항공전자시스템을 개발하는 과정에서 개별 구성품의 기능 및 연동 검증을 위한 통합시험환경(SIL; system integration laboratory)을 구성한다. 이러한 SIL의 구성품 개별 검증 및 시스템 통합 시 각 탑재장비의 기능 및 연동을 모의하는 SIL 모델을 개발하여 이용한다. SIL 모델은 실 장비와 연동되기 전 연동통제문서(ICD; interface control document)에 정의된 모든 데이터에 대해 선 검증되어야하며 ICD 변경 혹은 기능 변경 발생 시에도 재 검증되어야한다. 하지만 SIL모델의 검증의 수동 수행 시 개별 SIL모델의 검증에도 상당한 시간이 소요된다. 이러한 시간상의 문제로 ICD 변경이나 일부 기능 변경 시에는 SIL 모델의 영향성을 판단하여 선택적 회귀시험이 이루어지곤 한다. 본 논문에서는 이러한 SIL 모델의 검증에 소요되는 시간을 최소화하여 회귀시험 수행 시 모든 시험항목의 검증이 가능하도록 SIL 모델 검증 자동화 방안을 설계하고 설계에 따른 SIL 모델 검증 자동화도구를 개발하여 SIL 모델 검증자동화 설계의 유용성을 검증하였다.
본 논문은 무인항공기 체계(UAS; unmanned aerial system)의 비행체 탑재장비 및 지상에서 운용하는 장비의 연동 검증을 위한 체계통합실험실(SIL; system integration laboratory) 및 체계통합시험(SIT; system integration test)의 환경 구축 및 이를 통한 검증방법에 대하여 다룬다. SIL 내 구축된 지상통제체계, 데이터링크체계, 비행체 탑재장비, 임무장비(EO/IR, SAR) 등과 같은 부체계간의 인터페이스 환경 및 모의 비행을 통한 체계 운용로직의 검증방법과 실험실 레벨에서의 검증이 완료된 각 부체계를 실제 시험 환경에서 검증하는 방법에 대해 기술한다.
무인기 개발 시 항공전자시스템의 요구도 검증을 위해 통합시험능력을 제공하는 통합시험환경(SIL)을 개발하였다. 개발된 SIL은 유인항공기 SIL이 보유하고 있는 기능들을 기본적으로 제공하며, 각 구성품인 지상제어 모의, 비행체 모의, 비행환경 모의가 폐루프(Closed-Loop)로 연동되는 구조 하에서 시험 데이터의 가시화 및 시험자동화에 중점을 두고 설계되었다. 이로써 무인기의 복잡하고 수많은 요구도가 개발된 SIL을 통해 간편하고 정확하게 검증될 수 있었다. 개발된 SIL은 4단계의 검증과정을 통해 기능 및 성능의 정확성과 신뢰성이 검증되었으며, 무인기 지상체 및 비행체 통합을 위한 체계 SIL에서도 정상 동작함을 확인하였다.
This paper describes the results of the development of the the unmanned aerial vehicle system integration laboratory(UAV SIL) for the integrated verification. This UAV SIL is designed to test the robustness of the UAV system including the operational logics and the flight control system behaviors under many abnormal and emergency conditions such as data-link losses, airborne subsystem failures, engine shut down conditions, and ground control station faults. This paper presents how to build the UAV SIL and how to verify the in-development UAV system through the UAV SIL.
항공용 SIL은 항공전자시스템의 통합 및 검증에 사용되는 통합시험환경이다. 최근에는 항공전자시스템의 요구도 검증을 시스템 통합 측면에서부터 충분히 고려하기 위하여 항공용 SIL 분야의 개발 참여를 비행체 요구분석 단계부터로 앞당기고 있으며, 비행체의 체계종합 일정에 영향을 주지 않도록 항공용 SIL의 개발 비용 및 기간을 최소화하기 위한 노력을 꾸준히 진행하고 있는 추세이다. 본 논문에서는 항전체계 검증에 사용되는 항공용 SIL의 모델링 방법 표준화를 통한 개발기간/비용 단축 및 유지보수성 증대를 위하여 항공용 SIL에 적용 가능한 모델링 형식론 기반의 항공용 시뮬레이션 모델 프레임워크(ASMF)를 제안한다.
항공용 SIL은 항공전자시스템의 통합 및 검증에 사용되는 통합시험환경이다. 항공용 SIL에는 여러 가지 제약으로 인해 항공기에 탑재되는 장비를 직접 연동할 수 없을 때 장비의 소프트웨어 모델이 필요하다. 지금까지 항공기 개발에 적용한 항공용 SIL의 소프트웨어 모델은 표준화된 방법 없이 일반적인 소프트웨어 개발 방법의 적용으로 재사용이 어려워 소프트웨어 모델 재사용을 위한 프레임워크의 필요성이 제기되었다. 이러한 항공용 SIL 모델의 표준화된 모델링 방법을 위해 DEVS (discrete event system specification) 형식론을 채용하였다. DEVS 형식론은 이벤트 구동(event-driven) 알고리즘이며 이는 기존의 항공용 SIL에 적용되는 절차적이고 반복적인 알고리즘과 어울려 동작하기 힘들다. 이에 본 논문에서는 항공용 SIL 모델의 특징과 기존 방식이 가지는 한계를 보완하고 모델의 재사용성을 극대화할 수 있는 이벤트 기반의 모델링 방법과 실시간 시뮬레이션 방법을 제안한다.
In this paper, we analyze the delay phenomenon that can occur when controlling an unmanned aerial vehicle using a camera and describe a solution to solve the phenomenon. The group of pictures (GOP) value is changed in order to reduce the delay according to the frame data size that can occur in the moving image data transmission. The appropriate GOP values were determined through experimental data accumulation and validated through camera self-test, system integration laboratory (SIL) verification test and system integration test.
항공전자시스템은 항공기의 뇌와 신경, 오감에 해당하는 것으로 비행 및 임무를 수행하기 위해 통신/식별/항법/무장/시현 계통의 항공기 탑재 전자장비로 구성된다. 비행체 체계에서의 비중이 50%에 육박하며, 4차 산업혁명 기반 기술이 발전됨에 따라 중요도 및 비중이 증가되는 추세이다. 항공기의 개발 소요시기에 따라 개발 기간은 점점 단축되고 있으며 항공전자시스템 통합 및 검증을 위한 안정적인 항공용 SIL의 적기 개발이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 기존 항공용 SIL을 프레임워크 기반의 항공용 SIL로 대체하기 위한 방안을 제안한다. 그리고 대체 적용한 결과를 바탕으로 항공용 시뮬레이션 모델 프레임워크의 성능을 평가한다.
최신항공기 개발에서 증가추세에 있는 항공전자 장비들의 효율적인 통합시험 수행을 위 해 통합시험환경구축이 중요한 역할을 하고 있다. 특히 개발기간 최소화 및 신뢰성과 신속한 통합시험수행을 위해 통합시험장비 개발이 필수적이다. 본 논문에서는 수리온(KUH) 임무탑재장비(MEP)의 각 장비별 특성을 분석 후 최적의 통합시험 수행을 위한 장비별 모델개발을 다루었다. 모델은 동작특성에 따라 동적(Dynamic), 행동(Behavior), 연동(ICD) 모델로 구분하였으며 장비의 고장탐구 및 미장착된 장비의 동작특성 모사가 모델링의 주목적이다. 모델은 소프트웨어 단위시험 및 체계 통합시험 두 단계로 나누어 객관적 신뢰성을 검증하였다. 수리온 MEP 통합시험장비(SIL)를 이용하여 개발된 모델을 통합시험에 적용한 결과 설계 목적에 부합됨을 확인하였다.
안전성 요구수준이 서로 다른 비행필수 데이터(Flight Critical Data)와 임무필수 데이터(Mission Critical Data)의 시현을 처리하기 위해 별도의 독립된 계기를 사용하지 않고 Glass Cockpit 설계를 적용하여 데이터를 통합처리하였다. 본 논문에서는 독립적으로 설계 진행되어온 비행조종계통과 임무탑재시스템의 통합설계를 위해 설계변경을 최소화하면서 비행조종계통에서 요구되는 비행필수 데이터처리의 안전성 요구수준을 만족시키는 최적화 설계를 제안하였다. 비행필수 데이터의 시현을 처리하기 위해 KUH 임무탑재시스템의 핵심구성품인 임무컴퓨터(Mission Computer)의 하드웨어 및 소프트웨어 설계변경을 최소화하였다. 임무탑재시스템의 안전성 요구도(Safety Requirement)를 검증하기 위한 시험절차를 개발하여 임무탑재시스템 통합시험장비(SIL)를 이용한 시험 수행 결과 안전성 요구도가 만족됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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