자동 항법 쿼드콥터 제작 과정

소개

자동항법 쿼드콥터를 제작하기 위한 방법, 재료, 알고리즘을 기술해놓은 자료이다. 실제 6개월동안 제작했고, 좋은 결과물을 얻을 수 있었던 프로젝트였다. 특히 휴대폰의 자이로, 카메라, GPS 등의 기능을 이용해서 쿼드콥터를 제어했고, 실시간으로 컴퓨터에서 연동해서 영상을 받아볼 수 있도록 만들었다.

목차

1. 선정 배경

2. 개발 목적

3. 기술 동향
1) 무인항공기
2) 자동항법시스템
3) 쿼드콥터

4. 개발 목표
1) 쿼드콥터 제작
2) 쿼드콥터 자세제어 및 고도제어
3) 쿼트콥터와 컴퓨터 사이의 통신을 위한 안드로이드 어플 제작
4) 실시간 기체 영상 및 정보 출력, 기체 제어, 지도연동 Client 제작

5. 개발 내용
1) Architecture
2) 쿼드콥터 비행 원리
3) PID를 이용한 쿼드콥터 자세 제어
4) 고도 제어
5) 자동 항법 알고리즘
6) 스마트폰의 자세, GPS 값 전송 및 영상 이미지 통신
7) 윈폼 기반의 클라이언트 제작
8) DGPS 기법을 활용하여 오차범위 측정
9) DB 구축

6. 개발 환경

7. 개발 일정

9. 용어 정리

10. 참고문헌

11. H/W 예상 구매 물품 리스트

본문내용

1. 선정 배경
광범위한 지역을 감시하고 통제하기 위해서는 많은 인력과 비용이 소모 된다. 특히 국립공원과 같이 산림이 우거지고 지형이 험한 곳에서는 인력만으로 효과적으로 공원을 관리하고 상황에 대처하기 힘들다. 또한, 산불이나 건물이 무너지는 등 큰 사고가 발생했을 때 사람이 쉽게 접근하지 못해서 상황을 판단하기 어렵고, 정기적인 감시와 관측이 필요한 대형 목장이나, 장거리 전력 시설, 유류 수송관 등은 지속적인 관리와 보수가 필요하지만 사람이 직접 이동하며 감시하기에는 시간적·공간적인 한계를 가지고 있다.
이와 같은 문제를 효과적으로 해결하기 위해서 개인이 휴대 가능한 안드로이드 스마트 폰과 쿼드콥터를 이용한 감시 시스템을 고안했다. 그리고 자동항법 알고리즘을 구축하여 컴퓨터 map상에서 원하는 탐사지역을 지정하면 쿼드콥터가 자동으로 지정된 장소까지 왕복하고 컴퓨터에서는 실시간으로 영상과 기체상태를 확인할 수 있다.

2. 개발 목적
넓은 지역의 감시 및 관찰에 대한 문제를 효율적으로 해결하기 위해서 개인이 휴대 가능하고 통신장비와 영상장비 등이 탑재되어 있는 안드로이드 스마트폰과 수직이동 착륙이 가능하며 조작이 쉬운 쿼드콥터 비행체를 이용한 감시 시스템을 고안했습니다. 이를 이용하여 사용자의 필요 시, 넓은 지역의 공간을 제약 없이 감시 할 수 있도록 하였으며 자동 항법 시스템을 도입하여 사용자의 지속적인 제어 없이도 지정된 웨이 포인트(Way Point)를 순회하여 감시 임무를 수행 할 수 있도록 합니다.

3. 기술 동향
1) 무인항공기
무인헬기는 말 그대로 조종사가 헬기에 탑승하지 않은 상태에서 동작을 하는 헬기입니다. 무인 헬기는 이제 군사용뿐 아니라 농업, 과학 연구, 재난 구조, 치안, 물류 이송 등의 각 분야에 걸쳐 폭넓게 사용되고 있습니다. 또한 미국에서는 현재 50여개 기업과 대학이 150여종의 무인 헬기를 생산하고 있으며, 앞으로 무인 헬기 조종 및 통신 기술 발달과 용처 확대로 무인 헬기 혁명이 일어날 수 있을 것으로 생각됩니다.

참고자료

· 임베디드 컨트롤 시스템 - 에이콘/박상진, 성원호 저
· 현대제어공학 - PEARSON / Katsuhiko Ogata 저
· 실시간 모터제어 - 흥룡과학 / 이인석 저
· 쿼드로터 무인항공기 동역학 모델링 - KITECH / 양광웅 저
· 쿼드로터 무인항공기 제어 및 시뮬레이션 - KITECH / 양광웅 저
· quadcopter 자작카페 - http://cafe.naver.com/kbsoft