To overcome ground congestions due to growing number of cars, a lot of companies have proposed personal aerial vehicle (PAV). Among PAV, electric vertical take-off and landing (eVTOL) aircrafts capable of vertical take-off and landing with electric power are drawing attention, and their configurations vary from multicopters to tilt ducted fans. This study tries to analyze the characteristics of each eVTOL design configurations. Parasite drag was calculated using component build up method for Vahana, Aurora, Volocopter representing each eVTOL PAV type of tilt-wing, compound, and multicopter. Wetted area and induced drag was calculated using OpenVSP and XFLR5 that are aircraft design and aerodynamic analysis software. The batteries used in the eVTOL PAV was assumed as Tesla 2170 batteries and flight ranges were calculated. Also, energy consumption and maximum flight time for the given mission profile including take-off and landing, cruising segments were compared for each eVTOL.
As a means of solving traffic congestion in the downtown of large city, the interest in urban air mobility (UAM) using electric vertical take-off landing personal aerial vehicle (eVTOL PAV) is increasing. eVTOL configurations that will be used for UAM are classified by lift-and-cruise, tilt rotors, tilt-wings, tilted-ducted fans, multicopters, depending on propulsion types. This study tries to perform preliminary conceptual design for a given mission profile using reverse engineering techniques by taking the multicopter type Airbus's CityAirbus as a basic model. Wetted area, lift to drag ratio, drag coefficients were calculated using the OpenVSP which is an aerodynamic analysis software. The power required for each mission section of CityAirbus were calculated, and the corresponding battery and motor were selected. Also, total weight was predicted by estimating component weights of eVTOL.
Recently, eVTOL, the next-generation of eco-friendly transportation, has been in the spotlight due to global warming along with traffic jams in large cities of many countries. This study benchmark the external features of Hyundai Motors S-A1, a compound eVTOL combined fixed and tilt rotors among many types of eVTOLs, to create the basic configuration using reverse design techniques. Basic configurations were created using CATIA and aerodynamic analyses were performed using the aircraft design and aerodynamic analysis programs, OpenVSP, XFLR5, and the aircraft wetted area, drag, and lift were calculated after selecting the airfoil, incidence angle, and dihedral and anhedral angles through trade study. Also, required powers were estimated for completing the given mission profile and components weight and the total weight were predicted using the estimation formula and data survey.
In this study, the conceptual design of a tilt + stopped rotor type electric vertical take-off and landing (eVTOL) aircraft was performed using design iteration. Based on Hyundai Motor's S-A1, the mission profile was defined using the concept of urban air mobility (UAM), and configuration design and aerodynamic analysis were performed using OpenVSP and XFLR5 software. After estimating the required power for the designed eVTOL, the required performance of the battery and the maximum take-off weight (MTOW) were calculated. . It was iteratively calculated using Microsoft Excel and Visual Basic Application, and a new electric motor weight estimation formula was derived. Also, the sensitivity analyses of each design variables of an eVTOL was performed using the automated program.
In the case of fixed CCTV, there is a problem in that a shadow area occurs, even if the visible range is maximized by utilizing the pan-tilt and zoom functions. The representative solution for that problem is that a plurality of fixed CCTVs are used. This requires a large amount of additional equipment (e.g., wires, facilities, monitors, etc.) proportional to the number of the CCTVs. Another solution is to use drones that are equipped with cameras and fly. However, Drone's operation time is much short. In order to extend the time, we can use multiple drones and can fly one by one. In this case, drones that need to recharge their batteries re-enter into a ready state at the drone port for next operation. In this paper, we propose a system for precised positioning and stable landing on the drone port by utilizing a small drone equipped with a fixed forward-facing monocular camera. For our conclusion, we implement our proposed system, operate, and finally verify our feasibility.
Kim Chol-Seong;Lee Yun-Sok;Kong Gil-Young;Jung Chang-Hyun;Kim Dae-Hae;Cho Ik-Soon
Journal of Navigation and Port Research
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v.29
no.10
s.106
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pp.847-852
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2005
In order to evaluate the safety of navigation at sea and the safety of mooring on berthing, it is necessary that the wave and wind induced ship dynamic motion should be measured in real time domain for the validity of theoretical evaluation method such as sea-keeping performance and safety of mooring. In this paper, the basic design of sensors is discussed and some system configurations were shown. The developed system mainly consists of 4 kinds of sensors such as three-dimensional accelerator, two-dimensional tilt sensor, azimuth sensor and two displacement sensors. Using this measuring system, it can be obtained the 6 degrees of freedom of ship dynamic motions at sea and on berthing such as rolling, pitching, yawing, swaying, heaving, surging under the certain external forces.
kim Chol-seong;Jung Chang-hyun;Lee Yun-sok;Kong Gil-young;Lee Chung-ro;Cho Ik-soon
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2005.10a
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pp.69-74
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2005
In order to evaluate the safety of navigation at sea and the safety of mooring on berthing, it is necessary that the wave and wind induced ship dynamic motion should be measured in real time domain for the validity of theoretical evaluation method sum as sea-keeping performance and safety of mooring. In this paper, the basic design of sensors is discussed and some system configurations were shown. The developed system mainly consists of 4 kind of sensors sum as three dimensional accelerator, two dimensional tilt sensor, two displacement sensors and azimuth sensor. Using this measuring system(MMS), it can be obtained the 6 degrees of freedom of ship dynamic motions at sea and on berthing sum as rolling, pitching, yawing, swaying, heaving, surging under the certain external forces.
In this paper, in order to verify the performance of a localization algorithm using GPS as an auxiliary sensor, the algorithm was applied to a hovering-type autonomous underwater vehicle (AUV) to perform a field test. The applied algorithm is an algorithm to improve the accumulated positional error of dead reckoning using doppler velocity logger(DVL) and tilt-compensated compass module (TCM) mounted on the AUV. GPS when surfaced helps the algorithm to estimate the position and the heading bias error of TCM for geodetic north, which makes it possible to perform dead reckoning on north-east-down (NED) coordinates. As a result of field test performing heading control, it was judged that the algorithm could improve the positional error, enhance the operational capability of AUV and contribute to the research of underwater navigation depending on a magnetic compass.
Kim, Dong-Gyun;Lee, Byoungjin;Lee, Young Jae;Sung, Sangkyung
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.9
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pp.759-765
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2016
This paper presents the principle, dynamics modeling and control, hardware implementation, and flight test result of a hybrid-type unmanned aerial vehicle (UAV). The proposed UAV was designed to provide both hovering and fixed-wing type aerodynamic flight modes. The UAV's flight mode transition was achieved through the attitude transformation in pitch axis, which avoids a complex rotor tilt mechanism from a structural and control viewpoint. To achieve this, a different navigation coordinate was introduced that avoids the gimbal lock in pitch singularity point. Attitude and guidance control algorithms were developed for the flight control system. For flight test purposes, a quadrotor attached with a tailless fixed-wing structure was manufactured. An onboard flight control computer was designed to realize the navigation and control algorithms and the UAV's performance was verified through the outdoor flight tests.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.6
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pp.1-7
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2011
This paper presents implementation and control of a two wheeled mobile robot system which consists of two systems, an inverted pendulum system and a mobile robot system. Control purpose is to regulate its balancing and navigation. The balancing robot has advantages of one point turning and robust balancing against disturbances from the ground. Simulation studies of local and global control methods are performed. Since the robot is implemented to have a symmetrical structure, simple linear control algorithms are used for balancing and navigation. Low cost sensors such as gyro and tilt sensor are fused together to detect the inclined angle. Experimental studies of following desired circular trajectory are conducted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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