[논문]UAV를 이용한 무인정찰 센서 네트워크 플랫폼 구현

이상수; 박노성; 박지훈; 민롱팜; 파티오즈투르크; 뒤백뷔; 김대영

UAV를 이용한 무인정찰 센서 네트워크 플랫폼 구현
The Implementation of Sensor Network Platform using UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 원문보기

이상수 (한국정보통신대학교) , 박노성 (한국정보통신대학교) , 박지훈 (한국정보통신대학교) , 민롱팜 (한국정보통신대학교) , 파티오즈투르크 (한국정보통신대학교) , 뒤백뷔 (한국정보통신대학교) , 김대영 (한국정보통신대학교)

센서 네트워크 기술을 군의 무인정찰 응용 시스템에 활용하기 위해서, 무인항공기 (UAV, Unmanned Aerial Vehicle)와 정찰 기지국, 그리고 탐지 센서네트워크와 제어 센서네트워크로 구성된 무인정찰 센서 네트워크 구조를 제안하고, 그 구현 기술에 대하여 기술하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 현재 구현중인 RC 헬리콥터 기반의 UAV를 활용한 무인정찰센서 네트워크를 소개하였고, UAV의 역할과 시스템의 구성요소를 살펴보았다. 본 연구 결과물은 사람이 접근하기 어려운 지역의 군 정찰임무나 민간의 무인 감시 기능 등의 웅용에 도움을 줄 것으로 예상한다.
본 연구에서는 자동항법시스템의 구현보다 통신 게이트웨이로써의 UAV의 기능을 구현하는 것을 목표로 삼는다. 그래서 UAV의 위치정보를 정찰기지국에 정확하게 알려주기 위한 용 도로 DGPS(Differ印曲1 GPS) 위성 항법시스템을 사용한다.
UAV는 센서 노드들을 정찰지역 에 운반, 투하의 목적으로만이 아니라 UAV를 이용하여 정찰기지국에 수집된 정보를 전송하거나 인공위성 등 장거리 무선 통신망을 이용하여 인터넷 등에 실시간 전송을 위한 게이트웨이로 활용할 수 있다. 이러한 UAV는 여러 가지 복합적인 기능을 구현하기위한 컴퓨터 시스템과, 무선통신, 자동항법 시스템, DGPS(Differential Global Positioning System), 초음파 센서, 무선 카메라, 센서노드와의 통신장비 등의 다양한 최첨단기기들의 조합으로 구성될 수 있으며 본 논문에서는 이런 용도에 맞는 UAV의 프로토타입으로써 RC(radio controlled) 헬리콥터를 이용한 UAV 시스템과 무 인정찰 센서 네트워크 플랫폼을 제시하고 플랫폼의 구성요소와 역할들을 살펴본다.

제안 방법

UAV는 탐지 센서노드와 제어 센서노드를 정찰 지역에 투하 하며, 이돌 센서노드들운 클러스터 군올 형성하며, 각 클러스트는 내무적으로 Ad-hoc 네트워크를 형성한다. 각 클러스트의 헤더인 제어 센서 노드들은 무선랜을 이용하여, UAV 와 정찰 기지국올 포함하여, 제어 센서 네트워크를 구 축한다.
무안 정찰을 위한 UAV로는 고정익과 회전익의 다양한 기체를 사용할 수 있다. 실제 군용을 위한 무인 정찰로는 고정익 무인 항공기가 더 유용하나 본 연구에서는 구현 및 시험의 용이성 둥의 이유로 RC(Radio Controlled) 헬리콥터를 이용하였다.
차량의 통과 유무를 측정하기 위해서 자장측정기에서 읽어 들인 아날로그값에 고역통과 필터와 저역 통과 필터를 혼합사용 하여 구한다. 탐지 센서 네트워크내의 개개의 센서노드들온 서로 협력하여 가장 가까운 지역에 통과하고 있는 접근시각 최소 점(the closest point of approach time stamps)에 있는 센서노드의 접근시각(time stamps)이 기록되고 그 거리가 측정된다.

대상 데이터

UAV에 장착할 컴퓨터 시스템, GPS 장비, 무선랜 통신장비, 배터리, 안테나 둥, 5Kg 정도의 무게를 수용할 수 있을 정도의 RC 헬리콥터가 요구된다. 본 연구에서 사용한 프로토타입은 90급 글루 엔친을 사용하는 히로보 EX모델로써, Co-Pilot과 Govemer 장착에 의해 공중정지 안정성이 높고 상공에서의 조타성이 좋으며, 컴퓨터 시스템과 GPS 장비등을 장착하고도 최대부하 중량에 여유가 있는 RC 헬리콥터이다.

이론/모형

이 중 각각의 탐지 센서 노드들은 저전력 소모형인 MICA보드[3]가 이용되고 이를 위한 운 영체제는 TinyOS[4] 를 사용하며, 데이터 수집 (Data aggregation) 형태의 Ad-hoc 프로토콜이 사용된다. 본 논문에서는 정찰지역 내 차량의 통과 유무나 방향과 속도 등을 측정하기 위해 MICA보드내의 자장측정기(magnetom여:er)가 사용된다.

후속연구

또한 PCT04 형태의 프로세서 보드눈 PC 호환이므로, Windows, Linux, Unix, Embedded Linx, RT Linux, QNX VxWorks 같은 범용 운영체제 뿐만 아니라 실시간 운영체제를 지원한다, 본 프로토타입에서는 Embedded Linux를 사용하는데, 추후 실시간 리눅스를 사용할 예정이다.
본 논문에서는 현재 구현중인 RC 헬리콥터 기반의 UAV를 활용한 무인정찰센서 네트워크를 소개하였고, UAV의 역할과 시스템의 구성요소를 살펴보았다. 본 연구 결과물은 사람이 접근하기 어려운 지역의 군 정찰임무나 민간의 무인 감시 기능 등의 웅용에 도움을 줄 것으로 예상한다. 향후 연구 목표로는 DGPS와 저가의 정밀 위치 측정 시스템을 이용하여, 모든 센서 노드들의 위치 정보를 정확히 파악할 수 있도록 하며, 비디오 /목표물 추적둥 다양한 고급 탐지 기능 추가와 UAV의 자동항법을 실현함으로써, 전무인 정찰 과정을 자동화 할 수 있도록 할 것이다.
본 연구 결과물은 사람이 접근하기 어려운 지역의 군 정찰임무나 민간의 무인 감시 기능 등의 웅용에 도움을 줄 것으로 예상한다. 향후 연구 목표로는 DGPS와 저가의 정밀 위치 측정 시스템을 이용하여, 모든 센서 노드들의 위치 정보를 정확히 파악할 수 있도록 하며, 비디오 /목표물 추적둥 다양한 고급 탐지 기능 추가와 UAV의 자동항법을 실현함으로써, 전무인 정찰 과정을 자동화 할 수 있도록 할 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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