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항행 및 항법 : 무인 시스템의 자율 주행을 위한 영상기반 항법기술 동향

Navigation : Survey on Visual Navigation Technology for Unmanned Systems

김현진 ( Hyoun Jin Kim ) , 서호성 ( Ho Seong Seo ) , 김표진 ( Pyo Jin Kim ) , 이충근 ( Chung Keun Lee )
  • : 한국항행학회
  • : 한국항행학회논문지 19권2호
  • : 연속간행물
  • : 2015년 04월
  • : 133-139(7pages)
한국항행학회논문지

DOI


목차

Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 비주얼 서보잉
Ⅲ. 비주얼 오도메트리
Ⅳ. 영상 기반 SLAM
Ⅴ. 영상 기반 항법 적용 사례
Ⅵ. 결 론
감사의 글
참고 문헌

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이 논문에서는 영상정보를 기반으로 한 무인 시스템의 자율 항법기술에 대한 동향을 요약한다. 영상기반 항법기술로는 비주얼서보잉, 비주얼 오도메트리, 영상 기반 SLAM(simultaneous localization and mapping)이 있다. 비주얼 서보잉은 목표 이미지와 현재이미지 사이의 피쳐 차이로부터 원하는 속도 입력을 계산하여 무인 로봇을 목표 자세로 유도하는 데 사용된다. 비주얼 오도메트리는 무인 시스템이 영상정보를 바탕으로 자신의 이동 궤적을 추정하는 기술로, 기존의 dead-reckoning 방식보다 정확성을 향상시킬 수 있다. 영상 기반 SLAM은 무인 시스템이 영상 정보를 활용하여 미지의 환경에 대한 지도를 구축함과 동시에 자신의 위치를 결정해 나가는 기술로, 정확히 알지 못하는 환경에서 무인차량이나 무인기를 운용하는데 필수적이다. 이러한 기술들이 적용된 해외의 연구 사례들을 살펴봄으로써 영상기반 항법기술의 동향을 파악할 수 있었다.
This paper surveys vision based autonomous navigation technologies for unmanned systems. Main branches of visual navigation technologies are visual servoing, visual odometry, and visual simultaneous localization and mapping (SLAM). Visual servoingprovides velocity input which guides mobile system to desired pose. This input velocity is calculated from feature difference between desired image and acquired image. Visual odometry is the technology that estimates the relative pose between frames of consecutive image. This can improve the accuracy when compared with the exisiting dead-reckoning methods. Visual SLAM aims for constructing map of unknown environment and determining mobile system’s location simultaneously, which is essential for operation of unmanned systems in unknown environments. The trend of visual navigation is grasped by examining foreign research cases related to visual navigation technology.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2015-500-002030715

간행물정보

  • : 공학분야  > 항공공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 격월
  • : 1226-9026
  • : 2288-842X
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1997-2021
  • : 1726


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25권4호(2021년 08월) 수록논문
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1초소형위성 발사를 위한 공중기반 우주발사체 발전방안

저자 : 조태환 ( Taehwan Cho ) , 이성섭 ( Soungsub Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 267-272 (6 pages)

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한미 미사일 지침 종료를 계기로 공중, 해상기반의 다양한 플랫폼에 의한 우주발사체 개발 가능성이 열렸다. 특히, 공중기반 우주발사체는 지상기반 우주발사체 대비 다양한 궤도 운용, 적시적인 위성발사 등 한반도의 지리적 위치를 고려할 때 필수적인 우주전력투사 능력이다. 또한, 지상기반 발사체 대비 비용절감 효과가 크고, 항공기의 고도, 속도의 이점으로 발사할 수 있어 에너지 이득의 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 한반도의 전략적 환경하에서 공중기반 우주발사체의 필요성을 명확히 제시하고, 다양한 공중발사체에 대한 기술동향 분석을 통해서 현재의 우리나라 상황에서 가장 효율적으로 공중기반 우주발사체 능력을 확보할 수 있는 3가지 방안을 제시한다.


The end of the ROK-U.S. missile guidelines opened up the possibility of developing space launch vehicles for various platforms based on air and sea. In particular, the air-based space launch vehicle is an essential space power projection capability compared to the ground-based space launch vehicle in consideration of the geographical location of the Korean Peninsula, such as the deployment of various satellite orbits and the timely launch of satellite. In addition, compared to the ground-based launch vehicle, the cost reduction effect is large, and it has the merit of energy gain because it can be launched with the advantage of the aircraft's altitude and speed. Therefore, in this paper, the necessity of air-based space launch vehicle in the strategic environment of the Korean Peninsula is clearly presented, and through technology trend analysis of various air launch vehicle, the three methods are proposed to have the most efficient air-based space launch vehicle capability in the Korean situation.

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2무인기를 위한 이중화 비행제어컴퓨터의 동기화 설계

저자 : 이영서 ( Young Seo Lee ) , 강신우 ( Shin Woo Kang ) , 이희곤 ( Hee Gon Lee ) , 안태식 ( Tae-sik Ahn )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 273-279 (7 pages)

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무인항공기에 적용되는 비행제어컴퓨터는 safety-critical 구성품으로, 내결함성을 확보함으로써 운용의 신뢰성을 높이기 위해 다중화 구조로 설계되고 있다. 이러한 다중화 구조가 적용된 비행제어컴퓨터는 각각의 독립적인 연산/제어 장치가 동일한 시점에 동일한 작업을 수행할 수 있도록 설계되어야 하며, 이를 위해 각 연산/제어 장치 간의 작업 동기화를 위한 동기화 알고리즘이 포함되어야 한다. 본 논문에서는 무인기에 적용되는 이중화 비행제어컴퓨터간의 동기화를 위한 소프트웨어 설계 방법을 제안한다. 제안하는 동기화 방법은 고장률 감소를 위해 최소의 하드웨어 리소스만을 사용하여 동기화할 수 있도록 설계하였고, 동기화에 사용되는 하드웨어 타이머의 동작 방식을 고려하여 설계함으로써 타이머 동작에 따른 동기화 오차를 최소화 할 수 있도록 설계하였다.


A flight control computer(FLCC) applied to an unmanned aerial vehicle(UAV) is a safety-critical item, and which is designed in a multiple structure to increase the reliability of operation by securing fault tolerance. These FLCC of multiple structure should be designed so that each independent processing/control components can perform the same operation at the same time. And for this reason, a synchronization algorithm for synchronizing the operation between FLCCs should be included in an operational flight program. In this paper, we propose a software design method for synchronization between dual FLCCs applied to UAVs. The proposed synchronization method is designed to synchronize using only the minimum hardware resources to reduce a failure rate. In addition, the proposed synchronization method is designed to minimized synchronization errors due to a timer operation by designing in consideration of operation characteristics of the hardware timer used for the synchronization.

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3한국형 운항승무원 피로관리 프로그램의 출두시간에 관한 연구

저자 : 이승영 ( Lee Seungyoung ) , 정승섭 ( Chung Seung Sup ) , 김현덕 ( Kim Hyeon Deok )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 280-285 (6 pages)

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항공산업의 발전에 따라 국제적으로 운항승무원의 피로 위험 관리에 대한 중요성은 증가하고 있으며, 이와 관련한 피로도 연구와 법 제정은 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 이미 미국, 유럽 등의 비행 선진국은 비행시간과 비행근무시간 규정을 운항승무원의 출두 시간, 이착륙 횟수, 휴식시간, 시차적응상태 등의 비행 환경을 반영한 최대 비행근무시간을 유연하게 적용 운항승무원의 피로도를 관리하고 있다. 국내의 경우는 운항승무원의 비행 환경 및 비행 조건을 반영하지 않은 연속되는 일간, 월간, 연간 기준으로 최대 비행근무시간을 정하는 획일적인 방식을 적용하고 있는 실정으로, 피로 위험관리시스템의 개선이 필요한 시점이다. 하지만 선진 해외항공사 위주로 개발된 피로도 관련 법과 규정을 국내의 비행 환경을 고려하지 않고 적용할 시 부작용이 있을 수 있다. 본연구의 국내 운항승무원 피로도 관련 설문 조사 결과에 의하면, 이미 해외에서 적용하고 있는 최대 비행시간 규정을 수정 없이 그대로 국내에 도입 및 적용하는 경우, 오히려 국내 운항승무원의 피로도는 증가할 수 있다는 시사점을 도출하였다. 이에 국내의 비행 환경과 문화에 적합한 한국형 비행근무시간 제한에 관한 연구의 필요성을 제안하고자 한다.


The significance of pilots' fatigue and the attributed risk management had continuously increased over time as the airline industry expanded. Research and legislation efforts associated with pilot fatigue are being taking place actively all over the world. In the developed world such as the United States and European Union etc., the airline pilot fatigue is already being managed by considering the show up time, the number of take offs and landings made, resting period, jet lag etc., when computing flight duty time. In Korea, the flight duty time is only limited by the total number of hours per given period regardless of the flight conditions and environment. Such lack of regulation demand development of a fatigue management program. According to the survey taken from the airline pilots in Korea, it has been found that acquiring foreign policies directly may in turn, increase the risk of fatigue. This research suggest future studies regarding fatigue management program adapted exclusively to Korean domestic flight environment and culture.

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4원점 대칭 분산 맵과 OPC를 가진 광전송 링크

저자 : 이성렬 ( Seong-real Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 286-292 (7 pages)

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단일 모드 광섬유의 본질적인 색 분산과 비선형 Kerr 효과에 의해 왜곡되는 파장 분할 다중 신호의 보상을 위한 광 위상 공액기를 갖는 분산 제어 링크에서의 보상 효과 제고를 위한 원점 대칭 구조의 분산 맵을 제안하였다. 제안된 모든 형태의 원점 대칭 분산 맵을 갖는 분산 제어 링크는 전통적인 균일 구조의 분산 제어 링크에 비해 파장 분할 다중 채널의 왜곡 보상에 효과적이라는 것을 확인하였다. 특히 알파벳 S자 형태의 분산 맵보다 알파벳 S자를 상하 반전시킨 형태인 분산 맵의 구조를 다양한 형태로 변형시켜도 왜곡 보상에 유리하다는 것을 확인하였다. 제안된 원점 대칭 구조의 분산 맵을 전송 링크에 적용하면 광 네트워크의 토폴로지를 보다 다양하게 구성할 수 있을 것으로 기대된다.


Dispersion maps of antipodal symmetric type for improvement of compensation effect in dispersion managed link combined with optical phase conjugation, which can compensate for the distorted wavelength division multiplexed (WDM) signals due to chromatic dispersion and nonlinear Kerr effects of single-mode fiber, were proposed. It was confirmed that the proposed all of antipodal symmetric dispersion maps was more effective to compensate for the distorted WDM channels than the conventional link of uniform type dispersion map. Especially, dispersion maps formed like the inversion of alphabet S were more advantageous as the distorted WDM channels were compensated than dispersion maps formed like alphabet S. It was expected that the variety of optical network topology was more expanded by applying the proposed antipodal symmetric dispersion maps into transmission link.

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5병렬처리 알고리즘 적용 유도탄 점검

저자 : 정의재 ( Eui-jae Jung ) , 고상훈 ( Sang-hoon Koh ) , 이유상 ( You-sang Lee ) , 김영성 ( Young-sung Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 293-298 (6 pages)

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일반적으로 유도무기의 탐색기와 유도조종장치는 유도탄의 상태를 나타내기 위해 표적, 탐색, 인지, 포착정보를 처리하여 유도무기의 운용 및 제어를 담당하는 역할을 한다. 유도에 필요한 신호는 시선 변화율 신호, 시각 신호, 종말 단계 동체 지향 신호이며, 발사 통제에 필요한 신호는 표적, 감지 신호가 필요하다. 최근 유도탄의 복잡하고 처리하기 어려운 유도탄 신호를 실시간으로 처리하기 위해 유도탄의 데이터 처리 속도를 높여야 한다.
본 연구는 PLINQ(Parallel Language-Integrated Query)의 병렬 알고리즘 방법 중 스톱앤고와 역 열거형 알고리즘을 적용한 후 유도탄 점검 프로그램을 이용하여 실시간으로 유도탄 필요 신호 데이터 처리속도를 비교 후 처리결과를 나타내었다. 도출된 데이터 처리결과 기준으로 다중코어 처리방식과 단독코어 처리방식 CPU(Central Processing Unit) 처리속도 비교, CPU 코어 이용률을 비교하고 병렬처리 알고리즘 적용 시 유도탄 데이터 처리에 효과적 방법을 제안한다.


In general, the guided weapon seeker and the guided control device process the target, search, recognition, and capture information to indicate the state of the guided missile, and play a role in controlling the operation and control of the guided weapon. The signals required for guided weapons are gaze change rate, visual signal, and end-stage fuselage orientation signal. In order to process the complex and difficult-to-process missile signals of recent missiles in real time, it is necessary to increase the data processing speed of the missiles.
This study showed the processing speed after applying the stop and go and inverse enumeration algorithm among the parallel algorithm methods of PINQ and comparing the processing speed of the signal data required for the guided missile in real time using the guided missile inspection program. Based on the derived data processing results, we propose an effective method for processing missile data when applying a parallel processing algorithm by comparing the processing speed of the multi-core processing method and the single-core processing method, and the CPU core utilization rate.

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6WiFi 신호를 활용한 CNN 기반 사람 행동 인식 시스템 설계 및 구현

저자 : 정유신 ( You-shin Chung ) , 정윤호 ( Yunho Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 299-304 (6 pages)

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기존의 사람 행동 인식 시스템은 웨어러블 센서, 카메라와 같은 장치를 통해 행동을 탐지하였다. 그러나, 이와 같은 방법들은 추가적인 장치와 비용이 요구되고, 특히 카메라 장치의 경우 사생활 침해 문제가 발생한다. 이미 설치되어 있는 WiFi 신호를 사용한다면 해당 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다. 본 논문에서는 WiFi 신호의 채널 상태 정보를 활용한 CNN 기반 사람 행동 인식 시스템을 제안하고, 가속 하드웨어 구조 설계 및 구현 결과를 제시한다. 해당 시스템은 실내 공간에서 학습 중 나타날 수 있는 네 가지 행동에 대해 정의하였고, 그에 대한 WiFi의 채널 상태 정보를 CNN으로 분류하여 평균 정확도는 91.86%를 보였다. 또한, 가속화를 위해 CNN 분류기에서 연산량이 가장 많은 완전 연결 계층에 대한 가속 하드웨어 구조 설계 결과를 제시하였다. FPGA 디바이스 상에서 성능 평가 결과, 기존 software 기반 시스템 대비 4.28배 빠른 연산 시간을 보임을 확인하였다.


Existing human activity recognition systems detect activities through devices such as wearable sensors and cameras. However, these methods require additional devices and costs, especially for cameras, which cause privacy issue. Using WiFi signals that are already installed can solve this problem. In this paper, we propose a CNN-based human activity recognition system using channel state information of WiFi signals, and present results of designing and implementing accelerated hardware structures. The system defined four possible behaviors during studying in indoor environments, and classified the channel state information of WiFi using convolutional neural network (CNN), showing and average accuracy of 91.86%. In addition, for acceleration, we present the results of an accelerated hardware structure design for fully connected layer with the highest computation volume on CNN classifiers. As a result of performance evaluation on FPGA device, it showed 4.28 times faster calculation time than software-based system.

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7호흡 기반 사람과 사물 구분 가능한 FMCW 레이다 신호처리 프로세서의 설계

저자 : 이윤구 ( Yungu Lee ) , 윤형석 ( Hyeongseok Yun ) , 김수연 ( Suyeon Kim ) , 허성욱 ( Seongwook Heo ) , 정윤호 ( Yunho Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 305-312 (8 pages)

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보안 시스템에는 다양한 센서가 사용되고 있지만, 사생활 문제가 논란이 됨에 따라 레이다 센서가 대안으로 제시되고 있다. 그 중 PD (Pulse Doppler) 레이다는 짧은 펄스를 사용함으로써 수신부 복잡도가 증가하는 문제가 존재하나, FMCW (Frequency modulated continuous wave) 레이다는 그러한 제한이 적다는 장점이 있다. 그러나, FMCW 레이다는 2D-FFT (2-dimensional fast Fourier transform)를 사용하므로 기존의 센서에 비해서 상대적으로 높은 복잡도를 가지며, 정지해있는 표적에 대해 사람과 사물을 구분하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 1D-FFT와 위상 변화만으로 호흡 여부를 확인하여 사람과 사물을 구분할 수 있는 레이다 신호처리 프로세서의 설계 및 구현 결과를 제시한다. 제안된 신호처리 프로세서는 Verilog-HDL을 기반으로 설계하여 FPGA 디바이스에 기반하여 구현 및 검증하였다. LUT (Look up table) 6,425개, register 4,243개, 12,288개의 memory bit로 구현하여 92.1%의 정확도로 대상의 호흡 여부를 확인할 수 있음을 확인하였다.


Even though various types of sensors are being used for security applications, radar sensors are being suggested as an alternative due to the privacy issues. Among those radar sensors, PD radar has high-complexity receiver, but, FMCW radar requires fewer resources. However, FMCW has disadvantage from the use of 2D-FFT which increases the complexity, and it is difficult to distinguish people from objects those are stationary. In this paper, we present the design and the implementation results of the radar signal processor (RSP) that can distinguish between people and object by respiration measurement using phase estimation without 2D-FFT. The proposed RSP is designed with Verilog-HDL and is implemented on FPGA device. It was confirmed that the proposed RSP includes 6,425 LUT, 4,243 register, and 12,288 memory bits with 92.1% accuracy for target's breathing status.

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1항공 우주 해상 : 안전필수 항공 산업용 소프트웨어 평가 방법 연구

저자 : 이홍석 ( Hong Seok Lee ) , 권구훈 ( Goo Hoon Kwon ) , 고병각 ( Byeong Gak Ko )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 91-97 (7 pages)

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이 논문은 항공 분야에서의 안전필수 소프트웨어를 평가하기 위한 고려사항을 기술한다. 항공 분야에서의 안전필수 소프트웨어의 평가를 수행하기 위해서는 해당 소프트웨어의 평가 수준에 대한 정보가 필요하다. 그 수준은 표준에 명시되어 있으나 소프트웨어 자체적으로 결정되는 요소가 아니며 시스템 안전 평가 결과 및 시스템 설계 결과에 의존적이다. 그러므로 소프트웨어 평가 수준을 결정하기 위해 시스템 개발 및 시스템 안전 평가 표준에서 필요로 하는 정보에 대해 설명한다. 그리고 소프트웨어를 평가하기 위한 기존의 방법론들을 조사하고 항공기 지상 유도 및 통제 시스템 소프트웨어의 평가에 적용할 방법을 제시한다.

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2항공 우주 해상 : 수도권 공용 헬기장 발전 방안에 관한 연구

저자 : 이영종 ( Young Jong Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 98-102 (5 pages)

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본 논문은 수도권 공용 잠실헬기장에 대한 효율적 활용 운영관리방안에 관한 연구이다. 우선 잠실 헬기장에 대한 일반 운영 및 시설을 파악하고 이에 대한 문제점을 제기 하였다. 그리고 , 잠실 헬기장과 같은 도심형 해외 헬기장 사례로 뉴욕과 텍사스(미국), 런던(영국) 에 대하여 예를 제시하여 잠실 헬기장과 비교 분석 하였다. 운영, 시설 설치 및 관리에 대하여 본 연구는 비행장 운영주체에 기준을 두어 그 대안을 제시하여, 그 주체로 하여금 운영시설 , 기반 시설 물론이며, 안전시설까지도 보강하는 기준 방안을 제시한다. 위치특성상 다른 국가와 달리 잠실헬기장은 인근에 군 공항 시설이 공존하고 있어 이에 대한 운영 관계와 비행로 안전 측면에 연구에서 제외했다.

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3항공 우주 해상 : 공역확장을 통한 인천국제공항 수용능력 향상에 관한 고찰

저자 : 이영종 ( Young Jong Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 103-107 (5 pages)

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본 논문은 인천국제공항의 공역 수용 능력 향상을 시키기 위한 공역 확보 대안을 제시하고자 한다. 활주로 15/16방향 동시독립접근을 위해서는 ILS 접근절차에 대해 레이더 유도방식으로 관제업무를 제공해야 하므로, 레이더 유도가 가능한 최소 공역을 감안하여 휴전선비행금지구역(P-518) 조정을 제안하며, 동시독립접근이 가능할 경우 교통량 증가로 인한 임시 체공구역 확보를 위하여, 군 훈련공역을 단계적으로 5마일씩 총 10마일을 확보, 오산접근구역 내에 군 훈련공역 일부를 서울접근관제소에 포함시키는 것을 제안 하고자 한다.

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4항공 우주 해상 : 항공용 다변측정 감시시스템 적용을 위한 질문기 설계

저자 : 고영목 ( Young Mok Koh ) , 김수홍 ( Su Hong Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 108-115 (8 pages)

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항공용 다변측정 감시시스템은 비행 중 또는 활주로에서 항공기 위치를 제공하는데 사용된다. 항공용 다변측정 감시시스템에서, 질문기는 감시공역에서 항공기에게 적절한 시나리오로 질문을 수행하는데 사용되는 중요한 송신기이다. 질문기의 핵심기능 중 하나인 위스퍼-샤웃 시퀀스는 침입 항공기가 감시공역으로 진입하는 경우 트래픽 밀도를 제어할 수 있다. 따라서 항공용 다변측정 감시스템에서 항공기 간 충돌 가능성을 감소시키고 진입 항공기에 대해 매우 정확한 위치를 구할 수 있게 한다. 본 논문에서는 기존의 2차 감시레이더와 동일한 Mode A/C 질문과 Mode S 질문을 송신하는 질문기를 설계하였다. 질문기에서 적절하게 제어되는 위스퍼-샤웃 질문 시퀀스로, 다변측정 감시시스템은 다수의 항공기로부터 다중 응답 수신에 의해 야기된 동기가블 및 FRUIT 현상을 방지할 수 있다.

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5항행 및 항법 : 공항 지상이동 경로 탐색을 위한 실용 알고리즘 개발

저자 : 윤석재 ( Seok Jae Yun ) , 구성관 ( Sung Kwan Ku ) , 백호종 ( Ho Jong Baik )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 116-122 (7 pages)

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지속적으로 증가하고 있는 항공수요에 따라, 공항운영 측면에서 이동지역 내 항공기 이동에 대한 효율성을 증대할 수 있는 방안의 중요성이 대두되고 있다. 본 논문은 공항 이동지역을 운항하는 항공기에게 최단경로를 적시에 제공하여 공항운영의 효율성을 증대시키기 위한 경로 탐색 알고리즘을 제시하고자 한다. 기존 문헌들에서 여러 알고리즘이 개발되었는데, 대표적으로 Dijkstra 알고리즘 A* 알고리즘이 있다. Dijkstra 알고리즘은 상대적으로 느린 연산속도로 인해 공항구조가 복합해질 경우 최단경로를 적시에 제공하기 어려울 수 있다는 단점이 있으며, A* 알고리즘은 최적성을 보장하지 못한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 두 알고리즘을 병합하여, 각 알고리즘의 단점을 보완한 새로운 Hybrid A* 알고리즘을 제시하였다. 성능분석 결과, Hybrid A* 알고리즘은 경로 탐색에 있어 빠른 연산속도와 최적성이 개선됨을 확인하였다.

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6항행 및 항법 : 항행시스템 성능향상을 위한 강인한 필터링 알고리즘

저자 : 조태환 ( Tae Hwan Cho ) , 김진혁 ( Jin Hyuk Kim ) , 최상방 ( Sang Bang Choi )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 123-132 (10 pages)

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CNS/ATM(communication navigation surveillance / air traffic management)의 감시 분야에서는 ADS-B(automatic dependent surveillance - broadcast) 시스템, MLAT(multilateration) 시스템, WAM(wide area multilateration) 시스템이 구축되고 있다. ADS-B, MLAT, WAM 시스템의 항공기 추적 성능이 기존의 레이더에 비해 매우 우수하지만 여전히 오차를 포함하고 있다. 따라서 본 논문에서는 차세대 항행시스템의 오차를 줄이고 항공기 추적 성능을 높일 수 있는 필터링 알고리즘을 제안하였다. 필터링 알고리즘 중에서 가장 유용하다고 알려진 IMM(interacting multiple model) 필터를 개선한 Robust IMM 필터를 사용하였으며, ADS-B, MLAT, WAM 시스템 등의 차세대 항공기 추적 시스템에 적용하였다. Robust IMM 필터는 항공기 추적성능을 향상시킬 뿐만 아니라 항공기 위치 데이터가 손실되더라도 필터에서 계산한 추정값을 이용하여 지속적인 위치 추적을 가능하게 한다. 필터링 알고리즘을 차세대 항행시스템에 적용했을 때 평균 19.21%의 성능향상이 있었다.

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7항행 및 항법 : 무인 시스템의 자율 주행을 위한 영상기반 항법기술 동향

저자 : 김현진 ( Hyoun Jin Kim ) , 서호성 ( Ho Seong Seo ) , 김표진 ( Pyo Jin Kim ) , 이충근 ( Chung Keun Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 133-139 (7 pages)

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이 논문에서는 영상정보를 기반으로 한 무인 시스템의 자율 항법기술에 대한 동향을 요약한다. 영상기반 항법기술로는 비주얼서보잉, 비주얼 오도메트리, 영상 기반 SLAM(simultaneous localization and mapping)이 있다. 비주얼 서보잉은 목표 이미지와 현재이미지 사이의 피쳐 차이로부터 원하는 속도 입력을 계산하여 무인 로봇을 목표 자세로 유도하는 데 사용된다. 비주얼 오도메트리는 무인 시스템이 영상정보를 바탕으로 자신의 이동 궤적을 추정하는 기술로, 기존의 dead-reckoning 방식보다 정확성을 향상시킬 수 있다. 영상 기반 SLAM은 무인 시스템이 영상 정보를 활용하여 미지의 환경에 대한 지도를 구축함과 동시에 자신의 위치를 결정해 나가는 기술로, 정확히 알지 못하는 환경에서 무인차량이나 무인기를 운용하는데 필수적이다. 이러한 기술들이 적용된 해외의 연구 사례들을 살펴봄으로써 영상기반 항법기술의 동향을 파악할 수 있었다.

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8항공 통신 기술 : L-대역 디지털 항공 통신 시스템의 수신 성능 분석

저자 : 천정현 ( Jeong Hyeon Cheon ) , 윤경한 ( Kyung Han Yoon ) , 장수현 ( Soo Hyun Jang ) , 정윤호 ( Yun Ho Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 140-146 (7 pages)

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최근 항공 통신의 데이터 트래픽 증가로 인하여, 대륙 간 항공통신을 위한 L-band 대역 디지털 통신시스템인 LDACS가 제안되었다. LDACS 모델은 LDACS type-1과 LDACS type-2의 두 가지 규격으로 정의 되었으며, 향후 면밀한 검토를 바탕으로 한 가지 시스템을 선정하여 운용하기로 하였다. 이에 본 논문에서는 두 LDACS 시스템의 규격 분석과 함께 채널 환경에 따른 수신 성능을 비교 및 평가함으로써 항공 통신 시스템에의 적용 가능성을 분석하였다. 분석결과, 두 시스템 모두 airport 채널 환경에서 큰 성능 열화를 보였으나 LOS 환경의 en-route 채널의 경우에 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한, en-route 환경에서 LDACS type-1과 LDACS type-2의 비교 분석 결과, LDACS type-2 대비 LDACS type-1의 수신 성능이   BER 기준 1 dB 우수함을 확인 할 수 있었으며, 이는 보다 강력한 채널 부호가 적용되었기 때문으로 판단된다.

KCI등재

9기반 기술 : 랜덤 분포 구조의 분산 제어 광전송 링크에서 RDPS의 편차가 왜곡된 WDM 채널의 보상에 미치는 영향

저자 : 이성렬 ( Seong Real Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 147-152 (6 pages)

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분산 제어 (DM; dispersion management)와 광 위상 공액 기술이 결합된 전송 링크의 융통적 구성을 위해 중계 구간 당 잉여 분산(RDPS; residual dispersion per span)이 랜덤하게 분포하는 링크에서 RDPS 편차에 따른 WDM 채널의 보상 특성을 살펴보았다. 또한 허용 가능 NRD (net residual dispersion) 관점에서 RDPS 편차에 따른 링크 설계 기준도 제시하였다. RDPS 편차가 적을수록 WDM 채널 보상 효과가 우수하다는 것을 확인하였다. 또한 특정 눈 열림 패널티 (EOP; eye opening penalty)를 얻을 수 있는 허용 가능 NRD가 RDPS 편차에 비례하여 감소하는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구 결과는 융통적인 장거리 광전송 링크 설계에 참고 자료가 될 것으로 기대한다.

KCI등재

10응용 및 융합 기술 : Unicode 한글낱자의 UTF-8 부호화에 따른 HDB-3 스크램블링 발생빈도

저자 : 홍완표 ( Wan Pyo Hong )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 19권 2호 발행 연도 : 2015 페이지 : pp. 153-160 (8 pages)

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본 논문은 국제적 문자부호체계인 유니코드 내에 있는 한글낱자와 호환용 한글낱자 부호를 통신망에 전송하기 위해 UTF-8부호로 변환할 때 회선부호기에서 발생하는 스크램블링의 발생빈도를 연구하였다. 본 논문에서 적용한 회선부호기의 스크램블링 방식은 ITU 및 한국의 표준전송방식인 HDB-3방식으로 하였다. 각 한글낱자부호에서 발생하는 스크램블링을 분석하기 위해 원천 부호화규칙을 적용하였다. 스크램블링 발생량은 각 한글낱자에서 발생하는 스크램블링의 발생횟수와 각 한글낱자의 사용빈도에 의한 발생 빈도율을 추출하였다. 연구결과 한글낱자의 부호에 대한 스크램블링 발생은 유니코드 체계내에서 24번, 52%, UTF-8체 계 내에서 148번, 228%발생하였다. 호환용 한글낱자 부호에서는 유니코드 체계내에서 10번, 14%, UTF-8 체계 내에서 83번, 131% 발생하였다. 즉, 유니코드체계의 한글낱자와 호환용 한글낱자는 UTF-8체계로 변환하면서 스크램블링 발생 빈도율이 각각 340%, 851%증가하는 것으로 나타났다.

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