| 초록 |
□연구개요 위성항법 시스템(GNSS)이 이용 불능인 상황이거나 GNSS 신호를 사용하기에 제약이 많은 환경에서 활용할 수 있는 초정밀 위치측정 서비스를 제공하는 멀티콥터 네트워크 기반의 대체 위치측정 시스템(MUNAPS; MUltirotor Network based Alternative Positioning System)을 연구한다. MUNAPS는 Ultra Wide Band(UWB)를 멀티콥터에 장착하여 5~10여 개의 네트워크화 된 멀티콥터 편대를 마치 GNSS 위성과 같이 사용함으로 사용자에게 수십 센티미터 오차 수준의 3차원 위치측정 성능을 제공하도록 개발된 시스템이다. 멀티콥터 편대는 사용자의 명령에 따라 자동으로 파견(deploy)되고 임무를 마친 후 또한 자동으로 귀환(return)하며 서비스 가능 지역은 수백 미터에서 수 킬로미터에 이른다. 특히 MUNAPS는 특정한 한 형태로만 편대 정지 비행하는 (hovering) 것이 아니라 각 응용 분야에 최적화된 형태로 자유롭게 변화하며 사용자에게 최적의 위치측정 정확도를 제공할 수 있다. □연구 목표대비 연구결과 1. UWB 기반 상대 거리 측정값을 이용한 MUNAPS cooperative positioning 기법을 연구하였으며 지역 좌표계 구축 방식 및 TOA/TDOA 기반 측위 기법의 정확도를 비교하였음 2. 측위 정확도를 고려한 포텐셜 필드 기반 Cooperative positioning constrained 경로 탐색 알고리즘을 개발함 3. UWB Cooperative Positioning 기반 MUNPAS 경로 생성 기법 및 MUNAPS의 자동 전개 및 귀환을 위한 편대 비행 rule을 연구함 4. 자동항법이 가능한 MUNAPS 쿼드콥터 플랫폼(프로토타입)을 구축하였으며, 프로토타입을 이용하여 경로 탐색 알고리즘의 실시간 경로 생성 성능을 검증함 5. MUNAPS 시스템 총괄을 위한 command center 역할의 Remote PC를 구현하고, MUNAPS의 비행 상태를 모니터링하고, 경로를 입력하거나, 간단한 명령을 내릴 수 있도록 시스템을 구축함 6. MATLAB 시뮬레이션 및 실내외에서의 MUNAPS 프로토타입을 이용한 실험을 통해 MUNAPS 편대 비행을 이용한 대체 위치측정 시스템의 측위 성능을 검증함 □연구개발결과의 중요성 본 연구에서 개발한 멀티콥터 기반 초정밀 위치측정 시스템(MUNAPS)은 무인 이동체 운용 및 편대 비행 기술의 진전과 관련 응용 분야의 발전을 도모할 수 있다. 기존 무인 시스템의 편대 비행 방식이 GNSS 위치정보를 이용한 단순 대형 유지였다면 본 시스템은 GNSS가 사용 불가능한 경우에도 멀티콥터 간 UWB 기반의 상대 거리 값을 사용하여 정밀한 편대 비행을 한다. MUNPAS는 그 응용 분야가 군사, 재난 구조, 긴급 항공기 착륙, 정밀 자동화 작업, 도심에서의 자율항법, 위성항법 음영지역에서 재난구조지원, 행성 탐사 등으로 광범위하며, GNSS 및 다른 대체 위치측정 시스템의 한계를 효과적으로 극복할 수 있는 시스템으로 이 연구가 중요하다 할 수 있다. (출처 : 요 약 문 2p) |
