도심 환경에서의 복합 항법 검증을 위한 Unity3D기반 PILS시스템 구성 :Design of Unity3D-based PILS System for Verification of Navigation in Urban Environment

고은학

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자료유형: 학위논문

저자정보: 고은학 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 성상경

발행연도: 2021

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수16

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2021

도심 환경에서의 복합 항법 검증을 위한 Unity3D기반 PILS시스템 구성

고은학 항공우주정보시스템공학과 2021.01 학위논문

2020

도심 환경에서의 라이다/관성 결합 항법 검증을 위한 Unity3D기반 PILS 구성

고은학 , 성상경 정보 및 제어 논문집 2020.10 학술대회자료

도심비행환경 3D GIS맵을 이용한 복합항법 성능 검증을 위한 Unity3D기반 PILS 설계

고은학 , 유강수 , 성상경 전기학회논문지 2020.07 학술저널

2019

도심비행 환경에서의 다중센서 복합 항법 성능 검증을 위한 PILS 시뮬레이터 설계

고은학 , 박광수 , 이병진 외 1명 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2019.11 학술대회자료

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자율주행자동차, 드론 택배 등 도심환경에서 무인 이동체의 활용 및 개발이 활발해짐에 따라 도심환경 항법의 중요성이 커지고 있다.
건물들이 많아 위성 신호의 수신이 좋지 못한 도심환경에서는 위성항법시스템의 성능이 좋지 못하기 때문에 라이다와 같은 센서들을 이용한 복합항법시스템을 이용한다. 본 논문에서는 이런 환경에서 다양한 센서를 결합한 항법의 검증을 위하여 PILS 시뮬레이터를 구성하였다.
본 연구에서는 환경 구성 및 센서 데이터 생성을 위하여 3D게임개발 툴인 Unity3D를 이용하였다. 스크립트를 이용한 GIS 맵데이터 처리뿐만아니라 자체UI를 이용하여 자유롭게 3D 오브젝트를 만들 수 있고 내부 물리엔진과 raycasting과 같은 내부함수들을 이용하여 다양한 항법에 PILS 시스템을 활용할 수 있다.
본 논문은 PILS 시뮬레이터의 하드웨어, 소프트웨어 구성을 설명하고 PILS 시뮬레이터를 이용하여 복수의 거리센서, 관성센서, GPS를 이용한 복합항법과 라이다와 관성센서를 결합한 항법을 검증하였다. 또한 대상 항법알고리즘의 정확도와 특정연산환경에서 알고리즘의 실시간성을 확인하기까지의 과정과 결과 및 PILS를 이용한 항법 검증의 이점을 기술한다.

#PILS #Unity3D #도심 항법 #항법 시뮬레이터

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 및 동향 1
제2절 연구 내용 2
제2장 항법 시스템 기초 4
제1절 좌표계 정의 4
1. 지구 중심 관성 좌표계 4
2. 지구 중심 고정 좌표계 4
3. 항법 좌표계 4
4. 센서 좌표계 5
5. World frame 5
제2절 자세표현과 자표변환 5
1. 오일러 각 6
2. 방향 코사인 행렬(Direction Cosine matrix: DCM) 6
3. 쿼터니언 7
제3절 관성 항법 시스템 8
제3장 도심 환경에서의 복합 항법 10
제1절 결합 항법 시스템 10
1. 확장 칼만 필터 11
2. 상태 변수 및 시스템 모델 12
제2절 위성 가용성 판단 13
1. 위성 가용성 판단 알고리즘 14
제3절 GREKF(Geometry-based Range integrated EKF) 15
1. 측정치 모델링 16
제4절 3D 라이다/관성 결합 항법 19
1. 라이다 오도메트리 19
제4장 PILS 모델링 및 수행 결과 21
제1절 PILS 시스템 21
1. PILS 시스템 구성 21
2. 소프트웨어 구성 23
제2절 센서 모델링 25
1. IMU 25
2. 기압계 27
3. GPS 27
4. Rangefinder 28
5. LiDAR 28
제3절 항법 수행 결과 29
1. GPS/관성, GREKF 복합항법 29
2. 라이다/관성 결합 항법 32
제5장 결론 37
참고문헌 39
국문초록 43

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