Radar systems are used in remote sensing mainly as space-borne, airborne and ground-based Synthetic Aperture Radar (SAR), scatterometer and Doppler radar. Those systems are composed of expensive equipments and require expertise and professional skills for operation. Because of the limitation in getting experiences of the radar and SAR systems and its operations in ordinary universities and institutions, it is difficult to learn and exercise essential principles of radar hardware which are essential to understand and develop new application fields. To overcome those difficulties, in this paper, we present the construction and experiment of a low-cost educational radar system based on the blueprints of the MIT Cantenna system. The radar system was operated in three modes. Firstly, the velocity of moving cars was measured in Doppler radar mode. Secondly, the range of two moving targets were measured in radar mode with range resolution. Lastly, 2D images were constructed in GB-SAR mode to enhance the azimuth resolution. Additionally, we simulated the SAR raw data to compare Deramp-FFT and ${\omega}-k$ algorithms and to analyze the effect of antenna positional error for SAR focusing. We expect the system can be further developed into a light-weight SAR system onboard a unmanned aerial vehicle by improving the system with higher sampling frequency, I/Q acquisition, and more stable circuit design.
Kim, Ju-young;Lee, Dong-Min;Lee, Byoung-Gil;Gil, Gi-Nam;Kim, Kyung-Nam;Na, Jong-Whoa
Journal of Aerospace System Engineering
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v.15
no.5
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pp.24-32
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2021
Personal Air Vehicle (PAV), Cargo UAS (Cargo UAS), and existing manned and unmanned aircraft are key vehicles for urban air mobility (UAM), and should demonstrate compatibility for the design of aircraft systems. The safety assessment required by for certification to ensure safety and reliability should be systematically performed throughout the entire cycle from the beginning of the aircraft development process. However, with the increasing complexity of safety critical aviation systems and the application of state-of-the-art systems, conventional experience-based and procedural-based safety evaluation methods make ir difficult to objectively assess safety requirements and system safety. Therefore, Model-Based Safety Assessment (MBSA) using modeling and simulation techniques is actively being studied at domestic and foreign countries to address these problems. In this paper, we propose a Model-Based Safety Evaluation framework utilizing modeling and simulation-based integrated flight simulators. Our case studies on the Traffic Collision Availability System (TCAS) and Wheel Brake System (WBS) confirmed that they are practical for future safety assessments.
Kim, Won Jin;Kim, Chang Jae;Cho, Yeon Ju;Kim, Ji Sun;Kim, Hee Jeong;Lee, Dong Hoon;Lee, On Yu;Meng, Ju Pil
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.35
no.6
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pp.553-562
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2017
GPS (Global Positioning System) receiver among various sensors mounted on UAV (Unmanned Aerial Vehicle) helps to perform various functions such as hovering flight and waypoint flight based on GPS signals. GPS receiver can be used in an environment where GPS signals are smoothly received. However, recently, the use of UAV has been diversifying into various fields such as facility monitoring, delivery service and leisure as UAV's application field has been expended. For this reason, GPS signals may be interrupted by UAV's flight in a shadow area where the GPS signal is limited. Multipath can also include various noises in the signal, while flying in dense areas such as high-rise buildings. In this study, we used analytical photogrammetry and auto tracking total station technique for 3D positioning of UAV. The analytical photogrammetry is based on the bundle adjustment using the collinearity equations, which is the geometric principle of the center projection. The auto tracking total station technique is based on the principle of tracking the 360 degree prism target in units of seconds or less. In both techniques, the target used for positioning the UAV is mounted on top of the UAV and there is a geometric separation in the x, y and z directions between the targets. Data were acquired at different speeds of 0.86m/s, 1.5m/s and 2.4m/s to verify the flight speed of the UAV. Accuracy was evaluated by geometric separation of the target. As a result, there was an error from 1mm to 12.9cm in the x and y directions of the UAV flight. In the z direction with relatively small movement, approximately 7cm error occurred regardless of the flight speed.
Jung, Sejung;Park, Jueon;Lee, Won Hee;Han, Youkyung
Korean Journal of Remote Sensing
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v.36
no.5_2
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pp.989-1006
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2020
Building change monitoring based on building detection is one of the most important fields in terms of monitoring artificial structures using high-resolution multi-temporal images such as CAS500-1 and 2, which are scheduled to be launched. However, not only the various shapes and sizes of buildings located on the surface of the Earth, but also the shadows or trees around them make it difficult to detect the buildings accurately. Also, a large number of misdetection are caused by relief displacement according to the azimuth and elevation angles of the platform. In this study, object-based building detection was performed using the azimuth angle of the Sun and the corresponding main direction of shadows to improve the results of building change detection. After that, the platform's azimuth and elevation angles were used to detect changed buildings. The object-based segmentation was performed on a high-resolution imagery, and then shadow objects were classified through the shadow intensity, and feature information such as rectangular fit, Gray-Level Co-occurrence Matrix (GLCM) homogeneity and area of each object were calculated for building candidate detection. Then, the final buildings were detected using the direction and distance relationship between the center of building candidate object and its shadow according to the azimuth angle of the Sun. A total of three methods were proposed for the building change detection between building objects detected in each image: simple overlay between objects, comparison of the object sizes according to the elevation angle of the platform, and consideration of direction between objects according to the azimuth angle of the platform. In this study, residential area was selected as study area using high-resolution imagery acquired from KOMPSAT-3 and Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Experimental results have shown that F1-scores of building detection results detected using feature information were 0.488 and 0.696 respectively in KOMPSAT-3 image and UAV image, whereas F1-scores of building detection results considering shadows were 0.876 and 0.867, respectively, indicating that the accuracy of building detection method considering shadows is higher. Also among the three proposed building change detection methods, the F1-score of the consideration of direction between objects according to the azimuth angles was the highest at 0.891.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.12
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pp.1097-1107
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2015
General VTOL aircraft uses gas turbine engine which has high power to weight ratio. However, in the VTOL UAV in small sector, the gas turbine as a prime mover is not adequate because of the limitation of the high fuel consumption ratio of the gas turbine. In this research, The Series Hybrid-Electric Propulsion System(SHEPS) has been proposed and technology survey & comparison analysis has conducted to constitute propulsion system for engine, electric motor and battery. To achieve this object a 65kg-class P-UAV from "Company I" was used. And to estimate the validity of power control algorithm and developed power management control, Matlab/simulink$^{(R)}$ has been used for the simulation. As a result, the developed algorithm worked comparatively well and the research has predicted that SHEPS was satisfied enough for 7 hour of endurance for mission profile.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.3
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pp.226-232
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2013
A compact hydrogen generation device of fuel cell system using chemical hydride storage technique was designed to fit the propulsion device requirement of a small unmanned aerial vehicle(SUAV). For high efficient, compact, and lightweight hydrogen generation control device, the Co-B catalyst hydrogen conversion rate by $NaBH_4$ aqueous solution flux is measured so that the proper amount of Co-B catalyst for maximum hydrogen generation of 100W stack was proposed. A compact hydrogen generation device is controlled by pump's on/off using its own internal pressure and consumes fuel in high efficiency through a dead-end type fuel cell. The fuel cell system has stable operation for a planed flight profile. The system operates up to maximum 7 hours and at least 4 hours for tough flight profiles.
Oh, Hyung Suk;Kim, Byung Wook;Lee, Si Hun;Nho, Won Ho;Kang, Seung Eun;Ko, Sang Ho
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.45
no.12
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pp.1039-1047
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2017
This paper presents a test development of a Fly-By-Wireless flight control system for a fixed-wing unmanned aerial vehicle (UAV). Fly-By-Wireless system (FBWLS) refers to a system that uses a wireless network instead of a wired network to connect sensors and actuators with a flight control computer (FCC), reducing considerable amount of wires. FBWLS enables to design a much lighter aircraft along with decreased maintenance time and cost. In this research we developed a Zigbee-based FWBLS UAV in which sensors (GPS and AHRS) are wirelessly connected via a FCC to aileron and elevator servo motors. In order to see the effect of time delay due to wireless signal on the flight stability of the UAV, several flight tests were conducted. From the tests, it was confirmed that the effect is minor by comparing the flight response of the FBWLS with the corresponding Fly-By-Wire system.
Kim, Dong-hwan;Kim, Chong-sup;Lim, Sangsoo;Koh, Gi-oak;Kim, Byoung soo
Journal of Aerospace System Engineering
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v.16
no.1
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pp.17-27
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2022
A certain level of stability margin airworthiness criteria should be met to secure robustness against uncertainties between the real plant and the model in a flight control system design. The U.S. Department of Defense (DoD) specification of MIL-F-9490D and airworthiness certification standard of MIL-HDBK-516B uses gain and phase margin criteria of flight control system. However, the same stability margin criteria is applied at all development phases without considering the design maturity of each development phase of the aircraft. Ultimately, a problem arises when the aircraft operation envelope is excessively restricted. This paper proposes the relation of handling qualities and stability margin, and presents re-established stability margin criteria as a development phases and verification methods. The results of the research study are considered to contribute to the verification of the stability margin criteria more flexibly and effectively by applying the method to not only the currently manned developing aircrafts but also the unmanned vehicle to be developed in the future.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.44
no.12
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pp.1043-1053
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2016
In this paper, the application of Parallel Distributed Compensation (PDC) controller for fixed pitch rotary wing system was studied. For nonlinear modeling, T-S fuzzy model was utilized to advance system control including the tilt type UAV. PDC controller was designed through the Linear Matrix Inequality (LMI). Experiments for determining the applicability and feasibility of PDC were performed using the 1 axis attitude control equipment and simulation. To verify the performance and characteristics of the controller, Mathworks Co. Simulink was used. After then, the PDC controller performance was verified and the results with developed controller using a 1 axis attitude control equipment were compared. Verification of the feasibility of PDC controller for the fixed pitch rotary wing system and identification of the overall performance and improvement analysis was conducted based on the experimental results.
Kim, Kyeong-Rok;Heo, Min-Wook;Kim, Tu-Hwan;Ryu, Sang-Burm;Lee, Sang-Gyu;Lee, Hyeon-Cheol;Kim, Jae-Hyun
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.11
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pp.1653-1660
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2016
The synthetic aperture rardar (SAR) is an active sensor using microwaves. It transmits a microwave signal, called a chirp pulse, and receives the reflected signal in a moving platform such as satellite and unmanned aerial vehicle. Since this sensor uses microwaves that can penetrate the atmosphere, SAR generates the images regardless of light and weather conditions. However SAR operates on the moving platform, the Doppler shift and the side-looking observation method should be considered. In addtion, a residual image or ghost image can be occurred according to selection of the pulse repetition frequency (PRF). In this paper, a range design of the PRF for the L-band spaceborne SAR system is studied for prevention of SAR image distortion. And the system is studied for prevention of SAR image distortion. And the system parameter and the PRF are calibrated iteratively according to the proposed system design procedure and design constraints. The MATLAB based on SAR system simulator has been developed to verify the validity of calculated PRF. The developed simulator assumes that SAR sensor is operated by the PRF calculated from the design. The results of the simulator show that the targets in image has a valid peak to side-lobe ratio (PSLR) so that the PRF can be used for the spaceborne SAR sensor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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