• 한국항공우주학회지
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• 제39권2호
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• pp.121-127
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• 2011

본 논문에서는 초소형 비행체의 자동 편대 비행을 위한 유도 법칙과 비행 시험 결과를 기술하였다. 초소형 비행체는 탑재 중량과 비행시간 등의 제한으로 인해 짧은 시간 안에 복수의 비행체가 임무를 분담하거나 협력하여 동시에 수행하는 것이 효율적이며 편대 비행은 이러한 임무 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 제안된 편대 유도 법칙은 Leader-Follower 편대 비행의 기하학적 관계 기반으로 비선형 모델 역변환 기법을 이용하여 설계하였다. 편대 유도 법칙에 필요한 비행체의 상태 정보는 비행체 간 고속의 데이터 통신 시스템을 구성하고 지상국을 통해 송수신하도록 하였다. 본 연구에서 제안된 비행체간 통신 기반의 편대 유도 기법은 센서의 측정 잡음에 대한 강건한 성능을 확인하기 위해 실제 비행 데이터 기반 시뮬레이션을 수행하였고 다수의 초소형 비행체를 이용한 편대 비행 시험을 통해 유도 법칙의 타당성을 검증하고 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.859-866
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• 2008

본 논문에서는 다수 비행체의 편대 비행 시 상호 기하학적 관계 유지에 필요한 유도 법칙과 비선형 시뮬레이션 결과를 제시하였다. 편대 내의 각 비행체는 편대 Leader를 제외하고 모두 Leader와 Follower의 역할을 동시에 맡으며, Leader에 의한 명령은 모든 Follower에게 분배되고 따라서 편대를 이루는 모든 비행체들의 동시기동비행(Synchronized Flight)을 가능하게 한다. 편대 비행 유도 법칙은 가까운 미래 시각에 예상되는 기하학적 오차 그리고 Lyapunov 안정성 이론에 근거하여 도출하였고, 정찰과 감시 임무 예제에 관한 고정밀 비선형 시뮬레이션 결과를 통하여 제안된 유도 법칙의 성능을 검증하였다

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.31.2-31.2
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• 2010

편대비행 위성이 공동의 임무를 수행하기 위해서는 편대를 이루는 위성의 각기 다른 초기 오차와 다양한 외란 환경에서도 자세 동기화를 이룰 수 있는 기법이 필요하다. 이 연구에서는 편대비행위성의 자세 동기화를 위하여 비선형 시스템에 대한 준최적 제어기법인 SDRE(State-Dependent Riccati Equation)에 기반한 추적 제어기가 사용되었다. 반작용 휠이 포함된 위성의 자세 동역학이 SDRE 추적 제어기를 구성하는데 이용된다. 이를 Leader/Follower 편대비행 시스템에 적용하며, 기준 자세를 추적하는 Leader 위성의 자세를 Follower 위성이 추적하여 자세 동기화를 이룰 수 있다. MATLAB과 SIMULINK를 이용한 수치해석적 시뮬레이션으로 추적 제어기의 성능을 검증하였으며, 이에 대한 실시간 HIL(Hardware-In-the-Loop) 시뮬레이션이 수행되었다. 무중력 환경을 모사하는 에어베어링시스템과 세 개의 반작용 휠을 장착한 자세제어 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulator)는 PC104 타입의 임베디드 컴퓨터에서 SIMULINK의 xPC Target을 이용한 실시간 시뮬레이션 환경을 제공하며, 이에 적용되는 SDRE 추적 제어기는 이산화되어 설계되었다. 또한 SDRE 추적 제어기에 대한 안정성을 보장하는 영역이 추정되어 위 추적 제어기가 위성 편대비행에 적합한 자세 동기화 기법임을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권3호
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• pp.264-273
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• 2010

본 연구에서는 무인항공기의 편대비행을 위해서 먼저 단일 무인항공기의 기본적인 자세제어, 고도제어를 포함하는 유도제어시스템을 설계 제작하여 검증하고, 이 시스템을 바탕으로 먼저 선도기의 위치 정보를 이용하여 선도기와 추종기간의 앞뒤거리와 좌우 거리를 피드백하여 비례미분제어한 결과를 보여준다. 보다 안정적이고 성능이 우수한 편대 비행을 위하여 선도기의 위치와 자세 정보를 이용하여 추종기가 따라가야할 가상경로점을 실시간으로 계산하고 이를 바탕으로하여 추종기가 따라가도록 유도 명령을 생성하여 비행제어를 하고, 또한 선도기의 롤명령정보를 추종기의 최종 유도명령에 추가하여 편대 비행 성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다. 이러한 과정은 여러 가지 경우에 대한 비행시험 결과를 분석하여 알고리즘을 점차 개선하는 방식을 취했으며 다소 실험적인 방식으로 최종 편대비행 알고리즘을 확립하였다. 최종적으로 채택한 기법을 이용하여 3대의 무인항 공기를 자동비행 상태에서 편대 비행을 수행한 결과를 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권12호
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• pp.1012-1020
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• 2018

한국항공우주연구원에서 개발된 틸트로터 무인기의 임무비행 능력을 높이기 위하여, 무인기의 자율화 기술 5단계 수준의 편대비행에 대한 연구가 수행되었다. 편대비행은 선행기와 추종기로 구성된 중앙 집중형 방식이 적용되었다. 편대비행 제어기는 3대의 추종기를 이용한 수치 시뮬레이션과 1대의 추종기를 이용한 하드웨어 기반 시뮬레이션을 통해 검증되었다. 본 논문에서는 제어기 설계 방법, 하드웨어 기반 시뮬레이션 시험, 그리고 시뮬레이션을 통한 성능 검증에 대해서 기술하였다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제11권1호
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• pp.29-32
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• 2021

편대비행 항공기들은 선행항공기에서 발생시킨 후류의 영향으로 후행항공기의 공력효율이 증가하는 것으로 잘 알려져 있다. 비점성 비회전 유동장에 관한 연속방정식을 지배방정식으로 사용하는 패널법은 비교적 빠른 시간 이내에 항공기의 공력특성 변화를 계산할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 편대비행 항공기들 사이의 항공기들 사이의 흐름방향 거리는 스팬길이의 2.5배로 위치시키고, 수평상대거리는 스팬길이의 -0.4~0.3배로, 수직상대거리는 스팬길이의 -0.25, -0.15.0.15.0.25배로 변화시키며 계산을 수행했다. 연구결과 선행항공기와 후행항공기의 수평상대거리 변화의 경우 주날개들이 안쪽으로 겹침이 발생하고, 수직 상대거리가 가까울수록 더 큰 공력성능 향상을 얻을 수 있었다. 편대비행 하는 후행항공기의 공력성능 향상은 선행 항공기로부터 발생한 익단 와류의 올려흐름 영향에 기인한 것이다. 선행항공기로부터 발생한 익단와류는 후행항공기의 모멘트 특성을 변화시켜 비행안정성에 영향을 미치게 된다. 향후 연구에서는 선행항공기로부터 발생한 와의 영향이 후행항공기의 모멘트 특성에 미치는 영향을 연구 할 것이다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.27.3-27.3
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• 2010

편대비행위성을 이용하여 우주간섭계 영상시스템을 구현하였을때 위성의 배치에 따른 점분포함수(Point Spread Function, PSF)를 계산하고 관측될 영상을 예측하여 편대비행위성 간섭계 관측시스템의 예상되는 성능을 분석하였다. 적외선과 가시광 영역에서 관측하는 경우에 대하여 단일구경과 합성구경 관측시스템의 점분포함수를 계산하고 이에 해당되는 예측 영상의 해상도를 비교하였을 때, 합성구경으로 관측 시 더 높은 해상도를 보이는 것을 확인하였다. 또한 편대비행 위성을 이용하여 합성구경 관측을 하는 경우에 대하여 단순한 원형 배열뿐만 아니라 간섭계 관측에 유리한 골레이(Golay) 배열 등 다양한 위성 배치에 따른 점분포함수를 구하고 비교하여 위성 배치에 따른 간섭계관측 시스템의 성능 차이를 분석하였다. 이 결과를 통하여 실제 편대비행위성을 이용하여 간섭계 관측시스템을 구현할 때, 관측시스템을 구성하는 편대 위성의 개수와 배치를 효율적으로 결정할 수 있는 토대를 마련하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권10호
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• pp.51-59
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• 2005

본 논문에서는 위성간 상대 궤도 운동과 최적화 기법에 근거한 다위성체 편대비행 형상 유지에 관한 연구 결과를 제시하였다. 편대를 이루는 위성간의 상대 운동은 궤도 압축 방법을 이용한 닫힌 형태의 궤도 전파기를 이용하여 분석하였고, 최적화 기법을 도입하여 편대 비행 형상을 유지하기 위한 각 위성의 궤도 기동 절차를 설계하였다. 예제로서 원형 편대 비행 제어 문제에 적용하였고 비선형 시뮬레이션 결과를 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권1호
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• pp.18-26
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• 2007

날개들이 편대를 이루면서 비행하는 경우의 정상상태 공력특성에 대하여 와류격자법을 이용하여 해석하였다. 2개의 날개가 편대 비행 상태에 있을 때, 선도 날개에 의하여 후방 날개의 부분 양력계수가 높아짐을 알 수 있었다. 3개 이상의 날개를 일렬 및 V자편대 배치하여 양항비에 대하여 해석하였는데, 날개가 편대의 후방에 위치할수록 커지고, 가로 간격이 벌어질수록 작아짐을 알 수 있었다. 가로세로비가 증가할수록 전방 날개와 후방 날개의 양항비 차이가 커짐을 알 수 있었다. 후방 날개의 높이를 변화시켰을 경우, 같은 높이에서 최대 양항비를 나타내었다. 3개, 9개, 15개의 날개를 편대 비행했을 경우 날개 수가 많아질수록 편대 비행의 이득이 증가함을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권11호
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• pp.1042-1051
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• 2011

본 논문에서는 복수 무인기의 편대 비행을 위한 탑재 무선 통신 및 임무통제 네트워크 (지상관제시스템)를 포함하는 통합 운영 시스템의 구성 방안을 제시한다. 이를 위해 편대비행을 위한 무인기에 탑재되는 시스템들의 구성 형태에 따라 다양한 운영 시스템들을 분류하였다. 또한 각각의 운영 시스템에 대한 장단점 및 고장에 대한 신뢰성을 파악하였다. 이 결과를 바탕으로 편대기의 임무비행을 수행하는데 있어 적절한 운영 시스템의 형태를 결정하고 구성 요소들을 개발하였다. 제안된 운영 시스템을 이용하면, 이종의 비행체로 편대를 구성할 수 있으며, 복잡한 임무를 여러 무인기에 나누어 수행 가능하고, 단일 임무의 협업 또는 다양한 임무의 동시 수행이 가능하다.