• 제목/요약/키워드: unmanned control system

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UAV 영상을 이용한 무기준점 3D 형상 점군데이터 활용 연구 (A Study on Utilization 3D Shape Pointcloud without GCPs using UAV images)

  • 김민철;윤혁진
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.97-104
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    • 2018
  • 최근 UAV(unmanned aerial vehicle)는 기존 측량 장비들을 대체/보완할 수 있는 공간정보 제작 도구로 관련 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 UAV 영상의 활용도에 주안점을 두어, 재난재해와 같이 긴급한 상황이나 지상기준점 확보가 어려운 지역에서의 활용 가능성을 알아보고자 하였다. 이를 위해 UAV 영상으로 3D(dimensional) 형상을 점군(pointcloud)데이터로 제작하였고, 지상기준점을 사용한 모델 데이터와 무기준점 모델 데이터의 절대적/상대적 정확도를 측정하였다. 실험 결과, UAV 영상매칭으로 생성된 3D 형상 점군데이터는 모델 구성을 위한 상대정확도만 확보되어도, 지상기준점 사용 여부에 관계없이 거리측정과 같은 정량적 측정 오차율이 1% 이내인 것으로 검증되었다. 이는 지상기준점 취득이 불가능하거나 작업의 긴급함이 요구될 때, 절대적 위치정보는 부정확하나 신속하게 후처리한 3D 형상 점군데이터만으로도 그 활용이 충분함을 보여준다. 특히 제안된 연구결과는 재난재해 지역과 같이 데이터의 정확도를 확보하기 위한 지상기준점 설계, 측량, 후처리 등의 제반 작업들이 불가능한 상황에서도 길이와 면적과 같은 정량적 측정치와 의미 있는 결과물 취득이 가능하다.

드론 고도 측정용 FMCW 레이다 신호처리 프로세서 설계 및 구현 (Design and Implementation of FMCW Radar Signal Processor for Drone Altitude Measurement)

  • 임의빈;진소라;정용철;정윤호
    • 한국항행학회논문지
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    • 제21권6호
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    • pp.554-560
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    • 2017
  • 드론 또는 무인기의 정밀 자세제어를 위해서는 정확한 고도계가 필수적이며, 지상으로부터의 고도측정 정확도로 인해 레이다 고도계가 일반적으로 사용된다. 크기, 무게 및 전력소모 등에 제한으로 인해, 드론에 장착 가능한 레이다 고도계는 PD (pulse Doppler) 방식에 비해 낮은 복잡도를 갖는 FMCW (frequency modulated continuous wave) 방식이 적절하며, 특히, 짧은 송신시간으로 인해 드론 자체 움직임 (ego-motion)에 대응 가능한 fast-ramp FMCW 레이다가 보편적으로 활용된다. 이에, 본 논문에서는 fast-ramp FMCW 레이다 시스템을 위한 드론 고도 측정용 레이다 신호처리 프로세서 (RSP; radar signal processor)의 설계 및 구현 결과를 제시한다. 설계된 RSP는 Verilog-HDL을 이용하여 RTL 설계 후, Altera Cyclone-IV FPGA device를 활용하여 구현 및 검증되었다. 구현 결과, 총 27,523의 logic elements, 15,798개의 register, 138 Kbits의 memory로 구현 가능하며, 50MHz의 동작주파수로 100Hz의 실시간 고도측정이 가능함이 확인되었다.

Automatic Detection of Malfunctioning Photovoltaic Modules Using Unmanned Aerial Vehicle Thermal Infrared Images

  • Kim, Dusik;Youn, Junhee;Kim, Changyoon
    • 한국측량학회지
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    • 제34권6호
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    • pp.619-627
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    • 2016
  • Cells of a PV (photovoltaic) module can suffer defects due to various causes resulting in a loss of power output. As a malfunctioning cell has a higher temperature than adjacent normal cells, it can be easily detected with a thermal infrared sensor. A conventional method of PV cell inspection is to use a hand-held infrared sensor for visual inspection. The main disadvantages of this method, when applied to a large-scale PV power plant, are that it is time-consuming and costly. This paper presents an algorithm for automatically detecting defective PV panels using images captured with a thermal imaging camera from an UAV (unmanned aerial vehicle). The proposed algorithm uses statistical analysis of thermal intensity (surface temperature) characteristics of each PV module to verify the mean intensity and standard deviation of each panel as parameters for fault diagnosis. One of the characteristics of thermal infrared imaging is that the larger the distance between sensor and target, the lower the measured temperature of the object. Consequently, a global detection rule using the mean intensity of all panels in the fault detection algorithm is not applicable. Therefore, a local detection rule was applied to automatically detect defective panels using the mean intensity and standard deviation range of each panel by array. The performance of the proposed algorithm was tested on three sample images; this verified a detection accuracy of defective panels of 97% or higher. In addition, as the proposed algorithm can adjust the range of threshold values for judging malfunction at the array level, the local detection rule is considered better suited for highly sensitive fault detection compared to a global detection rule. In this study, we used a panel area extraction method that we previously developed; fault detection accuracy would be improved if panel area extraction from images was more precise. Furthermore, the proposed algorithm contributes to the development of a maintenance and repair system for large-scale PV power plants, in combination with a geo-referencing algorithm for accurate determination of panel locations using sensor-based orientation parameters and photogrammetry from ground control points.

조간대 갯벌에서 무인항공기 활용 가능성에 관한 연구 - 수치표고모델을 중심으로 - (Investigating Applicability of Unmanned Aerial Vehicle to the Tidal Flat Zone)

  • 김범준;이윤경;최종국
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.461-471
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    • 2015
  • 이 연구에서는 무인항공기를 이용하여 연안 갯벌의 정확한 공간지형정보 생성 가능성을 검토하고자 정사영상과 수치표고모델을 생성하였다. RTK-GPS로 측량한 고도 값을 이용하여 수치표고모델의 정확도를 분석하였다. 고정익 무인항공기와 회전익 무인항공기를 이용하여 항공삼각측량법으로 수치표고모델을 생성하였고, 조위상태가 다른 영상의 수륙경계선 추출법을 사용해 수치표고모델을 생성하였다. 정확한 정사영상과 수치표고모델을 생성하기 위해 촬영한 카메라의 내부표정 및 외부표정에 의해 발생한 왜곡과 무인항공기 자세변화로 발생한 왜곡을 보정해 주었다. 또한 위치오차를 보정하기 위해 31개의 지상기준점을 설치하였으며 이를 통해 30 cm 이내의 위치오차를 갖는 정사영상과 수치표고모델을 생성하였다. 갯벌에서 일정한 간격으로 측량한 2개 라인에 대한 RTK-GPS 고도자료와 무인항공기로 측량한 수치표고모델을 비교한 결과 $R^2$ 값이 1에 가까운 결과를 확인할 수 있었다. 연안 갯벌에서 높은 정확도의 수치표고모델 생성이 가능하며, 무인항공기를 이용한 연안 갯벌에서의 공간지형정보 활용은 매우 유용할 것으로 판단된다.

최신 농업기계 특허 동향 조사 (Analysis of Patent Trends in Agricultural Machinery)

  • 홍순중;김동억;강동현;김진진;강정균;이경환;모창연;류동기
    • 현장농수산연구지
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    • 제23권2호
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    • pp.99-111
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    • 2021
  • 농경지, 농기계, 농작업자 간 IoT 등의 통신 기술을 이용한 유기적인 정보교환을 통해 생산성, 효율성, 수익성을 높이는 지능형 데이터 농업 형태인 커넥티드 팜이 상용화 단계에 있다. 본 연구는 지능형 농업기계의 교육과정과 농업기계 안전교육 성과지표를 개발하고자 ICT, 로봇, 인공지능 등 첨단 기술을 적용한 농업생산의 무인화 및 고효율화 변화에 따른 농업기계의 특허 동향을 조사 분석하였다. 노지용 자동화 기술과 관련해서 미국, 일본, 유럽, 한국의 특허 건수는 각각 541건, 326건, 128건, 85건으로 미국에서의 특허 활동이 가장 활발한 것으로 나타났고, 일본, 유럽, 한국의 순으로 조사되어 한국에서의 농업 자동화 기술이 선진국에 비해 뒤쳐져있는 것으로 조사되었다. 노지 자동화 기술의 세분기술 분야로 보면, 경로 생성 및 추종 기술, 환경 인식을 통한 작업기 제어 기술, 로봇 농작업 시스템 설계 기술, 작물 및 환경 센싱 기술, 수확량 및 품질 모니터링 기술 분야 순으로 출원 점유율이 높은 것으로 나타났다.

국가중요시설의 주차장 보안의 문제점과 개선방안: 국회둔치주차장을 중심으로 (Security Problem of National Major Facility's Parking Lot and its Improvement Method -Focused on Doonchi(Waterside) Parking Lot of National)

  • 이상훈;이상열
    • 시큐리티연구
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    • 제50호
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    • pp.61-87
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    • 2017
  • 국회는 민의에 제일 먼저 귀 기울이는 헌법기관으로서 국민의 고객만족도를 보다 높이기 위하여 국회의 주차서비스를 향상해야 함과 동시에 국회주차장을 이용하는 시민과 자동차에 대하여 보안성을 보다 높일 수 있도록 해야 한다. 이러한 인식 하에 본 연구는 첫째, 현재 관리위탁 중인 국회둔치주차장을 범죄예방디자인(CPTED) 관점에서 검토하고, '영역성'의 확보를 위한 울타리 설치 및 보강작업이 필요함과 동시에 '접근통제'를 위해 출입구에 사면촬영카메라 운영과 출입금지 경고판의 설치를 제시하였다. 둘째, 국회둔치주차장 CCTV 보안시스템의 운영을 국회안전상황실과의 통합(접속)하도록 권고하고, CCTV 카메라의 성능을 2M 이상으로 성능을 높이도록 하였다. 또한 녹화방식도 NVR 방식으로 전환하여 향후 IP카메라 등의 적용에 대비하도록 하였으며, 현장의 실사결과를 토대로 3곳의 CCTV 신규 설치장소를 적시하였다. 셋째, 주차장 관리 및 운영에 있어서 무인화장비 도입을 통한 주차요금징수 및 관리체제 도입을 권고하였다. 이로써 주차장 관리방식을 24시간 운영방식으로 전환하여 보다 전문화된 주차서비스를 제공할 수 있도록 해법을 제시하였다.

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강대국 간의 경쟁시대와 미 해군의 증강 노력 (USN's Efforts to Rebuild its Combat Power in an Era of Great Power Competition)

  • 정호섭
    • Strategy21
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    • 통권44호
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    • pp.5-27
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    • 2018
  • The purpose of this paper is to look at USN's efforts to rebuild its combat power in the face of a reemergence of great powers competition, and to propose some recommendations for the ROKN. In addition to the plan to augment its fleet towards a 355-ships capacity, the USN is pursuing to improve exponentially combat lethality(quality) of its existing fleet by means of innovative science and technology. In other words, the USN is putting its utmost efforts to improve readiness of current forces, to modernize maintenance facilities such as naval shipyards, and simultaneously to invest in innovative weapons system R&D for the future. After all, the USN seems to pursue innovations in advanced military Science & Technology as the best way to ensure continued supremacy in the coming strategic competition between great powers. However, it is to be seen whether the USN can smoothly continue these efforts to rebuild combat strength vis-a-vis its new competition peers, namely China and Russian navy, due to the stringent fiscal constraints, originating, among others, from the 2011 Budget Control Act effective yet. Then, it seems to be China's unilateral and assertive behaviors to expand its maritime jurisdiction in the South China Sea that drives the USN's rebuild-up efforts of the future. Now, some changes began to be perceived in the basic framework of the hitherto regional maritime security, in the name of declining sea control of the USN as well as withering maritime order based on international law and norms. However, the ROK-US alliance system is the most excellent security mechanism upon which the ROK, as a trading power, depends for its survival and prosperity. In addition, as denuclearization of North Korea seems to take significant time and efforts to accomplish in the years to come, nuclear umbrella and extended deterrence by the US is still noting but indispensible for the security of the ROK. In this connection, the naval cooperation between ROKN and USN should be seen and strengthened as the most important deterrents to North Korean nuclear and missile threats, as well as to potential maritime provocation by neighboring countries. Based on these observations, this paper argues that the ROK Navy should try to expand its own deterrent capability by pursuing selective technological innovation in order to prevent this country's destiny from being dictated by other powers. In doing so, however, it may be too risky for the ROK to pursue the emerging, disruptive innovative technologies such as rail gun, hypersonic weapon... etc., due to enormous budget, time, and very thin chance of success. This paper recommends, therefore, to carefully select and extensively invest on the most cost-effective technological innovations, suitable in the operational environments of the ROK. In particular, this paper stresses the following six areas as most potential naval innovations for the ROK Navy: long range precision strike; air and missile defense at sea; ASW with various unmanned maritime system (UMS) such as USV, UUV based on advanced hydraulic acoustic sensor (Sonar) technology; network; digitalization for the use of AI and big data; and nuclear-powered attack submarines as a strategic deterrent.

UAV를 활용한 비행고도별 지적기준점 및 필지경계점 정확도 분석 (Accuracy Analysis of Cadastral Control Point and Parcel Boundary Point by Flight Altitude Using UAV)

  • 김정훈;김준현
    • 한국측량학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.223-233
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    • 2018
  • 본 연구는 지적기준점과 필지경계점에 대하여 무인항공기를 비행고도별로 40m, 100m로 구분하고 정사영상과 GNSS 지상현황측량을 통한 필지경계점 좌표간의 차이를 비교하여 정확도를 제시하였다. 연구결과, 첫째, 공간해상도 분석에서 비행고도별 정사영상에 대한 평균오차는 40m일 때 0.024m, 100m일 때 0.034m의 정확도로 나타났고, 비행고도 100m보다 40m에서 공간해상도와 위치 정확도가 높은 것으로 분석되었다. 둘째, 비행고도에 따른 지형지물별 영상인식의 정확도 분석을 위해 대공표지 없음, 녹색, 적색의 세가지 경우로 구분하여 비교한 결과 적색의 경우 RMSE가 X=0.039m, Y=0.019m, Z=0.055m로 가장 높은 정확도로 나타났다. 셋째, 정사영상과 현장실측을 통한 좌표를 비교한 결과 지적기준점의 경우 전체 RMSE는 X=0.029m, Y=0.028m, H=0.051m로 나타났고, 필지경계점의 경우 X=0.041m, Y=0.030m로 나타났다. 결론적으로 본 연구결과를 토대로 볼 때, 지적측량을 위한 정사영상 관련 법률규정에서 비행고도별 평균오차 0.05m 미만으로 제한한다면, 공간정보취득 뿐만 아니라 지적측량에도 경제적이고 효율적인 방법이 될 것으로 기대한다.

NCW대비 군 위성통신 구조 분석 (An Analysis of Satellite Communications System structure for NCW)

  • 박우철;차재룡;김재현
    • 한국위성정보통신학회논문지
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    • 제4권1호
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    • pp.1-7
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    • 2009
  • 본 미래 전쟁 양상은 정보화 시대의 도래와 함께 다른 분야와 마찬가지로 전쟁수행 여건에도 많은 변화를 가져왔다. 이에 따라 정보우위와 정보전이 중요시되고 네트워크 중심전(Network Centric Warfare) 등 새로운 전쟁수행 개념이 등장하게 되었다. 군 위성통신체계는 미래 NCW 전장환경에서 전장정보의 실시간 전송이 가능하며, 전장의 광역화, 자동화, 신속화 개념을 지원하고, 광역성, 이동성, 생존성 및 융통성이 보장된 전천후 핵심전략 통신체계이다. 이러한 군 위성통신시스템은 실시간 전장정보전송을 위한 광역 대용량 링크, 생존성, 이동간 통신을 제공하는 체계로 분류된다. 본 논문에서는 이러한 기능을 통합하여 지원하는 미군의 차세대 TSAT체계의 주요 운용개념과 핵심기술을 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 NCW 대비한 차세대 군 위성통신체계 상위 구조는 재밍이나 간섭 등의 채널환경에 최적으로 적응하여 서비스가 가능한 전송율, 항재밍 능력, 망 제어 및 망 관리 능력을 갖추어야 하며 고속 이동 차량, 초소형단말, 초고속 무인기 등의 다양한 플랫폼을 지원해야 하는 등 향상방안을 제안하고, 또한 이러한 체계 구조를 위한 소요기술로 적응형 다중안테나, 레이저 링크, 차세대 항재밍 waveform을 제안한다

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Throughput and Delay of Single-Hop and Two-Hop Aeronautical Communication Networks

  • Wang, Yufeng;Erturk, Mustafa Cenk;Liu, Jinxing;Ra, In-ho;Sankar, Ravi;Morgera, Salvatore
    • Journal of Communications and Networks
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    • 제17권1호
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    • pp.58-66
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    • 2015
  • Aeronautical communication networks (ACN) is an emerging concept in which aeronautical stations (AS) are considered as a part of multi-tier network for the future wireless communication system. An AS could be a commercial plane, helicopter, or any other low orbit station, i.e., Unmanned air vehicle, high altitude platform. The goal of ACN is to provide high throughput and cost effective communication network for aeronautical applications (i.e., Air traffic control (ATC), air traffic management (ATM) communications, and commercial in-flight Internet activities), and terrestrial networks by using aeronautical platforms as a backbone. In this paper, we investigate the issues about connectivity, throughput, and delay in ACN. First, topology of ACN is presented as a simple mobile ad hoc network and connectivity analysis is provided. Then, by using information obtained from connectivity analysis, we investigate two communication models, i.e., single-hop and two-hop, in which each source AS is communicating with its destination AS with or without the help of intermediate relay AS, respectively. In our throughput analysis, we use the method of finding the maximum number of concurrent successful transmissions to derive ACN throughput upper bounds for the two communication models. We conclude that the two-hop model achieves greater throughput scaling than the single-hop model for ACN and multi-hop models cannot achieve better throughput scaling than two-hop model. Furthermore, since delay issue is more salient in two-hop communication, we characterize the delay performance and derive the closed-form average end-to-end delay for the two-hop model. Finally, computer simulations are performed and it is shown that ACN is robust in terms of throughput and delay performances.