초록 ▼

□ 연구개요
도심 산간 저고도 지역 및 위성항법 신호 교란으로 인한 위성항법시스템 난청·불용 환경에서 무인항공기의 안전착륙을 지원하는 정밀 항법기술 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
국내/외 무인항공기 기체 형태 및 크기를 조사하여 자동착륙에 요구되는 정확도를 VPR로서 평가함. DSRC 센서의 거리측정 정확도 및 오차의 통계적 모델을 개발하였고 자동착륙을 지원하는 UWB 지상 센서 네트워크 형태 최적화 알고리즘을 개발함. UAV kinodynamics를 고려하는 Spline RRT 기법을 사용하여 무인항공기

□ 연구개요
도심 산간 저고도 지역 및 위성항법 신호 교란으로 인한 위성항법시스템 난청·불용 환경에서 무인항공기의 안전착륙을 지원하는 정밀 항법기술 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
국내/외 무인항공기 기체 형태 및 크기를 조사하여 자동착륙에 요구되는 정확도를 VPR로서 평가함. DSRC 센서의 거리측정 정확도 및 오차의 통계적 모델을 개발하였고 자동착륙을 지원하는 UWB 지상 센서 네트워크 형태 최적화 알고리즘을 개발함. UAV kinodynamics를 고려하는 Spline RRT 기법을 사용하여 무인항공기 비행 및 자동착륙 경로생성 알고리즘을 개발함. 무인항공기 자동 착륙을 지원하는 칼만필터 기반 센서 퓨전 알고리즘을 개발하였고 비행실험을 통해 무인 항공기의 착륙 단계에서 20cm 수준의 RMSE를 달성함. 센서퓨전을 위해 UWB의 공대지 거리측정 오차모델을 비행실험을 통해 개발하였고 AprilTag 카메라 기반 측위기법의 오차 특성을 파악함. RRT/Potential Field에 적합한 측위 정확도 기반 Heuristics를 개발하고 UWB 네트워크에서 측위 정확도를 고려한 경로생성 알고리즘을 개발함. 카메라 비전의 오차모델 개발과 센서퓨전 알고리즘에 카메라 비전 적용하여 착륙단계에서 20cm 수준의 RMSE 달성힘. Hardware-in-the-loop 시물레이션으로 자동착륙 센서퓨전 기법의 위치측정 정확도를 추정함. Hardware-in-the-loop 시물레이션은 Matlab PX4 Toolbox와 Simulink, 멀티콥터 Pixhawk flight controller를 연동하여 구현함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
최근 수년간 무인항공기 기술은 제작 및 제어기술 측면에서 급격한 발전을 이루어, 여러산업 군에서의 사용이 기대되고 있으나, 위성항법(GNSS) 신호 난청 또는 음영지역에서의 비행은 여전히 난제로 남아있다. 현재 무인항공기의 자율/자동항법 기술을 이용한 응용산업은 GNSS 환경이 좋은 지역에만 국한되어 무인항공기가 가진 가능성과 잠재적 수요에 비해 매우 미비한 실정이며 여러 차례 무인항공기의 보안 및 안전, 항공교통관제 등의 문제가 무인항공기 시장의 성장에 걸림돌로 지적된 바 있다. 따라서, 보다 적극적인 무인항공기의 활용과 관련 산업 발전을 위해서는 위성항법 신호 수신 환경이 열악한 도심지역과 산간지역에서도 높은 신뢰도의 정밀 위치 측정 기술과 무인항공기 자동착륙 기술이 보장되어야 한다. 제안된 자동 착륙 기법 연구 결과는 도심 및 도서 산간 지역으로의 물류수송을 위한 무인항공기 전용 공항 개발, 공항을 설치할 수 없는 사막, 남극 등의 극지에서의 이동형 긴급 대체 착륙시스템, 위성항법 시스템 신호 교란에 대비한 군용 대체 자동착륙시스템 개발에 응용될 수 있으며 무인항공기의 비가시거리 규제 완화 및 무인항공기의 핵심 기술 중 하나인 항재밍/항기만 항법 및 대체항법 원천기술개발에 기여할 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 연구개발 수행 내용 및 달성 정도 ... 5
• 2) 2차년도 연구개발 수행 내용 및 달성 정도 ... 7
• 3) 3차년도 연구개발 수행 내용 및 달성 정도 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 38