중고도 무인비행선의 궤적 생성을 위한 운동방정식 유도 및 궤적 최적화

이상종(Sangjong Lee),방효충(Hyochoong Bang),홍진성(Jinsung Hong) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.5

비행체의 궤적 최적화를 위해서는 비행체의 특성을 반영한 3차원 운동방정식이 유도되어야 하며, 비행선과 같이 공기보다 가벼운 비행체의 경우는 일반 고정익 항공기와는 다른 특성들을 반영하여야 한다. 본 연구에서는 중고도 무인비행선의 궤적 최적화를 위해 비행선의 운동방정식을 유도하고, 이를 이용한 최소시간 문제를 다루었다. 최적 궤적을 얻기 위하여 최적 궤적 문제를 제어입력 파라미터화를 이용한 비선형 프로그래밍 문제로 변환한 후 연속 2차 계획법을 이용하여 궤적을 산출하였으며, 이에 대한 수치결과를 나타내었다. In general, 3-dimensional point-mass equation has been widely used for the trajectory optimization of the fixed-wing aircraft and reentry vehicle. But it should be modified and represent target vehicle′s own characteristics. For a lighter-than-air vehicle such as an airship, there exists different and peculiar flight characteristics compared with the aircraft. The first part of this paper is to derive the dynamic equation of motion for the mid-altitude unmanned airship and the second part is to obtain the optimal trajectories under the minimal time flight given constraints. The trajectory optimization problem is converted into the nonlinear programming problem using Sequential Quadratic Programming approach. Finally numerical solutions are presented in the last part of the paper.

유무인 겸용 비행체의 자동비행조종시스템 개발

이상종(Sangjong Lee),최형식(Hyoung Sik Choi),성기정(Kie-Jeong Seong) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.11

유무인 겸용 비행체인 OPV는 무인기 개발방법 중의 하나로 기존 유인기 운용을 통해 검증된 유인 비행체와 엔진 및 각 계통을 유지하며, 무인기 운용을 위해 필요한 부가 시스템을 장착하고, 필요에 따라 기존시스템을 수정하여 개발비용과 시간을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 임무 및 비행조건에 따라 유인기와 무인기로 겸용하여 운용할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 퇴역하는 유인기를 재활용하는 측면에서도 국가의 중요재원을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템이다. 본 논문에서는 국내 최초로 개발한 고정익 OPV 비행체의 자동비행조종시스템을 중심으로 초기 중요 개발개념과 기술적 고려사항 들을 정리하였다. Optionally Piloted Vehicle is one of the UAV development technology and method, which can provide the economic and efficient unmanned system. Existing manned aircraft is evaluated through much flight operations and it can supply the reliable aircraft platform, engine and subsystems for operation. In addition, OPV can be operated both manned and unmanned vehicle to satisfy the mission requirement. under the certain flight conditions. This paper describes main development procedures for automatic flight control system of OPV and summarizes the technical issues and results.

비선형 추종제어를 위한 성층권비행선의 궤적 최적화

이상종(Sangjong Lee),방효충(Hyochoong Bang),장재원(Jaewon Chang),성기정(Kiejeong Seong) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.1

비행체의 최적궤적문제에서는 최적화의 수렴성 및 효율성을 위해 3자유도 운동역학모델이 이용되며, 비선형 추종제어를 위해서는 6자유도 비선형 운동모델이 이용된다. 따라서, 3자유도 운동역학모델을 통해 획득한 최적궤적을 비선형 추종제어의 기준궤적으로 사용하는 경우에 두 모델간의 상이성으로 인한 문제가 발생하게 되며 성능이 보장하지 못한다. 본 논문에서는 이러한 두 모델간의 차이를 완화시키기 위한 새로운 최적궤적 생성 방법을 제안하였으며, 성층권비행선의 실제 구속조건과 성능조건 및 제트 스트립을 고려하여 최적궤적을 생성하고 기존 결과와 비교함으로써 제안한 방법의 장점을 검증하였다. Contrast to the 6-DOF nonlinear dynamic modeling of nonlinear tracking problem, 3-DOF point-mass modeling of flight mechanics is efficient and adequate for applying the trajectory optimization problem. There exist limitations to apply an optimal trajectory from point-mass modeling as a reference trajectory directly to conduct the nonlinear tracking control. In this paper, new matching trajectory optimization scheme is proposed to compensate those differences of mismatching. To verify performance of proposed method, full ascent three-dimensional flight trajectories are obtained by reflecting the real constraints of flight conditions and airship performance with and without jet stream condition. Then, they are compared with the optimal trajectories obtained from conventional method.

지상관측법 및 DGPS 기법을 활용한 이/착륙 성능 비행시험 비교

이상종(Sangjong Lee),장재원(Jae-Won Chang),전병호(Byoung-Ho Jeon),성기정(Kiej-Jeong Seong),염찬홍(Chan-Hong Yeom) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.9

비행시험은 개발 항공기의 다양한 성능검증을 포함하여 감항기술기준에 대한 안전성을 입증하는 최종시험으로서 중요성이 크다. 특히, 민간 항공기의 비행시험은 개발업체의 경험 및 노하우에 의해 기술 보호성격이 강하며, 다양한 시험항목과 비행조건에 의해 비용이나 시간측면에서 효율적인 비행시험 수행 및 비행시험 기법의 확보는 필수적이다. 본 논문에서는 이륙 및 착륙성능 입증을 위한 이착륙 비행시험에 대해 지상관측법과 DGPS를 활용한 비행시험 기법을 제안하고 실제 비행시험을 수행하여 그 결과를 비교하였다. The flight test is last means of compliance to satisfy airworthiness standards and important to evaluate the performance and safety of the developed aircraft. The flight test technologies are obtatined from great numbers of experiences and know-hows and protected. In addition, flight test should be conducted efficiently since its various test conditions and items. Therefore, it is requisite to secure efficient flight test methods. This paper discusses the flight test methods for take-off and landing performance and two kinds of techniques are propesed. By performing real flight tests, they are compared with each other and analyzed through the flight analysis.

전기비저항 탐사와 무수보링을 이용한 국내 필 댐 코어존의 건전성 평가

이상종(Sangjong Lee),임희대(Heuidae Lim),박동순(Dongsoon Park) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.8

본 연구에서는 국내 3개 필 댐의 ECRD(Earth Core Rock-fill Dams) 댐체의 코어존에 대한 건전성 평가를 목적으로 2차원 및 3차원 전기비저항 탐사를 수행하였다. 2차원 전기비저항 탐사 결과, 대부분의 점토재로 축조된 코어존은 50~400ohm·m 이하의 저비저항대로 나타났으며, 그 하부의 기반암은 1,000ohm·m 이상의 고비저항대로 나타났다. 또한 3차원 전기비저항 탐사 결과에 의하면 코어존의 연약대로 판단되는 100ohm·m 이하의 저비저항대의 공간적인 분포영역을 확인할 수 있었다. 아울러 코어존의 토질시료 특성을 파악하기 위하여 시추조사와 토질 실내시험을 수행하였다. 시추조사 시 굴착수에 의한 댐체 내의 구조적 훼손을 방지하기 위하여 무수보링 방법을 택하였다. 그 결과 저비저항대로 나타나는 코어존의 시료는 모두 통일분류상 CL에 해당되며, 일부 저비저항대에서는 함수비가 높은 포화상태의 시료가 관찰되었다. 이러한 결과를 통해 ECRD 댐체 코어존의 건전성 평가에 전기비저항 탐사와 무수보링의 적용성은 매우 효율적인 방법이라 판단된다. Electrical resistivity survey (2D and 3D) were employed for detection of possible weak zone of core zones of three central core earth-rockfill dams in Korea. In the 2D results, the core zones is lower resistivity zone with less than 50~400 ohm·m, and the basement is relatively higher resistivity zone with over 1,000 ohm·m. In the 3D results, especially, the weak zone with under 100 ohm·m was detected spatial distribution area in the dam. We also drilled boreholes to collect soil samples of core zones of each dam. Water was not used during boring, because water for rotary wash boring could cause structural damages in earth dams. We found that the soil samples of core zones from all of the boreholes correspond to CL (USCS), but we also found that the fluidized or water-saturated soil samples were found in lower resistivity zones. Therefore, the electrical resistivity survey and drilling method without water are a quick and efficient method for structural-health evaluation which is detection of possible weak zones in earth core rockfill dams.

무인기의 자동 장주비행 및 8자 비행모드 설계

이상종(Sangjong Lee) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.10

본 논문에서는 무인기의 다양한 비행모드 중 자동선회 모드의 확장을 위해 자동 장주비행 모드(auto race-track mode)와 8자 비행모드 (Figure 8 mode)를 구현하기 위한 알고리즘과 비행로직을 제안하고, 이에 대한 시뮬레이션 평가를 수행하여 제안된 비행모드의 검증을 수행하였다. 일반적으로 자동선회 모드는 지정된 선회반경을 유지하는 원선회 비행 (circle flight)을 지칭하게 되는데, 자동 장주비행 모드와 8자 비행 모드를 구현하게 되면 이착륙 안정성 증대와 수행 임무영역을 확장할 수 있게 된다. 이러한 자동 장주비행 모드와 8자 비행모드의 구현을 위한 알고리즘과 비행체의 위치 및 선회방향에 관계없이 비행모드를 구성할 수 있는 비행로직 구현을 정리하였으며, 제안된 알고리즘과 비행로직의 검증을 위해 중형급 무인기를 대상으로 시뮬레이션을 수행하였다. This paper addresses the design of the auto race-track and figure-8 flight mode which can be applied to expand the loitering flight mode and increase the safety of UAV. To implement these flight modes, necessary waypoints and entry points can be calculated automatically from several information of the ground control system. The flight logic is proposed to pass the desired waypoints as well as entry points and transfer to the desired flight path by combining the light-of-sight and loitering guidance controller. The proposed algorithm and logic is verified using the 6-DOF UAV model and nonlinear simulation under the several flight conditions.

공중재급유를 위한 상대운동방정식 유도 및 검증

장지은,이상종,유혁,Jang, Jieun,Lee, Sangjong,Ryu, Hyuk 한국항공운항학회 2013 한국항공운항학회지 Vol.21 No.4

This paper addresses the derivation of 6-DOF equation of Tanker and Receiver's aircraft for aerial refueling. The new set of nonlinear equations are derived in terms of the relative translational and rotational motion of receiver aircraft respect to the tanker aircraft body frame. Further the wind effect terms due to the tanker's turbulence are included. The derivation of absolute dynamic equation for tanker aircraft written in the inertial frame is calculated from the relative dynamics equations of receiver. The derived relative and absolute equations are implemented the simulation in the same flight conditions to verify the relative motion and compare the trim results by using the MATLAB/SIMULINK program.

수직이착륙 무인기 착륙유도를 위한 도킹포인트 인식 기술

이석태(Seoktae Lee),김태홍(Taehong Kim),이상종(Sangjong Lee),박기태(Gitae Park) 항공우주시스템공학회 2017 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2017 No.4

자율주행 차량의 추측항법 성능 향상을 위한 직진 판단 알고리즘 개발

홍성봉(Sungbong Hong),이상종(Sangjong Lee),최용석(Yongseok Choi) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2018 No.11

This paper proposes the straight driving detection algorithm using vehicle sensors. Knowing the straight driving state of the vehicle can prevent error accumulation in the dead reckoning process. To know the straight driving state of the vehicle, the left and right lane information from the front camera, the yaw rate from the IMU in the vehicle, the steering angle from steering angle sensor and the wheel speed from the four wheel speed sensors are used. The proposed method is confirmed by simulation.

무인기(드론) 데이터링크 프로토콜 분석

장재원(Jae-Won Chang),이상종(Sangjong Lee),이상정(Sang-Jeong Lee) 항공우주시스템공학회 2017 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2017 No.4