• 제목/요약/키워드: Fixed-Wing UAV

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ARGON을 이용한 스마트 무인기 비행하중해석 (Loads Analysis of Smart UAV Using ARGON)

  • 신정우;김성찬;황인희
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권7호
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    • pp.76-84
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    • 2005
  • 스마트 무인기 비행하중해석을 위해서는 규정과 하중조건을 준비하고, 공기력, 중량 및 구조 모델링을 수행해야 한다. 항공기 비행하중 해석시 공기력은 일반적으로 패널방법을 이용하여 산출하게 된다. 본 연구에서는 하중해석을 위해 In-house 프로그램인 ARGON을 사용하였다. ARGON은 KARI와 TsAGI가 공동 개발한 고정익 항공기 설계 프로그램으로서 비행하중, 지상하중, 플러터 및 응력해석을 지원한다. 본 논문에서는 FAR 23급 항공기인 스마트 무인기의 비행하중해석을 ARGON을 이용하여 수행하였고 그 결과를 제시하였다.

The analysis of the cultivation status of the upland crops in the paddy field using unmanned aerial vehicle

  • Park, Jin-Ki;Kwak, Kang-Su;Park, Jong-Hwa
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.352-352
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    • 2017
  • Recently, the South Korean government encourages the cultivation of upland crops in the paddy field to maintain an adequate level of rice production and then to balance the demand and supply of rice. This is mainly because the rice consumption per capita per year has continued to decline from 135 kg in 1979 to 61.9 kg in 2016, although the rice production was relatively stable. As a result, the rice overproduction became a big social problem. As a part of that, various upland crops such as soybean, maize, minor cereals and forage crops are planted in the paddy field 10 years ago. The cultivation of these crops may settle the problem of short supply and mass import of the crops to some extent. However, a systematic remote observation of upland crops in the paddy field is very scarce. This study investigated the cultivation status of upland crops and any changes of crop harvesting in the paddy field by using an unmanned aerial vehicle (UAV). Also, we analyzed the kind of upland crops and cultivation area in the paddy field by utilizing time series observation images. A fixed wing UAV is used for the investigation. This is because it is easy to use the flight operation and to control flight management software, and it can automatically cope with various emergency states such as a strong wind and battery discharge. The material of UAV is expanded polypropylene, which has an advantage of less equipment damage and risk during takeoff and landing. We acquired observed images in Buljeong-myeon, Goesan-gun, Chungcheongbuk-do, South Korea by using fixed wing UAV in 2015 and 2016. The total investigated area reaches 6,045 ha, and among them the agricultural area was 1,377 ha. For the next step, we created an orthoimage from all images taken using Pix 4D mapper program. According to the results of image analyses in 2015, the paddy field covered total 577 ha (75.9%) with crop plant. The cultivation area of beans, ginseng, maize, tobacco and peach was 256 ha (36.6%), 63 ha (9.2%), 37 ha (5.4%), 31 ha (4.5%) and 27 ha (3.8), respectively. And in 2016, the total covered area was 586 ha (77.1%), and it was comprised of 253 ha (35.5%), 88 ha (12.3%), 29 ha (4.1%), 22 ha (3.1%) and 32 ha (4.5%) in the same order. In this study, we focused on identifying the paddy field which was converted to the cultivation of upland crops by using UAV. And, it has been indicated that the cultivation area of rice decreased from 141 ha in 2015 to 127 ha in 2016, although that of ginseng increased by 25 ha. As a result, it is expected that a lot of paddy field could be replaced by high-income crops such as ginseng and fruit tree (peach) instead of relative low-income rice. More specific and widespread research on the remote sensing in the paddy field needs to be done.

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동체 착륙 방식의 소형 고정익 무인항공기 구조 취약점 분석 (The study on structural vulnerability analysis of small fixed wing UAV with hard landing)

  • 정성록;강주환
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권7호
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    • pp.20-25
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    • 2019
  • 본 연구에서는 동체착륙 방식의 소형 고정익 무인항공기의 구조적 취약점 분석 및 품질 개선에 대한 연구를 실시하였다. 소형 고정익 무인항공기는 일반 비행체와는 달리 활주로를 사용하지 않는 투척이륙과 동체착륙 방식을 많이 사용한다. 이러한 방식은 좁은 공간에서 이륙, 착륙이 가능하여 운용적으로 많은 장점이 있다. 하지만, 동체착륙은 비행체 구조에 강한 충격이 발생하여 작은 설계 오류로 심각한 파손을 발생시킬 수 있다. 본 연구 대상인 비행체 또한 착륙과정에서 특정 부위에 지속적인 파손이 발생하였다. 이러한 현상의 정확한 원인분석을 위해 파손이 발생한 부위를 3D 구조 해석프로그램(ABAQUS)을 활용하여 구조 해석을 실시하여 정확한 위치를 파악하였고 구조해석에 정확성을 높이기 위해 시편 시험을 통해 재료의 물성치 정보를 획득하였다. 해석 결과 구조적 취약점을 확인하여 개선을 진행하였고 품질이 향상된 구조물을 운용 중 최대 충격량의 1.5배의 더 높은 수준의 실제 충격시험을 통해 검증함으로써 연구의 타당성을 입증하였다.

Robust Hcontrol applied on a fixed wing unmanned aerial vehicle

  • Uyulan, Caglar;Yavuz, Mustafa Tolga
    • Advances in aircraft and spacecraft science
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    • 제6권5호
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    • pp.371-389
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    • 2019
  • The implementation of a robust $H_{\infty}$ Control, which is numerically efficient for uncertain nonlinear dynamics, on longitudinal and lateral autopilots is realised for a quarter scale Piper J3-Cub model accepted as an unmanned aerial vehicle (UAV) under the condition of sensor noise and disturbance effects. The stability and control coefficients of the UAV are evaluated through XFLR5 software, which utilises a vortex lattice method at a predefined flight condition. After that, the longitudinal trim point is computed, and the linearization process is performed at this trim point. The "${\mu}$-Synthesis"-based robust $H_{\infty}$ control algorithm for roll, pitch and yaw displacement autopilots are developed for both longitudinal and lateral linearised nonlinear dynamics. Controller performances, closed-loop frequency responses, nominal and perturbed system responses are obtained under the conditions of disturbance and sensor noise. The simulation results indicate that the proposed control scheme achieves robust performance and guarantees stability under exogenous disturbance and measurement noise effects and model uncertainty.

신경회로망을 이용한 틸트로터 항공기의 적응 비행제어기 설계 및 비행성 평가 (Neural Networks Based Adaptive Flight Controller Design and Handling Quality Evaluation for Tiltrotor Aircraft)

  • 이기영;김병수
    • 한국항공운항학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.1-8
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    • 2013
  • An application of adaptive flight controller is required for the non-linear and high uncertain system that configuration of tiltrotor aircraft is dramatically changed from rotary wing mode to fixed wing mode. In this paper, the applicable adaptive controller for the tiltrotor aircraft was designed using Neural Networks and DMI (Dynamic Model Inversion). The performance of the SCAS (Stability and Control Augmentation System) was simulated against manned military specification, using the fullscale model of 'Smart UAV(Unmanned Aerial Vehicle)' developed by Korea Aerospace Research Institute. And Neural Networks based adaptive controller was verified through its whole operating envelope using the established HQ (Handling Quality) criteria.

무인기의 SEAD 임무 수행을 위한 임무 경로 생성 및 효과도 산출 기법 연구 (A Study on the Techniques of Path Planning and Measure of Effectiveness for the SEAD Mission of an UAV)

  • 우지원;박상윤;남경래;고정환;김재경
    • 한국항행학회논문지
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    • 제26권5호
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    • pp.304-311
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    • 2022
  • 적 방공망 제압 임무는 현대전에서 전략적으로 중요한 임무이지만 적 방공자산에 직접적으로 노출될 위험이 높아 위험 부담이 크다. 따라서, 무인기를 활용하여 임무를 수행하는 것이 하나의 대안으로 제시된다. 본 논문에서는 무인기의 적 방공망 제압 임무 수행을 위한 경로 생성 기법과 생성된 경로에 대한 임무 효과도 산출 기법을 제안한다. 먼저, RRT 기반의 경로 탐색 알고리즘을 기반으로 적의 단거리 대공 위협을 고려할 수 있는 저공 침투/이탈 비행 경로 기법을 다룬다. 또한, 최단의 경로이면서 동시에 적의 단거리 대공 위협을 최대한 회피하는 표적 타격 경로를 생성하기 위해 Dubins 경로 기반의 타격 경로 생성 기법이 사용된다. 이를 통해 생성된 침투/타격/이탈 경로를 순서에 따라 통합한다. 통합된 경로를 기반으로 연료소모량, 무인기의 생존 확률, 임무 수행 소요 시간, 그리고 표적 파괴 확률로 이루어진 임무 효과도를 산출한다. 마지막으로, 제안된 적 방공망 제압 임무 경로 생성 기법 및 임무 효과도 산출 기법을 가상 시나리오를 통해 검증한다.

CRW형식 무인항공기 추진시스뎀의 밸브 작동을 고려한 비행모드 전환에 따른 천이 성능특성 연구 (Transient performance behaviour of the CRW type UAV propulsion system during flight mode transition considering valve operation)

  • 공창덕;박종하;양수석
    • 한국추진공학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.127-132
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    • 2005
  • 본 연구는 CRW형식 무인항공기 추진시스템의 밸브 작동을 고려한 비행모드에 따른 천이 성능 특성을 파악하기 위해 SIMULINK를 이용하여 모델링 하였다 그리고 밸브 시스템은 로터리 덕트와 메인덕트로 빠져나가는 유량을 제어하는 시스템으로서 밸브를 통해 로터리 덕트로 빠져나가는 유량과 메인덕트를 빠져나가는 유량의 합은 터빈의 출구 유량과 같다는 가정 하에 수행되었으며, 이때 밸브 각 변화에 따른 손실, 유량 및 유효 면적 등이 고려되었다. 성능 해석은 비행 천이 영역인 고도 1km 비행 마하수 0.1에서 엔진 최대회전수시 회전익 모드에서 고정익 모드로 변환되는 경우와 고정익모드에서 회전익 모드로의 변환되는 경우들이 수행되었다.

중복도와 지상기준점에 따른 고정익 UAV 기반 정사영상 및 DSM의 품질 평가 (Quality Evaluation of Orthoimage and DSM Based on Fixed-Wing UAV Corresponding to Overlap and GCPs)

  • 유용호;최재완;최석근;정성혁
    • 대한공간정보학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.3-9
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    • 2016
  • UAV(unmanned aerial vehicle)은 적은 비용으로 고해상도 정사영상과 DSM(digital surface model)을 빠르게 생성할 수 있다. 그러나, UAV에 의하여 획득된 정사영상과 DSM의 수직 및 수평위치 정확도는 영상처리 기술, 항공사진의 품질, GCPs(ground control points)의 개수와 위치, 촬영경로 상의 중복도에 영향을 받는다. 본 연구에서는, 정사영상과 DSM의 생성에 있어 중복도와 GCP의 개수가 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 위치정확도는 9쌍의 자료를 이용한 RMSE(root mean square error)을 기반으로 평가하였다. 실험결과, GCP의 개수와 중복도는 수평위치 및 수직위치 정확도에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

Simulink와 X-Plane을 이용한 모의 근접비행 시뮬레이션 환경 개발연구 (Development of Simulation Environment for Proximity Flight Using Simulink and X-Plane)

  • 이상훈;박찬휘;박영후;이대우
    • 한국항공우주학회지
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    • 제49권6호
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    • pp.465-472
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    • 2021
  • 고정익 모선과 자선의 공중에서의 분리-재결합 상황에 대한 실제 비행시험 이전에 시뮬레이션을 통해 자선의 비행제어 시스템을 검증할 필요가 있다. 본 논문에서는 X-Plane의 후류 기능을 기반으로 연구실 환경에서 자선의 비행제어 시스템 개발을 위한 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 이를 위해 자선의 공력해석을 수행하고 Simulink를 사용하여 항공기를 모사하였으며, X-Plane을 활용하여 시각화와 바람, 돌풍, 모선의 이동을 구현하였다. 유도제어 알고리즘을 Simulink 내 자선 모델에 적용하여 모의 근접비행을 수행함으로써 구축된 시뮬레이션 환경을 검증하였다. 또한 비행 결과를 통해 자선이 모선 후방에서 안전하게 비행할 수 있는 영역을 확인하였다.

UAV에 의한 정사영상의 품질 개선 방안 (Improvement of Ortho Image Quality by Unmanned Aerial Vehicle)

  • 엄대용;박준규
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권11호
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    • pp.568-573
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    • 2018
  • 무인항공기는 유인항공기에 비해 가격이 저렴하고, 운용이 용이하기 때문에 최근 공간정보 구축, 농업, 어업, 기상관측, 통신, 엔터테인먼트 분야 등에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 공간정보 구축 관련 분야에서 무인항공기는 데이터 취득의 신속성과 경제성 때문에 많은 주목을 받고 있다. 하지만 무인항공기를 이용해 제작되는 정사영상에는 건물이나 산림부분의 왜곡현상이 발생하며, 공간정보 분야의 원활한 활용을 위해서는 이러한 문제를 해결할 필요가 있다. 본 연구에서는 다양한 조건에서 무인항공기 정사영상의 왜곡을 파악하기 위해 고정익, 회전익, 수직이착륙형의 무인항공기를 활용하여 건설현장, 도심지역, 산림지역 등 다양한 대상지역을 촬영하고, 정사영상을 제작하여 분석하였다. 연구를 통해 무인항공기 영상의 중복도가 왜곡현상의 가장 큰 요인이며, 비행고도가 높을수록 왜곡현상이 감소함을 알 수 있었다. 또한 왜곡현상의 개선을 위한 DTM(Digital Terrain Model)을 활용하는 원시영상의 해상도를 낮추어 정사영상의 왜곡을 감소시킬 수 있는 방안을 제시하였다. 향후 왜곡 없는 고품질 무인항공기 성과물은 정밀측량분야의 무인항공기 적용 확대에 크게 기여할 것이다.