KR101842217B1 - 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템 - Google Patents

비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101842217B1
KR101842217B1 KR1020170046774A KR20170046774A KR101842217B1 KR 101842217 B1 KR101842217 B1 KR 101842217B1 KR 1020170046774 A KR1020170046774 A KR 1020170046774A KR 20170046774 A KR20170046774 A KR 20170046774A KR 101842217 B1 KR101842217 B1 KR 101842217B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
unmanned
flight control
unmanned aerial
control device
Prior art date
Application number
KR1020170046774A
Other languages
English (en)
Inventor
석민준
Original Assignee
국방기술품질원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방기술품질원 filed Critical 국방기술품질원
Priority to KR1020170046774A priority Critical patent/KR101842217B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101842217B1 publication Critical patent/KR101842217B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/104—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft involving a plurality of aircrafts, e.g. formation flying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0011—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
    • G05D1/0027—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement involving a plurality of vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • B64C2201/12—
    • B64C2201/141—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

본 출원은 복수개의 무인 항공기를 제어하는 장치에 있어서, 상기 무인 항공기간의 충돌을 최소화하면서 동시에 간단하면서도 신속하게 표적을 탐지할 수 있는 최적화된 경로를 상기 무인 항공기에 제공할 수 있는 비행 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한, 상기 무인 항공기는 최적화된 경로를 제공받음으로써, 표적 탐지 효율이 향상될 수 있다.

Description

비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템{FLIGHT CONTROL DEVICE AND METHOD, AND FLIGHT CONTROL SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 출원은 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템에 관한 것이다.
무인 항공기는 조종사가 탑승하지 않는 항공기로서, 지상에서 원격 조정하거나, 사전에 입력된 프로그램에 따라 비행하거나, 또는 항공기 스스로 주위 환경을 인식하고 판단하여 자율적으로 비행하게 된다.
현재, 군사 분야에서는 이러한 무인 항공기를 여러 임무에 활용하고 있고, 예를 들면, 전장 상태 확인, 공습, 방어 등의 임무를 활용하고 있다.
특히, 전장 상태 확인과 같은 탐색 임무에 활용되는 무인 항공기의 경우 적게는 수십 기, 많게는 수백 기 이상의 무인 항공기가 탐색 임무에 활용되고, 이러한 무인 항공기가 탐색 임무를 수행하는데, 항공기의 고도, 표적의 수, 자율 비행 법칙의 인자 등의 다양한 요소들이 영향을 미칠 수 있고, 이러한 요소들은 무인 항공기 간의 충돌을 유발하는 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 무인 항공기를 통해 탐색 임무를 효율적으로 수행하기 위해서는 앞서 언급한 다양한 요소들을 고려하여 무인 항공기간의 충돌을 최소화하면서 동시에 효율적인 이동 경로를 통해 표적을 탐색하는 기술이 요구된다.
본 출원은 복수 개의 무인 항공기를 제어하는 장치에 있어서, 상기 무인 항공기간의 충돌을 최소화하면서 동시에 간단하면서도 신속하게 표적을 탐지할 수 있는 최적화된 경로를 상기 무인 항공기에 제공할 수 있는 비행 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한, 상기 무인 항공기는 최적화된 경로를 제공받음으로써, 표적 탐지 효율이 향상될 수 있는 비행 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
복수 개의 무인 항공기를 제어하는 비행 제어 장치로서, 각각의 무인 항공기는 표적을 탐지하기 위한 카메라, 및 인접하는 무인 항공기의 위치 및 표적의 위치를 감지하기 위한 위치 센서를 포함하고, 상기 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기 사이의 거리가 가까워지면 서로 간의 속도를 평균 속도로 조정하고, 서로 멀어지는 방향으로 비행하도록 제어하는 비행 제어 장치가 제공된다.
본 출원의 일 실시예와 관련된 비행 제어 장치는, 무인 항공기에 마련된 위치 센서를 통해 무인 항공기의 위치를 실시간으로 수신함으로써, 상기 무인 항공기 간의 거리가 가까운 경우 상기 항공기의 속도 및 비행 방향을 실시간으로 제어할 수 있고, 이에 따라, 무인 항공기 간의 충돌을 최소하면서 동시에 표적을 효율적으로 탐지할 수 있다.
도 1은 본 출원에 따른 비행 제어 장치의 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 출원에 따른 비행 장치에 있어서, MATLAB를 이용하여 무인 항공기를 제어하는 영상이다.
본 출원은 비행 제어 장치에 관한 것이다. 예시적인 본 출원의 비행 제어 장치는, 무인 항공기에 마련된 위치 센서를 통해 무인 항공기의 위치를 실시간으로 수신함으로써, 상기 무인 항공기 간의 거리가 가까운 경우 상기 항공기의 속도 및 비행 방향을 실시간으로 제어할 수 있고, 이에 따라, 무인 항공기 간의 충돌을 최소화 하면서 동시에 표적을 효율적으로 탐색할 수 있다.
본 출원에 따른 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기를 제어하는 장치이다. 예를 들어, 본 출원의 비행 제어 장치는 상기 무인 항공기 각각에 마련된 제어 장치 또는 상기 복수 개의 무인 항공기에 장착된 제어 장치를 일괄적으로 제어하는 중앙 제어 장치(Central controller)일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 각각의 무인 항공기는 표적을 탐지하기 위한 카메라 및 인접하는 무인 항공기의 위치 및 표적의 위치를 감지하기 위한 위치 센서를 포함한다. 또한, 상기 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기 사이의 거리가 가까우면 서로 간의 속도를 평균 속도로 조정하고, 각각의 무인 항공기의 속도를 평균 속도로 유지하면서 서로 멀어지는 방향으로 비행하도록 제어한다. 이에 따라, 본 출원의 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기를 동시에 제어하면서도 상기 무인 항공기 간의 충돌을 최소화할 수 있다.
본 출원에서, 용어「무인 항공기 사이의 거리가 가깝다」는 위험 발생 조건이 충족되는 항공기를 의미하며, 상기 위험 발생 조건은, 예를 들어, 서로 다른 두 개의 무인 항공기 사이의 거리가 항공기의 날개 길이 보다 3배, 4배, 또는 5배, 바람직하게는, 3배의 길이보다 작은 경우를 의미한다. 또한, 용어 「서로 멀어지는 방향으로 비행」은 두 무인 항공기가 서로 발산(Divergence)하는 방향으로 비행하는 것을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 무인 항공기는 표적을 탐지하는 기능이 필요한 항공기일 수 있고, 예를 들어, 군사용 탐색 작전에 활용되는 드론일 수 있다. 또한, 상기 표적은 무인 항공기가 탐색하고자 하는 대상물 또는 탐색 지점(Way Point)일 수 있으며, 예를 들어, 상기 표적은 움직임이 정지된 대상되거나 움직일 수 있으며, 구체적으로, 상기 표적은 움직임이 정지된 대상물일 수 있다.
본 출원에서, 상기 복수 개의 무인 항공기는 적어도 하나 이상의 무인 항공기일 수 있고, 예를 들어, 탐색하고자 하는 표적의 수 또는 비행 제어 장치의 성능에 따라 10개 이상, 100개 이상, 또는 그 이상의 무인 항공기일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다.
하나의 예시에서, 무인 항공기는 표적을 탐지하기 위한 카메라가 마련될 수 있다. 상기 카메라는 능동 센서 또는 수동 센서일 수 있다. 예를 들어, 상기 능동 센서는 RF 센서(Radio frequency sensor) 또는 레이저 센서 일 수 있고, 상기 수동 센서는 적외선 영상 센서(Infrared image sensor) 또는 CCD 영상 센서(Charge-coupled device image sensor)일 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 무인 항공기는 인접하는 무인 항공기의 위치 및 표적의 위치를 감지하기 위한 위치 센서를 포함할 수 있고, 상기 위치는 예를 들어, 경도, 위도, 고도 등일 수 있다.
상기 위치 센서는 또한, 전술한 카메라로부터 탐지된 표적의 위치를 감지하고, 상기 위치 정보를 실시간으로 제어 장치로 전송할 수 있으며, 상기 위치 센서는 예를 들어, GPS 장치일 수 있다. 본 출원에 따른 비행 제어 장치는 상기 위치 센서로부터 비행체 및 포착된 표적의 위치를 연속적으로 쇄신(update)된 위치, 즉, 위치에 대한 정확도가 우수한 정보를 제공 받음으로써, 최적화된 탐색 경로를 설계할 수 있고, 이를 기반으로 효율적으로 무인항공기를 제어할 수 있다.
또 다른 예시에서, 본 출원의 상기 카메라 및 위치 센서는 각각 별개의 장치 또는 카메라에 GPS 장치가 부착된 하나의 장치일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기에 대하여 서로 간의 좌표 평균값 측으로 비행하도록 유도하고, 동일한 좌표 평균값 측으로 비행하는 복수 개의 무인 항공기를 하나의 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 그룹은 무인 항공기의 개수에 따라, 하나 이상의 그룹으로 설정할 수 있고, 상기 그룹의 상한은 예를 들어 10 그룹, 20 그룹 또는 100 그룹일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기와 같이, 본 출원에 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기를 그룹으로 설정함으로써, 동시에 복수 개의 무인 항공기를 효율적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 출원에서 용어 「위치 좌표 평균 값」은 복수 개의 무인 항공기에 마련된 위치 센서로부터 전송 받은 무인 항공기의 경도, 위도 및 고도를 종합적으로 고려한 위치 좌표의 평균 값을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 하나의 그룹에 설정된 복수 개의 무인 항공기는 임의로 설정된 좌표값을 중심으로 선회 비행할 수 있다. 본 출원에서 용어 「선회 비행」은 상기 좌표값 또는 표적을 중심으로 일정 반경 내에서 원운동하는 비행을 의미한다.
또 하나의 예시에서, 본 출원에 따른 비행 제어 장치는, 상기 선회 비행 중인 무인 항공기의 경로를 임의의 방향으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 선회 비행 경로를 주 경로로 하되, 상기 주 경로에 다양하게 설정된 경도 및 위도를 적용하여 상기 무인 항공기의 선회 비행 경로를 임의의 방향 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 출원의 비행 제어 장치는 무인 항공기간 서로 중첩되지 않는 탐색 경로를 제공할 수 있고, 이로써, 복수 개의 무인 항공기간 서로 부딪혀 충돌하는 문제를 최소화면서, 동시에 효율적으로 표적을 탐색할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 복수개의 무인 항공기는 유효 제어 신호 거리 내에서 비행할 수 있다.
본 출원에서 용어 「유효 제어 신호 거리」는 비행 제어 장치로부터 무인 항공기를 제어할 수 있는 거리를 의미하며, 상기 거리는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 제어 장치에 장착된 통신 장비의 성능에 따라 달라질 수 있으며, 이 경우, 상기 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기를 동시에 제어하는 중앙 제어 장치(Central controller)일 수 있다.
본 출원에 따른 비행 제어 장치는, 각각의 무인 항공기가 통신 중계기로 작용하는 경우 상기 유효 제어 신호 거리가 증가될 수 있다. 예를 들어, 상기 무인 항공기는 별도의 통신 중계기가 마련되거나 또는 무인 항공기에 마련된 위치 센서가 통신 중계기로 작용함으로써, 중앙 제어 장치에서 탐색 경로를 제공받은 무인 항공기는 인접한 무인 항공기에 상기 경로를 전송할 수 있고, 이에 따라, 중앙 제어 장치에서 무인항공기를 제어할 수 있는 유효 거리가 증가될 수 있다.
또한, 상기 비행 제어 장치는 무인 항공기가 미리 설정된 주변 장애물을 우회하여 비행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 무인 항공기가 표적을 탐지하는 과정에서 장애물과 충돌하는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
다른 예시로, 본 출원에 따른 비행 제어 장치에 있어서, 상기 복수개의 무인 항공기 중 표적을 탐지한 제 1 무인 항공기는 상기 표적이 실제 표적인지 여부를 판별한다.
일 구체예에서, 상기 제 1 무인 항공기에 의해 탐지된 표적이 실제 표적으로 판별되는 경우, 상기 제 1 무인 항공기는 인접한 무인 항공기인 제 2 무인 항공기를 호출하고, 상기 호출된 제 2 무인 항공기는 상기 표적이 실제 표적인지 여부를 재판별한다.
본 출원에서, 상기 실제 표적은 사용자가 이미 알고 있는 표적 또는 예상되는 표적을 의미한다. 상기에서 용어 「제 2 무인 항공기」는 예를 들어, 상기 제 1 무인 항공기와 하나의 그룹에 설정된 무인 항공기들 중 제1 무인항공기와 다른 무인항공기를 구별하기 위해 사용된 것이다. 따라서, 제2 무인항공기는 한대의 무인항공기를 의미하는 것이 아니고, 예를 들어, 제1 무인 항공기와 같은 그룹의 다른 무인 항공기가 2대있을 경우, 각각 제2 무인 항공기, 제3 무인항공기로 지칭할 수 있다.
상기와 같이, 본 출원에 따른 비행 제어 장치는 제 1 및 제 2 무인 항공기를 통해 상기 판별 및 재판별하는 일련의 과정을 수행함으로써, 무인 항공기에 의해 탐지된 표적에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 재판별된 표적이 실제 표적으로 결정된 경우, 제 1 무인 항공기는 표적의 좌표값을 중심으로 선회 비행하고, 제 2 무인 항공기는 다른 표적을 탐지하기 위해 비행할 수 있다. 이에 따라, 본 출원의 비행 제어 장치는, 탐지된 표적의 정확도에 대한 우수한 신뢰성을 달성하면서, 동시에 복수 개의 표적을 신속하게 탐지할 수 있다. 또한, 상기 재판별된 표적이 거짓 표적으로 결정된 경우, 제1 및 제2 무인 항공기는 선회 비행을 중단하고, 다른 표적을 탐색하기 위해 비행할 수 있다.
다른 예시에서, 제1 무인 항공기는 인접한 무인항공기를 적어도 2대 이상을 호출할 수 있다. 상기 제1 무인 항공기는 호출된 복수의 무인항공기가 표적이 실제 표적인지 여부를 재판별하여, 최종 결정될 때까지 탐지된 표적을 계속하여 선회 비행할 수 있다. 상기 최종 결정은 호출된 무인 항공기들 중 적어도 2 대 이상의 무인 항공기(제2 무인 항공기, 제3 무인 항공기 등)에 의한 재판별 결과값이 동일하게 나타날 때 이루어진다.
하나의 예시에서, 상기 최종 결정에서 결과값이 실제 표적인 경우, 제1 무인 항공기를 제외한 호출된 복수의 무인 항공기는 표적 판별을 중단하고 다른 표적을 탐지하기 위한 비행을 수행할 수 있다. 이와 반대로, 거짓 표적인 경우, 제1 무인 항공기 및 호출된 복수의 무인 항공기는 다른 표적을 탐지하기 위한 비행을 수행할 수 있다.
본 출원의 비행 제어 장치에 있어서, 상기 복수 개의 무인 항공기는 배터리 잔여량을 기반으로 계속 비행 또는 귀환 비행할 수 있다.
예를 들어, 상기 무인 항공기는 배터리 잔여량이 충분한 경우, 표적을 탐지하기 위해 계속 비행을 하지만, 상기 배터리 잔여량이 10% 미만, 15% 미만 또는 20% 미만인 경우 지정된 위치로 귀환하는 귀환 비행을 수행할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 무인 항공기는 귀환 비행을 하는 경우, 귀환 지점을 중심으로 선회 비행하면서 착륙할 수 있다. 상기 귀환 지점은 예를 들어, 무인 항공기가 이륙하기 전에 미리 설정된 지점일 수 있다.
또한, 본 출원의 비행 제어 장치는 상기 무인 항공기가 주변 장애물과 충돌하여 추락한 경우 상기 무인 항공기는 제어 대상에서 배제될 수 있다.
본 출원에서, 용어「추락한 무인 항공기」는 충돌 조건이 충족되는 항공기를 의미하며, 상기 충돌 조건은, 예를 들어, 서로 다른 두 개의 무인 항공기 또는 장애물과 무인 항공기의 사이의 거리가 항공기의 날개 길이 보다 작은 경우를 의미한다.
상기와 같이, 본 출원에 비행 제어 장치는 상기 추락한 무인 항공기를 제어 대상에서 배제함으로써, 상기 무인 항공기에 마련된 위치 센서에 의해 다른 무인 항공기의 탐색 경로에 혼선을 주는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 탐색 가능한 무인 항공기만을 선별하여 비행을 제어함으로써, 무인 항공기가 표적을 보다 효율적으로 탐색하도록 도모할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 본 출원에 따른 비행 제어 장치는, MATLAB 프로그램을 기반으로 전술한 일련의 과정을 수행할 수 있다.
도 2 내지 도 6은 본 출원에 따른 비행 장치에 있어서, MATLAB를 이용하여 무인 항공기를 제어하는 영상이다. 구체적으로, 도 2는 무인 항공기가 이륙한 후 표적을 탐지하기 위하여 발산 비행하는 영상을 나타낸다. 도 3은 표적이 실제 표적으로 최종 결정되거나, 또는 표적이 최종 판별될 때까지 선회비행 또는 다른 표적을 탐지하기 위하여 비행하는 영상을 나타낸다. 또한, 도 4는 무인 항공기의 귀환 비행하는 영상을 나타낸다. 도 5는 무인 항공기가 귀환 비행 시 선회 비행하는 영상을 하는 나타낸다. 도 6은 추락한 무인 항공기가 제어 대상에서 배제되는 영상을 나타낸다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 제어 장치는, 상기 MATLAB 프로그램을 적용함으로써 비행 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 비행 시뮬레이션은 여러가지 조절 인자들을 설정하여 다양한 환경을 실제 환경과 유사하게 모사할 수 있다. 상기 조절 인자는 예를 들어, 비행체, 표적, 임무 조건, 오차 설정에 대한 인자일 수 있다.
일 례로, 상기 비행체 조절 인자는, 비행체의 날개 길이, 속도, 가속도, 회전각, 센서부의 카메라 시야 범위, 통신 범위 등이 해당될 수 있다. 상기 표적 인자는, 실제 표적과 거짓 표적의 수, 표적의 위치 등이 해당한다. 상기 임무 조건 조절 인자는, 비행체의 배터리 시간, 귀환 시간, 임무 지역, 비행체의 수 등이 해당한다.
또한, 상기 오차 설정 조절 인자는 GPS 표준 편차, 표적 식별 능력, 비행체 자세각 표준 편차, 표적 위치 등이 해당한다.
본 출원은 비행 제어 방법에 관한 것이다. 상기 제어 방법은 전술한 비행 제어 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 따라서, 전술한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
하나의 예시에서, 상기 제어 방법은 복수의 비행체가 표적을 탐색하는 단계와, 상기 비행체 위치 및 표적의 수를 기반으로 하여 제어 법칙을 설계하는 단계와, 상기 제어 법칙을 비행 알고리즘에 할당하고, 상기 비행 알고리즘을 기반으로 하여 비행체의 비행을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원은 또한, 비행 제어 시스템에 관한 것이다.
예시적인 비행 제어 시스템은 복수의 비행체와, 전술한 비행 제어 장치를 포함한다. 상기 시스템은 전술한 비행 제어 장치를 이용해 복수의 비행체를 제어할 수 있고, 따라서, 상기 비행 제어 장치에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
하나의 실시예에서, 상기 MATLAB 프로그램을 이용한 시뮬레이션 조건은 이하와 같이 설정할 수 있다.
무인 항공기 설정
- 날개 길이(wing span): 4.5 feet
- GPS 위치 표준 편차: 5m
- 자세각 표준 편차: 2degrees(θ)
- 표적 위치 표준 편차: 50 m
- 통신 범위: 3mile
- 최대 속도: 50mph/ 최소 속도: 25mph
- 최대 가속도: 2mph/s
- 최대 회전각: 10 degrees(θ)/s
- 카메라 시야 범위(Field of View): 수평 30 degree(θ), 수직 22.5 degree(θ)
표적 설정
- 실제 표적과 거짓 표적의 개수
- 표적의 위치는 임의로 설정
표적 식별 능력 설정
- 비행 고도에 따라 표적에 대한 카메라 해상도가 떨어지므로 하기 표 1 내지 3과 같이 고도별 Confusion matrix를 적용하여 표적 식별 능력 차등 적용하였다.
- 실제 표적(T1, T2)과 거짓 표적(F)가 있다고 가정할 경우, 고도 300ft에서는 무인항공기가 실제 표적(T1)을 발견했을 경우, 상기 표적을 T1으로 판별할 확률 90%, T2로 판단할 확률 7%, 그리고 표적이 아니라고 판단할 확률 3%이고, 반대로 거짓 표적을 발견했을 경우 T1 이나 T2로 판단할 확률은 3%로 설정하였다. 상기 Confusion matrix의 확률은 임의로 조절 가능하다.
고도 300ft에서 Confusion Matrix 확률(%)
실제표적(T1) 실제표적(T2) 거짓 표적(F)
실제표적(T1) 90 7 3
실제표적(T2) 7 90 3
거짓 표적(F) 3 3 94
고도 500ft에서 Confusion Matrix 확률(%)
실제표적(T1) 실제표적(T2) 거짓 표적(F)
실제표적(T1) 80 15 10
실제표적(T2) 15 80 10
거짓 표적(F) 5 5 80
고도 1,000ft에서 Confusion Matrix 확률(%)
실제표적(T1) 실제표적(T2) 거짓 표적(F)
실제표적(T1) 70 20 15
실제표적(T2) 20 70 15
거짓 표적(F) 10 10 70
임무 조건 설정
- 무인 항공기 배터리 시간: 30분
- 귀환 시간: 배터리 잔여량 10% 미만
- 임무지역: 3 x 3 miles
- 무인 항공기 수: 16
오차 설정
- 실제 비행을 최대한 모사하기 위하여, 무인 항공기 위치 오차, 무인 항공기 자세각 오차, GPS 및 비행 오차에 의한 표적 위치 오차를 설정하였다. 상기 오차 설정은 무인항공기의 방향, 속도 그리고 표적 탐색에 영향을 미친다. 무인 항공기는 표적의 실제 위치와 설정된 오차 범위 내의 다른 좌표로 이동하여 회전 비행한다.
충돌 및 위험 발생 조건 설정
- 충돌 조건: 두 개의 무인항공기의 사이의 거리가 날개 길이(Wing span) 보다 작을 경우
- 위험 발생 조건: 두 개의 무인 항공기 사이의 거리가 날개 길이(Wing span) 3배 보다 작을 경우
상기와 같이, 본 출원에 따른 비행 제어 장치는 다양한 인자들을 조절하여 실제 비행과 유사한 비행 시뮬레이션을 구축할 수 있고, 이에 따라, 고도별로 제한된 시간(제한된 시간은 비행체의 배터리 용량에 의존) 내에 모든 표적을 최단 시간 내에 찾을 수 있는 비행체의 최소 가용 대수를 예측할 수 있으며, 경제적으로 표적을 탐색할 수 있고, 나아가, 고도별로 실제 표적과 거짓 표적을 최종 판단하는 비율을 분석하여 고도별 표적 식별의 신뢰성을 추정할 수 있으며, 고도별로 표적 탐색 임무시간 동안 몇 기의 비행체가 평균적으로 충돌하고 소실되는지 분석하여 안정적인 탐색을 위한 적정 고도를 분석할 수 있다.

Claims (16)

  1. 복수 개의 무인 항공기를 제어하는 비행 제어 장치로서,
    각각의 무인 항공기는 표적을 탐지하기 위한 카메라, 및 인접하는 무인 항공기의 위치 및 표적의 위치를 감지하고, 상기 위치 정보를 비행 제어 장치로 실시간으로 전송하는 위치 센서를 포함하고,
    상기 비행 제어 장치는, 상기 위치 센서로부터 전송된 위치 정보를 기반으로 복수 개의 무인 항공기 사이의 거리가 항공기 날개 길이의 5배 길이보다 작아지면 서로 간의 속도를 평균 속도로 조정하고, 유효 제어 신호 거리 내에서 서로 멀어지는 방향으로 비행하도록 제어하며,
    복수개의 무인 항공기 중 표적을 탐지한 제 1 무인 항공기는 상기 표적이 실제 표적인지 여부를 판별하고,
    상기 제 1 무인 항공기에 의해 탐지된 표적이 실제 표적으로 판별되는 경우, 상기 제 1 무인 항공기는 인접한 무인 항공기인 제 2 무인 항공기를 호출하며,
    제 2 무인 항공기는 상기 표적이 실제 표적인지 여부를 재판별하는 비행 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비행 제어 장치는 복수 개의 무인 항공기에 대하여 서로 간의 위치 좌표 평균값 측으로 비행하도록 유도하고, 동일한 위치 좌표 평균값 측으로 비행하는 복수 개의 무인 항공기를 하나의 그룹으로 설정하는 비행 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나의 그룹에 설정된 복수 개의 무인 항공기는 동일한 위치 좌표 평균값을 중심으로 선회 비행하는 비행 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 무인 항공기가 통신 중계기로 작용하는 경우 상기 유효 제어 신호 거리가 증가되는 비행 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비행 제어 장치는 무인 항공기가 미리 설정된 주변 장애물을 우회하여 비행하도록 제어하는 비행 제어 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 재판별된 표적이 실제 표적으로 결정된 경우, 제 1 무인 항공기는 표적의 좌표값을 중심으로 선회 비행하고, 제 2 무인 항공기는 다른 표적을 탐지하기 위해 비행하는 비행 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 재판별된 표적이 거짓 표적으로 결정된 경우, 제 1 및 제 2 무인 항공기는 표적 판별을 중단하고, 다른 표적을 탐지하기 위해 비행하는 비행 제어 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 무인 항공기는 배터리 잔여량을 기반으로 계속 비행 또는 귀환 비행하는 비행 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 무인 항공기는 귀환 비행을 하는 경우, 귀환 지점을 중심으로 선회 비행하면서 착륙하는 비행 제어 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    무인 항공기가 주변 장애물과 충돌하여 추락한 경우 상기 무인 항공기는 제어 대상에서 배제되는 비행 제어 장치.
  15. 삭제
  16. 복수의 비행체; 및
    상기 비행체를 제어하는 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항 및 제 10항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 무인 항공기 제어 장치를 포함하는 비행 제어 시스템.
KR1020170046774A 2017-04-11 2017-04-11 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템 KR101842217B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170046774A KR101842217B1 (ko) 2017-04-11 2017-04-11 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170046774A KR101842217B1 (ko) 2017-04-11 2017-04-11 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101842217B1 true KR101842217B1 (ko) 2018-03-26

Family

ID=61910841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170046774A KR101842217B1 (ko) 2017-04-11 2017-04-11 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101842217B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210082576A (ko) * 2019-12-26 2021-07-06 금오공과대학교 산학협력단 Gsa에 기반하는 군집 무인항공기의 정찰 방법
CN114326805A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 广东电网有限责任公司 无人机架空线路巡检协同控制方法、系统和存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6062079B2 (ja) * 2014-05-30 2017-01-18 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 無人型航空輸送機（ｕａｖ）の動作を制御するための制御器および方法ならびに乗り物

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6062079B2 (ja) * 2014-05-30 2017-01-18 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 無人型航空輸送機（ｕａｖ）の動作を制御するための制御器および方法ならびに乗り物

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210082576A (ko) * 2019-12-26 2021-07-06 금오공과대학교 산학협력단 Gsa에 기반하는 군집 무인항공기의 정찰 방법
KR102275225B1 (ko) * 2019-12-26 2021-07-08 금오공과대학교 산학협력단 Gsa에 기반하는 군집 무인항공기의 정찰 방법
CN114326805A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 广东电网有限责任公司 无人机架空线路巡检协同控制方法、系统和存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12002373B2 (en) Adaptive sense and avoid system
Mcfadyen et al. A survey of autonomous vision-based see and avoid for unmanned aircraft systems
EP3735621B1 (en) Adjustable object avoidance proximity threshold based on classification of detected objects
EP3735624B1 (en) Adjustable object avoidance proximity threshold
RU2692306C2 (ru) Система сопровождения для беспилотных авиационных транспортных средств
US20170313439A1 (en) Methods and syststems for obstruction detection during autonomous unmanned aerial vehicle landings
EP3483066B1 (en) Unmanned aerial vehicle (uav) landing systems and methods
US20080243371A1 (en) Control System for Automatic Circle Flight
US20080027647A1 (en) Collision Avoidance System
CN104656663A (zh) 一种基于视觉的无人机编队感知与规避方法
Richardson et al. Automated vision‐based recovery of a rotary wing unmanned aerial vehicle onto a moving platform
KR102386831B1 (ko) 군집 비행 시 포메이션 이탈 무인 비행체의 처리 시스템 및 방법
US20230028792A1 (en) Machine learning architectures for camera-based detection and avoidance on aircrafts
Zarandy et al. A novel algorithm for distant aircraft detection
KR101842217B1 (ko) 비행 제어 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 비행 제어 시스템
Sherman et al. Cooperative search and rescue using autonomous unmanned aerial vehicles
KR20190054432A (ko) 드론의 착륙 유도 장치 및 방법
JP7364153B2 (ja) コーディネートされた空域の探索
Scherer et al. First results in autonomous landing and obstacle avoidance by a full-scale helicopter
Loffi et al. Evaluation of onboard detect-and-avoid system for sUAS BVLOS operations
Qi et al. Detection and tracking of a moving target for UAV based on machine vision
Forlenza Vision based strategies for implementing Sense and Avoid capabilities onboard Unmanned Aerial Systems
Zsedrovits et al. Distant aircraft detection in sense-and-avoid on kilo-processor architectures
James et al. Vision based algorithm for automatic landing system of unmanned aerial vehicles: a review
Alshbatat Heuristic Optimization Technique to Locate and Avoid Buried Landmines: Drone-based Approach

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant