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양호 어
6 years ago
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1 무인이동체개발플랫폼 ( 무인비행체중심으로 ) ETRI 류지형

2 01 무인이동체 02 무인이동체개발플랫폼 03 무인비행체개발 04 결론

3 01. 무인이동체

4 로봇? 무인이동체?

5 무인이동체? UGV(Unmanned Ground Vehicle) AC(Autonomous Car) Drones? RPA(Remotely Piloted Aircraft) UAV(Unmanned Aerial Vehicle) UUV(Unmanned Underwater Vehicle) USV(Unmanned Surface Vehicle) AUV(Autonomous Underwater Vehicle)

6 무인이동체발전 5 개년계획 출처 : 무인이동체발전 5 개년계획 ( )

7 무인이동체공통기술 출처 : 무인이동체발전 5 개년계획 ( )

8 무인이동체개발플랫폼의필요성 Hardware & Software

9 02. 무인이동체개발플랫폼

10 제 4 차산업혁명?! 1st 2nd 3rd 4th

! 90s 00s Small SBC ~30g Getting Smaller RF Li-ion High!

11 무인이동체관련부품기술의발달 Age Computer INS GPS Communication Battery Cost PC104 ~1kg Big size RF NiMH Very High!! 90s 00s Small SBC ~30g Getting Smaller RF Li-ion High!! 10s SoC ~5g Small RF, Wifi, Zigbee, LTE Li-Poly Getting smaller

12 오픈소스?!

13 자율주행자동차개발을위한 Open Source Project

14 자율주행자동차개발을위한 Open Source Project

15 UUV 개발을위한플랫폼

16 USV 개발을위한하드웨어플랫폼

17 USV 개발을위한하드웨어플랫폼

18 Open Source 기반자율주행트랙터

19 03. 무인비행체개발

20 무인비행체개발을위한요소 프레임 FC(Flight Controller) 하드웨어 FC 소프트웨어 통신방식및통신프로토콜 GCS(Ground Control Station) 소프트웨어

21 UAV 개발을위한 Open Source Project

22 UAV 개발을위한 Open Source Project

23 Open Pilot Open Source Project Easy to Set up Less functional compared with Drone Code Highly capable platform for multirotors, helicopters, fixed wing aircraft, and other vehicles

24 Airware 솔루션 Enterprise Use High Reliability High Cost Support Entire Solution for UAVs

25 Drone Code project 오픈소스하드웨어및소프트웨어제공 다양한비행체프레임적용 많은개발자들및업계의참여

26 Snap Dragon Flight (Drone Code) Open Source Project Simular to Pixhawk

27 Intel Drone Kit

28 UAV 개발을위한 FC software

29 UAV 개발을위한 Open Source GCS software

30 UAV 개발을위한 Open Source project 선택!

31 Ardupilot Mega(Arduino Mega) - FC Hardware Open Source Project Simular to Pixhawk

32 Pixhawk - FC Hardware 선택! Open Source Project Easy to Build and Set up Telemetry Support Auto Take-off and Landing Waypoint Follow me Function Remote Monitoring Support many types of UAVs

Pixhawk2 - FC Hardware Key Features 168 MHz / 252 MIPS Cortex-M4F 14 PWM / Servo outputs (8 with failsafe and manual override, 6 auxiliary, high-power compatible) Abundant connectivity

(fixed-wing use) Backup system integrates mixing, providing consistent autopilot and manual override mixing modes (fixed wing use) Redundant power supply inputs and automatic failover

33 Pixhawk2 - FC Hardware Key Features 168 MHz / 252 MIPS Cortex-M4F 14 PWM / Servo outputs (8 with failsafe and manual override, 6 auxiliary, high-power compatible) Abundant connectivity options for additional peripherals (UART, I2C, CAN) Integrated backup system for in-flight recovery and manual override with dedicated processor and stand-alone power supply (fixed-wing use) Backup system integrates mixing, providing consistent autopilot and manual override mixing modes (fixed wing use) Redundant power supply inputs and automatic failover External safety switch Multicolor LED main visual indicator High-power, multi-tone piezo audio indicator microsd card for high-rate logging over extended periods of time

34 Mission Planner - Open Source GCS Software

Making a Quadrotor (In Case of using Pixhawk or APM) Think about the Object of Quadrotor Calculate thrust ((Quadrotor weight + Payload) X 2) Choose Battery, ESC, BLDC Motor, Blades with the result of

35 Making a Quadrotor (In Case of using Pixhawk or APM) Think about the Object of Quadrotor Calculate thrust ((Quadrotor weight + Payload) X 2) Choose Battery, ESC, BLDC Motor, Blades with the result of calculation Assemble Frame Place the controller and sensors with some damping Configurations Install Firmware ESC Calibration Accelerometer Calibration Magnetic Compass Calibration Sonar Calibration Gimbal Calibration Choose some Flight options (Flight Mode, Safety options) First Flight Tuning PID parameter with auto-tune (Tuning parameter while flying)

36 지상관제시스템에서비행계획 비행계획은 Waypoint ( 목적지점간비행 ) 비행을기본으로지원하며비행시 ROI(Reason of Interest, 영상및센서값을획득하고자하는영역 ) 을설정하여이를지속적으로모니터링할수있어야함 시험영상 Waypiont 시험계획과시험영상

37 지능형헬리캠원격제어및영상전송통합솔루션기술 지능형헬리캠은소형, 회전익형상의장점으로군사정찰및구조, 기반시설점검, 지형정보수집, 환경모니터링등의역할이용이함 기존의헬리캠운영에수동조이스틱을이용하기때문에사용자의숙련도가필요하지만제안한기술은터치패드를활용한직관적인 UI 를제공하고자동이착륙, GPS 를이용한자동항법을지원하기때문에누구나쉽게헬리캠을운용할수있음

38 기술개발현황 사용자친화 UI 개발 지능형헬리캠구성및최적화 비행기록, 영상저장, 통신을위한베이스시스템개발 컨트롤러용터치패드시스템에개발한 UI 실장

39 개발한무인비행체 ( 회전익 ) 의구성도

40 와류고리현상 (Vortex Ring state) - 기체아래로불어나가야하는공기의흐름이착륙시, 또는돌풍에의해고리처럼순환되어추력을읽고추락하는현상 - 미국의 V-22 오스프리수송기의추락사고의원인이기도하였음 - 기체의형상설계시와류고리현상에대응하는설계기술이필요함 추력 < 정상상태에서의공기의흐름 > < 와류고리현상에서의공기의흐름 > 40

오픈소스기반 FC(Flight Controller) 수정 오픈소스하드웨어인 Pixhawk 기반으로하드웨어암호화기술및확장 I/O 보드를하나의 PCB 로제작 Arducopter Flight Control Navigation / Trajectory Control Position Control Attitude Control State Estimation

41 오픈소스기반 FC(Flight Controller) 수정 오픈소스하드웨어인 Pixhawk 기반으로하드웨어암호화기술및확장 I/O 보드를하나의 PCB 로제작 Arducopter Flight Control Navigation / Trajectory Control Position Control Attitude Control State Estimation Input / Output Hardware Drivers Gimbal Control Camera Control AES Telemetry Adaptive Sliding Mode Control Messaging Abstraction Layer Onboard Messaging - uorb Dual EKF MATLAB Model Sensor Fusion NuttX Real Time OS Pixhawk 의내부프로그램구조도와개발중인내풍성강화제어알고리즘

42 무인비행체기술개발 회전익비행체 호버링이가능하고 RGB, 멀티스펙트럼카메라, 열화상카메라등각종센서를탑재할수있는기체개발 사용자가필요시센서모듈및영상처리 FPGA 모듈을손쉽게교체가능하도록설계필요 자율항법알고리즘설계 Waypoint, Grid 비행및위험시 Fail-safe 기능을발휘하여안정적인비행이가능하도록하는알고리즘설계 ROI(Reason of Interest) 설정시항법도중카메라짐벌의회전이가능한설계필요 장애물회피알고리즘설계 초음파, LRF(Laser Range Finder), 비전등각종센서를활용하여주변의지형과장애물을파악하고이를스스로알아서회피할수있는알고리즘설계필요

43 지상관제시스템 드론의안전한운용을위해서는지상의관제시스템에서드론에대한모든정보를실시간으로수신할수있으며유사시비상수동전환등의제어명령을내릴수있어야함 또한, 드론이획득하려는영상의위치정밀도향상및여러대의드론운용시중계기로서의역할을위한기능을수행할수있어야함 지상관제시스템구성의예

44 지상관제시스템 ( 서버형태 ) Intel i7-4770r CPU 3.2GHz 16G Ram Ad-Hoc모드지원 b/g/n 이상의 Wireless LAN 500G SSD Windows7 이상의운영체제.Net 4.0이상지원

45 지상관제시스템 ( 단말형태 ) 사용자가편리하게조작하고이동이쉬운형태

46 지상관제시스템 비행체자세및촬영영상정보 비행제어, 계획, 설정메뉴 통신연결메뉴 지도및위치 센서모니터링, 제어명령메뉴

47 지상관제시스템 지도와비행위치계획표시 설정, 저장맵선택 비행궤적정보및설정

48 지상관제시스템 비행중속도입력 비행중속도변화확인

49 지상관제시스템에서모니터링포인트 다목적모니터링을위해 GPS 위치, 자세, 속도, 고도및각종센서의 Raw 데이터를실시간으로모니터링할수있어야함 또한, 비행시센서데이터를지속적으로기록하고비행후이러한데이터의분석이가능하여야함 자세모니터링 지상관제시스템에서다양한센서데이터모니터링및분석

50 지상관제시스템에서모니터링포인트 영상모니터링의경우순수영상모니터링도가능하지만영상에드론의자세정보를오버레이하여비상, 수동운용시편의를제공하여야함 실시간으로영상을모니터링할수있으며이때 SD 급화질의영상전송 저장영상은 4K 급영상 드론이획득한영상과자세정보를오버레이한화면, 영상전송모듈스펙

51 항공촬영을통한맵매핑및작전지도생성 정밀 GPS 항법과항공촬영을통해지형지물을보다디테일하게맵에매핑할수있음 맵매핑소프트웨어는상용툴인 Pix4D 를사용하여매핑하고결과를 GCS 에서사용할수있도록개발 실제지역촬영계획및촬영 3 차원맵생성 지형지물분석활용디데일한미션맵으로활용상용툴인 Pix4D 활용

52 항공촬영 비행중카메라짐벌을이용한카메라회전

53 04. 결론

54 결론 플랫폼의활용으로개발시간단축이가능하지만 핵심기술에대한개발이필요함

56 무인비행장치법규제

57 무인비행장치법규제

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<4D6963726F736F667420576F7264202D20C3D6BDC5494354B5BFC7E2202D20BAB9BBE7BABB> 최신 ICT 동향 DSLR 과 비슷한 가격대, 유행 조짐 보이는 플라잉 카메라 * 무인 헬기에 카메라를 탑재하여 상공에서 촬영하는 플라잉 카메라, 혹은 헬리캠의 가격 이 100 만 원대로 내려오고, 개인 취미생활에서부터 영화촬영, 군사작전까지 다양한 분야 에서 활발히 이용되고 있으나, 관리 및 규제법규는 미비하여 시급한 정비가 필요한 상황 무인기 이용이 늘어나면서,