In recent years, scientific community has found renewed interest in hypersonic flight research. These hypersonic vehicles undergo severe aero-thermal environment during their flight regimes. During reentry and hypersonic flight of these vehicles through atmosphere real gas effects come into play. The analysis of such hypersonic flows is critical for proper aero-thermal design of these vehicles. The numerical simulation of hypersonic real gas flows is a very challenging task. The present work emphasizes numerical simulation of hypersonic flows with thermal non-equilibrium. Hyperbolic system of equations with stiff relaxation method are identified in recent literature as a novel method of predicting long time behaviour of systems such as gas at high temperature. In present work, Energy Relaxation Method (ERM) has been considered to simulate the real gas flows. Navier-Stokes equations A numerical scheme Advection Upstream Splitting Method (AUSM) has been selected. Navier-Stokes solver along with relaxation method has been used for the simulation of real flow over a circular cylinder. Pressure distribution and heat flux over the surface of cylinder has been compared with experiment results of Hannemann. Present heat flux results over the cylinder compared well with experiment. Thus, real gas effects in hypersonic flows can be modeled through energy relaxation method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.343-352
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2016
A multi-rotor vehicle is an unmanned vehicle consisting of multiple rotors. A multi-rotor vehicle can be categorized as tri-, quad-, hexa-, and octo-rotor depending on the number of the rotors. Multi-rotor vehicles have many advantages due to their agile flight capabilities such as the ability for vertical take-off, landing and hovering. Thus, they can be widely used for various applications including surveillance and monitoring in urban areas. Since multi-rotors are subject to uncertain environments and disturbances, it is required to implement robust attitude stabilization and flight control techniques to compensate for this uncertainty. In this research, an advanced nonlinear control algorithm, i.e. sliding mode control, was implemented. Flight experiments were carried out using an onboard flight control computer and various real-time autonomous attitude adjustments. The feasibility and robustness for flying in uncertain environments were also verified through real-time tests based on disturbances to the multi-rotor vehicle.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.21
no.10
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pp.125-133
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2016
In this paper, we propose a real-time fault monitoring and dual system design of the countdown time-generating system, which is the main component of the mission control system. The countdown time-generating system produces a countdown signal that is distributed to mission control system devices. The stability of the countdown signal is essential for the main launch-related devices because they perform reserved functions based on the countdown time information received from the countdown time-generating system. Therefore, a reliable and fault-tolerant design is required for the countdown time-generating system. To ensure system reliability, component devices should be redundant and faults should be monitored in real time to manage the device changeover from Active mode to Standby mode upon fault detection. In addition, designing different methods for mode changeover based on fault classification is necessary for appropriate changeover. This study presents a real-time fault monitoring and changeover system, which is based on the dual system design of countdown time-generating devices, as well as experiment on real-time fault monitoring and changeover based on fault inputs.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2007.11a
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pp.27-30
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2007
In recent years, scientific community has found renewed interest in hypersonic flight research. These hypersonic vehicles undergo severe aero-thermal environments during their flight regimes. One of the most important topics of research in hypersonic aerodynamics is to find a reasonable way of calculating either the surface temperature or the heat flux to surface when its temperature is held fixed. This requires modeling of physical and chemical processes. Hyperbolic system of equations with stiff relaxation method are being identified in recent literature as a novel method of predicting long time behavior of systems such as gas at high temperatures. In present work, Energy Relaxation Method (ERM) has been considered to simulate the real gas flow over a 2-D cylinder. Present heat flux results over the cylinder compared well with the experiment. Thus, real gas effects in hypersonic flows can be modeled through energy relaxation method.
Shinhye Moon;Sang-Young Park;Seunggwon Jeon;Dae-Eun Kang
Journal of Astronomy and Space Sciences
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v.41
no.2
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pp.61-78
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2024
This study developed a real-time spacecraft pose estimation algorithm that combined a deep learning model and the least-squares method. Pose estimation in space is crucial for automatic rendezvous docking and inter-spacecraft communication. Owing to the difficulty in training deep learning models in space, we showed that actual experimental results could be predicted through software simulations on the ground. We integrated deep learning with nonlinear least squares (NLS) to predict the pose from a single spacecraft image in real time. We constructed a virtual environment capable of mass-producing synthetic images to train a deep learning model. This study proposed a method for training a deep learning model using pure synthetic images. Further, a visual-based real-time estimation system suitable for use in a flight testbed was constructed. Consequently, it was verified that the hardware experimental results could be predicted from software simulations with the same environment and relative distance. This study showed that a deep learning model trained using only synthetic images can be sufficiently applied to real images. Thus, this study proposed a real-time pose estimation software for automatic docking and demonstrated that the method constructed with only synthetic data was applicable in space.
Park, ByungSu;Lee, SangWoo;Jeong, Sang Mun;Han, KyungJun;Yu, Myeong-Jong
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.45
no.1
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pp.36-45
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2017
Abstract It is necessary to verify the properties of an inertial measurement unit in the flight environment before applying to military applications. In this paper, we presented a new approach to verify an inertial measurement unit(IMU) in regard to the performance and the robustness in flight environments for the high-dynamics vehicle systems. We proposed two methods for verification of an IMU. We confirmed normal operation of an IMU and properties in flight environment by using direct comparison method. And we proposed real time multi-navigation system to complement the first method. The proposed method made it possible to compare navigation result at the same time. Therefore, it is easy to analyze the performance of an inertial navigation system and robustness during the vehicle flight. To verify the proposed method, we carried out a flight test as well as an experimental test of flight vibration on the ground. As a result of the experiment, we confirmed flight environment properties of an IMU. Therefore, we shows that the proposed method can serve the reliability improvement of IMU.
Recently, a system that supports efficient interaction, a human machine interface (HMI), has become a hot topic. In this paper, we propose a new real time low-cost hand gesture control system as one of vehicle interaction methods. In order to reduce computation time, depth information was acquired using a time-of-flight (TOF) camera because it requires a large amount of computation when detecting hand regions using an RGB camera. In addition, fourier descriptor were used to reduce the learning model. Since the Fourier descriptor uses only a small number of points in the whole image, it is possible to miniaturize the learning model. In order to evaluate the performance of the proposed technique, we compared the speeds of desktop and raspberry pi2. Experimental results show that performance difference between small embedded and desktop is not significant. In the gesture recognition experiment, the recognition rate of 95.16% is confirmed.
Kim, Jeong-Ho;Jeong, Jae-Won;Han, Dong-In;Heo, Jin-Woo;Cho, Kyeom-Rae;Lee, Dae-Woo
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.16
no.6
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pp.910-919
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2012
In this paper, we described development of on-board image processing system and its process and verified its performance through flight experiment. The image processing board has single ARM(Advanced Risk Machine) processor. We performed Embedded Linux Porting. Algorithm to be applied for object tracking is color-based image processing algorithm, it can be designed to track the object that has specific color on ground in real-time. To verify performance of the on-board image processing system, we performed flight test using the PNUAV, UAV developed by LAB. Also, we performed optimization of the image processing algorithm and kernel to improve real-time performance. Finally we confirmed that proposed system can track the blue-color object within four pixels error range consistently in the experiment.
Recently, researchers are actively addressed to utilize Unmanned Aerial Vehicles(UAV) for military and industry applications. One of these applications is to trace the preceding flight when it is necessary to track the route of the suspicious reconnaissance aircraft in secret, and it is necessary to estimate the attitude of the target flight such as Roll, Yaw, and Pitch angles in each instant. In this paper, we propose a method for estimating in real time the attitude of a target aircraft using the video information that is provide by an external camera of a following aircraft. Various image processing methods such as color space division, template matching, and statistical methods such as linear regression were applied to detect and estimate key points and Euler angles. As a result of comparing the X-plane flight data with the estimated flight data through the simulation experiment, it is shown that the proposed method can be an effective method to estimate the flight attitude information of the previous flight.
The precise orbit determination (POD) of low earth orbiter (LEO) has complied with its required positioning accuracy by the double-differencing of observations between International GNSS Service (IGS) and LEO to eliminate the common clock error of the global positioning system (GPS) satellites and receiver. Using this method, we also have achieved the 1 m positioning accuracy of Korea Multi-Purpose Satellite (KOMPSAT)-2. However double-differencing POD has huge load of processing the global network of lots of ground stations because LEO turns around the Earth with rapid velocity. And both the centimeter accuracy and the near real time (NRT) processing have been needed in the LEO POD applications--atmospheric sounding or urgent image processing--as well as the surveying. An alternative to differential GPS for high accuracy NRT POD is precise point positioning (PPP) to use measurements from one satellite receiver only, to replace the broadcast navigation message with precise post processed values from IGS, and to have phase measurements of dual frequency GPS receiver. PPP can obtain positioning accuracy comparable to that of differential positioning. KOMPSAT-5 has a precise dual frequency GPS flight receiver (integrated GPS and occultation receiver, IGOR) to satisfy the accuracy requirements of 20 cm positioning accuracy for highly precise synthetic aperture radar image processing and to collect GPS radio occultation measurements for atmospheric sounding. In this paper we obtained about 3-5 cm positioning accuracies using the real GPS data of the Gravity Recover and Climate Experiment (GRACE) satellites loaded the Blackjack receiver, a predecessor of IGOR. And it is important to reduce the latency of orbit determination processing in the NRT POD. This latency is determined as the volume of GPS measurements. Thus changing the sampling intervals, we show their latency to able to reduce without the precision degradation as the assessment of their precision.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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