표제지
목차
ABSTRACT 9
제1장 서론 11
제1절 연구 배경 및 목적 11
제2절 논문의 구성 17
제2장 회전익 무인기 비선형 공간 모델 항법 알고리즘 20
제1절 3D-DMAN 칼만 필터 접근법 20
1. 명명법 20
2. 쿼드로터에 대한 좌표계 22
제2절 3D-DMAN 확장 칼만 필터 23
1. 프로세스 모델 23
2. 측정 모델 26
3. 3D-DMAN 확장 칼만 필터 28
제3절 3D-DMAN 무향 칼만 필터 30
1. 측정 모델 31
2. 3D-DMAN UKF 32
제4절 Lie 그룹 접근법 39
1. 측정 모델 40
2. 프로세스 모델에 대한 자코비안 행렬 43
3. 측정 모델 자코비안 47
5. EKF 절차 49
제3장 실험 및 고찰 52
제1절 프로펠러 동역학 모델 52
1. 펄스폭 변조를 RPM 변환 52
2. RPM을 추진력 및 토크 변환 54
제2절 항법 실험 결과 59
1. 쿼드로터 좌표계 속도 추정 결과 60
2. 월드 좌표계 속도 추정 결과 64
3. 자세 추정 결과 68
4. 궤도 추정 결과 72
제3절 고찰 73
1. 구현 항법들의 칼만이득 비교 73
2. 구현 항법들의 측정 잔차 비교 75
제4장 결론 77
참고문헌 79
표 1.1. 동역학 모델에 사용된 참고문헌 12
표 1.2. DMAN 방법 및 특징 13
표 2.1. 확장 칼만 필터 구동 과정 29
표 2.2. 쿼드로터 가중치 평균 계산 33
표 2.3. 무향 칼만 필터 구동 과정 37
표 3.1. PW 및 RPM에 따른 회전 범위 53
표 3.2. 프로펠러의 추진력 및 토크에 대한 계수 59
표 3.3. 쿼드로터 좌표계의 속도 추정을 위한 오차 분석 63
표 3.4. 월드 좌표계 속도 추정을 위한 오차 분석 67
표 3.5. 자세 추정을 위한 오차 분석 71
표 3.6. 궤적 추정을 위한 오차 분석 73
표 3.7. 연산 시간 비교 76
그림 1.1. 짐벌락 현상 예시 15
그림 1.2. 3D-DMAN EKF, UKF 구현 과정 19
그림 1.3. Lie 그룹 접근법 구현 과정 19
그림 1.4. 항법들 결과 분석 과정 19
그림 2.1. 쿼드로터 UAVs 좌표계 22
그림 2.2. dij변수에 대한 그림[이미지참조] 26
그림 2.3. Lie 이론 39
그림 3.1. 실험에 사용된 쿼드로터 사진 52
그림 3.2. 프로펠러 동역학 유도 테스트 및 RPM 대비 펄스폭 결과 53
그림 3.3. RPM 및 회전 범위에 따른 추진력 55
그림 3.4. RPM 및 회전 범위에 따른 회전력 56
그림 3.5. 쿼드로터 좌표계 추정 속도 61
그림 3.6. 쿼드로터 좌표계 추정 속도 오차 62
그림 3.7. 쿼드로터 좌표계의 속도 추정 오차 표준 편차 및 오차 평균 제곱근 편차 63
그림 3.8. 월드 좌표계 추정 속도 65
그림 3.9. 월드 좌표계 추정 속도 오차 66
그림 3.10. 월드 좌표계의 속도 추정 오차 표준 편차 및 오차 평균 제곱근 편차 67
그림 3.11. 추정 자세 결과 69
그림 3.12. 추정 자세 오차 70
그림 3.13. 자세 추정 오차 표준 편차 및 오차 평균 제곱근 편차 71
그림 3.14. 항법을 사용하여 추정된 궤적 72
그림 3.15. 항법에 대한 칼만 이득 비교 74
그림 3.16. 항법에 대한 측정 잔차 비교 75