This paper describes an obstacle detecting system of an unmanned ground vehicle (UGV). The unmanned ground vehicle is consists of several systems such as vehicle control system, navigation system, obstacle detecting system and integration system. Among these systems, the obstacle detecting system is a driving assistance system of UGV. Through the UGV is driving, the system detects obstacles such as cars, human, tree, curb and hills and then send information of obstacles position to integration system for safety driving. In this research, the obstacle detecting system is composed of 5 laser scanners and develop algorithms of detecting obstacles, curb, uphill and downhill road.
An unmanned ground vehicle can perform its mission automatically without human control in unknown environment. To move up to a destination in various surrounding situation, navigational information is indispensible. In order to be adopted for an unmanned vehicle, the navigation box is small, light weight and low power consumption. This paper suggests navigation system using a low grade MEMS IMU for supplying position, velocity, and attitude of an unmanned ground vehicle. This system consists of low cost and light weight MEMS sensors and a GPS receiver to meet unmanned vehicle requirements. The sensors are basically integrated by loosely coupled method using Kalman filter and internal algorithms are divided into initial alignment, sensor error compensation, and complex navigation algorithm. The performance of the designed navigation system has been analyzed by real time field test and compared to commercial tactical grade GPS/INS system.
본 논문에서는 시간에 따라 방향 속도와 위치가 변하는 무인자동차의 궤적 추적 제어시스템에 대해 논한다. 무인자동차는 운전자의 도움이 없어도 스스로 주위환경을 인식하여 지정된 도로를 주행할 수 있는 자동차로 올바른 주행을 위해 고려해야 할 변수가 다양하다. 무인자동차의 궤적 추적 시스템에서 인식한 정보는 이산적인 값을 가지므로 센스 간의 간격으로 인하여 비연속성 및 비선형성을 가지고 있다. 이로 인하여 목표 궤적을 정확하게 추적하는 것 어렵다. 본 논문은 차량의 운동학 모델링을 통하여 선형오차, 제약 조건, 제어 목표함수의 세 가지 조건을 갖는 무인자동차 궤적 추적시스템을 제안한다. 제안된 궤적 추적시스템을 기반으로 동적 시뮬레이션 소프트웨어-카심(Dynamic Simulation Software-CarSim)의 결합시뮬레이션을 통해 시스템의 성능을 평가하였고, 그 결과로 더욱 정밀하게 목표 궤적을 추적할 수 있음을 확인하였다.
This study shows the path generation algorithm for an UGV (Unmanned Ground Vehicle). The developed UGV frame which has a 4-wheel driven mechanism and diesel source is applied. Proposed vehicle system in this research is aimed to military purpose. To achieve the unmanned autonomous driving, following two main issues are considered. First, behavior module for positioning and posture of vehicle system and second, cognition module to receive the information from environment are proposed and verified. To do this, rover which can acquire the positioning information from earth coordinate and IMU (Inertial Measurement Unit) which can measure the posture are combined to design the path planning algorithm.
In this paper, an effective path generation algorithm for obstacle avoidance producing small amount of steering action as possible is proposed. The proposed path generation algorithm can reduce unnecessary steering because of the small lateral changes in generated waypoints when UGV (Unmanned Ground Vehicle) encounters obstacles during its waypoint navigation. To verify this, the proposed algorithm and $A^*$ algorithm are analyzed through the simulation. The proposed algorithm shows good performance in terms of lateral changes in the generated waypoint, steering changes of the vehicle while driving and execution speed of the algorithm. Especially, due to the fast execution speed of the algorithm, the obstacles that encounter suddenly in front of the vehicle within short range can be avoided. This algorithm consider the waypoint navigation only. Therefore, in certain situations, the algorithm may generate the wrong path. In this case, a general path generation algorithm like $A^*$ is used instead. However, these special cases happen very rare during the vehicle waypoint navigation, so the proposed algorithm can be applied to most of the waypoint navigation for the unmanned ground vehicle.
지상무인 전투체계에서 요구되는 원천, 핵심기술은 해외 선진 국가들과의 치열한 경쟁이 예상된다. 따라서 주요 국가의 무인체계 기술개발현황을 분석하였으며, 분석 대상은 1998년부터 2008년까지 미국, 일본, 유럽, 캐나다, 이스라엘 등에 출원된 현황을 기준하였다. 주요 선진국의 특허맵과 전문가 의견을 수렴하여 국가별 기술 수준, 역점분야와 공백기술, 시장력 등을 분석하였으며, 앞으로 발전 가능성이 예상되는 기술과 우리나라가 중점 개발하여야할 분야 등을 제시하였다.
This paper develops scenarios to evaluate the safety performance of Unmanned Ground Vehicle on military circumstances. The scenarios were created using Pegasus Project 6-layer format. These scenarios consist of straight road, curved road, merging road and crossroad. We adapt these scenarios to unpaved road. The characteristics of unpaved roads were divided into roughness, friction coefficient and road frequency. This adaption is validated via computer simulation. We observe the scan lines of vehicle become tangled of the straight road that make the cognitive abilities of the vehicle low and the lane-keeping is unable when vehicles entering curved off-roads over 40 km/h. The developed scenarios will contribute to enhancing stability from the perspective of introducing autonomous driving technology to Korean military.
무인차량의 주행은 각종 센서를 이용한 차량제어시스템, 항법시스템, 장애물시스템, 통합시스템의 4가지 서브 시스템으로 구성 되어있다. 본 연구는 비접촉 거리측정 장치인 레이저스캐너를 이용하여 무인차량의 평행주차 및 직각주차 알고리즘 개발을 목적으로 하였다. 이 알고리즘을 검증하기 위하여 GPS와 차량에 6대의 레이저스캐너를 장착하여 이용하였고, 레이저스캐너를 이용한 위치 계산의 오차를 줄이기 위해 타이어 미끄러짐을 최소로 할 수 있도록 5km/h로 차량의 이동 속도를 제한하였다.
The research presented covers the design and control method of unmanned ground vehicle (UGV). An electric vehicle is used and is driven by DC motor. The power system on the UGV has been adjusted and actuators have been installed for steering and brake automation. A toggle switch is implemented to easily switch between manual and autonomous states. The UGV state is monitored by a velocity sensor, as well as steering and brake position sensors. An emergency stop device was designed and installed to quickly and safely stop the UGV. Different control methods, including the PID controller, were studied for improved steering responsiveness, and results were confirmed through experimentation. Satisfactory performance was achieved and several possible areas of future research have arisen.
본 논문에서는 유무인 협업을 위한 유인회전익기에 의한 다수 무인기 운용통제기술의 요구도 검증을 위한 통합검증환경의 요구도 분석, 구현 및 검증에 대해 기술하였다. 통합검증환경은 유인회전익기 비행 모의, 무인항공기 비행 및 임무장비 모의, 무인항공기 제어 및 유인회전익기와의 통제권 변경을 위한 지상통제장비 모의, 유인회전익기 및 무인항공기 임무계획 작성 및 전송을 위한 운용통제장비 모의로 구성된다. 각각 구현된 구성품들은 소프트웨어/하드웨어 통합시험을 통해 요구도를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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