Geon-Hong Kim;Ayoung Hwang;Hyoyeong Kim;Yeonmyeong Kim
Journal of Aerospace System Engineering
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v.18
no.2
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pp.40-46
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2024
This study suggests a method to enhance drone flight path planning and safety evaluation in urban areas using Computational Fluid Dynamics (CFD). As the use of drones in urban environments has been growing rapidly, there is a lack of established methods for path planning and safety evaluation, which leads to a risky approach relying on experimental methods. Therefore, this research takes into account the intricate 3D fluid dynamics between drones and buildings by employing CFD to quantitatively plan flight paths and evaluate their safety. To accomplish this, the study focuses on Gimcheon Innovation City as the target area and collects relevant terrain and building data, and selects prospective flight routes. CFD analysis is then carried out to gather essential data for flight simulations and safety assessment. The safety assessments are conducted based on environmental fluid dynamics when the drone operates along the proposed flight paths
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.9
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pp.781-789
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2021
In this paper, we quantitatively analyzed the required UAV(Unmanned Aerial Vehicle) failure rate of small UAV (≤25kg) based on the harm to human caused by UAV crash to fly over the populated area. We compute the number of harm to human when UAV falls to the ground at certain descent point by using population density, car traffic, building to land ratio, number of floors of building data of urban area and UAV descent trajectory modeling. Based on this, the maximum allowable UAV failure rate is calculated to satisfy the Target Level of Safety(TLS) for each UAV descent point. Then we can generate the failure rate requirement in the form of map. Finally, we divide UAV failure rate into few categories and analyze the possible flight area for each failure rate categories. Considering the Youngwol area, it is analyzed that the UAV failure rate of at least 10-4 (failure/flight hour) is required to access the residential area.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.343-352
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2016
A multi-rotor vehicle is an unmanned vehicle consisting of multiple rotors. A multi-rotor vehicle can be categorized as tri-, quad-, hexa-, and octo-rotor depending on the number of the rotors. Multi-rotor vehicles have many advantages due to their agile flight capabilities such as the ability for vertical take-off, landing and hovering. Thus, they can be widely used for various applications including surveillance and monitoring in urban areas. Since multi-rotors are subject to uncertain environments and disturbances, it is required to implement robust attitude stabilization and flight control techniques to compensate for this uncertainty. In this research, an advanced nonlinear control algorithm, i.e. sliding mode control, was implemented. Flight experiments were carried out using an onboard flight control computer and various real-time autonomous attitude adjustments. The feasibility and robustness for flying in uncertain environments were also verified through real-time tests based on disturbances to the multi-rotor vehicle.
도심항공교통은 다수의 전기추진 수직이착륙 항공기가 이착륙 가능한 버티포트가 필요하다. 빌딩풍은 고층건물 주변부에서 발생하는 강풍으로 항공기 이착륙과정에서 항공기의 비행 안전성을 크게 훼손시킬수 있다. 본 연구에서는 항공기 이착륙시 발생할 비행안정성 분석을 위하여 먼저 빌딩풍 주변의 유동특성을 분석하는 연구를 수행하였다. 유동해석은 상용CFD 소프트웨어인 SimericsMP를 사용하였으며, 난류 모델은 k-ε RNG 모델을 사용하였다. 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 CAARC 빌딩모델의 표면 압력 계산결과를 풍동시험 결과와 비교⋅검증하였다. 두 개의 고충빌딩이 있는 상황을 가정한 후, 빌딩풍이 빌딩 주변부의 속도분포 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 두 개의 고층 건물 사이의 거리가 증가하는 경우 와들 사이의 상호작용이 감소하는 것을 확인했다. 향후 본 연구를 확장하여 다양한 형상의 고충건물이 밀집해 있는 도심지역에 대한 유동해석 연구를 진행하고자 한다.
Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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v.5
no.4
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pp.789-796
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2015
The first phase of architecture design is the field survey of the site and its surroundings. To gather the information there are two methods :the traditional method of an onsite survey, and recently using 3D geometry data and high quality image mapping from online services such as Google Earth. However, the urban condition is fast changing, and information from online services may lack sufficient information. This paper presents the to fast and effective site survey method for urban site using an affordable and fully automated UAV for the architectural design field.
Various buildings are scattered below and around the flight path of UAM (Urban Air Mobility), which flies within a densely populated urban area. And the vertiport used by UAM for takeoff and landing is located on a flat area within the city center or on top of a building. As such, UAM operates in densely populated urban areas, and vertiports for takeoff and landing are installed in densely populated areas, requiring a very high level of safety. In particular, for safe landing of UAM, it is necessary to monitor the approach status of UAM approaching the vertiport from the final approach course and provide approach information. Accordingly, to monitor the UAM vertiport final approach path, research was conducted on technology that utilizes optical equipment that can be installed in a narrow site and has the advantage of reducing the burden of electromagnetic waves.
Kim, Hyeon;Jeong, Heon Sul;Chong, Kil To;Lee, Deok Jin
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.2
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pp.137-148
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2014
A multi-rotor is an autonomous flying robot with multiple rotors. Depending on the number of the rotors, multi-rotors are categorized as tri-, quad-, hexa-, and octo-rotor. Given their rapid maneuverability and vertical take-off and landing capabilities, multi-rotors can be used in various applications such as surveillance and reconnaissance in hostile urban areas surrounded by high-rise buildings. In this paper, the unified dynamic model of each tri-, quad-, hexa-, and octo-rotor are presented. Then, based on derived mathematical equations, the operation and control techniques of each multi-rotor are derived and analyzed. For verifying and validating the proposed models, operation and control technique simulations are carried out.
In this paper, we analyzed the requirements for the application of UAM, a new concept to solve the traffic congestion in large cities. First, the current domestic and foreign status of research and development related to UAM was investigated and the pros and cons and the time required for each mission radius were analyzed for various configurations of aircraft being commercialized. In addition, in order to analyze the market acceptance of the UAM, the individual's consciousness and reliability requirements were identified and safety requirements were analyzed through accident rate data for each aircraft type. Because it operates in a densely populated urban area, requirement analyses on noise and exhaust, which are environmental factors that can affect the community were performed, and requirements related to aircraft performance, certification standards, and airworthiness standards of FAA and EASA were also analyzed.
Various studies suggest that the initial operating form of UAM, which is being presented as a solution to the urban traffic problem, will be similar to VTOL aircraft among current aircraft. In a form similar to determining the direction of the runway where fixed-wing aircraft take off and land, the vertiport where take-off and landing of VTOL aircraft takes place determines the flight direction of departure and arrival in consideration of the direction of the wind. Unlike areas where airports are generally built, in the case of downtown areas, it is expected that the characteristics of wind may continuously change depending on the environment of changing terrain or obstacles such as the construction of new buildings. In this study, long-term actual observation data for reviewing the take-off and landing directions at the city center where the location of the vertiport is expected are compared using a wind speed map, and the characteristics of the ground wind and the possibility of change in the direction of the predominant wind depending on the observation period and observation location confirmed.
In the case of forest areas, the installation of ground control points (GCPs) and the selection of terrain features, which are one of the unmanned aerial photogrammetry work process, are limited compared to urban areas, and safety problems arise due to non-visible flight due to high forest. To compensate for this problem, the drone equipped with a real time kinematic (RTK) sensor that corrects the position of the drone in real time, and a 3D flight method that fly based on terrain information are being developed. This study suggests to present a method for investigating damage using drones in forest areas. Position accuracy evaluation was performed for three methods: 1) drone mapping through GCP measurement (normal mapping), 2) drone mapping based on topographic data (3D flight mapping), 3) drone mapping using RTK drone (RTK mapping), and all showed an accuracy within 2 cm in the horizontal and within 13 cm in the vertical position. After evaluating the position accuracy, the volume of the landslide area was calculated and the volume values were compared, and all showed similar values. Through this study, the possibility of utilizing 3D flight mapping and RTK mapping in forest areas was confirmed. In the future, it is expected that more effective damage investigations can be conducted if the three methods are appropriately used according to the conditions of area of the disaster.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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