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[국내논문] 드론의 고도 유지를 위한 가속도센서 기반 고도 측정 알고리즘 개선
Improvement of Altitude Measurement Algorithm Based on Accelerometer for Holding Drone's Altitude 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.6 no.10, 2017년, pp.473 - 478  

김덕엽 (경북대학교 컴퓨터학부) ,  윤보람 (경북대학교 컴퓨터학부) ,  이성희 (경북대학교 컴퓨터학부) ,  이우진 (경북대학교 컴퓨터학부)

초록
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드론은 비행 목적을 달성하기 위해 고도 유지를 필요로 하는 경우가 많다. 일반적으로 드론의 고도 유지 기능은 현재 측정되는 고도 정보에 따라 드론을 상승시키거나 하강시키는 작업을 반복하는 것을 의미한다. 고도 유지 중에 모터 속도 차이로 인한 추력의 불균형이나 바람 등의 외적 요인으로 인해 드론의 고도가 계속 변한다. 그럼에도 불구하고 고도를 유지하기 위해서는 기본적으로 계속해서 변하는 드론의 고도를 정확하게 측정해야 한다. 드론의 고도 측정 방법은 일반적으로 가속도센서를 사용한다. 이 방법은 적분 오차 누적으로 인한 측정값이 발산하는 문제와 드론의 기체 진동조차 고도 변화로 인지하는 문제가 존재한다. 그래서 상용 드론이나 기존 연구에서는 가속도센서를 제외한 별도의 센서를 추가하여 고도 측정에 사용한다. 그러나 추가하는 센서 대부분은 측정거리에 제한이 있으며 여러 센서들을 같이 사용하는 경우 센서 값들의 연산 처리가 많아져 고도 측정 속도가 지연될 우려가 있다. 따라서 드론의 고도 유지, 고도 측정 성능에 영향을 주지 않으면서 정확한 고도를 측정할 수 있는 방안이 필요하다. 본 논문에서는 가속도센서를 이용하는 일반적인 고도 측정 방법을 개선한 측정 알고리즘을 제안하고 본 알고리즘을 적용한 결과로 고도 유지와 고도 측정의 정확성이 향상됨을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Drones require altitude holding in order to achieve flight objectives. The altitude holding of the drone is to repeat the operation of raising or lowering the drone according to the altitude information being measured in real-time. When the drones are maintained altitude, the drone's altitude will c...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 드론의 고도 유지는 보정 스로틀 값 계산을 위해 정확한 고도 측정이 필요하다. 본 논문에서는 고도 측정의 정확도를 높이고자 일반적인 드론의 고도 측정 방법에서 나타나는 여러 문제점들을 개선한 가속도센서 기반의 고도 측정 알고리즘을 제안하였다. 실험결과 제안한 방법으로 측정한 드론의 고도 오차율은 약 10%로 기존의 방법보다 정확한 고도 측정이 가능함을 보였다.
  • 본 논문에서는 일반적인 드론의 고도 측정 방법에서 발생하는 적분 오차, 진동으로 인한 측정 오차, 프로펠러의 바람의 문제들을 개선한 고도 측정 알고리즘을 제안한다. 또 제안한 알고리즘을 적용하여 고도 측정의 정확성과 고도 유지 능력이 향상됨을 보인다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가속도센서를 이용한 이동거리 측정 기법은 어떻게 이동거리를 측정하는가? 가속도센서를 이용한 이동거리 측정 기법[5]에서는 가속도 크기에 따라 인자값과 임계값을 적용하고 사람의 보폭을 고려하여 이동거리를 측정한다. 이 시스템의 오차율은 8%로 기성품이 가진 오차율 13%보다 적어 보행자 이동거리 측정 시스템이 개선되었음을 보인다.
일반적인 드론의 고도 유지 기능은? 드론은 비행 목적을 달성하기 위해 고도 유지를 필요로 하는 경우가 많다. 일반적으로 드론의 고도 유지 기능은 현재 측정되는 고도 정보에 따라 드론을 상승시키거나 하강시키는 작업을 반복하는 것을 의미한다. 고도 유지 중에 모터 속도 차이로 인한 추력의 불균형이나 바람 등의 외적 요인으로 인해 드론의 고도가 계속 변한다.
가속도센서를 사용하여 드론의 고도를 측정하는 방법의 문제점은? 드론의 고도 측정 방법은 일반적으로 가속도센서를 사용한다. 이 방법은 적분 오차 누적으로 인한 측정값이 발산하는 문제와 드론의 기체 진동조차 고도 변화로 인지하는 문제가 존재한다. 그래서 상용 드론이나 기존 연구에서는 가속도센서를 제외한 별도의 센서를 추가하여 고도 측정에 사용한다.
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참고문헌 (11)

  1. S. I. Oh, "A Case Study Civilian Drone," in Proceedings of the KOSBE Summer Conference, pp.315-318, 2015. 

  2. P. J. Kim and H. J. Kim, "Design of an Image-Based Quadrotor Controller for Automatic Landing on Shipboard," in Proceedings of the KSAS Conference, pp.442-446, 2013. 

  3. Y. S. Lee, E. Kim, and J. M. Kim, "A Study on the Drones which the Flight Covers Indoor using by a Beacon," in Proceedings of the IEEK Summer Conference, pp.1624-1626, 2015. 

  4. H. Yu, S. B. Cheon, Y. J. Lee, T. S. Gang, and G. I. Jee, "Altitude Measurement Using Differential Altitude Sensors and DGPS for a UAV," in Proceedings of the KSAS Conference, pp.399-402, 2004. 

  5. S. H. Park, J. H. Lee, S. W. Kim, J. H. Im, and J. Y. Ryu, "Moving Distance Measurement System using a Accelerometer Sensor," The KIICE Journal: Vol.16, No.6, pp.1300-1305, 2012. 

  6. H. Deilamsalehy and T. C. Havens, "Sensor fused threedimensional localization using IMU, camara and LiDAR," in Proceedings of the IEEE SENSORS Conference, pp.1-3, 2016. 

  7. H. Liu, M. Liu, X. Wei, Q. J. Song, Y. J. Ge, and L. Wang, "Auto altitude holding of quadrotor UAVs with Kalman filter based vertical velocity estimation," in Proceedings of the WCICA Conference, pp.4765-4770, 2014. 

  8. Y. G. Yusuf and H. W. Agung, "Optimizing ultrasonic and barometric sensors for quadcopter's altitude-hold using YoHe V1.2 PID and KK V2.0 boards," in Proceedings of the ISSIMM Conference, pp.37-42, 2016. 

  9. D. Hetenyi, M. Gotzy, and L. Blazovics, "Sensor fusion with enhanced Kalman Filter for altitude control of quadrotors," in Proceedings of the SACI Conference, pp.413-418, 2016. 

  10. A. H. Ahmed, A. N. Ouda, A. M. Kamel, and Y. Z. Elhalwagy, "Attitude stabilization and altitude control of quadrotor," in Proceedings of the ICENCO Conference, pp.123-130, 2016. 

  11. J. Zhao, Y. Li, and Z. Pei, "Design on altitude control system of quad rotor based on laser radar," in Proceedings of the AUS Conference, pp.105-109, 2016. 

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