A Study for Drone to Keep a Formation and Prevent Collisions in Case of Formation Flying

드론의 삼각 편대비행에서 포메이션 유지 및 충돌 방지 제어를 위한 연구

In this paper, we suggest an advance method for maintaining a perceived behavior as triangle formation and preventing collision between each other in case of a flying drone. In the existing studies, the collision of the drone is only controlled by using light entered in the camera or the image processing. However, when there is no light, it is difficult to confirm the position of each other and they can collide because this system can not confirm the each other's position. Therefore, in this paper, we propose the system to solve the problems by using the distance and the relative coordinates of the three drones that were determined using the ALPS(Ad hoc network Localized Positioning System) algorithm. This system can be a new algorithm that will prevent collisions between each other during flying the drone object. The proposed algorithm is that we make drones maintaining a determined constant value of the distance between coordinates of each drone and the measured center of the drone of triangle formation. Therefore, if the form of fixed formation is disturbed, they reset the position of the drone so as to keep the distance between each drone and the center coordinates constant. As a result of the simulation, if we use the system where the supposed algorithm is applied, we can expect that it is possible to prevent malfunction or an accident due to collisions by preventing collisions of drones in advanced behavior system.

본 논문에서는 드론의 삼각 편대비행에서 정해진 삼각형 포메이션을 유지하고 서로간의 충돌을 사전에 방지할 수 있는 방법을 제안한다. 기존 연구에서는 카메라로 입력된 빛을 이용하거나 영상을 처리해야만 드론의 충돌을 제어할 수 있었다. 그러나 빛이 없고 어두운 지역에서 드론이 영상을 처리하고 서로의 위치를 확인하는 것은 어려울 뿐만 아니라 서로의 존재를 확인하지 못하여 충돌하게 될 수도 있다. 따라서 본 논문에서는 ALPS(Ad hoc network Localized Positioning System) 알고리즘을 통해 구한 세 드론과의 거리와 상대좌표를 이용하여 서로 간의 충돌을 막아주는 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 드론의 포메이션 삼각형의 중심과 측정된 각각의 드론의 좌표와의 거리를 정해진 일정한 값으로 유지하도록 한다. 따라서 정해진 포메이션 형태가 흐트러질 경우에는, 각 드론과 중심좌표의 거리를 일정하게 유지하도록 드론의 위치를 재설정한다. 모의실험의 결과 제안된 알고리즘이 적용된 시스템을 사용할 경우, 드론의 충돌을 사전에 방지함으로서 충돌로 인한 고장이나 사고를 막을 수 있을 것이라 기대된다.