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PID 제어 UAV를 이용한 발화 감지 시스템의 구현
PID Controled UAV Monitoring System for Fire-Event Detection 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.1, 2020년, pp.1 - 8  

최정욱 (남서울대학교 전자공학과) ,  김보성 (남서울대학교 전자공학과) ,  유제민 (남서울대학교 전자공학과) ,  최지훈 (남서울대학교 전자공학과) ,  이승대 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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사람의 손길이 닿지 않는 곳에 위험 상황이 발생하였다면 무인 비행체를 활용하여 그 상황의 규모와 위치를 파악하여 더 큰 피해를 줄일 수 있다. 이러한 점에서 착안하여 본 논문에서는 무인 비헹체가 원활한 호버링을 수행할 수 있도록 Beta Flight를 사용하여 Roll, Pitch, Yaw의 최솟값과 최댓값을 설정한 후 센서의 작동을 감지하여 기체의 기울기의 변화에 따라 센서의 PID 값을 설정하여 수평이 유지될 수 있도록 오차를 최소화하여 안전한 호버링을 할 수 있도록 하였다. 또한, 카메라는 Open CV를 활용하여 라즈베리파이 프로그램을 설치한 후 HSV 색상표를 활용하여 화원과 가장 가까운 색인 붉은색을 제외한 나머지 부분을 흑백 처리하는 필터링을 씌워 공중에서 감지한 영상을 실시간으로 수신할 수 있도록 하였다. 최종적으로 0.5~5m 높이에서 호버링이 가능하였으며 5m 높이에서 반지름이 5cm 인 붉은색 원을 인식할 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

If a dangerous situation arises in a place where out of reach from the human, UAVs can be used to determine the size and location of the situation to reduce the further damage. With this in mind, this paper sets the minimum value of the roll, pitch, and yaw using beta flight to detect the UAV's smoo...

주제어

#화재 감시   #호버링   #HSV 추출   #PID 제어   #라즈베리파이   #무인 비행체  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 무인 비행체의 FC를 통하여 자이로 및 가속도 센서를 사용하여 비행시 기울어짐을 확인 하고, Roll, Pitch, Yaw 값을 설정하여 원하는 방향으로 조종할 수 있도록 프로그래밍 한다. 그리고 무인 비행체에 라즈베리 카메라를 장착하여 HSV 색상표를 사용하여 화재감지 필터링을 씌운 후 우리가 원하는 붉은색 색상을 Open CV를 통하여 영상으로 실시간 통신하는 것을 목표로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PID 제어는 무엇에 사용되는가? PID 제어는 비례(Proportional), 적분(Integral), 미분(Derivation) 제어기를 의미하며 무인 비행 체에 자세를 제어하는데 사용된다. PID 제어는 기본적으로 피드백 제어기의 형태를 가지고 있으며, 출력값을 설정값과 비교하여 오차를 비교 하고 제어에 필요한 제어값으로 계산하는 구조로 되어 있다.
화재 현장에 무인 비행체를 띄워 피해 규모와 불꽃의 위치를 감지하는 것은 물론 사람이 접근하기 힘든 지역이나 공간에서도 무인 비행체를 활용하여 어떠한 문제를 해결할 수 있는가? 재난이나 사고가 발생하였을 때 그 주변에 화재와 같은 사고가 발생하게 되면 신속한 인명 구조와 불길이 퍼져나가는 방향을 확인하는 것이 필요하다. 그러나 화재 현장에 사람이 직접 투입되는 것은 제 2차 피해가 발생할 우려가 크다.
무인 비행체는 무엇인가? 무인 비행체란 4를 의미하는 쿼드와 헬리콥터의 합성어로 4개의 프로펠러가 양력을 발생시켜 비행하는 무인 비행체이다.
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참고문헌 (13)

  1. J. Lee, "Study on the effect and influence of broadcast using drone," Master's Thesis, SangMyung University, 2015. 

  2. H. Song and Y. Lee, "Forest Fire Monitoring System using a Panoramic Image based on Multiple Cameras and Measuring of Distance," J. of the Korea institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, vol. 32, no. 3, 2018, pp. 44-52. 

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  3. J. Jo, "Communication Network Topology and Performance Evaluation of the Drone Delivery System for Collision Avoidance," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 8, 2015, pp. 915-920. 

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  4. C. Basdogan, Discrete PID Controller, Robotics Courses. Istanbul: Koc University Press, 2004. 

  5. S. Bouabdallah, P. Murrieri, and R. Siegwart, "Towards Autonomous Indoor Micro VTOL," Autonomous Robots, vol. 18, no. 2, 2005, pp. 171-183. 

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  6. Y. Kim, J. Shin, S. Lee, H. Lee, H. Lim, K. Kim, and S. Lee, "Quad-rotor Attitude Stabilization by using PID Controller," J. of Aerospace System Engineering, vol. 4, no. 4, 2010, pp. 18-27. 

  7. D. Yoon, K. Lee, S. Han, and S. Lee, "A Study on Filght Stabilization of Drones by Gyro Sensor and PID Control," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 4, 2017, pp. 591-598. 

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  8. J. Oh, J. Seol, Y. Gong, S. Han, and S. Lee, "Drone Hovering Using PID Control," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, Vol. 13, no. 6, 2018, pp. 1269-1274. 

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  9. H. Park, H. Shi, H. Kim, and K. Park, "A User Adaptation Method for Hand Shape Recognition Using Wrist-Mounted Camera," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 6, 2013, pp. 805-814. 

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  10. Y. Kwon, "A Key-Frame Extraction Method based on HSV Color Model for Smart Vehicle Management System," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 4, 2013, pp. 595-604. 

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  11. C. W. Kim, Digital Image processing. Paju: Sangneung publisher, 2016. 

  12. D. H. Lim, Video Processing Using Open CV. Paju: Free Academy, 2014. 

  13. J. Park, "Smoke Detection, RGB-Depth Camera, Kinect, Infra-red Pattern," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 2, 2014, pp. 155-160. 

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