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韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences v.38 no.3, 2010년, pp.264 - 273   피인용횟수: 5
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다수 무인항공기의 자동 편대비행 시험
Autonomous Formation Flight Tests of Multiple UAVs

송용규    (한국항공대학교 항공우주및기계공학부   ); 허창환    (한국항공대학교 항공우주및기계공학부 대학원   ); 이상준    (한국항공대학교 항공우주및기계공학부 대학원   ); 김정한    (한국항공대학교 항공우주및기계공학부 대학원  );
  • 초록

    본 연구에서는 무인항공기의 편대비행을 위해서 먼저 단일 무인항공기의 기본적인 자세제어, 고도제어를 포함하는 유도제어시스템을 설계 제작하여 검증하고, 이 시스템을 바탕으로 먼저 선도기의 위치 정보를 이용하여 선도기와 추종기간의 앞뒤거리와 좌우 거리를 피드백하여 비례미분제어한 결과를 보여준다. 보다 안정적이고 성능이 우수한 편대 비행을 위하여 선도기의 위치와 자세 정보를 이용하여 추종기가 따라가야할 가상경로점을 실시간으로 계산하고 이를 바탕으로하여 추종기가 따라가도록 유도 명령을 생성하여 비행제어를 하고, 또한 선도기의 롤명령정보를 추종기의 최종 유도명령에 추가하여 편대 비행 성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다. 이러한 과정은 여러 가지 경우에 대한 비행시험 결과를 분석하여 알고리즘을 점차 개선하는 방식을 취했으며 다소 실험적인 방식으로 최종 편대비행 알고리즘을 확립하였다. 최종적으로 채택한 기법을 이용하여 3대의 무인항 공기를 자동비행 상태에서 편대 비행을 수행한 결과를 보여준다.


    In this work, autonomous formation flight tests of multiple UAVs are experimentally studied. After a guidance and control system for a UAV is designed and tested, PID formation controller for follower UAV is tested using longitudinal and lateral distance feedback. It is shown that more stable and efficient formation guidance system is obtained by using position and attitude of the leader aircraft, which is exploited to calculate virtual waypoint for follower. In order to improve transient response during turn, part of roll command of the leader is added to the guidance command. Finally, autonomous formation flight test results of 3 UAVs are shown by using the best guidance algorithm suggested.


  • 주제어

    편대비행 .   무인항공기 .   가상경로점 .   비행시험.  

  • 참고문헌 (9)

    1. 서중보, 안채익, 김유단, “리더가 없는 방식의 다수 무인기 편대비행 제어와 안정성 해석”, 한구항공우주학회지 제36권 제10호, 2008. 10. pp. 988-995     
    2. 김도명, 김덕렬, 남수현, 석진영, “무인항공기 편대비행을 위한 수정된 비선형 유도법칙”, 한국항공우주학회 2007년도 추계학술발표회 논문집(II), 2007. 11., pp. 1134-1137 
    3. 정보경, 김유단, “무인항공기의 편대비행 유도기법 연구”, 한국항공우주학회 2006년도 추계학술발표회 논문집, 2006. 4., pp. 748-751. 
    4. J. R. T. Lawton, R.W. Beard, and B. J. Young, "A Decentralized Approach to Formation Maneuvers", IEEE Trans. Robotics and Automation, Vol. 19, No. 6, 2003, pp. 933-941. 
    5. F. Giulietti, L. Pollini, and M. Innocenti, "Formation Flight Control : A Behavioral Approach", AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Montreal, Canada, August 2001. 
    6. P. Binetti, K. B. Ariyur, M. Krstic, and F. Bernelli, "Formation Flight Optimization Using Extremum Seeking Feedback", Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol.26, No.1, 2003, pp. 132-142. 
    7. M. Pachter, J. J. D'Azzo, and A. W. Proud, "Tight Formation Flight Control", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 24, No. 2, 2001, pp. 246-254. 
    8. Y. Gu, B. Seanor, G. Campa, M. R. Napolitano, L. Rowe, S. Gururajan, and S. Wan, "Design and Flight Testing Evalluation of Formation Control Laws", IEEE Trans. Control Systems Technology, Vol. 14., No. 6, Nov. 2006, pp. 1105-1112. 
    9. N. Li and H. Liu, "Multiple UAVs formation flight experiments using Virtual Structure and Motion Synchronization", AIAA 2009-5887, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Aug. 2009, Chicago, Illinois, USA 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (5)

    1. Kim, Sung-Hwan ; Cho, Sang-Ook ; Kim, Sung-Su ; Ryoo, Chang-Kyung ; Choi, Kee-Young 2011. "Development of Operation System for Network of Multiple UAVs" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences, 39(11): 1042~1051     
    2. Kim, Sung-Hwan ; Jo, Sung-Beom ; Park, Sang-Hyuk ; Kim, Do-Wan ; Ryoo, Chang-Kyung 2012. "A Formation Guidance Law Design Based on Relative-Range Information for Swam Flight" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, 18(2): 87~93     
    3. Kim, Sung-Hwan ; Cho, Sang-Ook ; Cho, Seong-Beom ; Park, Choon-Bae 2012. "Development of Operation Network System and Processor in the Loop Simulation for Swarm Flight of Small UAVs" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, 18(5): 433~438     
    4. 2015. "" International journal of aeronautical and space sciences, 16(4): 581~589     
    5. Kim, Dong-Jin ; Park, Young-Seak 2016. "An Implementation of Formation Flight Control System Using Two Drones" 대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, 11(6): 343~351     

 저자의 다른 논문

  • 송용규 (13)

    1. 1994 "Auto-Pilot 시스템에 적용되는 제어 알고리듬에 대하여" 大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea 31 (2): 38~44    
    2. 1995 "자동차 지능주행 제어시스템에 관한 연구" 한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers 3 (6): 176~187    
    3. 1999 "섭동해석을 이용한 저궤도 위성의 대기저항 보정용 연료 소모량 예측" 한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology 3 (2): 147~155    
    4. 2001 "지면효과익기의 비행특성 해석 및 비행제어 방식에 관한 연구" 한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology 5 (1): 19~25    
    5. 2001 "흑산도의 항공수요예측에 관한 정량적 연구" 한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics 9 (2): 101~111    
    6. 2002 "항공기 제어면/구동장치 고장에 대한 진단규명 및 보완 제어시스템 설계에 관한 연구" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 30 (7): 61~67    
    7. 2003 "신경회로망을 이용한 항공기 센서 및 구동장치 고장보완 제어시스템 설계에 관한 연구" 한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology 7 (2): 171~179    
    8. 2007 "위성발사체 궤도추정을 위한 융합필터 연구" 항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering 1 (3): 37~42    
    9. 2009 "무인 항공기 탑재 카메라 제어 및 영상처리" 항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering 3 (4): 11~18    
    10. 2012 "Aerodynamic Derivatives Identification Using a Non-Conservative Robust Kalman Filter" Journal of electrical engineering & technology 7 (1): 132~140    
  • 김정한 (0)

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