KR20120041585A - 티엠오 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법 - Google Patents

티엠오 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인 헬리콥터에 탑재되는 비행 제어 시스템(FCC)에 관한 것으로, 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여 무인 헬리콥터의 제어에 필요한 정보를 수신하고, 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하고, 저장된 정보와 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)를 이용하여 무인 헬리콥터를 제어하는 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템에 관한 것으로서, 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어에 필요한 정보를 병렬적으로 수신하는 객체 정보 수신부; 상기 객체 정보 수신부를 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하는 객체 정보 저장부; 및 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)로 구현되며, 상기 객체 정보 저장부를 통해 저장된 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터를 제어하는 유도 제어부; 를 포함한다.

Description

티엠오 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법{FLIGHT OPERATING SYSTEM FOR CONTROLLING UNMANNED HELICOPTER BASED ON THE TMO MODEL AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 무인 헬리콥터에 탑재되는 비행 제어 시스템(Flight Control Computer: FCC)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간 객체 모델인 티엠오(TMO) 모델을 기반으로 하는 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
티엠오(Time-triggered Message-triggered Object: TMO) 모델은 케인 킴(Kane Kim)과 코페츠(Kopetz)에 의해 공식화되어, 기능적인 규격뿐만 아니라 시간적인 규격도 정형적으로 제시할 수 있는 실시간 분산 객체 모델(Real-Time Distributed Object Model)이다.
티엠오(TMO) 모델은 도 1 에 도시된 바와 같이, 객체 데이터 저장소(1), 시간-계기 함수(2) 및 메시지-계기 함수(3)의 세 가지 멤버를 가진다.
객체 데이터 저장소(Object Data Store: ODS)는 실시간 데이터를 저장하기 위한 저장 공간으로, 객체 데이터 저장부분(Object Data Store Segment: ODSS) 단위로 관리된다. 그리고 객체 데이터 저장부분(ODSS)은 티엠오(TMO) 모델의 함수에 의해서 상호배타적으로 접근이 가능한 프라이빗(private) 속성을 가지며, 통신채널, 입출력장치 등의 외부 인터페이스는 접근 자격 환경(Environment Access Capability: EAC)을 통해서만 접근이 가능하다.
시간-계기 함수(Time-triggered Method 또는 Spontaneous Method: SpM)는 티엠오(TMO) 모델의 설계 당시에 설정된 시간을 주기로 활성화되어, 데드라인 안에서 실행을 종료해야만 하는 주기적 멤버 스레드이다. 상기 시간-계기 함수(SpM)의 시간 주기는 자율 활성 조건(Autonomous Activation Condition: AAC)에 상수로 설정된다.
메시지-계기 함수(Message-triggered Method 또는 Service Method: SvM)는 기존의 실시간 객체 모델이 가지는 함수와 같은 형태로, 외부 이벤트 메시지(External Event Messages)의 수신을 계기로 활성화되어, 데드라인 안에서 실행을 종료해야만 하는 멤버 스레드이다. 상기 외부 이벤트 메시지는 서비스 요청 큐(Service Request Queue)에 순서대로 적재되어 함수에 제공된다.
티엠오(TMO) 모델은 함수들이 동시에 객체 데이터 저장소(ODS)에 접근함으로써 발생되는 충돌을 방지하기 위한 조건(Basic Concurrency Constraint: BCC)을 규정함으로써, 메시지-계기 함수(SvM)의 방해없이 시간-계기 함수(SpM)의 수행을 보장할 수 있으며, 티엠오(TMO) 모델의 설계 단계에서 함수의 시작시간, 종료시간 및 데드라인을 설정함으로써 적시 서비스 능력을 보장할 수 있다.
한편, 1910년 미국을 시작으로, 유럽 국가들과 이스라엘 등은 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)를 개발하기 시작하였고, 현재에는 미국에만 약 155가지 종류의 무인항공기가 개발 중이거나 개발 완료하여, 군사 분야를 비롯해 여러 분야에서 활용하고 있다. 그리고 우리나라도 최초의 무인항공기인 송골매를 개발하여 2002년에 실전에 배치하였다.
또한, 최근에는 이러한 무인항공기에 운영 시스템을 탑재하여, 무인항공기가 단순한 작업 수행에서 벗어나, 탑재된 여러 장비들을 효율적으로 제어하여 다양한 임무를 수행할 수 있도록, 실시간 임베디드 운영체제(Real-Time Embedded Operating System)에 관한 연구가 곳곳에서 진행 중에 있다.
하지만, 종래의 실시간 임베디드 운영체제에서는 일정한 시간을 주기로 항공기의 위치, 자세 등을 제어하는 주기적 함수의 구현이 매우 복잡하며, 주기적 함수가 다른 함수와 충돌되는 경우 우선순위가 높은 다른 함수를 우선 실행하여, 정해진 시간 내에 항공기를 제어하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 무인 헬리콥터에 탑재되는 비행 제어 시스템(FCC)에 있어, 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여 무인 헬리콥터의 제어에 필요한 정보를 수신하고, 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하고, 저장된 정보와 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)를 이용하여 무인 헬리콥터를 제어하는 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 제 2 목적은, 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)를 이용하여 온도 정보 수신모듈을 구현함으로써, 온도 정보가 임계온도 이상이 되면 자동으로 무인 헬리콥터의 비행모드를 상승모드로 변경하는 무인 헬리콥터 비행운용 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템에 관한 것으로서, 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어에 필요한 정보를 병렬적으로 수신하는 객체 정보 수신부; 상기 객체 정보 수신부를 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하는 객체 정보 저장부; 및 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)로 구현되며, 상기 객체 정보 저장부를 통해 저장된 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터를 제어하는 유도 제어부; 를 포함한다.
한편, 본 발명은 객체 정보 수신부, 객체 정보 저장부 및 유도 제어부를 포함하는 무인 헬리콥터 비행운용 시스템을 이용한 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법에 있어서, 상기 객체 정보 수신부가 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어에 필요한 정보를 병렬적으로 수신하는 제 1 과정; 상기 객체 정보 저장부가 상기 제 1 과정을 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 병렬적으로 저장하는 제 2 과정; 및 상기 유도 제어부가 무인 헬리콥터를 비행모드에 따라 제어하는 제 3 과정; 을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 티엠오(TMO) 모델의 함수들과 객체 데이터 저장소(ODS)를 이용하여 무인 헬리콥터의 비행운용 시스템을 구성함으로써, 주기적 함수의 구현이 용이해지고, 주기적 함수의 적시성이 보장되어, 무인 헬리콥터의 정밀한 제어가 가능해지는 효과가 있다.
또한, 감지되는 온도가 임계온도 이상이 되면 자동으로 비행모드를 상승모드로 변경함으로써, 무인 헬리콥터가 능동적으로 고온 위험지역을 회피하며 임무를 수행하게 되는 효과가 있다.
도 1 은 공식화된 티엠오(TMO) 모델의 세 가지 멤버를 개념적으로 도시한 일예시도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터의 비행운용 방법에 관한 전체 흐름도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여 정보를 병렬적으로 수신하는 제 1 과정에 관한 세부 흐름도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 병렬적으로 저장하는 제 2 과정에 관한 세부 흐름도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 헬리콥터를 비행모드에 따라 제어하는 제 3 과정에 관한 세부 흐름도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행모드의 상태전이도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템에 관하여 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템(S)이 개념적으로 도시된 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 객체 정보 수신부(100), 객체 정보 저장부(200) 및 유도 제어부(300)를 포함하여 이루어진다.
객체 정보 수신부(100)는 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어 정보를 병렬적으로 수신하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 2 에 도시된 바와 같이 위치 정보 수신모듈(110), 자세 정보 수신모듈(120), 제어 정보 수신모듈(130), 지상 통제 수신모듈(140) 및 온도 정보 수신모듈(150)을 포함한다.
보다 구체적으로, 위치 정보 수신모듈(110)은 티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 위성 항법 장치(Global Positioning System: GPS) 또는 관성 항법 장치(Inertial Navigation System: INS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 위치 및 고도 정보를 수신한다.
또한, 자세 정보 수신모듈(120)은 티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 자세 방위 측정 표시 장치(Attitude and Heading Reference System: AHRS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 자세인 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw) 정보를 수신한다.
또한, 제어 정보 수신모듈(130)은 티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 서보 작동기 스위칭 모듈(Servo actuator sWitching Module: SWM)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭(cyclic lateral), 종 사이클릭(cyclic longitudinal), 콜렉티브(collective) 및 꼬리 로터(tail rotor)의 제어 정보를 수신한다.
또한, 지상 통제 수신모듈(140)은 티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 지상 통제 시스템(Ground Control System: GCS)으로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 호버링(hovering), 착륙, 점항법(point navigation) 및 다중점항법(multi-point navigation) 등의 비행모드, 비행목표지점 및 제어점 상한치의 통제 정보를 수신한다.
그리고, 온도 정보 수신모듈(150)은 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)로 구현되며, 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 별도의 온도 감지 장치(temperature sensor)를 통해 측정된 온도 정보를 수신한다.
객체 정보 저장부(200)는, 상기 객체 정보 수신부(100)를 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 병렬적으로 저장하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 2 에 도시된 바와 같이, 위치/자세 정보 저장모듈(210), 제어 정보 저장모듈(220), 지상 통제 저장모듈(230) 및 온도 정보 저장모듈(240)을 포함한다.
보다 구체적으로, 위치/자세 정보 저장모듈(210)은 상기 객체 정보 수신부(100)의 위치 정보 수신모듈(110)과 자세 정보 수신모듈(120)을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 위치, 고도 및 자세 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다.
또한, 제어 정보 저장모듈(220)은 상기 객체 정보 수신부(100)의 제어 정보 수신모듈(130)을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다.
또한, 지상 통제 저장모듈(230)은 상기 객체 정보 수신부(100)의 지상 통제 수신모듈(140)을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제한점 상한치의 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다.
그리고, 온도 정보 저장모듈(240)은 상기 객체 정보 수신부(100)의 온도 정보 저장모듈(150)을 통해 수신된 온도 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다.
유도 제어부(300)는 티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)로 구현되며, 상기 객체 정보 저장부(200)를 통해 저장된 정보를 이용하여 무인 헬리콥터를 제어하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 2 에 도시된 바와 같이 객체 정보 수신모듈(310), 위험 판단모듈(320) 및 비행 제어모듈(330)을 포함한다.
보다 구체적으로, 객체 정보 수신모듈(310)은 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)로부터 상기 객체 정보 저장부(200)를 통해 저장되어있는 객체 정보를 수신한다.
또한, 위험 판단모듈(320)은 상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터에 임계온도 이상의 위험이 존재하는지 판단한다. 바람직하게는, 상기 위험 판단모듈(320)은 상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는, 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인 경우, 무인 헬리콥터의 비행모드를 상승모드로 변경한다.
그리고, 비행 제어모듈(330)은 상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터를 비행모드에 따라 제어한다. 바람직하게는, 상기 비행 제어모듈(330)은 상기 객체 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는, 무인 헬리콥터의 위치, 고도, 자세 정보 및 제어 정보를 기초로, 무인 헬리콥터의 비행모드에 따른 목표 비행을 수행하기 위하여 필요한 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 값을 계산한다.
상술한 시스템을 이용한 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터의 비행운용 방법에 관하여 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터의 비행운용 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 객체 정보 수신부(100)는 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어 정보를 병렬적으로 수신하는 제 1 과정을 수행한다(S100).
또한, 객체 정보 저장부(200)는 상기 제 1 과정을 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 병렬적으로 저장하는 제 2 과정을 수행한다(S200).
그리고 유도 제어부(300)는 무인 헬리콥터를 비행모드에 따라 제어하는 제 3과정을 수행한다(S300).
도 4 내지 도 6 을 참조하여 보다 구체적으로 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터의 비행운용 방법의 세부과정을 살피면 다음과 같다.
도 4 는 제 1 과정(S100)의 세부 흐름도로서 그 흐름을 살피면, 객체 정보 수신부(100)의 위치 정보 수신모듈(110)은 별도의 위성 항법 장치(GPS) 또는 관성 항법 장치(INS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 위치 및 고도 정보를 수신한다(S110).
또한, 자세 정보 수신모듈(120)은 별도의 자세 방위 측정 표시 장치(AHRS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 자세인 롤, 피치 및 요 정보를 수신한다(S120).
또한, 제어 정보 수신모듈(130)은 별도의 서보 작동기 스위칭 모듈(SWM)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 수신한다(S130).
또한, 지상 통제 수신모듈(140)은 별도의 지상 통제 시스템(GCS)으로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제어점 상한치의 통제 정보를 수신한다(S140).
또한, 온도 정보 수신모듈(150)은 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 별도의 온도 감지 장치를 통해 측정된 온도 정보를 수신한다(S150).
상기 제 1 과정의 S110 내지 S150 각 단계는 외부 메시지 또는 일정한 시간을 계기로, 병렬적으로 정보를 수신한다.
도 5 는 제 2 과정(S200)의 세부 흐름도로서 그 흐름을 살피면, 객체 정보 저장부(200)의 위치/자세 정보 저장모듈(210)은 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 위치, 고도 및 자세 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다(S210).
또한, 제어 정보 저장모듈(220)은 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다(S220).
또한, 지상 통제 저장모듈(230)은 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제어점 상한치의 통제 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다(S230).
그리고, 온도 정보 저장모듈(240)은 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 온도 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장한다(S240).
상기 제 2 과정의 S210 내지 S240 각 단계는 저장할 정보가 수신되는 경우, 병렬적으로 정보를 저장한다.
도 6 은 제 3 과정(S300)의 세부 흐름도로서 그 흐름을 살피면, 유도 제어부(300)의 객체 정보 수신모듈(310)은 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)로부터 상기 제 2 과정을 통해 저장되어있는 객체 정보를 수신한다(S310).
또한, 유도 제어부(300)의 위험 판단모듈(320)은 상기 S310 단계를 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인지 판단한다(S320).
제 S320 단계의 판단결과, 온도 정보가 임계온도 이상인 경우, 위험 판단모듈(320)은 무인 헬리콥터의 비행모드를 상승모드로 변경한다(S330).
그리고, 비행 제어모듈(330)은 상기 S310 단계를 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는, 무인 헬리콥터의 위치, 고도, 자세 정보 및 제어 정보를 기초로, 무인 헬리콥터의 비행모드에 따른 목표 비행을 수행하기 위하여 필요한, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 값을 계산한다(S340).
제 S320 단계의 판단결과, 온도 정보가 임계온도 이하인 경우, S330 단계를 수행하지 않고 곧바로 상기 S340 단계로 절차를 이행한다.
상술한 시스템을 이용한 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행모드의 상태전이에 관하여 도 7 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터의 비행모드의 상태전이도로서, 도시된 바와 같이 주기되어있는 무인 헬리콥터가 지상 통제 시스템(GCS)으로부터 이륙 명령을 수신하면, 무인 헬리콥터의 비행모드는 이륙모드(10)로 설정된다. 그리고 무인 헬리콥터의 이륙이 완료되면, 무인 헬리콥터의 비행모드는 호버링모드(20)로 전이한다.
또한, 호버링모드(20)에서 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인 경우, 무인 헬리콥터의 비행모드는 상승모드(30)로 전이한다. 그리고 무인 헬리콥터가 안전고도에 진입하여 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이하가 되면, 다시 무인 헬리콥터의 비행모드는 호버링모드(20)로 전이한다.
또한, 무인 헬리콥터가 지상 통제 시스템(GCS)으로부터 점항법 또는 다중점항법의 명령을 수신하면, 무인 헬리콥터의 비행모드는 기동모드(40)로 전이한다.
또한, 기동모드(40)에서 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인 경우, 무인 헬리콥터의 비행모드는 상승모드(30)로 전이한다. 그리고 무인 헬리콥터가 안전고도에 진입하여 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이하가 되면, 다시 무인 헬리콥터의 비행모드는 기동모드(40)로 전이한다.
또한, 무인 헬리콥터가 지상 통제 시스템(GCS)으로부터 착륙 명령을 수신하면, 무인 헬리콥터의 비행모드는 착륙모드(50)로 전이한다.
그리고, 착륙모드(50)에서 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인 경우, 무인 헬리콥터의 비행모드는 상승모드(30)로 전이한다. 그리고 무인 헬리콥터가 안전 고도에 진입하여 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이하가 되면, 다시 무인 헬리콥터의 비행모드는 호버링모드(20)로 전이한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 티엠오 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템
100: 객체 정보 수신부 110: 위치 정보 수신모듈
120: 자세 정보 수신모듈 130: 제어 정보 수신모듈
140: 지상 통제 수신모듈 150: 온도 정보 수신모듈
200: 객체 정보 저장부 210: 위치/자세 정보 저장모듈
220: 제어 정보 저장모듈 230: 지상 통제 저장모듈
240: 온도 정보 저장모듈 300: 유도 제어부
310: 객체 정보 수신모듈 320: 위험 판단모듈
330: 비행 제어모듈 1: 객체 데이터 저장소
2: 시간-계기 함수 3: 메시지-계기 함수
10: 이륙모드 20: 호버링모드
30: 상승모드 40: 기동모드
50: 착륙모드

Claims (17)

  1. 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템에 있어서,
    티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어 정보를 병렬적으로 수신하는 객체 정보 수신부(100);
    상기 객체 정보 수신부(100)를 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 병렬적으로 저장하는 객체 정보 저장부(200); 및
    티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)로 구현되며, 상기 객체 정보 저장부(200)를 통해 저장된 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터를 제어하는 유도 제어부(300); 를 포함하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 객체 정보 수신부(100)는,
    티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 위성 항법 장치(GPS) 또는 관성 항법 장치(INS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 위치 및 고도 정보를 수신하는 위치 정보 수신모듈(110);
    티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 자세 방위 측정 표시 장치(AHRS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 자세인 롤, 피치 및 요 정보를 수신하는 자세 정보 수신모듈(120);
    티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 서보 작동기 스위칭 모듈(SWM)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 수신하는 제어 정보 수신모듈(130);
    티엠오(TMO) 모델의 메시지-계기 함수(SvM)로 구현되며, 별도의 지상 통제 시스템(GCS)으로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제어점 상한치의 통제 정보를 수신하는 지상 통제 수신모듈(140); 및
    티엠오(TMO) 모델의 시간-계기 함수(SpM)로 구현되며, 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 별도의 온도 감지 장치를 통해 측정된 온도 정보를 수신하는 온도 정보 수신모듈(150); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 객체 정보 저장부(200)는,
    상기 객체 정보 수신부(100)를 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 위치, 고도 및 자세 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS)으로 저장하는 위치/자세 저장모듈(210);
    상기 객체 정보 수신부(100)를 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS)으로 저장하는 제어 정보 저장모듈(220);
    상기 객체 정보 수신부(100)를 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제한점의 상한치 정보를 TMO모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS)으로 저장하는 지상 통제 저장모듈(230); 및
    상기 객체 정보 수신부(100)를 통해 수신된, 온도 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS)으로 저장하는 온도 정보 저장모듈(240); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 제어부(300)는,
    자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)로부터 상기 객체 정보 저장부(200)를 통해 저장되어있는 객체 정보를 수신하는 객체 정보 수신모듈(310);
    상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터에 임계온도 이상의 위험이 존재하는지 판단하는 위험 판단모듈(320); 및
    상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보를 이용하여, 무인 헬리콥터를 비행모드에 따라 제어하는 비행 제어모듈(330); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위험 판단모듈(320)은,
    상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는, 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인 경우, 무인 헬리콥터의 비행모드를 상승모드로 변경하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 비행 제어모듈(330)은,
    상기 객체 정보 수신모듈(310)을 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는, 무인 헬리콥터의 위치, 고도, 자세 정보 및 제어 정보를 기초로 무인 헬리콥터의 비행모드에 따른 목표 비행을 수행하기 위하여 필요한 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 시스템.
  7. 객체 정보 수신부(100), 객체 정보 저장부(200) 및 유도 제어부(300)를 포함하는 무인 헬리콥터 비행운용 시스템을 이용한 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법에 있어서,
    (a) 상기 객체 정보 수신부(100)가 티엠오(TMO) 모델의 함수들을 이용하여, 무인 헬리콥터의 제어 정보를 병렬적으로 수신하는 제 1 과정;
    (b) 상기 객체 정보 저장부(200)가 상기 제 1 과정을 통해 수신된 정보를 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 병렬적으로 저장하는 제 2 과정; 및
    (c) 상기 유도 제어부(300)가 무인 헬리콥터를 비행모드에 따라 제어하는 제 3 과정; 을 포함하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 과정은,
    상기 객체 정보 수신부(100)가 별도의 위험 항법 장치(GPS) 또는 관성 항법 장치(INS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 위치 및 고도 정보를 수신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 과정은,
    상기 객체 정보 수신부(100)가 별도의 자세 방위 측정 표시 장치(AHRS)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 자세인 롤, 피치 및 요 정보를 수신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 과정은,
    상기 객체 정보 수신부(100)가 별도의 서보 작동기 스위칭 모듈(SWM)로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 수신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 과정은,
    상기 객체 정보 수신부(100)가 별도의 지상 통제 시스템(GCS)으로부터 수신되는 메시지를 계기로 활성화되어, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제어점 상한치의 통제 정보를 수신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 과정은,
    상기 객체 정보 수신부(100)가 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 별도의 온도 감지 장치를 통해 측정된 온도 정보를 수신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 과정은,
    상기 객체 정보 저장부(200)가 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 위치, 고도 및 자세 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 과정은,
    상기 객체 정보 저장부(200)가 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 과정은,
    상기 객체 정보 저장부(200)가 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 무인 헬리콥터의 비행모드, 비행목표지점 및 제어점의 상한치의 통제 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 과정은,
    상기 객체 정보 저장부(200)가 상기 제 1 과정을 통해 수신된, 온도 정보를 하나의 객체 데이터 저장부분(ODSS) 단위로 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)에 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 과정은,
    (c-1) 상기 유도 제어부(300)가 자율 활성 조건(AAC)에 설정된 일정한 시간을 주기로 활성화되어, 티엠오(TMO) 모델의 객체 데이터 저장소(ODS)로부터 상기 제 2 과정을 통해 저장되어있는 객체 정보를 수신하는 단계;
    (c-2) 상기 유도 제어부(300)가 상기 (c-1) 단계를 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는 온도 정보가 기 설정되어있는 임계온도 이상인 경우, 무인 헬리콥터의 비행모드를 상승모드로 변경하는 단계; 및
    (c-3) 상기 유도 제어부(300)가 상기 (c-1) 단계를 통해 수신된 객체 정보에 포함되어있는, 무인 헬리콥터의 위치, 고도, 자세 정보 및 제어 정보를 기초로, 무인 헬리콥터의 비행모드에 따른 목표 비행을 수행하기 위하여 필요한, 무인 헬리콥터의 횡 사이클릭, 종 사이클릭, 콜렉티브 및 꼬리 로터의 제어 값을 계산하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 티엠오(TMO) 모델 기반의 무인 헬리콥터 비행운용 방법.
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