• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제16권4호
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• pp.318-322
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• 2016

A quad-copter or quad rotor system is an unmanned flying machine having four engines, which their thrust force is produced by four propellers. Its stable control is very important and has widely been studied. It is a typical example of a nonlinear system. So, it is difficult to get a desired control performance by conventional control algorithms. In this paper, we propose the design of a vectored sum defuzzification based fuzzy logic system for the hovering control of a quad-copter. We first summarize its dynamics and introduce a vectored sum defuzzification scheme. And then we design a vectored sum defuzzification based fuzzy logic system. for the hovering control of the quad-copter. Finally, in order to check the feasibility of the proposed system we present some simulation examples.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.600-606
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• 2015

드론의 응용 분야가 확대되면서 쿼드콥터 시스템에 대한 연구가 널리 진행되고 있다. 쿼드콥터 시스템은 4개의 프로펠러를 가지고 수직상승, 상하, 좌우로 자유로이 이동할 수 있는 비행체로, 비선형 시스템의 대표적인 사례이다. 본 논문에서는 복잡한 비선형 시스템인 쿼드콥터의 제어를 위하여 기존의 2-입력 퍼지논리제어기를 설계하고 그 성능을 확인한다. 여기서 2-입력 퍼지논리제어기를 위한 제어 규칙표의 분석을 통하여 이들 제어 규칙표가 스큐대칭의 특징을 나타내고 있음을 확인한다. 또한 이들 제어규칙표에서 제어기의 출력은 제로 밴드에서 멀어질수록 강해진다는 특징도 확인한다. 이러한 특징으로부터 단일 입력을 가지는 단순구조 퍼지논리제어기를 설계하는 과정을 제시한다. 이들 두 경우의 제어 시스템이 나타내는 성능을 시뮬레이션을 통하여 확인한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.899-905
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• 2013

본 논문은 복수카메라 기반 실시간 비행체 검출 및 추적하는 방법에 대해서 설명한다. 정밀하게 가공된 보정체를 필요로 하지 않는 복수카메라 자기보정 기법에 스케일을 추가하여, 간편하게 각 카메라 내부변수와 카메라 사이의 상대위치 관계를 구하는 복수카메라 보정기법을 제시한다. 비행체 검출 및 추적은 파티컬 필터링 기법을 적용하여 수행하는데, 적은수의 샘플로도 비행체 검출을 빠르고 정확하게 할 수 있도록 하는 Ray-based Importance Sampling을 고안했다. 3차원 공간을 일정한 크기의 격자구조로 나누고, 영상 특징점과 사영기하학을 이용하여 이 격자구조 위에 비행체의 이산적인 분포를 구한다. 이 분포에 따라 격자를 샘플링하고, 또 다시, 격자의 중심을 평균으로 하는 가우시안 분포로부터 비행체의 위치를 샘플링 한다. 이 두 단계의 샘플링을 통해 비행체가 있을 가능성이 높은 영역에 샘플을 집중적으로 분포시킬 수가 있다. 그리고, 복수의 카메라 영상으로부터 실시간으로 동기화된 영상 특징점을 검출하기 위하여 GPGPU를 이용한 병렬 영상처리 시스템을 구현하였다. 실험을 통해 제안한 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권5호
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• pp.53-60
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• 2022

In this study, the conceptual design and performance evaluation of a personal air vehicle (PAV) is presented, which is a potential futuristic individual transportation. The blade element theory (BET) is employed to compute a rotational velocity. A computational fluid dynamics (CFD) simulation is performed to investigate the difference in the thrust performance in the rotor axis distance of a quad-copter PAV in hovering. Modal analysis is performed to create a Campbell diagram to investigate critical speed. Consequently, a quad-copter PAV changes the aerodynamics thrust and critical velocity according to the rotor axis distance.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권7호
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• pp.527-534
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• 2018

본 논문은 최근에 각광 받고 있는 드론(멀티콥터)과 관련하여 비행체의 비행 성능, 특히 비행 가능 시간에 대한 예측과 실험 데이터를 통한 검증 등을 목표로 하여, 제자리 비행에 대한 연구 결과를 제시 하고 있다. 연구 방법을 드론 시스템을 구성하고 있는 여러 부품들을 기능별로 분류하여 부품 수준에서의 제원과 기능에 대한 정리 및 수학적 수식화를 통하여 단위 부품의 성능을 분석 및 실험 데이터를 확보하고, 이들 단위 부품 데이터의 조합을 통하여 드론 시스템의 제자리비행 성능을 예측하는 연구 결과를 보여 주고 있다. 또한 5kg급 쿼드콥터를 이용하여 제자리 비행에 대한 분석을 통하여 비행시간에 따른 전압 변화를 예측, 검증 하였으며 해당 방법을 통해 제자리 비행시간을 예측하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 춘계학술대회
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• pp.493-495
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• 2016

본 논문에서는 zigbee로 구성된 무선 센서 네트워크 기반의 재난재해 감지 시스템에서 쿼드콥터를 이용한 영상 데이터 수집 및 노드 대체 방법을 제안한다. 기존의 영상을 이용한 무선 센서 네트워크 기반의 시스템에서는, 카메라가 고정되어 있어 넓은 지역을 관측하지 못한다. 기존의 시스템은 노드가 재난재해로 인해 누락되는 상황에서 대체방안이 제시되지 않는 문제점이 있다. 본 논문에서는 쿼드콥터에 IP 카메라와 통신 노드를 장착하여 센서 노드의 신뢰성 향상과 대체 노드로 활용하는 방법을 제안한다. 기존의 시스템보다 쿼드콥터의 영상을 통한 센서노드 및 실시간 상황 정보의 신뢰성을 향상시킬 것으로 기대된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.33-39
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• 2021

본 연구는 공공데이터에서 제공하고 있는 미세먼지 데이터가 광역 공기질을 대표하기에는 지역적 제한이 존재한다. 위치적 제약을 벗어나 특정지역에서 상세한 데이터를 제공할 수 있는 방안에 대한 것이다. 본 구현의 목표는 고정형으로 되어 있는 현재 측정소의 위치적 제약을 넘어서 자율적으로 비행할 수 있는 쿼드콥터에 IoT기반 미세먼지 센서를 장착하여 화재발생지역, 급격한 미세먼지의 발생지역을 빠르게 이동하여 세밀한 측정을 통하여 발생에 대한 근원적인 분석을 할 수 있도록 시스템을 설계, 구현하는 것이다. QDMS 시스템을 설계하였으며, 제작 및 실험을 통하여 특정 위치에서 상세한 미세먼지 변화에 대한 측정을 할 수 있는 방안을 제안하였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2013년도 제47차 동계학술대회논문집 21권1호
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• pp.111-112
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• 2013

본 논문에서는 자이로 센서(Gyro Senor)와 가속도 센서(Accelerometer)를 이용하여 가속도(x")와 각 축의 각속도(${\theta}^{\prime}$)를 계산하여, 쿼드콥터와의 결합을 통해 자세를 스스로 제어하는 방법을 제안한다. 현재 나온 국내 외 쿼드콥터 기능의 현황과 그 제품들의 회로, 그리고 자이로센서와 가속도센서에 관한 논문들을 분석하여 자이로센서와 가속도센서를 통해 쿼드콥터의 성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 그 결과 센서결합을 통해 공중에서 비스듬하게 잡고있는 상황 등 기울어진 상태에서 스스로 자세를 제어하는 기능이 구현되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 춘계학술대회
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• pp.487-489
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• 2016

본 논문에서는 쿼드콥터 편대비행 중 오류로 인해 높은 공중에서 추락할 경우 발생 가능한 문제들을 예방하는 방법을 제안한다. 기존 연구에서는 쿼드콥터 편대비행을 실내에서 구현하기 때문에 추락할 경우를 생각할 필요가 없었다. 본 연구는 비행 중 헤더노드의 Proportional-Integral-Derivative(PID) 값과 일치하지 않거나 쿼드콥터에 부착된 센서나 통신모듈 이상이 생길시 자가진단을 한 뒤 비행을 중지하여 2차 사고를 방지한다. 제안하는 방안은 쿼드콥터 편대비행 중 한 노드에 문제가 발생했을 시 추락을 방지하기 위해 헤드노드가 현재 상태를 서버로 전송하고 자가 진단하여 고도를 조절하는 시스템이다. 따라서 헤더노드와 비교한 PID 값의 차이가 지정된 값 이상이거나 센서나 통신모듈을 진단을 하여 결함을 발견했을 시 정지하여 안전한 곳으로 이동한다. 이 시스템은 가속도센서, 자이로센서, 다양한 센서들의 결함을 자가진단을 통해 발견하며 고도를 조절함으로 추가적인 피해를 최소화할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.517-526
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• 2015

본 논문은 쿼드로터 자세제어의 신뢰성 향상을 목적으로 다종 센서 구성 및 다종 센서 데이터 융합 알고리즘 적용을 연구한 결과이다. 먼저, 쿼드로터에 대한 동역학적 모델링에 관한 수식을 도출하였으며, 획득된 수식을 기초로 쿼드로터에 대한 수학적 모델링을 진행하였고 이를 기반으로 신뢰성이 향상된 다종 센서 데이터를 입력으로 하는 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 쿼드로터 자세제어를 위해 다종 센서 데이터의 신뢰성 향상이 필요했으며 이를 위해 다종 센서 데이터 입력에 대한 칼만 필터링를 진행하였고, 이후 쿼드로터의 수학적 모델링에 적용하여 오차를 보상토록 하였다. 관련 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 실제 쿼드로터 시스템에 적용하기 위하여 쿼드로터를 짐벌에 장착한 실제 시스템을 구성하였고 이후 쿼드로터를 호버링 상태에서 사용자가 요구하는 각도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 실제 실험을 통한 쿼드로터 자세제어 데이터를 산출하였으며, 이를 바탕으로 추가적인 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 설계한 다종 센서 및 쿼드로터 자세 제어 시스템의 성능 검증을 진행하였다.