지도제작을 목적으로 하는 항공사진 촬영은 지상에 표시되지 않은 촬영노선을 따라 항공기를 운행하며 수행해야 하는 어려운 작업이다. 본 연구는 이러한 항공사진 촬영작업을 보다 용이하게 하도록 하기 위한 항공사진 촬영안내 시스템의 개발을 목적으로 하여 수행되었다. 촬영안내 시스템은 조종사가 필요로 하는 다양한 지도정보를 빠르고 효율적으로 제시해야 함으로 먼저 지형판독을 위한 지형도 정보와 안전운행을 위한 항로지도 정보를 제공하는 항공항법지도(aerial navigation map)를 개발하였으며, 그 다음 항공항법지도를 배경지도로 하는 촬영안내시스템을 개발하였다. 본 연구의 결과 개발된 시스템은 비행하는 항공기의 위치를 기준으로 하여 다양한 지도정보를 빠른 시간 안에 검색하여 표시해 주고 항공사진 촬영안내 기능까지 효율적으로 수행할 수 있음을 입증하였다.
The purpose of this study was to investigate the possibility of increasing the efficiency of disaster relief rescue operations through collaboration among multiple aerial and ground robots. The robots create 2.5D maps, which are merged into a 2.5D map. The 2.5D map can be handled by a low-specification controller of an aerial robot and is suitable for ground robot navigation. For localization of the aerial robot, a six-degree-of-freedom pose recognition method using VIO was applied. To build a 2.5D map, an image conversion technique was employed. In addition, to merge 2.5D maps, an image similarity calculation technique based on the features on a wall was used. Localization and navigation were performed using a ground robot to evaluate the reliability of the 2.5D map. As a result, it was possible to estimate the location with an average and standard error of less than 0.3 m for the place where the 2.5D map was normally built, and there were only four collisions for the obstacle with the smallest volume. Based on the 2.5D map building and map merging system for the aerial robot used in this study, it is expected that disaster response work efficiency can be improved by combining the advantages of heterogeneous robots.
본 논문에서는 항공사진을 이용하여 제작된 수치지도를 객체관계형 DBMS에 저장하기 위한 방안을 제시하고, 실험을 통해서 그 효율성을 분석하였다. 수치지도는 관리 및 공급을 위해서는 파일단위로 관리되고 있는데, 이로 인해서 연속적인 도형자료를 얻을 수 없으며, 단지 한 개 도면에 포함된 도형개체를 사용할 수 있다. 본 논문은 타일(Tile)기반의 수치지도 개체를 ORDBMS에 입력할 수 있는 형태로 변환한 후에, 일괄적으로 ORDBMS에 저장하였다. 그리고, 전체 도면 중 필요로 하는 도형 개체를 추출할 수 있는 방안을 실험을 통해 증명하였다.
The Global Positioning System (GPS) is widely used to aid the navigation of aerial vehicles. However, the GPS cannot be used indoors, so alternative navigation methods are needed to be developed for micro aerial vehicles (MAVs) flying in GPS-denied environments. In this paper, a real-time three-dimensional (3-D) indoor navigation system and closed-loop control of a quad-rotor aerial vehicle equipped with an inertial measurement unit (IMU) and a low-cost light detection and ranging (LIDAR) is presented. In order to estimate the pose of the vehicle equipped with the two-dimensional LIDAR, an octree-based grid map and Monte-Carlo Localization (MCL) are adopted. The navigation results using the MCL are then evaluated by making a comparison with a motion capture system. Finally, the results are used for closed-loop control in order to validate its positioning accuracy during procedures for stable hovering and waypoint-following.
GPS(Global Positioning System) is widely used for the position estimation of an aerial vehicle. However, GPS may not be available due to hostile jamming or strategic reasons. A vision-based position estimation method can be effective if GPS does not work properly. In mountainous areas without any man-made landmark, a horizon is a good feature for estimating the position of an aerial vehicle. In this paper, we present a new method to estimate the position of the aerial vehicle equipped with a forward-looking infrared camera. It is assumed that INS(Inertial Navigation System) provides the attitudes of an aerial vehicle and a camera. The horizon extracted from an infrared image is compared with horizon models generated from DEM(Digital Elevation Map). Because of a narrow field of view of the camera, two images with a different camera view are utilized to estimate a position. The algorithm is tested using real infrared images acquired on the ground. The experimental results show that the method can be used for estimating the position of an aerial vehicle.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제11권2호
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pp.98-109
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2010
This paper deals with a new method of unmanned aerial vehicle (UAV) recovery when a UAV fails to get a global positioning system (GPS) signal at an unprepared site. The proposed method is based on the simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithm. It is a process by which a vehicle can build a map of an unknown environment and simultaneously use this map to determine its position. Extensive research on SLAM algorithms proves that the error in the map reaches a lower limit, which is a function of the error that existed when the first observation was made. For this reason, the proposed method can help an inertial navigation system to prevent its error of divergence with regard to the vehicle position. In other words, it is possible that a UAV can navigate with reasonable positional accuracy in an unknown environment without the aid of GPS. This is the main idea of the present paper. Especially, this paper focuses on path planning that maximizes the discussed ability of a SLAM algorithm. In this work, a SLAM algorithm based on extended Kalman filter is used. For simplicity's sake, a blimp-type of UAV model is discussed and three-dimensional pointed-shape landmarks are considered. Finally, the proposed method is evaluated by a number of simulations.
To fly a drone or unmanned aerial vechicle(UAV) safely, its pilot needs to maintain high situation awareness of its flight space. One of the important ways to improve the flight space awareness is to integrate both the global and the local navigation map a drone provides. However, the drone pilot often has to use the inconsistent reference frames or perspectives between the two maps. In specific, the global navigation map tends to display space information in the third-person perspective, whereas the local map tends to use the first-person perspective through the drone camera. This inconsistent perspective problem makes the pilot use mental rotation to align the different perspectives. In addition, integrating different dimensionalities (2D vs. 3D) of the two maps may aggravate the pilot's cognitive load of mental rotation. Therefore, this study aims to investigate the relation between perspective difference ($0^{\circ}$, $90^{\circ}$, $180^{\circ}$, $270^{\circ}$) and the map dimensionality matches (3D-3D vs. 3D-2D) to improve the way of integrating the two maps. The results show that the pilot's flight space awareness improves when the perspective differences are smaller and also when the dimensionalities between the two maps are matched.
The extraction of 3D road network from high-resolution aerial images is still one of the current challenges in digital photogrammetry and computer vision. For many years, there are many researcher groups working for this task, but unt il now, there are no papers for doing this with TLS (Three linear scanner), which has been developed for the past several years, and has very high-resolution (about 3 cm in ground resolution). In this paper, we present a methodology of road extraction from high-resolution digital imagery taken over urban areas using this modern photogrammetry’s scanner (TLS). The key features of the approach are: (1) Because of high resolution of TLS image, our extraction method is especially designed for constructing 3D road map for next -generation digital navigation map; (2) for extracting road, we use the global context of the intensity variations associated with different features of road (i.e. zebra line and center line), prior to any local edge. So extraction can become comparatively easy, because we can use different special edge detector according different features. The results achieved with our approach show that it is possible and economic to extract 3D road data from Three Linear Scanner to construct next -generation digital navigation road map.
본 연구에서는 무인기가 운용 중에 고장이 발생하여 추락함으로써 발생할 수 있는 지상 충돌 위험을 정량적으로 계산하기 위한 지상 충돌 위험 모델을 개발하였다. 지상 충돌 위험 모델은 무인기 고장 확률, 무인기가 지상에 추락하여 사람과 충돌할 확률, 무인기가 사람과 충돌했을 때 인명 피해가 발생할 확률을 이용하여 계산된다. 본 연구에서는 무인기 운용의 지상 충돌 위험을 평가하기 위해 수학적으로 각 확률을 유도하였다. 또한 무인기와의 충돌에 노출되는 인구수를 추정하기 위해 인구 밀도 맵, 건폐율 맵, 차량 교통량 데이터베이스를 활용하였다. 최종적으로 대전에서 두 가지 무인기 경로에 대한 운영을 가정하여 각 무인기 경로에 대한 지상 충돌 위험을 평가하였다.
항공영상은 디지털 광학 영상 기술의 성장과 무인기(UAV)의 발달로 인하여 영상의 도입 및 공급이 크게 증가하였고, 이러한 항공영상 데이터를 기반으로 지상의 속성 추출, 분류, 변화탐지, 영상 융합, 지도 제작 형태로 활용되고 있다. 특히, 영상분석 및 활용에 있어 딥 러닝 알고리즘은 패턴인식 분야의 한계를 극복하는 새로운 패러다임을 보여주고 있다. 본 논문은 딥 러닝 알고리즘인 ConvNet기반으로 항공영상의 영역분할 및 분류 결과를 통한 더욱더 넓은 범위와 다양한 분야에 적용할 수 있는 가능성을 제시한다. 학습데이터는 도로, 건물, 평지, 숲 총 3000개 4-클래스로 구축하였고 클래스 별로 일정한 패턴을 가지고 있어 특징 벡터맵을 통한 결과가 서로 다르게 나옴을 확인할 수 있다. 본 연구의 알고리즘은 크게 두 가지로 구성 되어 있는데 특징추출은 ConvNet기반으로 2개의 층을 쌓았고, 분류 및 학습과정으로 다층 퍼셉트론과 로지스틱회귀 알고리즘을 활용하여 특징들을 분류 및 학습시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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