land rotorcraft drones.
비전 카메라의 작동 원리는 지면에 미리 지정된 패턴을 분석하여 인식하는 방식이다. 이러한 방식의 비전 카메라는 빛을 인식해서 작동하기 때문에 몇몇 야외 조건에서는 작동하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 비전 카메라는 모든 조명 조건 하에서 작동하기 어렵다는 단점도 있다.The operation principle of the vision camera is to analyze and recognize a predetermined pattern on the ground. This type of vision camera has the disadvantage of being difficult to operate in some outdoor conditions because it operates by detecting light. In addition, vision cameras have the disadvantage of being difficult to operate under all lighting conditions.
따라서, 모든 조명 조건에서 작동하는 비전 센서를 이용하여 회전익 무인비행체를 자동 내지 자율 착륙시키는 기술에 대한 요구가 커지고 있다.Therefore, there is a growing demand for a technique for auto or autonomous landing of a rotorcraft drone using a vision sensor operating in all lighting conditions.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.The present applicant has proposed the present invention to solve the above problems.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 모든 조명 조건 하에서 작동이 가능하고 기존의 방법 보다 수평 거리 오차를 줄일 수 있는 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a system and method for automatic landing of a rotorcraft drone which can operate under all lighting conditions and can reduce horizontal distance error than conventional methods.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템은, 회전익 무인비행체의 착륙 지점에 마련된 마커 표시부에서 발생되는 빔을 감지하는 비전 센서부; 상기 마커 표시부와 상기 비전 센서부 사이의 수평 거리 오차를 산출하는 수평 오차 산출부; 상기 비전 센서부에서 상기 회전익 무인비행체의 수평 위치를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 산출하는 수직 속도 산출부; 상기 수직 속도 산출부에서 상기 수직 속도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 추정하는 고도 추정부; 상기 고도 추정부에서 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 추력을 제어하는 수직 제어기; 상기 비전 센서부 또는 상기 수평 오차 산출부에서 상기 회전익 무인비행체의 수평 위치 및 수평 속도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 목표 자세를 생성하는 수평 제어기; 및 상기 수평 오차 산출부 및 상기 수직 속도 산출부에 연결되어 상기 수평 거리 오차에 의존하는 상기 수직 속도를 조정하는 퍼지 제어부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an automatic landing system for a rotorcraft drone, including: a vision sensor unit configured to detect a beam generated at a marker display unit provided at a landing point of a rotorcraft drone; A horizontal error calculator configured to calculate a horizontal distance error between the marker display and the vision sensor; A vertical speed calculator configured to receive a horizontal position of the rotor blade drone from the vision sensor unit and calculate a vertical velocity of the rotor blade drone; An altitude estimating unit estimating a desired altitude of the rotorcraft drone by receiving the vertical velocity from the vertical velocity calculating unit; A vertical controller that receives a desired altitude of the rotorcraft unmanned aerial vehicle from the altitude estimating unit and controls the thrust of the rotorcraft unmanned aerial vehicle; A horizontal controller configured to receive a horizontal position and a horizontal speed of the rotorcraft drone from the vision sensor unit or the horizontal error calculator to generate a target attitude of the rotorcraft drone; And a fuzzy controller connected to the horizontal error calculator and the vertical speed calculator to adjust the vertical speed depending on the horizontal distance error.
상기 수직 제어기에 상기 회전익 무인비행체의 수직 위치 및 수직 속도를 전달하고 상기 수직 속도 산출부에 상기 회전익 무인비행체의 수직 위치를 전달하는 고도 센서부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an altitude sensor unit configured to transmit the vertical position and the vertical speed of the rotorcraft drone to the vertical controller, and to transmit the vertical position of the rotorcraft drone to the vertical speed calculator.
상기 퍼지 제어부는, 상기 수평 거리 오차를 입력 변수로 이용하고, 상기 수직 속도를 출력 변수로 이용할 수 있다.The fuzzy controller may use the horizontal distance error as an input variable and use the vertical speed as an output variable.
상기 퍼지 제어부는, 상기 입력 변수 및 상기 출력 변수에 대해서 각각 퍼지 집합을 정의하되, 상기 입력 변수의 소속 함수는 삼각형 및 사다리꼴 소속 함수로 정의하고 상기 출력 변수의 소속 함수는 삼각형 소속 함수로 정의할 수 있다.The fuzzy control unit may define a fuzzy set for each of the input variable and the output variable, wherein the membership function of the input variable may be defined as a triangle and a trapezoid membership function, and the membership function of the output variable may be defined as a triangle membership function. have.
상기 퍼지 제어부는, 맘다니 퍼지 모델을 이용하고 가중 평균법에 의해 상기 출력 변수를 얻거나 조정할 수 있다.The fuzzy controller may obtain or adjust the output variable by using a Mamdani fuzzy model and by a weighted average method.
상기 비전 센서부는 IR-lock 센서를 사용할 수 있다.The vision sensor unit may use an IR-lock sensor.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면 본 발명은 상기한 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템을 이용한 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법은, 상기 회전익 무인비행체와 착륙지점의 수평 거리 오차를 산출하는 단계; 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 산출하는 단계; 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 추정하는 단계; 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도 및 위치에 대해서 상기 회전익 무인비행체의 추력 제어 및 목표 자세를 생성하는 단계; 상기 회전익 무인비행체의 자세 및 고도를 변경하는 단계; 및 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, according to another field of the present invention, the automatic landing method of the rotorcraft unmanned vehicle using the automatic landing system of the rotorcraft unmanned vehicle, Comprising: calculating a horizontal distance error between the rotorcraft drone and the landing point; Calculating a vertical speed of the rotorcraft drone; Estimating a desired altitude of the rotorcraft drone; Generating thrust control and a target posture of the rotorcraft drone with respect to a desired altitude and position of the rotorcraft drone; Changing the attitude and altitude of the rotorcraft drone; And adjusting a vertical speed of the rotorcraft drone using a fuzzy approach.
상기 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계는, 상기 수평 거리 오차를 입력 변수로 정의하고 상기 수직 속도를 출력 변수로 정의하되, 상기 입력 변수의 소속 함수는 삼각형 및 사다리꼴 소속 함수로 정의하고 상기 출력 변수의 소속 함수는 삼각형 소속 함수로 정의할 수 있다.Adjusting the vertical speed of the rotorcraft drone using the fuzzy approach, the horizontal distance error is defined as an input variable and the vertical speed is defined as an output variable, wherein the membership function of the input variable is a triangle and trapezoidal membership. It can be defined as a function and the membership function of the output variable can be defined as a triangle membership function.
상기 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계는, 스케일 팩터를 사용하여 상기 입력 변수 및 상기 출력 변수의 값을 0과 1 사이에서 정규화할 수 있다.Adjusting the vertical velocity of the rotorcraft drone using the fuzzy approach may normalize the values of the input variable and the output variable between 0 and 1 using a scale factor.
상기 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 수직 속도를 얻을 수 있다.In the adjusting of the vertical speed of the rotorcraft drone using the fuzzy approach, the vertical speed may be obtained using the following equation.
여기서, 는 수직 속도, 는 각 소속 함수의 기하학적 중심, 는 각 소속 함수의 소속 정도이다.here, The vertical speed, Is the geometric center of each membership function, Is the membership of each membership function.
본 발명에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법은 IR-lock 센서와 같은 비전 센서부를 이용하기 때문에 밝은 햇빛과 완전한 암흑을 포함하는 모든 광 조건 하에서도 회전익 무인비행체의 자동 착륙이 가능하다.Since the automatic landing system and method of the rotorcraft unmanned aerial vehicle according to the present invention uses a vision sensor such as an IR-lock sensor, it is possible to automatically land the rotorcraft unmanned vehicle under all light conditions including bright sunlight and complete darkness.
본 발명에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법은 퍼지 접근법을 이용하여 수평 거리 오차에 따라 수직 속도를 부드럽게 조정할 수 있기 때문에 착륙 지점에 근접한 저고도에서 회전익 무인비행체의 수평 거리 오차를 줄일 수 있다.The automatic landing system and method for a rotorcraft drone according to the present invention can reduce the horizontal distance error of the rotorcraft drone at low altitude close to the landing point because the vertical speed can be smoothly adjusted according to the horizontal distance error using a fuzzy approach.
본 발명에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법은 착륙 지점 또는 착륙 목표물이 움직이거나 바람으로 인한 외란이 있는 경우에도 착륙 지점에 대한 회전익 무인비행체의 수평 거리 오차를 줄 일 수 있다.The automatic landing system and method for a rotorcraft drone according to the present invention can reduce the horizontal distance error of the rotorcraft drone to the landing point even when the landing point or landing target moves or there is a disturbance due to wind.
본 발명에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법은 회전익 무인비행체의 착륙시 수평 거리 오차 또는 위치 오차에 의해서 퍼지 로직을 적용하여 회전익 무인비행체의 수직 속도를 제어하기 때문에 착륙시 발생하는 지면효과 등에 의한 외란에 강건하며 비선형 퍼지 로직을 적용함으로써 정밀도를 향상시킬 수 있다.The automatic landing system and method for a rotorcraft unmanned aerial vehicle according to the present invention controls the vertical velocity of the rotorcraft unmanned aerial vehicle by applying fuzzy logic according to the horizontal distance error or position error during the landing of the rotorcraft unmanned aerial vehicle. It is robust to disturbance caused by the disturbance and the accuracy can be improved by applying nonlinear fuzzy logic.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 착륙 시스템 및 방법이 적용된 회전익 무인비행체를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법에 사용되는 입력 변수의 소속 함수를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법에 사용되는 출력 변수의 소속 함수를 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법의 착륙 정밀도를 실험한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 종래 기술에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법의 착륙 정밀도를 실험한 결과를 보여주는 그래프이다.1 is a view showing a rotorcraft drone applied to the automatic landing system and method according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an automatic landing system of a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for automatic landing of a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the membership function of the input variable used in the automatic landing system and method for a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a function of belonging to the output variable used in the automatic landing system and method for a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are graphs showing results of experiments of landing precision of the automatic landing system and method for a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are graphs showing the results of experiments on landing precision of the automatic landing method of the rotorcraft drone according to the prior art.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 착륙 시스템 및 방법이 적용된 회전익 무인비행체를 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템을 설명하기 위한 구성도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법을 설명하기 위한 순서도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법에 사용되는 입력 변수의 소속 함수를 보여주는 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법에 사용되는 출력 변수의 소속 함수를 보여주는 도면, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템 및 방법의 착륙 정밀도를 실험한 결과를 보여주는 그래프, 도 7a 및 도 7b는 종래 기술에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법의 착륙 정밀도를 실험한 결과를 보여주는 그래프이다.1 is a view showing a rotorcraft drone applied to the automatic landing system and method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram for explaining an automatic landing system of a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a flow chart for explaining the automatic landing method of the rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an input variable used in the automatic landing system and method of a rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention Figure 5 shows the membership function, Figure 5 is a view showing the membership function of the output variable used in the automatic landing system and method of the rotorcraft drone according to an embodiment of the present invention, Figures 6a and 6b is an embodiment of the present invention 7A and 7B are graphs showing results of experiments of landing precision of the automatic landing system and method for a rotorcraft drone according to FIG. 7A and 7B. According to a graph showing the results of experiments the landing accuracy of the automatic landing method for unmanned rotary wing aircraft.
이하에서 회전익 무인비행체(10)는 드론, 쿼드콥터, 멀티콥터를 포함하는 개념이다.Hereinafter, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은 회전익 무인비행체(10)에 탑재된 비전 센서부(110)를 이용하여 착륙 지점에 마련된 마커 표시부(20)를 인식하게 함으로써 회전익 무인비행체(10)가 마커 표시부(20)에 정확하게 자동 착륙하게 할 수 있다.1 and 2, the
본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은 착륙 지점에 마련된 마커 표시부(20)를 탐지하고 인지할 수 있는 비전 센서부(110)를 포함할 수 있다.The
여기서, 비전 센서부(110)는 비전 카메라를 포함하는 것으로서, 밝은 햇빛이나 완전한 암흑을 포함하여 모든 조명 조건(광 조건) 하에서도 마커 표시부(20)를 탐지하고 식별할 수 있다.Here, the
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 착륙 시스템(100)의 비전 센서부(110)는 IR-lock 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 비전 센서부(110)에 사용되는 IR-lock 센서는 Pixy 카메라의 확장 버전으로서, 다양한 색상을 감지하고 인식할 수 있다. IR-lock 센서는 적외선 감지기로 작동하도록 구성될 수 있다.
한편, IR-lock 센서는 빔을 발생시키는 송신기(Transmitter)와 함께 사용되는데, 송신기는 착륙 지점에 마련된다. 여기서, 마커 표시부(20)가 송신기가 된다. 비전 센서부(110)가 IR-lock 센서인 경우에 마커 표시부(20)는 MarkOne Beacon이 사용될 수 있다.On the other hand, the IR-lock sensor is used with a transmitter (beam) for generating a beam, the transmitter is provided at the landing point. Here, the
회전익 무인비행체(10)가 착륙 지점에 접근하게 되면 착륙 지점에 마련된 마커 표시부(20)에서 나오는 빔(예를 들면, 적외선 빔)을 비전 센서부(110)가 감지함으로써, 회전익 무인비행체(10)가 마커 표시부(20)에 자동으로 착륙할 수 있다.When the
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 착륙 시스템(100)은 회전익 무인비행체(10)에 탑재되거나 회전익 무인비행체(10)의 비행을 제어하는 관제센터(미도시)에 마련될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 자동 착륙 시스템(100)이 회전익 무인비행체(10)에 탑재된 것으로 가정한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은, 회전익 무인비행체(10)의 착륙 지점에 마련된 마커 표시부(20)에서 발생되는 빔을 감지하는 비전 센서부(110), 마커 표시부(20)와 비전 센서부(110) 사이의 수평 거리 오차를 산출하는 수평 오차 산출부(130), 비전 센서부(110)에서 회전익 무인비행체(10)의 수평 위치를 전달 받아 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도(Vertical velocity)를 산출하는 수직 속도 산출부(140), 수직 속도 산출부(140)에서 상기 수직 속도를 전달 받아 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도(Desired Altitude)를 추정하는 고도 추정부(160), 고도 추정부(160)에서 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도를 전달 받아 회전익 무인비행체(10)의 추력을 제어하는 수직 제어기(Vertical Controller, 170), 비전 센서부(110) 또는 수평 오차 산출부(130)에서 회전익 무인비행체(10)의 수평 위치(Horizontal position) 및 수평 속도(Horizontal velocity)를 전달 받아 회전익 무인비행체(10)의 목표 자세를 생성하는 수평 제어기(Horizontal Controller, 150) 및 수평 오차 산출부(130) 및 수직 속도 산출부(140)에 연결되어 상기 수평 거리 오차에 의존하는 상기 수직 속도를 조정하는 퍼지 제어부(180)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
여기서, “수직 속도(Vertical velocity)”는 회전익 무인비행체(10)의 하강 속도를 의미한다.Here, the "vertical velocity" refers to the falling speed of the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은, 수직 제어기(170)에 회전익 무인비행체(10)의 수직 위치(Vertical position) 및 수직 속도(Vertical velocity)를 전달하고 수직 속도 산출부(140)에 회전익 무인비행체(10)의 수직 위치를 전달하는 고도 센서부(120)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the
고도 센서부(120)로는 라이다(Lidar) 센서가 이용될 수 있다. 라이다 센서는 빛의 속도를 이용하여 거리를 결정할 수 있다. 또한, 라이다 센서는 40미터의 범위에서 회전익 무인비행체(10)의 고도를 측정하는데 사용될 수 있다. 라이다 센서는 소모 전력량이 적고 경량이기 때문에 회전익 무인비행체(10)에 탑재되기에 용이하다.Lidar sensor may be used as the
회전익 무인비행체(10)에 착륙 명령이 내려지면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은 센서 검사 모드(Sensor Checking Mode)로 먼저 진입하게 된다. 센서 검사 모드에서 비전 센서부(110) 또는 고도 센서부(120)가 인식되는지 여부를 검사한다. 비전 센서부(110) 또는 고도 센서부(120)가 인식되면 센서부들(110,120)이 작동하게 된다.When a landing command is given to the rotorcraft unmanned
앞서 설명한 바와 같이, 비전 센서부(110)는 마커 표시부(20)에서 나오는 적외선 빔(IR beam)을 스캔하게 된다. 비전 센서부(110)가 IR 빔을 스캔하여 인식하게 되면 수직 속도 산출부(140)는 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도 즉, 하강 속도를 산출하게 되는데, 다음 [수학식 1]과 같다.As described above, the
[수학식 1]에서 는 회전익 무인비행체(10)에 탑재된 비전 센서부(110)와 착륙 지점에 마련된 마커 표시부(20) 사이의 수평 거리 오차(Horizontal error)이고, 는 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도이다.In
[수학식 1]과 같은 수직 속도를 산출하는 모드를 속도 계산 모드(Velocity calculation mode)라고 한다. The mode for calculating the vertical velocity as shown in [Equation 1] is called a velocity calculation mode.
회전익 무인비행체(10)의 수직 속도가 얻어지면, 고도 센서부(120)와 고도 추정부(160)는 고도 추정 모드(Altitude estimation mode)에서 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도(Desired altitude, )를 추정한다. [수학식 2]와 같이 표현된다.When the vertical speed of the
[수학식 2]에서 는 샘플링 타임, 는 이전의 고도이다.In [Equation 2] Is the sampling time, Is the previous altitude.
고도가 추정되면, 자동 착륙 시스템(100)은 수직 제어기(170) 및 수평 제어기(150)를 실행하게 된다. 여기서, 수직 제어기(170) 및 수평 제어기(150)는 PID 제어기이다. 이와 같이, 수직 제어기(170)와 수평 제어기(150)가 실행되는 모드를 착륙 모드(Landing mode)라고 한다.Once the altitude is estimated, the
수평 제어기(150)는 비전 센서부(110) 또는 수평 오차 산출부(130)와 연결되어 회전익 무인비행체(10)의 위치 정보 또는 수평 거리 오차를 받을 수 있다. 수직 제어기(170)는 고도 센서부(120) 또는 고도 추정부(160)와 연결되어 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도를 받을 수 있다.The
자동 착륙을 하는 회전익 무인비행체(10)는 원하는 위치 및 원하는 고도에 대해 목표 자세(Target attitude) 및 추력 제어(Thrust control)를 생성해야 하는데, 이는 수직 제어기(170) 및 수평 제어기(150)에 의해서 처리될 수 있다. 수직 제어기(170) 및 수평 제어기(150)에 의해서 목표 자세 및 추력 제어가 된 후에 회전익 무인비행체(10)는 자세와 고도를 변경하게 된다.The
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)에 대해서 다시 설명한다.The
비전 센서부(110)는 마커 표시부(20)에서 나오는 빔을 스캔하며 수평으로 이동하거나 하강하게 되는데, 회전익 무인비행체(10)가 이동하면서도 비전 센서부(110)는 계속하여 마커 표시부(20)의 빔을 스캔하면서 현재의 위치 정보를 업데이트 한다. The
수평 오차 산출부(130)는 회전익 무인비행체(10)와 마커 표시부(20) 사이의 수평 거리 오차를 산출하게 되는데, 바람 등의 외란의 영향 또는 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도에 따라 무인비행체(10)의 현재 수평 위치가 계산된 수평 위치와 다를 수 있고, 그 차이를 수평 거리 오차라고 할 수 있다.The
한편, 비전 센서부(110)는 마커 표시부(20)를 인식하여 얻은 회전익 무인비행체(10)의 수평 위치를 수직 속도 산출부(140)에 전달할 수 있다. 또한, 수평 위치 및 수평 속도를 수평 제어기(150)에 전달할 수 있다.On the other hand, the
고도 센서부(120)는 회전익 무인비행체(10)의 수직 위치를 수직 속도 산출부(140)에 전달할 수 있고, 수직 속도 산출부(140)는 회전익 무인비행체(10)의 수직 위치와 수평 위치를 전달 받아 수직 속도를 산출할 수 있다.The
수직 속도 산출부(140)에서 산출된 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도는 고도 추정부(160)에 전달될 수 있다. 고도 추정부(160)는 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도를 추정하고, 그 값을 수직 제어기(170)에 전달할 수 있다. 또한, 고도 센서부(120)는 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도 및 수직 위치를 수직 제어기(170)에 전달할 수 있다.The vertical speed of the
수직 제어기(170)는 원하는 고도, 수직 속도 및 수직 위치를 이용하여 회전익 무인비행체(10)의 추력을 제어할 수 있다.The
수평 제어기(150)는 비전 센서부(110)에서 전달 받은 수평 위치 및 수평 속도 그리고, 회전익 무인비행체(10)의 원하는 위치를 전달 받아, 회전익 무인비행체(10)의 목표 자세를 생성할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은 퍼지 제어부(180)를 포함할 수 있다. On the other hand, the
본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)은, 회전익 무인비행체(10)와 마커 표시부(20) 사이의 수평 거리 오차에 의존하는 수직 속도를 조정하기 위해서 선형 함수를 사용할 수도 있지만, 회전익 무인비행체(10)의 고도가 2미터 미만인 경우에 좋은 특성을 확보하기 위해서 퍼지 제어부(180)를 더 구비한다. 퍼지 제어부(180)를 구비함으로써, 회전익 무인비행체(10)의 정밀한 자동 착륙이 가능하다.The
퍼지 제어부(180)는 퍼지 논리 접근법(Fuzzy logic approach)을 사용하되, 맘다니 퍼지 모델(Mamdani Fuzzy Model)을 이용할 수 있다. The
퍼지 제어부(180)는, 수평 거리 오차()를 입력 변수(Input variable)로 이용하고, 수직 속도()를 출력 변수(Output variable)로 이용할 수 있다.The
퍼지 제어부(180)는 입력 변수 및 출력 변수에 대해서 퍼지 집합을 정의할 수 있는데, 입력 변수와 출력 변수 모두에 대해서 5가지의 퍼지 하위 집합을 정의할 수 있다. 퍼지 제어부(180)는 수평 거리 오차()와 수직 속도() 사이의 관계를 다음과 같은 5가지의 퍼지 집합으로 표현할 수 있다.The
수평 거리 오차()가 VSM이면, 수직 속도()는 VB이다.Horizontal distance error ( ) Is VSM, the vertical speed ( ) Is VB.
수평 거리 오차()가 SM이면, 수직 속도()는 B이다.Horizontal distance error ( ) Is SM, the vertical speed ( ) Is B.
수평 거리 오차()가 M이면, 수직 속도()는 M이다.Horizontal distance error ( ) Is M, the vertical velocity ( ) Is M.
수평 거리 오차()가 B이면, 수직 속도()는 SM이다.Horizontal distance error ( ) Is B, the vertical speed ( ) Is SM.
수평 거리 오차()가 VB이면, 수직 속도()는 VSM이다.Horizontal distance error ( ) Is VB, the vertical velocity ( ) Is VSM.
여기서, VB (Very Big, 매우 크다), B (Big, 크다), M (Medium, 중간), SM (Small, 작다), VSM (Very Small, 매우 작다)이다.Here, VB (Very Big, Very Large), B (Big, Large), M (Medium, Medium), SM (Small, Small), VSM (Very Small, Very Small).
한편, 상기 퍼지 집합은 모든 가능한 상황을 포함하도록 정의되어야 한다.On the other hand, the fuzzy set should be defined to cover all possible situations.
퍼지 제어부(180)는, 입력 변수 및 출력 변수에 대해서 각각 소속 함수(Membership function)을 정의하는데, 입력 변수의 소속 함수는 삼각형 및 사다리꼴 소속 함수로 정의하고 출력 변수의 소속 함수는 삼각형 소속 함수로 정의할 수 있다.The
도 4에는 입력 변수 즉, 수평 거리 오차()의 소속 함수가 도시되어 있고, 도 5에는 출력 변수 즉, 수직 속도()의 소속 함수가 도시되어 있다.4 shows an input variable, that is, a horizontal distance error ( ) Is a function of membership, and in Fig. 5 the output variable, ) Is a function of membership.
입력 변수 및 출력 변수는 적절한 스케일 팩터(scale factor)를 사용하여 0과 1 사이의 값으로 정규화될 수 있다. 정규화하는 과정은 입력 변수 및 출력 변수에 적절한 스케일 매핑(Scale mapping)하는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 스케일 팩터 및 출력 팩터의 선택은 제어기의 전체적인 성능에 영향을 줄 수 있다.The input and output variables can be normalized to values between 0 and 1 using appropriate scale factors. The process of normalizing may include appropriate scale mapping to the input variable and the output variable. Here, the selection of scale factor and output factor can affect the overall performance of the controller.
도 4 및 도 5에서, 가로축은 각각 입력 변수와 출력 변수의 정규화 값이고 세로축은 소속 정도(Degree of membership)를 나타낸다4 and 5, the horizontal axis represents the normalized value of the input variable and the output variable, respectively, and the vertical axis represents the degree of membership.
상기에서 언급한 바와 같이, 퍼지 제어부(180)는 자동 착륙 알고리즘을 위해서 맘다니 퍼지 모델(Mamdani fuzzy model)을 이용하고, 회전익 무인비행체(10)에 탑재된 하드웨어에서 쉽게 자동 착륙 알고리즘을 실행할 수 있도록 가중 평균법(Weighted average method)에 의해 출력 변수 즉, 수직 속도()를 얻거나 조정할 수 있다. 즉, 출력 변수 즉, 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도()는 [수학식 3]과 같이 가중 평균법을 사용하여 얻을 수 있다.As mentioned above, the
[수학식 3]에서 는 각 소속 함수의 기하학적 중심(centroid of membership function), 는 각 소속 함수의 소속 정도(Degree of memebership function)이다.In [Equation 3] Is the geometric center of each membership function, Is the degree of memebership function of each membership function.
여기서, 소속 함수가 증가하면 퍼지 규칙이 증가하기 때문에 계산량도 늘어날 수 있다. Here, as the membership function increases, the computational amount may increase because the fuzzy rule increases.
이하에서는, 도면을 참조하여 발명의 다른 분야인 자동 착륙 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in the automatic landing method which is another field of the invention.
도 3을 참조하면, 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100)을 이용한 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법은, 회전익 무인비행체(10)와 착륙지점(20)의 수평 거리 오차를 산출하는 단계(1100), 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도를 산출하는 단계(1200), 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도를 추정하는 단계(1300), 회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도 및 위치에 대해서 회전익 무인비행체(10)의 추력 제어 및 목표 자세를 생성하는 단계(1400), 회전익 무인비행체(10)의 자세 및 고도를 변경하는 단계(1500) 및 퍼지 접근법을 이용하여 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도를 조정하는 단계(1600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, in the automatic landing method of the rotorcraft unmanned vehicle using the
회전익 무인비행체(10)와 착륙지점(20)의 수평 거리 오차를 산출하는 단계(1100)는 수평 오차 산출부(130)에서 수행될 수 있다. 비전 센서부(110)에서 마커 표시부(20)의 빔을 스캔하는 과정에서 회전익 무인비행체(10)와 마커 표시부(20) 사이의 수평 거리 오차를 산출할 수 있다.The
회전익 무인비행체(10)의 수직 속도를 산출하는 단계(1200)는 수직 속도 산출부(140)에서 수행될 수 있다. 수직 속도 산출부(140)는 상기 속도 계산 모드에서 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도 내지 하강 속도를 산출할 수 있다. 여기서, 수직 속도는 수평 거리 오차에 따라서 조정될 수 있다.The
회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도를 추정하는 단계(1300)는 고도 추정부(160)에서 수행될 수 있다. 고도 추정부(160)는 상기 고도 추정 모드에서 회전익 무인비행체(10)의 고도를 추정할 수 있다.The
회전익 무인비행체(10)의 원하는 고도 및 위치에 대해서 회전익 무인비행체(10)의 추력 제어 및 목표 자세를 생성하는 단계(1400)는 수평 제어기(150) 및 수직 제어기(170)에서 수행될 수 있다.
단계 1300에서 회전익 무인비행체(10)의 고도가 추정되면, 단계 1400에서는 수평 제어기(150) 및 수직 제어기(170)가 실행되는데, 회전익 무인비행체(10)의 원하는 위치와 원하는 고도에 대해 목표 자세 및 추력 제어를 생성하기 위해 수직 제어기(170) 및 수평 제어기(150)가 실행될 수 있다.If the altitude of the
회전익 무인비행체(10)의 자세 및 고도를 변경하는 단계(1500)에서는, 회전익 무인비행체(10)의 목표 자세 및 추력 제어에 따라 자세 및 고도를 변경할 수 있다.In
퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계(1600)는 퍼지 제어부(180)에서 수행될 수 있다.The
단계 1600에서는, 수평 거리 오차를 입력 변수로 정의하고 수직 속도를 출력 변수로 정의하되, 입력 변수의 소속 함수는 삼각형 및 사다리꼴 소속 함수로 정의하고 출력 변수의 소속 함수는 삼각형 소속 함수로 정의할 수 있다.In
또한, 퍼지 접근법을 이용하여 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도를 조정하는 단계(1600)는, 스케일 팩터를 사용하여 입력 변수 및 출력 변수의 값을 0과 1 사이에서 정규화할 수 있다.Further,
또한, 퍼지 접근법을 이용하여 회전익 무인비행체(10)의 수직 속도를 조정하는 단계(1600)는, 상기 [수학식 3]을 이용하여 수직 속도를 얻을 수 있다.In addition, in the
단계 1600은 퍼지 제어부(180)에서 수행될 수 있으며, 퍼지 제어부(180)에 대해서 설명한 내용과 동일한 과정이 단계 1600에서 수행될 수 있으므로 반복적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 발명자들은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템(100) 및 방법과, 종래기술에 따른 자동 착륙 방법을 비교하기 위해서 실외에서 회전익 무인비행체의 착륙 실험을 하였다.On the other hand, the inventors of the present invention carried out the landing test of the rotorcraft drone in the outdoors to compare the
회전익 무인비행체(10)는 RC 송신기와 연결되어 사용자의 비행 모드를 변경한다. 마커 표시부(20)는 IR 빔을 전송하기 위해 지상에 설치했다. 바람 속도가 3 m/s인 환경에서 착륙 실험을 실시했다. The
실험 과정은 다음과 같다. 첫째, 회전익 무인비행체는 안정화 모드(자세 제어)에서 사용자에 의해 이륙한다. 그런 다음, 비행 모드(Flight mode)가 9 미터와 같은 원하는 위치에 회전익 무인비행체가 떠 있도록 로이터 모드 (loiter mode, 위치 제어)로 전환된다. 회전익 무인비행체가 로이터 모드에서 안정되면 사용자는 비행 모드를 복귀(return-to-launch) 모드로 변경한다. 이 모드에서는 회전익 무인비행체가 홈 위치(home position)로 이동하여 착륙 전에 5 초 동안 대기한다.The experimental process is as follows. First, the rotorcraft drone takes off by the user in stabilization mode (posture control). The flight mode then switches to loiter mode so that the rotorcraft drone floats at the desired position, such as 9 meters. When the rotorcraft drone stabilizes in Reuters mode, the user changes the flight mode to return-to-launch mode. In this mode, the rotorcraft drone moves to its home position and waits 5 seconds before landing.
퍼지 제어부(180) 및 퍼지 접근법을 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 착륙 시스템(100) 및 방법과, 종래기술에 따른 착륙 방법에 있어서 정밀 착륙 실험 결과가 각각 도 6a 및 도 6b, 도 7a 및 도 7b에 나타나 있다. 도 6a 및 도 6b, 도 7a 및 도 7b에서 실선은 수직 속도()를 나타내고, 점선은 수평 거리 오차()를 나타낸다.The results of precise landing experiments in the
이러한 실험은 본 발명과 종래 기술에 대해서 8회 반복 수행하였다.This experiment was repeated eight times for the present invention and the prior art.
착륙 지점 즉, 마커 표시부(20)에서 8번 측정한 후, 비전 센서부(110)와 마커 표시부(20) 사이의 수평 거리 오차는 다음 [표 1]과 같다.After measuring eight times at the landing point, that is, the
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전익 무인비행체(10)의 자동 착륙 시스템(100) 및 방법은, 퍼지 논리에 의한 수직 속도가 수평 거리 오차에 따라 부드럽게 조정될 수 있기 때문에 착륙 목표물이 움직이거나 바람의 외란 등이 있는 경우에도 정밀한 자동 착륙을 구현할 수 있다.In the
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in one embodiment of the present invention has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention in the above embodiment The present invention is not limited thereto, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention.
10: 회전익 무인비행체
20: 마커 표시부
100: 자동 착륙 시스템
110: 비전 센서부
120: 고도 센서부
130: 수평 오차 산출부
140: 수직 속도 산출부
150: 수평 제어기
160: 고도 추정부
170: 수직 제어기
180: 퍼지 제어부10: rotorcraft drone
20: marker display unit
100: automatic landing system
110: vision sensor unit
120: altitude sensor unit
130: horizontal error calculation unit
140: vertical speed calculator
150: horizontal controller
160: altitude estimator
170: vertical controller
180: fuzzy control unit
Claims (10)
상기 마커 표시부와 상기 비전 센서부 사이의 수평 거리 오차를 산출하는 수평 오차 산출부;
상기 비전 센서부에서 상기 회전익 무인비행체의 수평 위치를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 산출하는 수직 속도 산출부;
상기 수직 속도 산출부에서 상기 수직 속도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 추정하는 고도 추정부;
상기 고도 추정부에서 상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 추력을 제어하는 수직 제어기;
상기 비전 센서부 또는 상기 수평 오차 산출부에서 상기 회전익 무인비행체의 수평 위치 및 수평 속도를 전달 받아 상기 회전익 무인비행체의 목표 자세를 생성하는 수평 제어기;
상기 수직 제어기에 상기 회전익 무인비행체의 수직 위치 및 수직 속도를 전달하고 상기 수직 속도 산출부에 상기 회전익 무인비행체의 수직 위치를 전달하는 고도 센서부; 및
상기 수평 오차 산출부 및 상기 수직 속도 산출부에 연결되어 상기 수평 거리 오차에 의존하는 상기 수직 속도를 조정하는 퍼지 제어부;
를 포함하며,
상기 퍼지 제어부는,
상기 수평 거리 오차를 입력 변수로 이용하고, 상기 수직 속도를 출력 변수로 이용하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템.
A vision sensor unit for detecting a beam generated from a marker display unit provided at a landing point of the rotorcraft drone;
A horizontal error calculator configured to calculate a horizontal distance error between the marker display and the vision sensor;
A vertical speed calculator configured to receive a horizontal position of the rotor blade drone from the vision sensor unit and calculate a vertical velocity of the rotor blade drone;
An altitude estimating unit estimating a desired altitude of the rotorcraft drone by receiving the vertical velocity from the vertical velocity calculating unit;
A vertical controller that receives a desired altitude of the rotorcraft unmanned aerial vehicle from the altitude estimating unit and controls the thrust of the rotorcraft unmanned aerial vehicle;
A horizontal controller configured to receive a horizontal position and a horizontal speed of the rotorcraft drone from the vision sensor unit or the horizontal error calculator to generate a target attitude of the rotorcraft drone;
An altitude sensor unit configured to transmit a vertical position and a vertical speed of the rotorcraft drone to the vertical controller and a vertical position of the rotorcraft drone to the vertical speed calculator; And
A fuzzy controller connected to the horizontal error calculator and the vertical speed calculator to adjust the vertical speed depending on the horizontal distance error;
Including;
The purge control unit,
Using the horizontal distance error as an input variable and the vertical speed as an output variable.
상기 퍼지 제어부는,
상기 입력 변수 및 상기 출력 변수에 대해서 각각 퍼지 집합을 정의하되, 상기 입력 변수의 소속 함수는 삼각형 및 사다리꼴 소속 함수로 정의하고 상기 출력 변수의 소속 함수는 삼각형 소속 함수로 정의하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템.
The method of claim 1,
The purge control unit,
A fuzzy set is defined for each of the input variable and the output variable, wherein the membership function of the input variable is defined as a triangle and a trapezoidal membership function, and the membership function of the output variable is defined as a triangle membership function. Landing system.
상기 퍼지 제어부는, 맘다니 퍼지 모델을 이용하고 가중 평균법에 의해 상기 출력 변수를 얻거나 조정하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템.
The method of claim 4, wherein
And the fuzzy control unit uses a Madam fuzzy model and obtains or adjusts the output variable by a weighted average method.
상기 비전 센서부는 IR-lock 센서를 사용하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 시스템.
The method according to any one of claims 1, 4 or 5,
The vision sensor unit using an IR-lock sensor, automatic landing system of a rotorcraft drone.
상기 회전익 무인비행체와 착륙지점의 수평 거리 오차를 산출하는 단계;
상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 산출하는 단계;
상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도를 추정하는 단계;
상기 회전익 무인비행체의 원하는 고도 및 위치에 대해서 상기 회전익 무인비행체의 추력 제어 및 목표 자세를 생성하는 단계;
상기 회전익 무인비행체의 자세 및 고도를 변경하는 단계; 및
퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계;
를 포함하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법.
In the automatic landing method of a rotorcraft drone using the system according to any one of claims 1, 4 or 5,
Calculating a horizontal distance error between the rotorcraft drone and the landing point;
Calculating a vertical speed of the rotorcraft drone;
Estimating a desired altitude of the rotorcraft drone;
Generating thrust control and a target posture of the rotorcraft drone with respect to a desired altitude and position of the rotorcraft drone;
Changing the attitude and altitude of the rotorcraft drone; And
Adjusting the vertical speed of the rotorcraft drone using a fuzzy approach;
Including, automatic landing method of the rotorcraft drone.
상기 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계는,
상기 수평 거리 오차를 입력 변수로 정의하고 상기 수직 속도를 출력 변수로 정의하되, 상기 입력 변수의 소속 함수는 삼각형 및 사다리꼴 소속 함수로 정의하고 상기 출력 변수의 소속 함수는 삼각형 소속 함수로 정의하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법.
The method of claim 7, wherein
Adjusting the vertical speed of the rotorcraft drone using the fuzzy approach,
The horizontal distance error is defined as an input variable and the vertical velocity is defined as an output variable, wherein the membership function of the input variable is defined as a triangle and a trapezoidal membership function, and the membership function of the output variable is defined as a triangle membership function. Method of automatic landing of unmanned aerial vehicle.
상기 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계는,
스케일 팩터를 사용하여 상기 입력 변수 및 상기 출력 변수의 값을 0과 1 사이에서 정규화하는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법.
The method of claim 8,
Adjusting the vertical speed of the rotorcraft drone using the fuzzy approach,
Using a scale factor to normalize the values of the input variable and the output variable between 0 and 1.
상기 퍼지 접근법을 이용하여 상기 회전익 무인비행체의 수직 속도를 조정하는 단계는,
다음의 수학식을 이용하여 수직 속도를 얻는, 회전익 무인비행체의 자동 착륙 방법.
여기서, 는 수직 속도, 는 각 소속 함수의 기하학적 중심, 는 각 소속 함수의 소속 정도이다.The method of claim 9,
Adjusting the vertical speed of the rotorcraft drone using the fuzzy approach,
Automatic landing method for a rotorcraft drone, which obtains a vertical speed by using the following equation.
here, The vertical speed, Is the geometric center of each membership function, Is the membership of each membership function.
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