편대 유도 법칙 및 초소형 비행체의 자동 편대 비행 구현

Abstract

본 논문에서는 초소형 비행체의 자동 편대 비행을 위한 유도 법칙과 비행 시험 결과를 기술하였다. 초소형 비행체는 탑재 중량과 비행시간 등의 제한으로 인해 짧은 시간 안에 복수의 비행체가 임무를 분담하거나 협력하여 동시에 수행하는 것이 효율적이며 편대 비행은 이러한 임무 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 제안된 편대 유도 법칙은 Leader-Follower 편대 비행의 기하학적 관계 기반으로 비선형 모델 역변환 기법을 이용하여 설계하였다. 편대 유도 법칙에 필요한 비행체의 상태 정보는 비행체 간 고속의 데이터 통신 시스템을 구성하고 지상국을 통해 송수신하도록 하였다. 본 연구에서 제안된 비행체간 통신 기반의 편대 유도 기법은 센서의 측정 잡음에 대한 강건한 성능을 확인하기 위해 실제 비행 데이터 기반 시뮬레이션을 수행하였고 다수의 초소형 비행체를 이용한 편대 비행 시험을 통해 유도 법칙의 타당성을 검증하고 확인하였다. This paper presents an autonomous formation flight algorithm for micro aerial vehicles (MAVs) and its flight test results. Since MAVs have severe limits on the payload and flight time, formation of MAVs can help alleviate the mission load of each MAV by sharing the tasks or coverage areas. The proposed formation guidance law is designed using nonlinear dynamic inversion method based on 'Leader-Follower' formation geometric relationship. The sensing of other vehicles in a formation is achieved by sharing the vehicles' states using a high-speed radio data link. the designed formation law was simulated with flight data of MAV to verify its robustness against sensor noises. A series of test flights were performed to validate the proposed formation guidance law. The test result shows that the proposed formation flight algorithm with inter-communication is feasible and yields satisfactory results.