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공공 빅데이터를 이용한 UAV 위험구역검출 및 회피방법
Detecting and Avoiding Dangerous Area for UAVs Using Public Big Data 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.8 no.6, 2019년, pp.243 - 250  

박경석 (첨단정보통신융합산업기술원) ,  김민준 (한국정보화진흥원 AI데이터팀) ,  김승호 (경북대학교 컴퓨터학부)

초록
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움직이는 UAV는 많은 위치에너지와 운동에너지를 가지므로 지상으로 추락하는 경우 많은 충격량을 가질 수 있다. 이는 인명피해로 연결될 수 있기 때문에 본 논문에서는 UAV 비행경로 상의 인구밀집지역을 위험구역으로 정의하였다. 기존의 UAV 경로비행은 사용자에 의해 미리 설정된 경로만을 운행하는 수동적인 형태였다. 일부 UAV는 경로비행 중 장애물을 회피하는 시스템 등 안전기능을 포함하고 있지만, 실시간 비행환경변화에 대응하기에는 부족하다. UAV 경로비행에 공공 빅데이터를 활용할 경우, 위험구역을 검출하고 회피비행을 수행할 수 있어서 실시간 비행환경변화에 대한 대응이 향상될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 실시간으로 수집된 빅데이터를 활용하여 위험구역을 회피하는 최적경로 비행 방안을 제안한다. 실험 결과, 제안하는 자동경로비행에서 목적지와 목적지에 따른 경로를 지정할 경우, 실시간으로 위험지역을 판단하여 최적 우회경로로 비행하는 것을 확인하였다. 추후 회피방안에 따라 비행하여 획득하는 영상의 질적 만족도를 높일 수 있는 방안을 연구할 예정이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because of a moving UAV has a lot of potential/kinetic energy, if the UAV falls to the ground, it may have a lot of impact. Because this can lead to human casualities, in this paper, the population density area on the UAV flight path is defined as a dangerous area. The conventional UAV path flight w...

주제어

표/그림 (19)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 제안하는 비행 방법은 인구밀집지역의 경우 안전에 취약하기 때문에 안전하게 비행이 가능한 경로로 비행하는 것을 목적으로 한다. 오프라인 데이터는 지자체로부터 제공받은 2018년 대구지역 교통카드 승하차 태그데이터를 이용하였으며 지역행사정보는 UAV 비행 시점의 지역 행사정보를 Open API를 이용하여 실시간으로 전송받는다.
  • 본 논문에서는 기존의 자동경로비행기법에 추가적으로 해당 경로에 대한 행사정보, 교통카드 태그정보 등 유동인구를 판단할 수 있는 데이터를 활용해 UAV 스스로 위험구역을 회피하는 최적 경로비행 설정 기법을 제안한다. 먼저 UAV 비행규제및 기존의 자동경로비행기법, 빅데이터 구조를 2장에서 다루도록 한다.
  • 본 논문에서는 이 중 1년 단위로 발생하는 시계열의 변동 요인인 계절 변동(seasonal variation)을 분석하기 위해 2018년 동안의 교통카드 승하차 태그데이터를 수집 및 분석하였 다. 이러한 분석은 과거에 대한 정보가 존재하고, 과거의 패턴이 미래에도 반복될 것이라는 가정에 의해서 이루어진다.
  • 빅데이터 분석은 사용자가 인식하지 못한 데이터 간의 상관관계를 발견할 수 있기 때문에 시간을 크게 줄이고 문제 해결을 위한 주요 정보를 제공할 수 있다[8]. 이에 본 논문에서는 월별, 시간대별 해당 정류장에서 승하차를 위한 교통카드 태그 수를 분석하여 자동경로비행에 접목시키는 방법을 제안한다. 또한 빅데이터 수집 기술을 이용하여 경로비행을 실시한 시간의 행사정보를 수집하여 자동경로비행에 활용하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 실시간으로 반영되는 지역행사정보와 교통카드 태깅 정보를 이용하여 인구밀집도를 조사한다. 이후 인구밀집지역을 우회하여 비행하는 위험지역 회피 방법을 제안하고자 한다.
  • 또한 위험구역이 겹칠 경우 적중률이 낮아지는 부분에 있어 geofence 에너지 손실률 및위험도를 고려하여 연구할 예정이다. 추가적으로 회피 비행에 따른 비행 목표 품질의 저하 정도를 세분화하여 조사하고, 이를 단계적으로 최소화할 수 있는 방안을 연구하고자 한다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 이 중 1년 단위로 발생하는 시계열의 변동 요인인 계절 변동(seasonal variation)을 분석하기 위해 2018년 동안의 교통카드 승하차 태그데이터를 수집 및 분석하였 다. 이러한 분석은 과거에 대한 정보가 존재하고, 과거의 패턴이 미래에도 반복될 것이라는 가정에 의해서 이루어진다.
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참고문헌 (16)

  1. Zhenyu Zhou, Caixia Gao, Chen Xu, Yan Zhang, Shahid Mumtaz, and Jonathan Rodriguez, "Social Big-Data-Based Content Dissemination in Internet of Vehicles," IEEE Transactions on Industrial Engineering, Vol.14, No.2, pp.768-777, 2018. 

  2. Kai Lin, Jiming Luo, Long Hu, M. Shamim Hossain, and Ahmed Ghoneim, "Localization Based on Social Big Data Analysis in the Vehicular Networks," IEEE Transactions on Industrial Engineering, Vol.13, No.4, pp.1932-1940, 2017. 

  3. S. J. Lee and D. H. Lee, "Real Time Predictive Analytic System Design and Implementation using Bigdata-log," Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology, Vol.25, No.6, pp.1399-1410, 2015. 

  4. J. H. Lee, "Building an SNS Crawling System Using Python," Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, Vol.23, No.5, pp.61-76, 2018. 

  5. R. Kune, P. K. Konugurthi, A. Agarwal, R. R. Chillarige, and R. Buyya, "The anatomy of Big Data Computing", Softw. Pract. Exper., Vol.46, No.1, pp.79-105, Jan. 2016. 

  6. G. George and D. Lavie, "Big Data and Data Science Methods for Management Research," Academy of Management Journal, Vol.59, No.5, pp.1493-1507, 2016. 

  7. D. M. Park, "Automated Time Series Content Analysis with News Big Data Analytics : Analyzing Sources and Quotes in One Million News Articles for 26 Years," Korean Journal of Journalism & Communication Studies, Vol.60, No.5, pp. 353-407, 2016. 

  8. J. H. Moon, J. W. Park, S. H. Han, and E. J. Hwang, "Power Consumption Forecasting Scheme for Educational Institutions Based on Analysis of Similar Time Series Data," Journal of KIISE, Vol.44, No.9, pp.954-965, 2017. 

  9. J. H. Kwak and Y. S. Sung, "Autonomous UAV Flight Control for GPS-Based Navigation," IEEE Transactions on Industrial Engineering, Vol.6, pp.37947-37955, 2018. 

  10. Y. Zeng, R. Zhang, and T. J. Lim, "Wireless Communications with Unmanned Aerial Vehicles: Opportunities and Challenges," IEEE Commun. Mag., Vol.54, No.5, pp.36-42, May 2016. 

  11. S. Zhang, Y. Zhou, Z. Li, and W. Pan, "Grey Wolf Optimizer for Unmanned Combat Aerial Vehicle Path Planning," Adv. Eng. Softw., Vol.99, pp.121-136, Sep. 2016. 

  12. V. Roberge, M. Tarbouchi, and G. Labonte, "Comparison of Parallel Genetic Algorithm and Particle Swarm Optimization for Real-time UAV Path Planning," IEEE Transactions on Industrial Engineering, Ind. Informat., Vol.9, No.1, pp.132-141, Feb. 2013. 

  13. M. Lungu, R. Lungu, and C. Rotaru, "New Systems for Identification Estimation and Adaptive Control of the Aircrafts Movement," Stud. Inform. Control, Vol.20, No.3, pp.273-284, 2011. 

  14. I. Lim and S. Ra, "Waypoints Altitude Planning for Terrain Collision Avoidance and Manueverability of an Unmanned Aerial Vehicle," The Journal of Korean Institute of Information Technolgy(JKIIT), Vol.16, No.9, pp.31-41, 2018. 

  15. N. Gageik, P. Benz, and S. Montenegro, "Obstacle Detection and Collision Avoidance for a UAV with Complementary Low-cost Sensors," IEEE Access, Vol.3, pp.599-609, 2015. 

  16. R. He, R. Wei, and Q. Zhang, "UAV Autonomous Collision Avoidance Approach," Automatika, Vol.58, No.2, pp.195-204, 2017. 

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