본 연구개발은 입력된 항로를 스스로 비행하며 사진 촬영, 국토 및 환경을 감시ㆍ관리할 수 있는 지능형 무인 비행 시스템 개발을 위한 레저 산업용 무선 조종 모형 비행기에 관련된 핵심기술을 확보하고, 상업화를 위한 전 단계의 시작품을 제작하는 것이다. 이와 관련하여 무선 조종 비행 관련 데이터를 확보 및 습득하고, 이의 활용으로 표준조종 기술을 확립하도록 했다. 또한, 자동 비행모드로 전환하기 위한 자동 비행 제어 알고리즘을 개발했으며, 확보된 비행기술을 데이터화하여 다양한 환경에서 시뮬레이션(simulation)을 수행한 정보를 프로그램화하여 자동 비행을 하도록 하고, 마이크로프로세서(microprocessor)를 이용하여 서보모터를 구동할 수 있는 제어기를 개발하였다.
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.
탐색기의 센서 영상을 이용하여 최종 표적에 대한 선정을 수동 또는 자동으로 할 수 있는 표적 관리 모의 시스템을 개발하였다. 모의 시스템은 비행체 시스템과 지상 시스템으로 구성하였다. 비행체 시스템은 비행체의 운동역학과 센서 영상을 모의하고 지상 시스템은 표적 템플릿 모의와 지상 제어기를 모의를 수행한다. 비행체의 운동역학은 의사 6자유도를 기반으로 비례항법유도기법을 사용한다. 탐색기의 센서 영상은 알려진 적외선 영상 렌더링 기법을 이용하여 직접 개발하였으며 상용 프로그램과 비교하여 검증하였다. 지상제어기는 사용자 편의를 위해 임무에 관련된 정보를 가능한 많이 전시할 수 있는 사용자 인터페이스로 구성하였다. 최종적으로 표적 격추 임무 모의를 통해 요구하는 성능에 만족함을 확인하였다.
항공 산업의 소비 수요가 증가함에 따라 국내에서 수행할 수 있는 인증체계 및 비행시험 운영에 필요한 연구가 요구된다. 이에 따라 본 논문에서는 국내 민항기 KC-100, 군용기 T-50 사례와 국외 FAA(Federal Aviation Administration), CAAC(Civil Aviation Administration of China) 기관의 비행시험 관련 문건을 바탕으로 개발 및 개조 중에 있는 항공기에 대한 성능검증, 시험평가 및 안전성 인증을 위한 비행시험 운영 절차와 안전 관리 프로그램 개발 연구를 수행하였다. 또한 항공기 비행시험 절차에 적용할 수 있는 FTSC(Flight Test Safety Committee)의 모범사례(Best Practices)를 조사 분석하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권9호
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pp.830-835
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2016
미국을 중심으로 상업용 무인비행체에 대한 규제가 명시된 조건하에 완화되어 관련 산업의 발전이 예상된다. 이에 따라 2017년에 미국에서 약 60만대에 이르는 무인비행체가 운용될 것으로 예상되지만 안전사고의 문제로 무인비행체의 자율 비행에 제약이 따른다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 무인비행체의 충돌을 방지하고 경로를 탐색하는 연구가 진행되었으나, 경로 탐색 과정에서 상황에 따른 동적인 대처가 불가능하고 효율적인 경로 유도가 되지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 해당 문제를 해결하기 위하여 차량 네트워크를 이용한 중앙관리방식의 무인비행체 경로 유도 시스템을 제안하고자 한다. 제안된 방식은 차량 통신용 네트워크가 경로 탐색의 주체가 되어 무인비행체를 데이터 패킷과 같이 라우팅의 대상으로 처리하여, 무인비행체가 직접 처리할 경로 탐색 과정을 줄이기 때문에 무인비행체의 에너지 효율성을 증가시킬 수 있고, 동일한 네트워크 내 무인비행체들의 전체적인 비행 흐름을 미리 파악하여 갑작스런 혼잡현상을 미연에 대비할 수 있으므로 무인비행체 라우팅 효율을 개선할 수 있다.
무인 비행체와 함께 사용되는 지상관제 시스템은 이용 영역에 따라 수많은 응용 서비스를 제공할 수 있기 때문에 해당 응용 성격에 맞게 디자인 되어야 하는 사안을 가지고 있다. 무인 비행체로부터 수집된 이미지를 활용하여 수계 관리 시스템 구축에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있는 시점에서 이를 위해 최적화 된 지상관제 시스템의 구축은 필수적이다. 기존의 지상관제 시스템은 영상 정보를 수집하기 위한 내용이 부족하기 때문에, 본 연구에서는 기존의 지상관제 시스템을 이루는 구조에서 영상 정보 수집을 위한 내용을 보완하여 수계 관리 시스템을 위한 지상관제 시스템의 기초 연구에 대한 내용을 기술하고자 한다.
본 논문에서는 회전익 비행체 개발과정에서 사용되는 다양한 해석데이터를 관리하기 위한 KHP - SDM 시스템 개발 및 회전익 비행체 개념설계를 위한 다분야통합 최적설계 프레임워크 개발에 관해 기술하였다. KHP-SDM 시스템 상에 개발된 다분야 해석 모듈을 통합하고 KHP-SDM의 최적화 모듈을 적용하여 KHP-SDM RMDO 프레임워크를 구축하였다. KHP-SDM RMDO 프레임워크를 이용한 회전익 비행체 개념설계 결과 프레임워크가 성공적으로 구성되었음을 보여주었다.
본 논문에서는 소형 무인기용 센서 및 임무장비 통합형 비행제어 시스템의 탑재 프로그램 개발에 대해 다룬다. 비행제어 시스템은 센서 및 임무장비를 관장하는 장치관리시스템과 제어 프로그램 및 임무 수행 알고리즘을 연산하는 제어연산시스템의 두 부분으로 구성된다. 장치관리시스템의 탑재 프로그램은 TI사의 DSP/BIOS 실시간 운영체제를 기반으로 개별 센서 및 외부 임무장비를 위한 시스템 드라이버들과 각각의 서브시스템 관리를 위한 태스크들로 구성된다. 제어연산시스템의 프로그램은 모델기반 개발기술을 이용한 자동 코드 생성 기술을 적용하였다.
오늘날과 같이 시스템의 복잡화에 따른 고가의 시스템 구입비, 크기 및 중량의 허용한계 등과 같은 여러 제한요인 때문에 고도의 신뢰성 있는 무기체계 개발을 위해서는 무기체계 개발과정의 전 순기 동안에 시스템 안전(system safety)분야의 적용이 불가피하게 되었다. 시스템 안전에 관한 연구는 매년 증가하는 사고로부터 발생하는 엄청난 손실을 줄여보자는 필요하에 1960년 경부터 미국의 군대에서 시작되었다. 1969년 7월 미국 군사표준서MIL-STD-882(시스템 및 관련 부시스템에 대한 시스템 안전 프로그램 요구조건)가 제정된 이후 요즈음 미군의 방산물자 조달 및 획득시 시스템 안전분야 적용이 의무화되어있다. 시스템 안전분야는 개발중인 시스템의 설계, 개발, 운용과 관련된 여러 분야, 즉 품질보증, 인간공학, 시스템공학, 형상관리분야 등과 상호 밀접하게 연관되어 있으므로 이 분야에 대한 상호 이해와 끊임없는 정보교환이 요청되고 있다. 시스템 구성분야별, 무기체계 개발단계별로 조직적으로 분석된 시스템 안전결과를 토대로 프로 젝트 관리자(PM)는 개발중인 무기체계 시스템에 내재된 시스템 위험을 어느 수준까지 수용할 수 있을 것인가에 대한 현명한 판단을 내릴 수가 있게 되는데 항공기개발 프로그램의 경우 시스템 안전의 궁극적인 목표는 성공적인 초도 비행이라고 할 수 있다.
최근에 무인비행체의 역할과 활용이 다양해짐에 따라 고 난이도의 임무 수행 요구가 증가하고 있으며 이를 해결하기 위하여 복수 소형무인비행체의 운용 및 관련 시스템 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 복수 소형 무인비행체 기반 응용 시스템은 관제요원이 여러 대의 소형무인비행체를 지속적으로 제어, 관리해야 하기 때문에 관제요원의 업무 복잡성이 증대되는 문제를 지닌다. 따라서 복수 소형무인비행체 기반 응용 시스템의 성공적인 구현을 위해서는 효율적인 관제를 수행할 수 있는 소프트웨어 플랫폼 개발이 필요하다. 본 논문에서는 복수 소형무인비 행체를 이용한 응용 시스템에 효과적인 지상관제 소프트웨어 플랫폼을 제안한다. 본 논문에서는 먼저 소프트웨어 플랫폼 개발에 필요한 요구사항들을 분석하고 이를 기반으로 소프트웨어를 설계, 구현한다. X-plane 비행시뮬레이터를 이용한 모의실험을 통하여 복수의 비행데이터들이 화면에 효과적으로 출력됨을 확인하고 다수의 소형무인비행체에서 전송되는 영상데이터들이 실시간으로 통합 시현됨을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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