초록 ▼

□ 연구개요
본 연구 과제는 고수준의 구조적 특징을 활용하여 실내외 환경에서의 무인 플랫폼의 정밀한 위치 인식을 위한 새로운 접근 방법을 개발하는 것을 목표로 한다. 연구과정에서는 영상 기하학, 딥러닝, 로보틱스 관련 기술을 결합하여 구조적 규칙성을 인지하고 이를 활용하여 누적 오차 없는 위치 추정 알고리즘과 경량화된 3D 구조 지도를 설계하는 알고리즘을 연구 및 개발한다. 최종적으로는 경량화된 구조 지도를 기반으로 고정밀 위치 인식 알고리즘을 드론에 적용하여 실험을 통하여 제안한 알고리즘 및 기법들에 대한 성능 평가를 수행한

□ 연구개요
본 연구 과제는 고수준의 구조적 특징을 활용하여 실내외 환경에서의 무인 플랫폼의 정밀한 위치 인식을 위한 새로운 접근 방법을 개발하는 것을 목표로 한다. 연구과정에서는 영상 기하학, 딥러닝, 로보틱스 관련 기술을 결합하여 구조적 규칙성을 인지하고 이를 활용하여 누적 오차 없는 위치 추정 알고리즘과 경량화된 3D 구조 지도를 설계하는 알고리즘을 연구 및 개발한다. 최종적으로는 경량화된 구조 지도를 기반으로 고정밀 위치 인식 알고리즘을 드론에 적용하여 실험을 통하여 제안한 알고리즘 및 기법들에 대한 성능 평가를 수행한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구 과제의 최종 목표는 “실내외 반복 관측되는 구조적 특징 인지 기법 개발 및 이를 기반으로 무인 플랫폼의 고정밀 위치 인식을 위한 경량화된 3차원 구조 지도 재구축 기법 연구” 이다. 위의 최종 목표를 달성하기 위해 각 연도별 목표를 설정하였고, 총 3년 동안 제안한 연구를 체계적으로 아래와 같이 수행하였다.
o 1차년도: 연구 목표는 실내/외 도심 환경에서 관측되는 구조적 규칙성을 분석하고, 수학적 모델링을 통해 인지 알고리즘을 연구하는 것이다. 연구 수행 결과, 다양한 실내 구조 공간 모델링을 수행하여 맨해튼 월드부터 홍콩 월드까지 총 5개의 구조적 모델을 수학적으로 모델링 및 분류하였으며, 투영 기하학과 딥러닝을 활용하여 구조적 특성을 인지하는 알고리즘을 설계 및 제안하였다.
o 2차년도: 연구 목표는 앞서 인지한 구조적 특징을 활용하여 고정밀 위치 측위 및 경량화된 3D 구조 지도 재구축 기법을 설계하는 것이다. 연구 수행 결과, 단일 포인트 라이다 기반의 경량화된 3차원 구조 지도 생성 기법과 영상 기반 항법 알고리즘을 개발하였으며, MLP 네트워크를 활용하여 경량화된 3차원 지도를 재구축하는 기법을 새롭게 제안하였다.
o 3차년도: 연구 목표는 경량화된 3차원 구조 지도 기반 위치 인식 및 실제 드론의 자율 비행 실험 기반의 성능 평가를 목표로 하였으며, 연구 수행 결과 고정밀 위치 측위 알고리즘과 실제 드론 실험을 통해 제안된 기술의 고성능을 정량적으로 검증하였으며, 다양한 최신 SLAM 기법들과의 비교 실험을 통해 그 우수성을 입증하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 개발되는 실내외 구조적 규칙성 모델링, 영상 기반 항법 알고리즘, 경량화된 전체적 3차원 구조 지도 (Holistic 3D Structure Map), 고정밀 영상 기반 위치 인식 기술들은 스마트 모빌리티 및 무인 플랫폼 분야의 자율 주행 시스템에 반드시 필요한 요소 기술로써 중요한 원천기술이 될 것으로 기대하며, 활용 계획 및 기대효과는 아래와 같이 요약할 수 있다.
o 신산업 적용: 연구 결과를 자율 주행 차량, 드론 및 로봇 등 다양한 무인 시스템에 적용하여, 실내외 환경에서의 정확한 위치 측위 및 지도 작성을 가능하게 한다.
o 스마트 시티 구축: 정확한 위치 인식 기술은 도시 교통 및 시설 관리의 효율성을 향상시키고, 지능형 도시의 구축에 기여할 수 있다.
o 산업 경쟁력 강화: 연구 결과의 상용화를 통해 국내 자율 주행 및 로봇 산업의 경쟁력을 향상시키고, 글로벌 시장에서의 경쟁력을 확보한다.
o 경제적 효과: 자율 주행 및 자율 비행 기술의 발전은 교통 및 물류 분야에서 비용 절감과 생산성 향상을 가져올 것으로 기대되며, 또한 새로운 시장을 개척하여 경제적 가치를 창출할 수 있다.
o 학문적 영향: 관련 연구 결과는 로보틱스 내 자율 항법 및 SLAM 분야의 학문적 발전을 이끌고, 새로운 연구 분야를 제시하여 학계에 영향을 줄 것으로 예상된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 4
• 2) 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 – 실내외 반복 관측되는 구조적 규칙성 분석 및 구조적 공간 인지 알고리즘 연구 ... 5
• 2) 2차년도 – 구조적 특징을 활용한 고정밀 위치 측위 및 경량화 구조 지도 재구축 기법 설계 ... 7
• 3) 3차년도 – 경량화된 구조 지도 기반 위치 인식 및 드론 실험 기반 성능 평가 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과 (연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1) 연구개발결과의 활용방안 ... 12
• 2) 연구개발결과의 기술적 파급효과 ... 12
• 3) 연구개발결과의 사회 및 경제적 파급효과 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 1) 성과 관리 추진 체계 ... 13
• 2) 추가 연구의 필요성 및 타 연구에의 응용 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 34