이동구간제어 개념을 적용한 무인기 지형추종 경로생성

서중보,김형석,오경택,김유단 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.11

본 논문에서는 이동구간제어 개념을 이용한 초저고도 지형추종 경로생성 기법을 제안하였다. 적정 수준의 정밀도를 가진 디지털 맵 정보가 있을 때 3차원 다항식 회귀법을 이용하여 초저고도에서 운용가능한 무인기의 경로를 유도하였다. 3차원 다항식 회귀법을 사용할 때 이동구간을 제한적으로 사용하여 최적해 계산시간을 줄이도록 하였다. 제한적 이동구간 설정에 있어 개략적인 사전정보를 기반으로 지형변화도에 따른 구간길이를 차등하여 계산하는 방식을 도입하였다. 개발된 지형추종 기법의 성능을 검증하기 위하여 DTED 실제지형정보를 이용한 경로를 생성하고, 그에 따른 지형데이터를 추종하는 시뮬레이션을 수행하였다. In this paper, terrain following path generation with cubic spline method via receding horizon concept is proposed. For the terrain following, cubic spline method is used to generate a reference path with precise of digital map. Receding horizon concept is applied to limit the horizon interval for optimization. Horizon interval is decided adaptively considering the complexity of terrain. Numerical simulation is performed to evaluate the proposed terrain following path generation method with U.S defense Digital Terrain Elevation Data(DTED).

저궤도위성용 제어모멘트자이로 설계 요소 분석 및 동향

서중보,김민구 제어·로봇·시스템학회 2019 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.25 No.4

Low earth orbit (LEO) satellites, which are mainly used for Earth observation or reconnaissance, require high-agility maneuvers. Magnetic torquers, thrusters, and reaction wheels have been widely used for the attitude control of spacecraft. A control moment gyroscope (CMG) produces high torque but consumes low power; therefore, CMGs have been used for large spacecraft or high-agility satellites. However, the technology on CMGs has been strictly preserved to prevent outflow to other countries. This paper deals with the analysis of the design parameters of CMG for LEO satellites requiring high-agility and provides international and domestic technologies on CMG including their research trend.

다수 무인항공기의 편대비행 제어기법 연구

서중보,안채익,김유단 한국항공우주학회 2007 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.- No.-

고기동성을 갖춘 저궤도위성용 제어모멘텀 휠 장치 개발

서중보(Joongbo Seo),김민구(Mingu Kim) 한국항공우주학회 2017 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.11

다수 비행체의 지형추종 동시 도달을 위한 경로생성 및 유도

최재영,서중보,오경택,김유단 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

본 논문에서는 다수 비행체가 목표점까지 지형을 추종하며 목표점에 동시에 도달할 수 있도록 하는 경로를 생성하고 유도하는 알고리즘을 제안하였다. 전장의 지형과 정보를 알고 있는 지역에서 다수의 전투기가 적의 방공망에 제압당하지 않고 목표물을 효율적으로 협업하며 타격하기 위해서는 지형추종 동시도달 알고리즘이 요구된다. 지형을 추종하여 목표물을 동시에 타격하기 위해 본 논문에서는 전장을 일정한 수의 격자로 나누고, 현 위치에서 목표점까지 지형을 추종하는 경로의 Time-to-go 정보를 생성하여 공격 전략을 수립하였다. 이때 생성된 경로는 Cubic Spline 기법을 사용하여 구한 지형정보와 선택된 격자간 거리의 합으로 구해진다. 유도 알고리즘으로는 전방주시점 기반인 Pure Pursuit 기법을 사용하여 생성된 경로를 추종하게 하였다. 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 수치 시뮬레이션을 수행하였다. This paper proposes path planning and guidance algorithm for simultaneous arrival of terrain following multiple aerial vehicles. For the battlefield with known topography and information, simultaneous arrival at the mission area using terrain following of multiple aerial vehicles is important for air-to-surface mission to strike a target effectively, preventing suppression by the air defence systems of the enemy. To achieve this goal, the battlefield is divided into the grid of fixed number, and time-to-go for attack the target is calculated. The path is generated by considering terrain information obtained by cubic spline method and the distance between neighboring lattices. Pure pursuit tracking method, which is one of the look-ahead point based guidance algorithms, is adopted. Numerical simulation is performed to verify the performance of the proposed algorithm.

무인전투기 근접 지형추종을 위한 궤적생성 및 유도 항법

오경택(Gyeong-taek Oh),서중보(Joong-Bo Seo),김형석(Hyoung-Seok Kim),김유단(Youdan Kim),김병수(Byungsoo Kim) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.11

본 논문에서는 무인전투기의 지형추종을 위한 궤적생성, 유도, 항법 알고리즘을 구현하고 이를 통합하였다. 적 방공망 제압과 같은 위험한 임무를 수행하는 무인전투기는 적의 대공방어망으로부터 생존성을 높이기 위해서 지면을 근접하여 비행하는 지형추종 알고리즘이 필수적으로 요구된다. 무인전투기가 지형추종 비행을 하기 위해서는 경로생성, 유도, 그리고 항법 분야 알고리즘이 통합되어야 한다. 본 논문에서는 항법 알고리즘으로 GPS가 교란된 상황을 대비하여 비선형 필터 기반의 지형참조 항법을 사용하였다. 경로생성을 위해 지형추종에 적합한 경로생성 기법으로 보로노이 다이어그램을 이용하여 적의 대공망을 회피하는 수평경로를 생성하고, Cubic Spline 기법을 사용하여 정해진 수평경로 상에서 지면과의 근접비행이 가능한 수직경로를 생성하였다. 유도 알고리즘으로 전방주시점 기반의 유도법칙인 Follow-the-Carrot 기법과 Pure Pursuit 기법을 사용하여 생성된 경로를 추종하게 하였다. 제안한 통합알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 수치 시뮬레이션을 수행하였다. This paper implements and integrates algorithms for terrain following of UCAVs (Unmanned Combat Aerial Vehicles): trajectory generation, guidance, and navigation. Terrain following is very important for UCAVs because they perform very dangerous missions such as Suppression of Enemy Air Defences while the terrain following can improve the survivability of UCAVs against from the air defence systems of the enemy. To deal with the GPS jamming, terrain referenced navigation based on nonlinear filter is chosen. For the trajectory generation, Voronoi diagram is adopted to generate horizontal plane path to avoid the air defense system. Cubic spline method is used to generate vertical plane path to prevent collisions with ground while flying sufficiently close to surface. Follow-the-Carrot and pure pursuit tracking methods, which are look-ahead point based guidance algorithms, are applied for the guidance. Numerical simulation is performed to verify the performance of the integrated terrain following algorithm.

혼합정수 선형계획법과 유전 알고리듬을 이용한 다수 무인항공기 임무할당

최현진(Hyunjin Choi),서중보(Joongbo Seo),김유단(Youdan Kim) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.5

본 논문은 다수의 목표물과 다수의 임무가 존재하는 상황에서의 다수 무인항공기의 임무할당 문제를 다룬다. 다수 무인항공기의 임무할당 문제는 순회 세일즈맨 문제, 차량 라우팅 문제와 같은 조합최적화 문제의 일종으로 NP-hard의 계산 복잡도를 가지고 있다. 이런 성격의 문제는 문제의 크기가 커질수록 계산시간이 급격히 증가하는 특징을 지니기 때문에 문제를 효율적으로 풀기 위해서 근사화 방법 또는 발견적인 방법을 사용한다. 본 연구에서는 임무할당 문제를 혼합정수 선형계획 문제로 정식화하고, 혼합정수 선형계획법과 유전 알고리듬으로 해를 구하였다. 다수의 목표물, 다수의 임무, 장애물이 존재하는 환경에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하여 각 방법의 최적성과 효율성에 대해 검토하였다. This paper deals with a task assignment problem of multiple UAVs performing multiple tasks on multiple targets. The task assignment problem of multiple UAVs is a kind of combinatorial optimization problems such as traveling salesman problem or vehicle routing problem, and it has NP-hard computational complexity. Therefore, computation time increases as the size of considered problem increases. To solve the problem efficiently, approximation methods or heuristic methods are widely used. In this study, the problem is formulated as a mixed integer linear program, and is solved by a mixed integer linear programming and a genetic algorithm, respectively. Numerical simulations for the environment of the multiple targets, multiple tasks, and obstacles were performed to analyze the optimality and efficiency of each method.

포락선 스펙트럼 분석을 이용한 중대형 위성용 제어모멘트자이로의 고속회전체 고장진단

강정민,송태성,이종국,송덕기,권준범,이일,서중보 한국항공우주학회 2022 韓國航空宇宙學會誌 Vol.50 No.6

본 논문에서는 중대형 위성용 ‘제어모멘트자이로’의 고속회전체인 모멘텀 휠의 고장 분석에 대해 기술하였다. 고장 분석을 위해 변조된 신호에서 주기적으로 발생되는 충격신호를 찾기 위해 힐베르트 변환 기법과 신호 복조 기법을 사용한 포락선 스펙트럼 분석을 하였다. 이를 통해 높은 신호의 크기를 가지는 특정 주파수 밴드에서 회전주파수의 조화 성분과 베어링 결함 주파수가 있는지 분석하여 모멘텀 휠의 고장을 진단하였다.

제어모멘트자이로용 수동형 진동흡수장치 설계 및 시험

송태성,이종국,강정민,송덕기,최혜윤,이일,서중보 한국항공우주학회 2023 韓國航空宇宙學會誌 Vol.51 No.2

The micro-vibration produced by CMG(Control moment gyro) is a main source on degradation of observation quality of satellites. In this paper, a design and an experiment of a passive vibration isolation system(PVIS) which attenuate the micro-vibration is introduced. The requirements and the constraints for designing the PVIS is proposed and the numerical model to predict the attenuation performance of the PVIS was established. The test method taking into account zero gravity condition for PVIS is proposed and the performance test for PVIS, which is manufactured by using the result of the numerical model, was performed. The validity of numerical model was verified with the comparison between numerical analysis result and experimental result about the resonance frequency and attenuation performance. 제어모멘트자이로에서 발생하는 미소 진동은 고정밀 관측 위성의 관측 품질을 저하시키는 주원인이다. 본 논문에서는 제어모멘트자이로로부터 발생하는 미소 진동을 감쇠하는 수동형 점탄성 진동흡수장치의 설계 및 시험에 대하여 기술하였다. 진동흡수장치 설계에 필요한 요구사양 및 제약 조건을 제시하고, 진동흡수장치의 고유주파수 및 미소진동 절연 성능 예측을 위한 수치 해석 모델을 작성하였다. 무중력 환경을 고려한 진동흡수장치 시험 방법을 제시하였으며, 수치 해석 결과를 토대로 제작된 수동형 진동흡수장치에 대한 성능 시험을 수행하였다. 수치 해석 결과와 시험 결과 간 고유주파수 및 미소진동 절연 성능 비교를 통해 수치 해석 모델의 유효성을 검증하였다.

전절권 분포형 권선을 통한 제어모멘트자이로 김블의 저속 안정성 개선 연구

이준용,이헌조,오화석,송태성,강정민,송덕기,서중보,Lee, Jun-yong,Lee, Hun-jo,Oh, Hwa-suk,Song, Tae-Seong,Kang, Jeong-min,Song, Deok-ki,Seo, Joong-bo 항공우주시스템공학회 2019 항공우주시스템공학회지 Vol.13 No.3

전자기적 힘에 의해 김블 모터에 토크가 발생하며 코일 전류 변화는 토크 리플을 야기한다. 이는 김블속도에 영향을 주는 동시에 위성의 자세를 불안정하게 한다. 따라서 위성의 자세 제어 정확도 향상을 위해서는 김블 모터의 토크 리플 저감이 필수적이다. 본 논문에서는 일반적인 집중형 권선과 분포형 권선에 대해 모터의 모델링으로부터 발생 토크를 이론적으로 시뮬레이션 분석하였다. 토크 리플을 저감하는 권선을 선정하여 시제품을 설계 및 제작하여 자기장 및 역기전력의 이론적 해석 결과와 측정 결과를 비교하여 설계와 제작의 합치성을 확인하였다. 저속 시험을 통해 전절권 분포형 권선의 속도 안정도가 향상되어 토크 리플이 저감됨을 입증하였다. The electromagnetic forces generate a torque on the gimbal motor, and changes in the coil current causes torque ripple. This affects the gimbals' speed and results to unstable satellite attitude. It is therefore essential to reduce the torque ripple of the gimble motor with the aim of improving the attitude control accuracy of the satellite. This paper theoretically analyzes the torque generated from the modeling of a motor for general concentrated winding and distributed winding. The prototype was designed and fabricated through selection of the winding that reduces the torque ripple through simulation results. The results of the magnetic fields' theoretical analysis and the back electromotive force of the prototype were compared with the calibrated results for verification of conformity and manufacture of the design. The low-speed test proved that the torque ripple is reduced by improving the speed stability.