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군집 무인기 활용을 위한 합의 기반 자율 탐색 알고리즘
박국권,권호준,최은주,유창경,Park, Kuk-Kwon,Kwon, Ho-Jun,Choi, Eunju,Ryoo, Chang-Kyung 한국항행학회 2017 韓國航行學會論文誌 Vol.21 No.5
무인기를 이용한 조난자 수색 등의 임무에서 고가의 단일 무인기를 활용하는 것보다 저가의 군집 무인기 운용을 통한 탐색이 효율적이다. 운용하는 무인기의 수가 증가할수록 임무계획에 소요되는 시간이 증가하며 무인기 운용 시스템의 부담이 커진다. 본 논문에서는 확장성, 강건성 및 단순성 측면에서 복수 무인기 운용에 적합한 분산형 지역 탐색 알고리즘을 제안한다. 비용 절감을 위해 각각의 무인기는 근거리 통신, 기본 연산, 그리고 제한된 메모리 능력을 가진다고 가정한다. 근거리 통신에서는 비행 상태 및 기탐색 정보가 공유되며, 이를 바탕으로 상호간 충돌 회피와 다음 탐색 지역을 결정한다. 미탐색 지역으로의 이동에 대한 가중치를 높이고 중복 탐색 기능을 제공하기 위해 score function을 도입하였다. 제안한 알고리즘 및 임무 수행절차의 성능과 특징을 수치시뮬레이션을 통해 검증하였다. Swarm of low-cost UAVs for search mission has benefit in the sense of rapid search compared to use of single high-end UAV. As the number of UAVs forming swarm increases, not only the time for the mission planning increases, but also the system to operate UAVs has excessive burden. This paper addresses a decentralized area search algorithm adequate for multiple UAVs which takes advantages of flexibility, robustness, and simplicity. To down the cost, it is assumed that each UAV has limited ability: close-communication, basic calculation, and limited memory. In close-communication, heath conditions and search information are shared. And collision avoidance and consensus of next search direction are then done. To increase weight on un-searched area and to provide overlapped search, the score function is introduced. Performance and operational characteristics of the proposed search algorithm and mission planning logic are verified via numerical simulations.
박국권(Kuk-Kwon Park),강태영(Tae Young Kang),유창경(Chang-Kyung Ryoo),정영란(YoungRan Jung) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.12
무장할당(Weapon-Target Assignment, WTA) 문제는 다수 위협과 다종의 무장을 효과적으로 할당하는 문제이다. 실제 급변하는 교전환경에서의 무장할당은 위협과 무장의 특성과 위협-무장 선정에 따른 영향성을 모두 고려해야한다. 본 논문에서는 동적 무장할당 문제에서의 최적해 도출을 위해 메타휴리스틱 방법의 일종인 Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) 알고리즘 적용 방안을 제안한다. 먼저 동적 무장할당 문제를 정의하고 알고리즘 적용을 위해 수학적 모델을 정식화한다. 무장할당 전략을 수립하기 위하여 목적함수를 정의하고 시간변화를 고려한 구속조건을 설정한다. 이를 바탕으로 GRASP 알고리즘을 동적 무장할당 문제에 적용한다. 교전 시뮬레이션을 통해 정식화한 무장할당 문제의 최적해 특성을 분석하며, Monte-Carlo 시뮬레이션을 통해 알고리즘 성능 검증을 수행한다. The weapon-target assignment (WTA) problem is a matter of effectively allocating weapons to a number of threats. The WTA in a rapidly changing dynamic environment of engagement must take into account both of properties of the threat and the weapon and the effect of the previous decision. We propose a method of applying the Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) algorithm, a kind of meta-heuristic method, to derive optimal solution for a dynamic WTA problem. Firstly, we define a dynamic WTA problem and formulate a mathematical model for applying the algorithm. For the purpose of the assignment strategy, the objective function is defined and time-varying constraints are considered. The dynamic WTA problem is then solved by applying the GRASP algorithm. The optimal solution characteristics of the formalized dynamic WTA problem are analyzed through the simulation, and the algorithm performance is verified via the Monte-Carlo simulation.
심층 신경망을 이용한 실시간 유도탄 파편 탄착점 및 분산 추정
강태영(Tae Young Kang),박국권(Kuk-Kwon Park),김정훈(Jeong-Hun Kim),유창경(Chang-Kyung Ryoo) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.3
유도탄의 비행 시험 중 고장 또는 비정상적인 기동이 발생하는 경우 비행을 계속하지 않도록 의도적으로 자폭한다. 이때 파편이 발생하며 안전 지역을 벗어났는지 여부를 실시간으로 추정하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 Fully-Connected Neural Network(FCNN)를 이용하여 실시간으로 파편의 예상 낙하 영역 및 낙하 시간을 추정하는 방법을 제안한다. 많은 양의 학습 데이터 생성을 위해 Unscented Transform(UT)를 적용하였으며 신뢰도 확보를 위해 Monte-Carlo(MC) 시뮬레이션과 비교하여 파라미터를 선정하였다. 또한 제안한 방법의 추정 결과를 MC와 비교하여 성능을 분석하였다. If a failure or an abnormal maneuver occurs during the flight test of a missile, the missile is deliberately self-destructed so as not to continue the flight. At this time, debris are produced and it is important to estimate the impact area in real-time whether it is out of the safety area. In this paper, we propose a method to estimate the debris dispersion area and falling time in real-time using a Fully-Connected Neural Network (FCNN). We applied the Unscented Transform (UT) to generate a large amount of training data. UT parameters were selected by comparing with Monte-Carlo (MC) simulation to secure reliability. Also, we analyzed the performance of the proposed method by comparing the estimation result of MC.
스트랩다운탐색기와 1축 각속도계를 이용한 관측각제어 호밍루프설계
홍주현(Ju-Hyeon Hong),박국권(Kuk-Kwon Park),박상섭(Sang-Sup Park),유창경(Chang-Kyung Ryoo),조한진(Han-Jin Cho),조영기(Young-Ki Cho) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.4
본 논문에서는 최소센서 조합만을 이용하는 관측각 제어기반 종말유도조종 루프의 설계방안에 대하여 제안하였다. 조종루프에서 필요한 동체자세각속도 피드백 대신 관측각속도 피드백을 적용함과 동시에 종말유도법칙으로 관측각 제어법칙을 적용함으로써 1축 각 속도계와 스트랩다운 탐색기만으로 유도조종루프의 구성이 가능하도록 하였다. 또한 탐색기에서 출력되는 관측각에 시간지연이 있더라도 유도루프의 안정성을 유지할 수 있도록 지연여유를 고려하여 유도루프를 설계하였다. 본 논문에서 제안하는 종말유도조종 루프를 검증하기 위하여 6자유도기반 비선형시뮬레이션을 구성하였고, 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 다양한 불확실성 요소를 고려하여 유도조종루프의 강건성을 검증하였다. In this paper, the terminal homing loop with a IIR-type strapdown seeker and a roll rate gyroscope is proposed. Basically, the proposed homing loop is based on the look-angle-control guidance. Since the range of the seeker is strictly limited, the missile is delivered to a point to lock the target on the seeker via non-guided flight during the midcourse guidance. The non-standard firing table is developed to compensate the wind and the target movement. To secure the delay margin is very important to prevent the instability of the homing loop when the time delay of the seeker is included. To validate the proposed homing loop, the 6-DOF nonlinear simulation is performed, and the Monte-Carlo simulation is also done for checking the robustness for the various kinds of uncertainty.