• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.422-428
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• 2019

수직미익이 없는 전익기 형상은 낮은 레이더반사면적(RCS) 특성으로 인해 최근 UCAV를 위한 대표적인 형상으로 대두되고 있다. 무미익 전익기 형상은 방향축 관점에서 보면 정적으로 불안정하면서도 이를 효과적으로 제어하기 위한 수직 조종면이 없다는 두 가지 난제를 모두 갖고 있다. 이같은 형상을 제어하기 위해서는 추력 벡터링을 적용하거나 날개의 항력차이를 이용하는 드래그 러더(Drag Rudder) 형태의 에일러론 또는 스포일러 등을 적용할 수 있다. 본 논문에서는 전익기 형상의 횡방향축 공력특성 및 드래그 러더 중 스포일러 형태의 조종면에 대한 공력특성을 설명한다. 또한, PI 구조의 제어설계 기법을 사용하여 전익기의 횡방향축 운동을 효과적으로 제어할 수 있음을 제시하고, 비행시험을 통하여 설계된 제어기로 안정적인 비행이 가능함을 보였다.

• Journal of Platform Technology
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• 제10권4호
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• pp.25-38
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• 2022

최근 국내에서는 무인항공기 간 상호 운용성을 확보하기 위해 STANAG-4586 기반의 한국형 무인항공기(UAV) 연동 프로토콜(K-4586)을 개발하고 있다. K-4586 기반 무인 항공기 체계(UAS)의 핵심 요소는 Core UAV Control System(CUCS), Vehicle Specific Module(VSM) 및 Data Link Interface(DLI), C4I 시스템으로 이루어져 있다. K-4586 기반 UAS에서 VSM과 CUCS는 UAV 연동을 위한 DLI 메시지 송수신 기능을 개별적으로 포함한다. Generator/Analyzer(G/A) 도구는 핵심 요소인 VSM 및 CUCS에 대한 프로토콜 적합성 검증을 위해 개발되는 도구이며, DLI 메시지 송수신 기능이 포함된 G/A 도구가 별도로 개발되어야 한다. K-4586 기반 핵심 응용프로그램(VSM, CUCS, DLI) 및 G/A 도구는 개발 주체 별로 독립적으로 개발될 수 있다. 만약 개발 주체 별로 DLI 메시지 모듈이 상이한 경우, 프로토콜 적합성 검증 범위 및 결과가 달라지며, 시스템 통합 시 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 K-4586 기반 핵심 응용프로그램과 프로토콜 적합성 검증 도구 개발에 필수적인 DLI 메시지 송수신 기능을 API 기반 공통 DLI 메시지 모듈로 구현하였다. 제안한 공통 DLI 메시지 모듈 적용 시, UAS 시스템 개발 기간 단축 및 비용 절감을 기대할 수 있으며, 프로토콜 적합성을 보장할 수 있다. 본 논문에서는 API 기반 공통 DLI 메시지 모듈에 대한 설계 및 구현 방법을 제시하고, 시험을 통한 기능 검증 결과를 기술한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.97-104
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• 2018

최근 UAV(unmanned aerial vehicle)는 기존 측량 장비들을 대체/보완할 수 있는 공간정보 제작 도구로 관련 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 UAV 영상의 활용도에 주안점을 두어, 재난재해와 같이 긴급한 상황이나 지상기준점 확보가 어려운 지역에서의 활용 가능성을 알아보고자 하였다. 이를 위해 UAV 영상으로 3D(dimensional) 형상을 점군(pointcloud)데이터로 제작하였고, 지상기준점을 사용한 모델 데이터와 무기준점 모델 데이터의 절대적/상대적 정확도를 측정하였다. 실험 결과, UAV 영상매칭으로 생성된 3D 형상 점군데이터는 모델 구성을 위한 상대정확도만 확보되어도, 지상기준점 사용 여부에 관계없이 거리측정과 같은 정량적 측정 오차율이 1% 이내인 것으로 검증되었다. 이는 지상기준점 취득이 불가능하거나 작업의 긴급함이 요구될 때, 절대적 위치정보는 부정확하나 신속하게 후처리한 3D 형상 점군데이터만으로도 그 활용이 충분함을 보여준다. 특히 제안된 연구결과는 재난재해 지역과 같이 데이터의 정확도를 확보하기 위한 지상기준점 설계, 측량, 후처리 등의 제반 작업들이 불가능한 상황에서도 길이와 면적과 같은 정량적 측정치와 의미 있는 결과물 취득이 가능하다.

• 지적과 국토정보
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• 제48권1호
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• pp.71-91
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• 2018

최근 영농분야에서 종자파종, 병충해 방제 등에 무인항공기(UAV ; Unmanned Aerial Vehicle)를 활용한 응용이 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 UAV에 다양한 파장대의 영상센서를 탑재하고 SfM(Structure from Motion) 영상해석기법과 연계한'고해상 저고도 원격탐측시스템(UAS ; Unmanned Aerial System)'를 구성, UAS 기반 식생조사의 효용성을 고찰하여 정밀영농의 활용성을 검토하였다. 이를 위해 저가 UAV에 가시 컬러(VIS_RGB ; Visible Red, Green, and Blue) 영상센서, 수정된 BG_NIR(Blue Green_Near Infrared Red) 근적외 영상 센서, $7.5{\sim}13.5{\mu}m$ 분광대역의 열적외 영상(TIR ; Thermal Infrared Red)센서를 조합 연계한 UAS를 구성하였다. 또한, 가시 근적외 및 열적외 파장대를 기본요소로 광합성에 따른 식물의 엽록소, 질소 및 수분 함유량 등을 검토할 수 있는 총 10종의 식생지수를 선정, 식생상태 검출에 활용하였다. 시험대상지에 대한 각 파장대역의 영상을 획득하고 사전에 조사된 지상 피복현황을 기준으로 각 식생지수의 분포도 및 식생지수 간 상관성(결정계수 R2) 등을 비교 고찰하여 무인항공기를 활용한 가시 컬러, 근 적외 및 열 적외 영상에 의한 식생상태의 검측 수행능력을 검토하였다. 저가 무인항공기에 VIS_RGB, BG_NIR 및 TIR 영상 센서를 탑재, 식생조사의 효용성을 종합적으로 검토한 결과, 인공위성과 항공영상에 의존한 과거의 식생조사방식 대비, 영상해상도, 경제성 및 운용성 면에서 UAV기반 고해상 저고도 원격탐측시스템(UAS)의 효용성을 입증할 수 있었으므로 정밀농업, 수계 및 산림조사 등의 분야에 그 활용이 기대된다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.967-982
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• 2011

This paper presents a FTNCS (Fault-Tolerant Networked Control System) that can tolerate control surface failure and packet delay/loss in an UAV (Unmanned Aerial Vehicle). The proposed method utilizes the benefits of self-diagnosis by smart actuators along with the control allocation technique. A smart actuator is an intelligent actuation system combined with microprocessors to perform self-diagnosis and bi-directional communications. In the event of failure, the smart actuator provides the system supervisor with a set of actuator condition data. The system supervisor then compensate for the effect of faulty actuators by re-allocating redundant control surfaces based on the provided actuator condition data. In addition to the compensation of faulty actuators, the proposed FTNCS also includes an efficient algorithm to deal with network induced delay/packet loss. The proposed algorithm is based on a Lagrange polynomial interpolation method without any mathematical model of the system. Computer simulations with an UAV show that the proposed FTNCS can achieve a fast and accurate tracking performance even in the presence of actuator faults and network induced delays.

• 한국측량학회지
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• 제30권1호
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• pp.31-38
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• 2012

UAV기반 멀티센서 시스템을 통해 취득된 영상의 지오레퍼런싱 정확도는 사용된 GPS/INS 시스템의 성능뿐만 아니라 카메라와 GPS/INS 시스템간의 상호관계를 나타내는 탑재변수의 정확도에 의해 영향을 받는다. 따라서 멀티센서 시스템 개발에 있어서 탑재변수의 정확한 추정은 필수적이다. 현재 우리는 재난/재해와 같은 긴급 상황에 대한 빠른 대응을 위해 실시간으로 대상지역을 감시할 수 있는 저고도 UAV기반의 실시간 공중자료획득 시스템을 개발하고 있다. 본 연구는 현재 개발 중인 시스템의 탑재변수 추정을 위한 시스템 캘리브레이션 방법론을 제안한다. 또한 실제 시스템의 제원을 이용한 시뮬레이션 데이터를 이용하여 정확하고 효율적인 캘리브레이션을 위한 효과적인 비행경로 및 지상기준점의 필요 개수를 도출하였다. 실험 결과, 총 6개의 스트립으로 구성된 비행경로를 따라 획득된 데이터와 5점 이상의 지상기준점 정보를 이용하면 제안된 방법론을 통해 정확한 탑재변수의 추정이 가능함을 확인할 수 있었다. 향후에는 제안된 방법론을 이용하여 개발된 시스템의 탑재변수를 추정하고 이를 이용하여 획득된 센서 데이터의 지오레퍼런싱 정확도 평가를 수행할 예정이다.

• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.47-51
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• 2014

본 논문은 기존의 유/공압 및 전기식 모터를 대체할 수 있는 경량, 고성능 지능소자 구동기를 설계/제작하고 이를 소형 무인비행체의 조종익 시스템에 적용 가능성을 연구한 것이다. 또한 압전 복합재료 작동기에 대한 성능평가를 수행하였으며, 유니모프 및 바이모프 형태의 작동기를 제작하여 각각의 작동 특성을 확인하였다. 이와 같은 성능시험 평과 결과를 통해 바이모프 형태의 작동기가 하중 유무와 무관하게 선형적인 받음각 변화를 가짐을 알 수 있었다. 이러한 지능소자 구동 시스템은 소형 로봇, 유도무기 및 MAV, UAV의 조종익 제어 시스템으로 사용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권12호
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• pp.1173-1183
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• 2009

스마트 무인기 익형 주위의 유동 구조를 파악하고 이를 바탕으로 synthetic jet을 이용하여 정지 비행 모드에서의 수익하중 감소 여부를 파악하였다. 스마트 무인기의 실제 비행 모드에 대하여 유동 구조를 분석하여 앞전 및 뒷전에서 발생하는 와류에 의해서 수익 하중이 크게 증가함을 밝혔다. 이에 앞전과 뒷전에서 발생하는 유동의 박리를 제어하기 위하여 0.01c, $0.3c_{flap}$, $0.95c_{flap}$ 위치에 jet을 위치시켰다. 또한 무차원 주파수(F+)의 변화에 따른 유동 구조 변화와 항력 감소율을 알아보았다. 그 결과, 와류의 유동 구조를 변화시켜 앞전과 뒷전에서 발생하는 거대한 와류의 박리 주기를 짧게 하고 와류의 크기를 감소시켜 정지 비행 모드에서 수익 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권5호
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• pp.349-357
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• 2022

무인항공기의 비행조종컴퓨터는 비행 안전에 필수적인 장비로써 개발 단계에서부터 신뢰성과 안전성의 확보가 필수적이며, 고장 발생 시에도 정상적으로 기능을 수행할 수 있는 다중화 기반의 고장관리 설계가 요구된다. 무인기의 경우에는 비용, 무게, 전력소모 등을 감소하기 위하여 비행조종시스템의 이중화 설계를 고려하지만, 고장관리를 위한 고장 검출 및 분리 설계에 많은 제약이 있다. 본 논문에서는 무인기용 이중화 비행조종컴퓨터의 신뢰성을 향상시키기 위한 고장 검출 및 고장 분리를 위한 고장관리 설계 방안을 제안한다. 그리고 고장관리 설계를 적용해 개발한 비행조종컴퓨터는 통합시험환경에서 기능 시험을 수행하고 HILS 환경에서 고장 영향성 확인 시험을 수행한 후 무인기에 탑재하여 비행시험을 통해 그 신뢰성을 검증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2020

사람의 손길이 닿지 않는 곳에 위험 상황이 발생하였다면 무인 비행체를 활용하여 그 상황의 규모와 위치를 파악하여 더 큰 피해를 줄일 수 있다. 이러한 점에서 착안하여 본 논문에서는 무인 비헹체가 원활한 호버링을 수행할 수 있도록 Beta Flight를 사용하여 Roll, Pitch, Yaw의 최솟값과 최댓값을 설정한 후 센서의 작동을 감지하여 기체의 기울기의 변화에 따라 센서의 PID 값을 설정하여 수평이 유지될 수 있도록 오차를 최소화하여 안전한 호버링을 할 수 있도록 하였다. 또한, 카메라는 Open CV를 활용하여 라즈베리파이 프로그램을 설치한 후 HSV 색상표를 활용하여 화원과 가장 가까운 색인 붉은색을 제외한 나머지 부분을 흑백 처리하는 필터링을 씌워 공중에서 감지한 영상을 실시간으로 수신할 수 있도록 하였다. 최종적으로 0.5~5m 높이에서 호버링이 가능하였으며 5m 높이에서 반지름이 5cm 인 붉은색 원을 인식할 수 있음을 확인하였다.