[학위논문]항공기에 사용되는 레이저 고도계와 초음파 거리계의 저고도 측정 알고리즘 설계 연구 A study on Low Altitude Measurement Algorithm using a Laser Altimeter and an Ultrasonic Rangefinder used in Aircrafts원문보기
본 논문은 현재 항공기에서 많이 사용되고 있는 레이저 고도계와 초음파 거리계에 대하여 각각의 특징을 확인하고 약결합방식을 이용한 센서 융합에 대하여 연구를 하였다. 레이저 고도계는 직진성이 강한 레이저를 레이저 거리측정기에서 발사하여 물체에 반사되어 되돌아오는 원리를 이용한 것으로, 어두운 표면에서는 레이저 빛을 흡수하기 때문에 고도획득이 불가능하고, 지면의 반사각도에 대한 난반사의 경우에도 고도 획득이 불가능한 단점이 있다. 또한 안개가 자욱한 날의 경우도 레이저 빛에 대한 파장의 영향으로 고도 측정이 불가능하다. 초음파 거리계는 초음파를 발사하여 대상물에 발사되어 수신되는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 장치로, 음파의 특성상 온도 및 ...
본 논문은 현재 항공기에서 많이 사용되고 있는 레이저 고도계와 초음파 거리계에 대하여 각각의 특징을 확인하고 약결합방식을 이용한 센서 융합에 대하여 연구를 하였다. 레이저 고도계는 직진성이 강한 레이저를 레이저 거리측정기에서 발사하여 물체에 반사되어 되돌아오는 원리를 이용한 것으로, 어두운 표면에서는 레이저 빛을 흡수하기 때문에 고도획득이 불가능하고, 지면의 반사각도에 대한 난반사의 경우에도 고도 획득이 불가능한 단점이 있다. 또한 안개가 자욱한 날의 경우도 레이저 빛에 대한 파장의 영향으로 고도 측정이 불가능하다. 초음파 거리계는 초음파를 발사하여 대상물에 발사되어 수신되는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 장치로, 음파의 특성상 온도 및 공기밀도, 진동에 영향을 받는 단점이 있지만 매질에 대한 영향이 적고, 주변 환경에 대한 영향이 적은 특징을 가졌다. 따라서 레이저 고도계와 초음파 거리계를 융합하여 새로운 시스템 알고리즘을 설계하였고, 실험을 통하여 2미터 이하의 저고도에서 사용할 경우, 레이저 고도계의 단점을 초음파 거리계로 보완할 수 있음을 확인하였다. 차후 센서들의 소형 경량화가 되고 좀더 정확한 데이터값이 측정된다면 자동이착륙을 위해 정밀한 고도 측정을 필요로 하는 무인항공기에서 사용될 수 있을 것으로 판단되며, 유인항공기에서도 초음파 거리계의 측정거리가 일정수준의 결심고도까지 측정이 된다면 이착륙시에 조종사에게 보다 안정적이고 정확한 고도 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문은 현재 항공기에서 많이 사용되고 있는 레이저 고도계와 초음파 거리계에 대하여 각각의 특징을 확인하고 약결합방식을 이용한 센서 융합에 대하여 연구를 하였다. 레이저 고도계는 직진성이 강한 레이저를 레이저 거리측정기에서 발사하여 물체에 반사되어 되돌아오는 원리를 이용한 것으로, 어두운 표면에서는 레이저 빛을 흡수하기 때문에 고도획득이 불가능하고, 지면의 반사각도에 대한 난반사의 경우에도 고도 획득이 불가능한 단점이 있다. 또한 안개가 자욱한 날의 경우도 레이저 빛에 대한 파장의 영향으로 고도 측정이 불가능하다. 초음파 거리계는 초음파를 발사하여 대상물에 발사되어 수신되는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 장치로, 음파의 특성상 온도 및 공기밀도, 진동에 영향을 받는 단점이 있지만 매질에 대한 영향이 적고, 주변 환경에 대한 영향이 적은 특징을 가졌다. 따라서 레이저 고도계와 초음파 거리계를 융합하여 새로운 시스템 알고리즘을 설계하였고, 실험을 통하여 2미터 이하의 저고도에서 사용할 경우, 레이저 고도계의 단점을 초음파 거리계로 보완할 수 있음을 확인하였다. 차후 센서들의 소형 경량화가 되고 좀더 정확한 데이터값이 측정된다면 자동이착륙을 위해 정밀한 고도 측정을 필요로 하는 무인항공기에서 사용될 수 있을 것으로 판단되며, 유인항공기에서도 초음파 거리계의 측정거리가 일정수준의 결심고도까지 측정이 된다면 이착륙시에 조종사에게 보다 안정적이고 정확한 고도 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
In this paper, we confirmed respective features that are related to the laser altimeter and the ultrasonic rangefinder currently used in aircrafts. Following this, we also studied the sensor fusion consisted of loosly-coupled method. The laser altimeter is using a principle that the laser from a las...
In this paper, we confirmed respective features that are related to the laser altimeter and the ultrasonic rangefinder currently used in aircrafts. Following this, we also studied the sensor fusion consisted of loosly-coupled method. The laser altimeter is using a principle that the laser from a laser telemeter to objectives is reflected and then returned. There is some defects which are both getting altitude when the surface reflected is dark and where the angle of surface exist. Further more, it is impossible to get altitude when there is some fog due to the wave length of light. The ultrasonic rangefinder which has some advantages and disadvantages is a device that measures the distance from the device to the objects which reflect light. At the time, Figuring out the time of consuming is attributed to the light. Thus, we designed the new system algorithm which fused both the laser altimeter and the ultrasonic rangefinder. Through the experiment, we find that we can cover defects of laser altimeter when we use it below 2 meter as like low level altitude. If there are some renovation that sensors can be much more smaller, lighter, and accurate, it will be used in UAV system which needs to measure concise altitude and even manned airplane.
In this paper, we confirmed respective features that are related to the laser altimeter and the ultrasonic rangefinder currently used in aircrafts. Following this, we also studied the sensor fusion consisted of loosly-coupled method. The laser altimeter is using a principle that the laser from a laser telemeter to objectives is reflected and then returned. There is some defects which are both getting altitude when the surface reflected is dark and where the angle of surface exist. Further more, it is impossible to get altitude when there is some fog due to the wave length of light. The ultrasonic rangefinder which has some advantages and disadvantages is a device that measures the distance from the device to the objects which reflect light. At the time, Figuring out the time of consuming is attributed to the light. Thus, we designed the new system algorithm which fused both the laser altimeter and the ultrasonic rangefinder. Through the experiment, we find that we can cover defects of laser altimeter when we use it below 2 meter as like low level altitude. If there are some renovation that sensors can be much more smaller, lighter, and accurate, it will be used in UAV system which needs to measure concise altitude and even manned airplane.
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