LiDAR를 이용한 농업용 무인헬기 충돌방지시스템 개발

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 농업용 무인헬기를 위한 LiDAR 기반 충돌방지시스템을 제안하고 개발과정을 소개한다. 충돌방지시스템은 장애물 검출 시스템, 매핑 알고리즘, 충돌회피 알고리즘으로 구성된다. LiDAR 기반의 장애물 검출 시스템은 무인헬기에 탑재되어 실시간으로 장애물 정보를 획득하며, 이를 통해 획득한 정보와 무인헬기 자세/위치 정보를 융합하여 충돌위험성이 있는 장애물에 대해 격자 지도 기법을 적용한 매핑을 수행한다. 무인헬기가 장애물에 접근할 시 확보된 지형정보를 기반으로 충돌방지 경고 생성을 위해 종/횡방향 기동을 고려한 충돌방지 알고리즘을 구현하며, 이를 통해 운용자에게 전달해 회피 기동을 수행한다. 구축된 시스템은 무인헬기를 이용해 항공방제 패턴을 모사한 비행시험을 수행하였으며, 비행시험 결과 충돌방지 성능 및 가능성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a collision prevention system for an agricultural unmanned helicopter. The collision prevention system consists of an obstacle detection system, a mapping algorithm, and a collision avoidance algorithm. The obstacle detection system based on a LiDAR sensor is implemented in the unmanned helicopter and acquires distance information of obstacles in real-time. Then, an obstacle mapping is carried out by combining the distance to the obstacles with attitude/location data of the unmanned helicopter. In order to prevent a collision, alert is activated to an operator based on the map when the vehicle approaches to the obstacles. Moreover, the developed collision prevention system is verified through flight test simulating a flight pattern aerial spraying.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• 초록
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 충돌방지시스템
• Ⅲ. 비행시험
• Ⅳ. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 최원섭, "초소형 위성의 랑데부/도킹 알고리즘 개발을 위한 5자유도 지상 테스트베드" 한국항공우주학회 43 (43): 1124-1131, 2015

2 박재웅, "차량 모델 및 LIDAR를 이용한 맵 매칭 기반의 야지환경에 강인한 무인 자율주행 기술 연구" 제어·로봇·시스템학회 17 (17): 451-459, 2011

3 허성식, "저가형 LIDAR를 장착한 소형 무인항공기의 3차원 실내 항법 및 자동비행" 한국로봇학회 9 (9): 154-159, 2014

4 이충민, "달 착륙선의 위험 상대거리 기반 착륙지 선정기법 성능 분석" 한국항공우주학회 44 (44): 12-22, 2016

5 "https://www.sick.com/"

6 "https://www.remo-h.com/"

7 "https://store.3drobotics.com/t/developer"

8 "http://www.yamahaprecisionagriculture.com"

9 Zhang, J., "Visual-LiDAR Odometry and Mapping: Low-drift, Robust, and Fast" 2174-2181, 2015

10 Cheng, L., "Three-Dimensional Reconstruction of Large Multilayer Interchange Bridge Using Airborne LiDAR Data" 8 (8): 691-708, 2015

11 Jeong, J., "Operation of an Autonomous Unmanned Helicopter for Captive Flight Test" 902-905, 2013

12 이원희, "Object-Oriented Classification of Urban Areas Using Lidar and Aerial Images`" 한국측량학회 33 (33): 173-179, 2015

13 Lin, Y., "Mini-UAV-borne LIDAR for fine-scale mapping" IEEE 8 (8): 426-430, 2011

14 Joyce, K. E., "Mapping and monitoring geological hazards using optical, LiDAR, and synthetic aperture RADAR image data" 73 (73): 137-163, 2013

15 Grebby, S., "Application of airborne LiDAR data and airborne multispectral imagery to structural mapping of the upper section of the Troodos ophiolite, Cyprus" 101 (101): 1645-1660, 2012

16 Ariyasu, E., "Application of Mobile LIDAR Mapping for Damage Survey after Great East Japan Earthquake" 573-576, 2012

17 Yoon, H., "A phase-shift laser scanner based on a time-counting method for high linearity performance" 82 : 2011