본 논문에서는 항공관제통신용 AeroMACS 시스템을 위한 시간/주파수 동기 획득 및 기지국 셀탐색 알고리즘을 분석하고, AeroMACS 채널 모델에서 동기 알고리즘의 성능 평가를 진행하였다, 그리고, 상기 알고리즘을 이용한 AeroMACS 시스템용 동기화기를 설계 및 구현하였다. AeroMACS 시스템은 IEEE 802.16e mobile WiMAX 규격에 기반 된 시스템이나, WiMAX 시스템과 달리 5GHz 항공 주파수 대역에서 5MHz의 대역폭을 활용하여 통신을 수행한다. 변경된 사양에 따른 시스템 모델링 후에 apron (APR), runway (RWY), taxiway (TWY), park (PRK) 등 다양한 공항 환경에 대한 채널 모델에 기반하여 시간 및 주파수 동기 알고리즘 및 셀 탐색 알고리즘의 성능 평가를 수행하였다. 그리고, 이를 FPGA 기반 실시간 구현 및 검증하였다.
본 논문에서는 지상 관제국과 2005SAT 위성 사이에서 RF 신호로써 명령 및 원격측정 데이터를 전달하는 기능을 수행하는 원격측정명령계 RF 서브시스템의 개념설계 단계의 링크버짓 해석을 수행하였다. 링크버짓 성능분석을 위해 업링크 및 다운링크 과정으로 나누고 업링크에 대해서는 위성체에서 전력흐름밀도 및 명령수신기에서 여유를 계산하고 다운링크에 대해서는 다운링크 EIRP 및 지상국에서 C/ $N_o$ 및 $E_b$/ $N_o$ 여유를 계산하여 전체적인 통신성능 여유를 만족하는지 조사를 하였다. 업링크 링크버짓 분석결과 명령수신기에서 충분한 전력 수신 여유가 있었으며 다운링크 링크버짓 분석결과 지상국에서 C/ No 및 $E_b$/ $N_o$의 여유가 적정함을 확인하였다.
ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast)는 차세대 항행시스템 CNS/ATM (communication, navigation and surveillance/air traffic management)의 핵심기술로 위성항법시스템 정보를 이용하여 자신의 위치 정보를 자동으로 방송하며, 기존 레이더 시스템에 비해 지형에 의한 제약이 적고 갱신 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다. EUROCONTROL에서는 항공관제시스템에서 ADS-B 메시지를 교환하기 위하여 표준 감시자료 포맷 ASTERIX (all purpose structured eurocontrol surveillance information exchange) CAT.021을 정의하였다. 그러나 ASTERIX CAT.021은 업데이트 주기가 빠르고 이전 버전과 호환이 되지 않는 문제가 있다. 본 논문에서는 ASTERIX CAT.021의 버전과 관계없이 효율적으로 메시지를 처리하는 모듈을 설계 및 구현하였다. 구현 모듈은 네트워크로부터 수신한 메시지를 수집하여 패턴을 생성하고, 이후 수신 메시지는 패턴에 따라 정의된 루틴으로 처리한다.
재난·재해는 우리 사회의 인명과 재산에 막대한 피해를 주고 있으며, 국가적으로 해결해야 할 사회문제로서 인식되고 있다. 사물인터넷, 인공지능, 드론(무인기), 빅 데이터와 같은 4차 산업혁명 기술들은 과학·기술적 사회문제해결 도구로서 재난·안전산업 분야에도 흡수되면서 사회 전반에 영향을 미치고 있다. 국내 무인기 관련 29개 기관/기업은 재난치안 현장에서 운용 가능한 멀티콥터형 소형무인기 통합시스템 구축('17~'20)을 완료할 예정이다. 본 논문은 국가 재난대응 체계의 전략 자산으로서 재난치안용 무인기의 중장기적인 발전 방향을 고찰하고자 한다. 먼저, 재난안전 산업 및 정책 동향을 분석하고, 소형무인기 개발현황 및 향후계획, 부족기술 확보, 경쟁력 강화 방안 고찰을 통해 개발전략, 특화임무, 플랫폼, 통신, 관제, 운용 측면에서 재난치안용 무인기의 단계별 연구개발 방향을 제안한다.
항공수요의 급속한 팽창으로 항공기 운항의 증가와 공역 및 활주로의 혼잡도 심화로 인해 운영상 위험(Operational risk)이 급증하고 있어 체계적인 항공안전에 대한 위기관리시스템의 구축이 필요하다 항공안전 분야의 선진국일수록 평상시 비상대응체계 및 여러 가지 위험관리기법을 가동함으로써 조직의 긴장감 유지 및 예방안전의 도구로 활용하고 있다. 따라서 항공운송산업의 안전에 대해 총괄적인 관리 감독의 의무가 있는 항공안전본부 차원에서 이와 같은 과학적인 위기관리 모형을 이용한 위기관리체계의 도입이 필요하다. 위험요인분석 기법들은 데이터베이스가 구축되어 있거나, 충분한 정보와 자료가 있는 경우에는 사용될 수 있으나 현재의 국내 여건 상 충분한 자료의 확보가 곤란하여 실용적으로 사용되기가 어려운 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 현재의 제한된 자료를 사용하여 실현가능 한 위험관리모형을 제시하기 위해 위험인자를 선정하고 각 위험인자에 대한 중요도와 발생빈도를 계산한 후 위험관리 모형을 제시하였다 이러한 위험관리 모형을 통해 항공운송분야에서 주기적 위험관리를 효과적으로 시행하기 위해서는 반드시 국가차원의 광범위한 자료의 수집이 선행되어야 한다.
본 논문에서는 4차 산업혁명의 대표 기술 중 하나인 드론(무인항공)이 공항 안전 및 사생활 침해를 위협하는 사례를 제시 하고 문제를 해결하기 위해 드론 관제 시스템 제안을 기술하였다. 최근 (드론) 무인항공이 심각한 문제를 만들고 있다. 국내의 경우 19년 5월 21일 제주지방항공청에 따르면 같은 달 두 차례에 걸쳐 제주 정석비행장 상공에 드론이 비행하여 항공기 운행에 문제가 발생했고 해외 사례의 경우 영국 개트윅 국제공항 활주로 부근에 출현한 드론 때문에 항공기의 이착륙이 잠시 멈추는 소동이 발생하였으며, 또한 드론을 활용하여 개인의 사생활을 도촬 하는 등 여러 문제가 발생되고 있다. 본 논문은 드론(무인항공)에 Access Point(이하 AP) 트랜스폰더를 장착하여 드론의 비행정보(좌표, 고도, 장애 상태)를 원하는 불특정 다수가 드론 AP에 접근하여 드론의 비행정보를 수신 받고, 수신 받은 불특정 다수의 드론 AP 비행정보를 수집, 취합하여 유저 인터페이스 화면에 현 시점에 운행 중인 드론의 정보를 제공한다. 안전한 드론(무인항공)을 운행하기 위해 AP 트랜스폰더를 제안하고 드론의 비행 정보 송, 수신 및 데이터 수집 및 취합 실험을 수행한다[1-3].
TCAS (traffic alert and collision avoidance system)의 성능 향상을 위해서는 각종정보를 송신해주는 센서의 성능이 향상되어야 한다. 본 논문에서는 성능향상을 위해 기존에 사용 중인 레이더와 같은 센서를 대신하여 차세대 항공관제시스템인 ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast)를 적용하였다. 또한 ADS-B에서 초정밀 GPS (global positioning system) 보정시스템인 SBAS (satellite based augmentation system)의 정보를 사용하여 향상된 위치정확도를 TCAS에 적용할 수 있을 것이라 가정하고 TCAS와 ADS-B를 분석하였다. 시뮬레이션을 해본 결과, 이러한 ADS-B의 도움을 받는 TCAS 장비는 사전에 항공기의 위치를 파악하여 CPA (closest ponit of approach)를 계산할 수 있고 불필요한 RA (resolution advisory) 동작을 감소시킬 수 있다는 것이 확인되었고, 또한 조종사의 업무로드 감소와 불필요한 RA동작이 줄어듦에 따른 연료소비나 시간 등에 대한 장점이 있음이 확인되었다.
본 논문에서는 무인헬기에 적합한 새로운 형태의 점항법 유도법칙을 소개한다. 본 점항법 유도법칙은 미래의 예측 위치에 기반하여 자동제어부에서 사용할 속도와 방위각 명령을 생성해낸다. 무인기의 뱅크각을 통해 간접적으로 비행방향을 변경하는 기존의 점항법 유도법칙과 달리 본 유도법칙은 무인헬기의 속도벡터를 직접 변경하도록 속도 명령을 생성해낸다. 제안된 유도법칙의 검증을 위해 소형 무인헬기용 비행제어시스템을 개발해 비행 시험을 수행하였으며, 개발된 비행제어시스템은 비행제어 컴퓨터와 항법센서, 그리고 지상관제국으로 구성되어 있다. 비행시험을 통해 제안된 유도법칙이 성공적으로 작동함을 확인하였으며, 향후 경로추종 비행에 확장.적용할 계획이다.
무선 컴퓨팅 기술 및 이동 객체의 위치를 정확하게 추적할 수 있는 GPS 기술의 발달로 인하여 물류 차량 관리, 항공 교통 통제, 위치 기반 서비스 등과 같은 실시간 환경의 위치 정보 응용 시스템의 개발이 활발해지고 있다. 특히, 차량의 위치를 관제 센터에서 실시간으로 파악하는 차량 위치 추적 시스템에 관한 연구가 대표적인 응용 시스템으로 등장하였다. 그런데 기존의 차량 위치 추적 시스템은 데이터베이스에 저장되지 않은 특정 시간의 차량 위치 정보를 사용자에게 제공하지 못하는 문제점을 갖는다. 따라서 이 논문에서는 PDA와 같은 모바일 인터페이스를 통하여 실시간으로 차량의 위치 추적이 가능한 시스템을 설계한다. 제안 시스템은 차량 위치 검색 서버와 모바일 인터페이스로 구성되며, 이동 차량의 현재 위치뿐만 아니라 데이터베이스에 저장되지 않은 과거 및 미래 위치 정보까지 사용자에게 제공하는 장점을 갖는다.
본 논문은 교통신호 제어시스템 구축에 적용 가능한 하트비트 기반의 저비용 이중화 시스템을 구현하였다. 교통신호 제어시스템의 고장은 교통 혼란과 교통사고를 야기할 수 있다. 그러므로 고장감내 기술을 도입하여, 교통관제의 안전성과 신뢰성을 확보해야 한다. 이를 위해 오픈소스 하드웨어를 사용하여 이중화 보드를 구성하고, Linux HA를 사용하여 하트비트 기반의 고장 검출 및 복구 소프트웨어를 개발하였다. 교통신호 제어시스템의 기능을 검증하고, 결함주입 시험을 수행하여 장애에 따른 고장복구 시간을 측정하였다. 시험결과 고장복구 시간은 평균9초 이내로 확인되어 신뢰성 목표시간을 만족하는 것을 확인 하였다. 본 연구 결과를 기반으로 항공, 우주, 원자력 등 고 신뢰성 시스템이 요구되는 분야에 응용 될 수 있을 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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