• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.542-550
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• 2021

As the application of multirotor grows, the demands for multirotor that can fly longer and load more are increasing. Hydrogen has a high energy density, so it can satisfy these demands when used in multirotor. In order to design hydrogen fueled multirotor that satisfies the desired flight time and payload, it is important to calculate the specifications of a fuel cell, battery, and hydrogen storage system. This paper contains detailed information on various energy systems used in multirotor and fuel cell powered multirotor research trends. This study proposed a sizing calculation method that meets the target flight time and payload using thrust and power equations. It has been explained how the two equations derive the particular specifications. The specifications of the multirotor were derived by assuming a payload of 50 kg and a flight time of 1 hour. In addition, the effects of the values of the fuel cell, hydrogen storage system, and motor propeller were analyzed.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권4호
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• pp.740-756
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• 2017

This paper proposes a feedback-linearization-based control algorithm for multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs). The feedback linearization scheme is highly efficient for considering nonlinearity between the rotational and translational motion of multirotor UAVs. We also propose a dynamic equation that reflects the aerodynamic effects of the vehicles; the equation's parameters can be determined through curve fitting using actual flight data. We derive the feedback linearization controller from the proposed dynamic equation, and propose a Luenberger observer to attenuate measurement noises. The proposed algorithm is implemented using our in-house flight control computer, and we describe its implementation in detail. To investigate the performance of the proposed algorithm, we carry out two flight scenarios: the first scenario, an autonomous landing on a moving platform, is a test of maneuverability; the second, picking up and replacing an object, test the algorithm's accuracy. In these scenarios, the proposed algorithm precisely controls multirotor UAVs, and we confirm that it can be successfully applied to real flight environments.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권7호
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• pp.469-478
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• 2019

수직이착륙기(VTOL) 및 도심 항공 모빌리티와 같은 멀티로터형 비행체는 높은 기동성을 바탕으로 오늘날 널리 활용되고 있다. 멀티로터는 다수의 로터로 구성되어 후류 상호작용이 활발히 발생하고, 이로 인해 멀티로터의 공기역학 및 공력음향학적 특성이 단일 로터와 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 자유 후류 격자 기법 해석자를 활용하여 멀티로터의 후류 상호작용 효과를 규명하고자 하였다. 다양한 비행체와 운용조건의 비교를 위하여, 제자리 비행에서 로터 간격에 따른 효과와 전진 비행에서 전진비 및 전진 방향에 따른 효과를 확인하였다. 제자리 비행 시 후류 및 로터 사이의 상호작용으로 비정상 하중이 발생하였으며, 로터 사이 간격이 줄어들수록 하중 변화폭이 증가하였다. 이는 비정상 하중 소음을 발생시키고 소음 지향성에 변화를 가져온다. 전진 비행 시, 비행 방향에 따라서 비정상 하중 및 소음 특성에서 차이를 보인다. 단일 로터 해석 결과와 비교하였을 때, 멀티로터의 각각의 로터는 상대적 위치에 따라서 하중 소음의 크기와 지향성이 다르다. 결론적으로 후류 상호작용 효과에 대한 분석은 다양한 멀티로터 형상과 운용조건의 공력 및 공력소음 해석에 필수적이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제33권6호
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• pp.499-508
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• 2016

This paper describes a study of performance prediction of an electric propulsion system for multirotor UAVs. The electric propulsion system consists of motors, propellers, batteries and speed controllers, and significantly affects performance characteristics of the platform. The performance of the electric propulsion system for multirotor UAVs was predicted using an analytical model derived from the characteristics of each component, operation experiments and statistical analyses. Ground performance tests and endurance flights were performed to verify the reliability of the proposed performance prediction method. A quadrotor platform was designed to demonstrate the parcel delivery service used in the endurance flight. From the result of verification tests, it was confirmed that the proposed method has a good agreement.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.321-328
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• 2018

This paper presents an automatic target tracking flight system using a PID controller based on velocity command of a multirotor UAV. The automatic flight system includes marker based onboard target detection and an automatic velocity command generation replacing manual controller. A quad-rotor UAV is equipped with a camera and an image processing computer to detect the marker in real time and to estimate the relative distance from the target. The marker tracking system consists of PID controller and generates velocity command based on the relative distance. The generated velocity command is used as the input of the UAV's original flight controller. The operation of the proposed system was verified through actual flight tests using a marker on top of a moving vehicle and tracks it to successfully demonstrate its capability using a quad-rotor UAV.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.541-544
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• 2012

기술이 발전함에 따라 군사 및 보안 분야에서 무인 감시 시스템에 대한 폭넓은 관심이 요구되고 있다. 이러한 감시 시스템은 원격 서버와 연동할 수 있는 소프트웨어를 통해 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 멀티로터의 원격 제어 및 자동 비행을 위하여 오픈 소스 소프트웨어를 기반으로 제어시스템 및 감시 시스템 소프트웨어를 개발하였다. 또한, 리눅스 기반의 서버를 지원하는 Mjpg-streamer, 제어를 위한 Arduino 기반의 Multiwii 그리고 영상처리를 위한 OpenNI와 OpenCV 라이브러리 3종류의 오픈 소프트웨어를 탑재하여 구현된 결과를 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권10호
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• pp.842-850
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• 2014

본 논문은 예측하지 못한 외부 환경 요소 변화로 인해 저하되는 비행 성능을 $L_1$ 적응 제어 기법으로 보상하는 궤적 추종 기법을 제안하였다. 제안된 궤적 추종 기법은 상대 거리를 이용하여 속도 명령을 생성하는 유도 법칙과 속도 명령을 추종하는 적응 제어 루프로 구성되어 있다. 경로 추종 성능을 향상시키기 위하여, 유도 법칙에서 생성한 속도 명령이 적응 제어기의 기준 입력이 되도록 설계하였다. 유도 법칙에서는 목표 궤적과 상대 거리와 그 변화량에 따른 가속도 명령이 생성되며, 이를 적분하여 속도 명령을 생성한다. $L_1$ 적응 제어 루프는 불확실성이 존재하는 환경에서 정밀한 경로 추종 성능을 보장한다. 제안된 경로 추종 시스템은 쿼드로터 항공기를 사용하여 수직 이착륙 및 이동 표적 추종과 같은 비행 실험으로 검증하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제36권2호
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• pp.1-11
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• 2021

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.