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무인기의 SEAD 임무 수행을 위한 임무 경로 생성 및 효과도 산출 기법 연구
우지원 ( Ji Won Woo ),박상윤 ( Sang Yun Park ),남경래 ( Gyeong Rae Nam ),고정환 ( Jeong Hwan Go ),김재경 ( Jae Kyung Kim ) 한국항행학회 2022 韓國航行學會論文誌 Vol.26 No.5
적 방공망 제압 임무는 현대전에서 전략적으로 중요한 임무이지만 적 방공자산에 직접적으로 노출될 위험이 높아 위험 부담이 크다. 따라서, 무인기를 활용하여 임무를 수행하는 것이 하나의 대안으로 제시된다. 본 논문에서는 무인기의 적 방공망 제압 임무수행을 위한 경로 생성 기법과 생성된 경로에 대한 임무 효과도 산출 기법을 제안한다. 먼저, RRT 기반의 경로 탐색 알고리즘을 기반으로 적의 단거리 대공 위협을 고려할 수 있는 저공 침투/이탈 비행 경로 기법을 다룬다. 또한, 최단의 경로이면서 동시에 적의 단거리 대공 위협을 최대한 회피하는 표적 타격 경로를 생성하기 위해 Dubins 경로 기반의 타격 경로 생성 기법이 사용된다. 이를 통해 생성된 침투/타격/이탈 경로를 순서에 따라 통합한다. 통합된 경로를 기반으로 연료소모량, 무인기의 생존 확률, 임무 수행 소요시간, 그리고 표적 파괴 확률로 이루어진 임무 효과도를 산출한다. 마지막으로, 제안된 적 방공망 제압 임무 경로 생성 기법 및 임무효과도 산출 기법을 가상 시나리오를 통해 검증한다. Although the SEAD(suppression to enemy air defenses) mission is a strategically important task in modern warfare, the high risk of direct exposure to enemy air defense assets forces to use of unmanned aerial vehicles. this paper proposes a path planning algorithm for SEAD mission for an unmanned aerial vehicle and a method for calculating the mission effectiveness on the planned path. Based on the RRT-based path planning algorithm, a low-altitude ingress/egress flight path that can consider the enemy's short-range air defense threat was generated. The Dubins path-based Intercept path planning technique was used to generate a path that is the shortest path while avoiding the enemy's short-range anti-aircraft threat as much as possible. The ingress/intercept/egress paths were connected in order. In addition, mission effectiveness consisting of fuel consumption, the survival probability, the time required to perform the mission, and the target destruction probability was calculated based on the generated path. The proposed techniques were verified through a scenario.
무인 항공기를 위한 실시간 경로 재계획 기법: RRT*와 LOSPO를 활용한 환경 변화 고려
안정우 ( Jung Woo An ),우지원 ( Ji Won Woo ),김현섭 ( Hyeon Seop Kim ),박상윤 ( Sang Yun Park ),남경래 ( Gyeon Rae Nam ) 한국항행학회 2023 韓國航行學會論文誌 Vol.27 No.4
무인 항공기는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있으며, 실시간 경로 재계획은 이들 기기의 안전성과 효율성을 향상하는 핵심 요소이다. 본 논문에서는 RRT*와 LOSPO를 기반으로 한 실시간 경로 재계획 기법을 제안한다. 제안된 기법은 먼저 RRT* 알고리즘을 활용하여 초기 경로를 생성하고, LOSPO를 이용하여 경로를 최적화한다. 또한 최적화된 경로를 궤적으로 변경하여 실제 시간과 항공기의 동적한계를 고려할 수 있다. 이 과정에서 환경 변화와 충돌 위험을 실시간으로 감지하고, 필요한 경우 경로를 재계획함으로써 안전한 운행을 유지한다. 이 방법은 시뮬레이션을 통한 실험을 통해 검증되었다. 본 논문의 결과는 무인 항공기의 실시간 경로 재계획에 관한 연구에 중요한 기여할 것으로 기대한다. 또한 이 기법을 다양한 상황에 적용함으로써 무인 항공기의 안전성과 효율성을 향상시킬 수 있다. Unmanned aerial vehicles are widely used in various fields, and real-time path replanning is a critical factor in enhancing the safety and efficiency of these devices. In this paper, we propose a real-time path replanning technique based on RRT* and LOSPO. The proposed technique first generates an initial path using the RRT* algorithm and then optimizes the path using LOSPO. Additionally, the optimized path can be converted into a trajectory that considers actual time and the dynamic limits of the aircraft. In this process, environmental changes and collision risks are detected in real-time, and the path is replanned as needed to maintain safe operation. This method has been verified through simulation-based experiments. The results of this paper make a significant contribution to the research on real-time path replanning for UAVs, and by applying this technique to various situations, the safety and efficiency of UAVs can be improved.