As sensors such as Inertial Measurement Unit, cameras, and Light Detection and Rangings have become cheaper and smaller, research has been actively conducted to implement functions automating micro aerial vehicles such as multirotor type drones. This would fully enable the autonomous flight of drones in the real world without human intervention. In this article, we present a survey of state-of-the-art development on autonomous drones. To build an autonomous drone, the essential components can be classified into pose estimation, environmental perception, and obstacle-free trajectory generation. To describe the trend, we selected three leading research groups-University of Pennsylvania, ETH Zurich, and Carnegie Mellon University-which have demonstrated impressive experiment results on automating drones using their estimation, perception, and trajectory generation techniques. For each group, we summarize the core of their algorithm and describe how they implemented those in such small-sized drones. Finally, we present our up to date research status on developing an autonomous drone.
Kwon, Bo Seung;Jung, Sang Won;Noh, Young Dan;Lee, Jong Sik;Han, Young Shin
Journal of Korea Multimedia Society
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v.25
no.8
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pp.1007-1021
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2022
Autonomous driving of unmanned aerial vehicles may have to pay expensive cost to create and switch new routes if unexpected obstacles exist or local map updates occured by the control system due to incorrect route information. Integrating digital twins into the path-following process requires more computing resources to quickly switch the wrong path to an alternative path, but it can quickly update the path during flight. In this study, we design a DEVS-based simulation environment which can modify optimized paths through short-term simulation of multi-virtual UAVs for applying digital twin concepts to path follow. Through simulation, we confirmed the possibility of increasing the mission stability of UAV.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.145-150
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2006
The paper deals with integrated navigation and sense & avoid systems for small unmanned aerial vehicles (UAV). First an introduction to the current UAV activities of the institute is given. It is followed by an overview about the integrated navigation system developed for small UAVs. The system is based on a tightly-coupled GPS/INS architecture. But instead of using delta-ranges, time-differenced carrier phases are used to aid the INS. Finally, results from navigation filter validation in flight tests are presented. After that an overview about sense and avoid strategies for application in small unmanned aircraft is given. From this a guideline for developing such a system for the institute's UAVs is presented.
Recent advancements in autonomous flight technologies for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have greatly expanded their applicability for various tasks, including delivery, agriculture, and rescue. This article presents a comprehensive survey of path planning techniques in autonomous navigation and exploration that are tailored for UAVs. The robotics literature has studied path and motion planning, from basic obstacle avoidance to sophisticated algorithms capable of dynamic decision-making in challenging environments. In this article, we introduce popular path and motion planning approaches such as grid-based, sampling-based, and optimization-based planners. We further describe the contributions from the state-of-the-art in exploration planning for UAVs, which have been derived from these well-studied planners. Recent research, including the method we are developing, has improved performance in terms of efficiency and scalability for exploration tasks in challenging environments without human intervention. On the basis of these research and development trends, this article discusses future directions in UAV path planning technologies, illustrating the potential for UAVs to perform complex tasks with increased autonomy and efficiency.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.15
no.3
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pp.241-257
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2014
The modern development in design of airships and aerostats has led to unconventional configurations quite different from the classical ellipsoidal and spherical ones. This new class of air-vehicles presents a mass-to-volume ratio that can be considered very similar to the density of the fluid displaced by the vehicle itself, and as a consequence, modeling and simulation should consider the added masses in the equations of motion. The concept of added masses deals with the inertia added to a system, since an accelerating or decelerating body moving into a fluid displaces a volume of the neighboring fluid. The aim of this paper is to provide designers with the added masses matrix for more than twenty Lighter Than Air vehicles with unconventional shapes. Starting from a CAD model of a given shape, by applying a panel-like method, its external surface is properly meshed, using triangular elements. The methodology has been validated by comparing results obtained with data available in literature for a known benchmark shape, and the inaccuracies of predictions agree with the typical precision required in conceptual design. For each configuration, a CAD model and a related added masses matrix are provided, with the purpose of assisting the practitioner in the design and flight simulation of modern airships and scientific balloons.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.47
no.7
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pp.525-534
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2019
Water rocket is a pressurized liquid propellant rocket that shares the same basic principles of space launch vehicles. Water rockets can be used as an engineering educational material for the liquid rocket principles and the launch vehicle systems, far beyond the scope of K-12 level science education. In this paper, the principles and theories of water rocket propulsion and flight dynamics was investigated at the level of undergraduate rocket engineering classes. Also, the system level design and operation of water rocket is summarized by including the components of launch vehicle, launch pad, payload and recovery as well as altitude measurement methods.
Jo, Hyun-Chul;Park, Keunyoung;Jeon, Dongwoon;Jin, Hyun-Wook;Kim, Doo-Hyun
Telecommunications review
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v.24
no.4
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pp.468-480
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2014
The current-generation avionics systems are based on a federated architecture, where an electronic device runs a single software module or application that collaborates with other devices through a network. This architecture makes the internal system architecture very complicate, and gives rise to issues of Size, Weight, and Power (SWaP). In this paper, we show that the partitioning defined by ARINC 653 can efficiently deal with the SWaP issues on small unmanned aerial vehicles, where the SWaP issues are extremely severe. We especially install the integrated mission system on real hexacopter and quadcopter and perform successful flight tests. The presented software technology for integrated mission system and software consolidation methodology can provide a valuable reference for other SWaP sensitive real-time systems.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.4
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pp.251-257
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2022
We formulated the convex optimization based minimum energy soft landing problem for reusable launch vehicles, and obtained the minimum time trajectory via the bisection search. In order to implement the the optimal guidance command and complete the flight control architectures on the soft landing stage, we designed the classical attitude control loops, and formulated and solved the optimal actuator allocation problem. The obtained soft landing guidance performance was analyzed via nonlinear 6-DOF simulation.
The propulsion technology used in unmanned Aerial Vehicles (UAVs)—which represent one of the most important development directions in aviation—is significantly related to their flight performance. This review paper discusses the different types of propulsion technologies used in unmanned aerial vehicles, namely the internal combustion engine (reciprocating, rotary, and gas turbine engines), the hybrid system, and the pure electric system. In particular, this paper presents and discusses the classification, working principles, characteristics, and critical technologies of these types of propulsion systems. These findings are expected to be helpful in establishing a development framework, comprehensive views, and multiple comparisons of future UAV propulsion systems.
In this study the gradient method is used to design a mixed $H_2/H_{\infty}$ controller. It is verified by an example that is BTT missile. We expect through the results of this study that gradient method can be easily applied to diverse optimization problems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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