항공우주시스템공학회 2019년도 추계학술대회 SASE 2019 Fall Conference 변형된 Flocking Algorithm과 LTE 통신을 이용한 편대 비행 시스템 설계 김현근 1 · 강정석 2 · 김인영 2 · 윤보경 2 · 공희산 2 · 지승도 2,† 1 한국항공대학교 대학원 컴퓨터공학과 2 한국항공대학교 소프트웨어학과 Design of Formation Flight System using Modified Flocking Algorithm and LTE Communication Hyun-Geun Kim 1 , Jung-Suk Kang 1 , In-Young Kim 2 , Bo-Kyeong Yoon 2 , Hee-San Kong 2 and Sung-Do Chi 2,† 1 Department of Computer Engineering, Graduate School, Korea Aerospace University 2 Department of Software, Korea Aerospace University Abstract : 지난 평창 동계올림픽의 드론쇼와 성화봉성에서 드론이 사용됨에 따라 드론에 대한 사람들 의 관심이 점차 높아지고 있다. 이중 많은 수의 드론을 통해 여러 모양을 만들어내는 드론쇼의 경우, 이륙 후 미리 지정된 경로를 비행하는 등의 방법을 통해 이루어지고 있으며, 돌발상황에 의한 대형의 흐트러짐 등의 치명적인 단점을 갖고 있다. 드론쇼의 예처럼 다수의 UAV가 다양한 임무를 수행하면서 도 편대를 유지할 수 있도록하는 집단적 지능을 갖춘 시스템을 구축하기 위해서는 AI에 관한 연구가 필 수적이다. 본 논문에서는 변형된 Flocking Algorithm을 통한 편대비행과 LTE 통신을 사용한 시스템을 소개한다. 또한, 위의 시스템을 소프트웨어 시뮬레이션과 필드 드론 비행 테스트를 통해 검증하였다. Key Words : Modified Flocking Algorithm(변형된 Flocking Algorithm), Middle-Out, LTE, Autonomous UAV(자율 UAV), Flocking Flight(새 떼 비행), Formation Flight(편대 비행), Simulation, Field Test 1. 서 론 지난 평창 동계올림픽의 드론쇼와 성화봉성에서 드 론이 사용됨에 따라 드론에 대한 사람들의 관심이 점 차 높아지고 있다. 이중 많은 수의 드론을 통해 여러 모양을 만들어내는 드론쇼의 경우, 이륙 후 미리 지정 된 경로를 시간에 맞춰 비행하는 등의 방법을 통해 이 루어지고 있으며, 돌발상황에 의한 대형의 흐트러짐 등의 치명적인 단점을 갖고 있다. 드론쇼의 예처럼 다 수의 UAV가 다양한 임무를 수행하면서도 편대를 유지 할 수 있도록하는 집단적 지능을 갖춘 시스템을 구축 하기 위해서는 AI에 관한 연구가 필수적이다. 본 논문 은 하향식 접근을 통한 Flocking Algorithm과 상향식 접근을 통한 대형 유지를 하였던 하선호의 연구[1]를 기반으로 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 Craig W. Reynold가 제안한 Flocking Algorithm[2]을 변형한 Flocking Algorithm을 제안하며, 이를 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 이를 통해 대수 의 제한과 대형 전환 시 발생할 수 있는 충돌을 방지 하며 편대에 존재하는 드론 수에 관계없이 대형변환이 이루어짐을 확인하였다. 또한, Raspberry Pi 3 보드와 LTE기반으로 필드 테스트를 수행하여 적용된 알고리 즘의 검증을 진행하였다. 2. 변형된 Flocking Algorithm Craig W. Reynold가 제안한 Flocking Algorithm[2] 의 3가지 규칙(Collision Avoidance, Velocity Matching, Flock Centering)을 유지∙변형하여 편대비행을 위한 알 고리즘을 생성하였다. Collision Avoidance는 주변 Flock들과의 충돌을 방지하는 규칙으로써 대형 전환 시 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위해 유지하였다. Velocity Matching은 주변 Flock들과의 속도를 맞추는 †교신저자 ( Corresponding Author ) E-mail: [email protected]본 연구는 산업용 무인비행장치 전문 인력 양성사업 (N0002431)의 일환으로 (사)한국드론산업진흥협회의 지원에 의해 수행되었으며, 이에 감사드립니다. Copyright Ⓒ The Society for Aerospace System Engineering TC6-2 1
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변형된 Flocking Algorithm과 LTEsase.or.kr/Upload/Session/25/TC6-2.pdf · 2019-11-12 · 항공우주시스템공학회 2019년도 추계학술대회 SASE 2019 Fall Conference
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항공우주시스템공학회 2019년도 추계학술대회 SASE 2019 Fall Conference
변형된 Flocking Algorithm과 LTE 통신을 이용한 편대 비행 시스템 설계김현근1· 강정석2· 김인영2· 윤보경2· 공희산2· 지승도2,†
1한국항공대학교 대학원 컴퓨터공학과 2한국항공대학교 소프트웨어학과
Design of Formation Flight System
using Modified Flocking Algorithm and LTE Communication
E-mail: [email protected] 본 연구는 산업용 무인비행장치 전문 인력 양성사업(N0002431)의 일환으로 (사)한국드론산업진흥협회의 지원에 의해 수행되었으며, 이에 감사드립니다. Copyright Ⓒ The Society for Aerospace System Engineering