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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강범수
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수31
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2020
2019
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본 논문은 D* Lite 기반 쿼드콥터 무인항공기 3차원 경로 계획 연구와 이를 바탕으로
개발한 경로 생성 소프트웨어에 대해 다룬다. 낮은 동력 효율로 인한 짧은 비행시간이
주요 단점으로 지적되는 쿼드콥터 무인항공기의 특성상 경로 계획 시 속도 및 기동에
따른 소모 에너지 역시 고려해야 할 사항이다. D* Lite는 비용 함수 최적화가 보장되고
신속한 경로 재계획이 가능하여 무인항공기 경로 계획에 적합하다. 본 논문에서는 거리
기반 비용 함수와 에너지 기반 비용 함수를 적용하고, 시뮬레이션을 통해 각 비용 함수
에 따른 경로 생성 특성을 분석하였다. 3차원 환경에서 에너지 기반 비용 함수를 채택할
경우 경로 생성 효율이 개선되는 경향을 보였는데, 이는 거리 기반 비용 함수보다 경로
비용의 종류와 편차가 증가하여 비교적 적은 노드 확장으로도 최적 경로에 수렴할 수
있기 때문으로 분석된다. 최종적으로 상용 지상관제프로그램과 연동되는 3차원 경로 생
성 소프트웨어를 개발하고 비행시험에 적용하였다. 한편, 노드 확장 시 주변 장애물 배
치가 비용 함수 계산에 영향을 미치기 때문에 에너지 기반 경로 계획이 항상 높은 효율
을 보장하지는 않는다. 향후 거리와 에너지 단위 정규화를 통해 두 요소를 모두 비용 함
수로 하는 경로 계획 연구를 수행할 예정이며, 이를 바탕으로 비행 중 사전 정보가 주어
지지 않은 장애물 조우 시 요구되는 실시간 경로 재계획에 대한 연구로 확장하고자 한
다. 또한 개발한 경로 생성 소프트웨어를 국가공간정보포털 등에서 제공되는 오픈 API
지도 서비스와 연동할 경우 도심용 공중 모빌리티(Urban Air Mobility)와 같이 복잡한
환경에서 운용되는 유인 수직이착륙 항공기의 자동 비행에도 적용할 수 있을 것으로
기대된다
개발한 경로 생성 소프트웨어에 대해 다룬다. 낮은 동력 효율로 인한 짧은 비행시간이
주요 단점으로 지적되는 쿼드콥터 무인항공기의 특성상 경로 계획 시 속도 및 기동에
따른 소모 에너지 역시 고려해야 할 사항이다. D* Lite는 비용 함수 최적화가 보장되고
신속한 경로 재계획이 가능하여 무인항공기 경로 계획에 적합하다. 본 논문에서는 거리
기반 비용 함수와 에너지 기반 비용 함수를 적용하고, 시뮬레이션을 통해 각 비용 함수
에 따른 경로 생성 특성을 분석하였다. 3차원 환경에서 에너지 기반 비용 함수를 채택할
경우 경로 생성 효율이 개선되는 경향을 보였는데, 이는 거리 기반 비용 함수보다 경로
비용의 종류와 편차가 증가하여 비교적 적은 노드 확장으로도 최적 경로에 수렴할 수
있기 때문으로 분석된다. 최종적으로 상용 지상관제프로그램과 연동되는 3차원 경로 생
성 소프트웨어를 개발하고 비행시험에 적용하였다. 한편, 노드 확장 시 주변 장애물 배
치가 비용 함수 계산에 영향을 미치기 때문에 에너지 기반 경로 계획이 항상 높은 효율
을 보장하지는 않는다. 향후 거리와 에너지 단위 정규화를 통해 두 요소를 모두 비용 함
수로 하는 경로 계획 연구를 수행할 예정이며, 이를 바탕으로 비행 중 사전 정보가 주어
지지 않은 장애물 조우 시 요구되는 실시간 경로 재계획에 대한 연구로 확장하고자 한
다. 또한 개발한 경로 생성 소프트웨어를 국가공간정보포털 등에서 제공되는 오픈 API
지도 서비스와 연동할 경우 도심용 공중 모빌리티(Urban Air Mobility)와 같이 복잡한
환경에서 운용되는 유인 수직이착륙 항공기의 자동 비행에도 적용할 수 있을 것으로
기대된다
목차
1. 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 동향 21.3 연구 목표 42. 경로 계획 알고리즘 : D* Lite 62.1 알고리즘 개요 62.2 3차원 환경에서의 D* Lite 123. 에너지 기반 비용 함수 계산 133.1 쿼드콥터 무인항공기 에너지 모델 133.2 에너지 기반 비용 함수 계산 154. 시뮬레이션 184.1 3차원 D* Lite 알고리즘 검증 184.2 에너지 기반 비용 함수를 적용한 경우 235. 3차원 경로 생성 소프트웨어 개발 305.1 GUI 개요 305.2 경로 후처리 과정 335.3 GPS 좌표 변환 과정 365.4 상용 지상관제프로그램 연동 및 비행시험 386. 결론 44참고문헌 45Abstract 48
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