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항공 우주 해상 : 정보융합 기법을 활용한 ADS-B 성능 개선
조태환 ( Taehwan Cho ),김강희 ( Kanghee Kim ),김진혁 ( Jinhyuk Kim ),최상방 ( Sangbang Choi ) 한국항행학회 2015 韓國航行學會論文誌 Vol.19 No.5
본 논문에서는 차세대 항행시스템인 ADS-B (automatic dependent surveillance - broadcast)의 성능 개선을 위해, 정보융합 기법을 제안하였다. ADS-B는 기존의 레이더에 비해 성능이 우수하지만, GNSS (global navigation satellite system) 정보에 의존하기 때문에 GNSS가 가지는 오차가 ADS-B 데이터에 포함된다. 본 논문에서는 이런 오차를 극복하기 위해 ADS-B의 데이터에 MLAT(multilateration)와 WAM (wide area multilateration)의 데이터를 융합하여 ADS-B의 성능을 개선하였다. 정보융합을 하면 기존의 데이터에 비해 정확성이 우수한 데이터를 얻을 수 있다. 기존의 정보융합 기법은 부 필터로 칼만필터나 IMM 필터를 사용하지만, 제안된 기법에서는 Robust IMM 필터를 사용하여 항공기 위치추적 성능을 향상시켰다. 또한 실제 ADS-B 데이터를 사용하여 시뮬레이션 결과 대비 신뢰도를 높였다. In this paper, we proposed an information fusion method for enhancement of automatic dependent surveillance - broadcast(ADS-B) system which is one of the next generation navigation system. Although ADS-B provides better performance than traditional radar, ADS-B still has error due to dependence of global navigation satellite system (GNSS) information. In this paper, we improved the ADS-B performance using information fusion of multilateration (MLAT) and wide area multilateration (WAM). Information fusion provides accurate data compared to original data. Mostly, information fusion methods use Kalman filter or IMM(interacting multiple model) filter as a subfilter. However, we used Robust IMM filter as a subfilter to improve the aircraft tracking performance. Also, we use actual ADS-B data not virtual data to increase reliability of our information fusion method.
조태환(Tae-Hwan Cho),정진덕(Jin-Deog Chung),김양원(Yang-Won Kim),장병희(Byeong-Hee Chang) 한국항공우주연구원 2006 항공우주기술 Vol.5 No.2
항공우주연구원 중형아음속풍동에서 사용 중인 외장형 풍동저울은 영국 Aerotech에서 제작한 제품으로, 1998년 설치되어 2004년까지 70여개의 시험에 활용되어 왔다. 7년여 동안 풍동저울을 운영하면서 발생된 문제점 해결과 정밀도 향상을 위해 2004년~2005년 외장 형 풍동저울 개선 및 재보정을 수행하였다. 본 논문에는 1998년 Aerotech이 수행한 보정 결과, 2004년 간이보정장치를 사용하여 수행한 결과, 그리고 2005년 재교정 결과가 수록되어 있다. The external balance of KARI LSWT is installed by Aerotech at 1998. It has been used for more than 70 tests until 2004. The upgrade and re-calibration program are planed to solve the problem that revealed in 7-years operation and to increase the accuracy of the system In this paper, 3 calibration results are presented. The first one is the results done by Aerotech at 1998, the second one is the results by using quick-loading system at 2004, and the last one is the results done at 2005.
조태환 ( Taehwan Cho ),이성섭 ( Soungsub Lee ) 한국항행학회 2021 韓國航行學會論文誌 Vol.25 No.2
광학 우주감시체계는 인공위성 등을 포함한 우주물체의 영상촬영 및 위치추적에 사용된다. 이러한 광학 우주감시체계는 높은 고도의 인공위성 영상 촬영이 가능하다는 장점이 있지만, 레이저나 레이다 우주감시체계에 비해 위치추적 성능이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 광학 우주감시체계의 위치추적 오차를 줄여 인공위성의 위치추적 성능을 높일 수 있는 기법을 제안하였다. 이 기법은 칼만필터를 2개 활용하여 등속원운동 및 가속운동을 모델링하였고, 광학 우주감시체계의 데이터에 이를 적용하여 성능을 개선하였다. 논문에서 제안한 기법을 적용했을 때 평균 17.34%의 성능향상이 있었다. The optical space surveillance systems are used for image capture and location tracking of space objects including satellites. Such an optical space surveillance systems have the advantage of capable of capturing high-level satellite images, but have a disadvantage in that its location tracking performance is lower than that of laser or radar space surveillance systems. Therefore, in this paper, we proposed a method to improve the location tracking performance of the satellite by reducing the location tracking error of the optical space surveillance systems. In this method, two Kalman filters were used to model the constant velocity circular motion and the acceleration motion, and the performance was improved by applying them to the data of the optical space surveillance systems. The proposed method in this paper shows an average of 17.34% improvement in performance.
신뢰성 있는 기동 항적 추적을 위한 다중 레이더 융합 알고리즘
조태환 ( Tae Hwan Cho ),이창호 ( Chang Ho Lee ),김진욱 ( Jin Wook Kim ),원인수 ( In Su Won ),조윤현 ( Yun Hyun Jo ),박효달 ( Hyo Dal Park ),최상방 ( Sang Bang Choi ) 한국항행학회 2011 韓國航行學會論文誌 Vol.15 No.4
레이더를 이용한 항적 융합 알고리즘은 반드시 필요하며, 이를 통해서 높은 신뢰성을 확보할 수 있다. 본 논문에서는 칼만필터 보다 성능이 좋다고 알려진 IMM(Interacting Multiple Model) 필터를 이용하여 다중 레이더 융합 알고리즘을 제안하였다. 분산형 융합 방식을 적용하였고, 부필터 3개, 주필터 1개를 이용하였다. 성능분석은 등속운동, 가속운동, 선회 등 항공기 기동을 묘사한 가상의 레이더 데이터를 이용하여 분석하였다. 성능분석 결과, 항공기가 기동하는 구간에서도 좋은 추적 성능을 보였다. Data Fusion algorithm is essential in Target Detection using radar, and it has more reliability. In this paper, Multi Radar Fusion algorithm using IMM(Interacting Multiple Model) filter is suggested. This well-known IMM filter has better performance than Kalman filter has. In this simulation, Distributed Data Fusion process was applied, and three sub-filters and one main filter were employed. In addition, this simulation was evaluated by virtual radar data which include constant velocity, constant accelerate, turn rate. The result of an evaluation shows better performance in the maneuvering section of aircraft.
조태환(Cho Teahwan),김양원(Kim Yangwon),박동훈(Park Donghun) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.3
고고도 무인기용 프로펠러의 추력 및 토크를 측정하기 위한 시험장치를 고안하였으며, 직경 1 m급 2개의 모델에 대해 성능시험을 수행하였다. 기계적인 동력을 측정하기 위해 프로펠러 회전축에 토크센서를 설치하였으며, 작은 추력을 정밀하게 측정하기 위해 프로펠러 및 구동부 전체를 지지하는 가이드레일 시스템을 적용하였다. 반복성시험 분석 및 불확도 분석을 통해 프로펠러 성능시험에 영향을 미치는 인자들을 고찰하였다. 불확도 분석결과는 추력로드셀의 정밀도와 시험부 풍속을 결정하는 측정인자의 정밀도가 유사한 정도로 프로펠러 성능시험에 영향을 주고 있음을 나타내고 있다. 특정 RPM 조건에서 풍속을 변경시켜가며 프로펠러의 성능을 측정한 후, 5개의 서로 다른 RPM 조건에 대한 측정결과를 프로펠러 성능계수로 나타내었다. Propeller performance measurement system for high altitude UAV was designed and applied to the wind tunnel test for 2 propeller models with a diameter around 1 m. Mechanical power of the propeller was directly measured by using the torque sensor installed on the rotating axis. The thrust of whole operation body including the propeller was measured by thrust road cell. The guide rail system was suggested to reduce the weight influence of operation body on the thrust road cell. The influence of each measured variables on the aerodynamic coefficients was studied with the repeatability and uncertainty analysis. This analysis result shows that the accuracies of the road cell and the wind velocity were major factors for the thrust coefficient. Propeller performance with typical RPM was measured with various wind speeds and the test results was summarized by performance coefficients for 5 different RPM.
조태환(TaeHwan Cho),정진덕(JinDeog Chung),최성욱(SungWook Choi),김양원(YangWon Kim),장병희(ByeongHee Chang) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.2
스마트무인기 파워효과 풍동시험은 2005~2006에 3달여간 항공우주연구원 중형아음속풍 동에서 수행되었다 용동시험 모델은 정적시험 모델을 활용하였고, 틸트로터 형태의 추진 장치를 시험부에 고정하여 파워효과를 모사하였다. 파워효과는 기본적으로 로터가 장착된 시험과 로터가 장착되지 않은 시험의 차로 구해지나, 이 때 두 시험간의 흐름각 차이 및 지지부 간섭량 변화 등을 적절히 보정하여야 한다. Wind tunnel test for Smart UAV power model has been conducted at KARI LSWT for about 3 months. The static model is used for the base plane and the power effect of tilt rotor is simulated by the tilt-rotor test rig installed in the test section. Although the genuine power effect is the difference between power-on and off tests. The existence of struts for power effect test produced unwanted form of interference and caused the change in flow angularity. To precisely evaluate power effect, a special approach is applied to Smart UAV test.