표제지
목차
ABSTRACT 10
제1장 서론 12
제1절 연구배경 12
1) 미래항공교통체계의 원격 운용 12
2) eVTOL 비행체 디지털트윈 14
제2절 연구목적 및 방법 15
제2장 요소기술 고찰 및 적용전략 18
제1절 텔레오퍼레이션 기술 18
제2절 디지털트윈 기술 20
제3절 가상현실 기술 21
제3장 시스템 아키텍처 설계 23
제1절 구성 기능 레이어 정립 23
제2절 시스템 아키텍처 도출 28
제4장 eVTOL 디지털트윈 상호작용 구현 30
제1절 XITL 인터페이스 30
제2절 비행체의 디지털트윈 구축 32
1) SITL 인터페이스 아키텍처 33
2) 비행 동역학 시뮬레이션 38
2) 비행 제어 펌웨어 42
제3절 D2P 명령 전달 상호작용 44
1) Setpoint를 통한 D2P 상태 제어 44
2) D2P 실시간 통신 구현 46
제5장 몰입형 가상현실 인터페이스 50
제1절 몰힙형 시각화 인터페이스 구현 51
제2절 운용자 조작 명령 구현 53
제6장 디지털트윈 텔레오퍼레이션 시스템 검증 55
제1절 시뮬레이션 기반 검증 55
제2절 실 객체 활용 비행시험 59
제7장 결론 63
제1절 결론 63
제2절 향후계획 64
1) 실 객체 통신 성능 개선 64
2) 디지털트윈 동기화 단계 확장 64
참고문헌 66
국문초록 69
〈표 1〉 PX4 HIL 메시지 프로토콜 구성 35
〈표 2〉 KFDS 동역학 모델 출력 파라미터 36
〈표 3〉 KFDS 모듈 및 DB 구성 39
〈표 4〉 SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED 패킷 구성 49
〈표 5〉 가상현실 웨어러블 디스플레이 하드웨어 정보 51
〈표 6〉 SC-RPAS.RPS-12 Flight and Navigation Instruments 53
〈표 7〉 좌측 컨트롤러 운용자 조작 명령 54
〈표 8〉 우측 컨트롤러 운용자 조작 명령 54
〈표 9〉 시뮬레이션 검증을 위한 비행 명령 순서 56
〈그림 1〉 운용자 가시권 중심의 운용 범위 비교 12
〈그림 2〉 상용 GCS 시스템 (좌: TEXTRON 社 / 우: ELBIT Systems 社) 13
〈그림 3〉 오픈소스 GCS 소프트웨어 (좌: Mission Planner / 우: QGroundControl) 13
〈그림 4〉 디지털트윈 구성 레이어 간 정보교환 상호작용 14
〈그림 5〉 연구수행 프로세스 17
〈그림 6〉 Master-Slave 형태의 텔레오퍼레이션 개념 18
〈그림 7〉 텔레오퍼레이션 기반 원격 운용의 기대효과 19
〈그림 8〉 디지털트윈 레이어 간 상호작용 흐름도 21
〈그림 9〉 기능 속성 별 레이어 다이어그램 도출 결과 23
〈그림 10〉 컴포넌트 별 모듈 레이어 다이어그램 26
〈그림 11〉 시스템 트리 정립 결과 27
〈그림 12〉 디지털트윈 기반 몰입형 텔레오퍼레이션 시스템 아키텍처 29
〈그림 13〉 eVTOL XILS 단계 별 가상-실제 객체의 구성 based on 31
〈그림 14〉 제어 펌웨어 검증을 위한 HILS 구성 32
〈그림 15〉 실 객체와 가상 객체의 비행 제어 프로세스 개략도 33
〈그림 16〉 SITL 인터페이스 프로세스 34
〈그림 17〉 PX4 플랫폼의 SITL을 위한 HIL 메시지 프로토콜 34
〈그림 18〉 KFDS 프로그램 아키텍처 39
〈그림 19〉 KFDS 공력 데이터 1D 테이블 예시 41
〈그림 20〉 KFDS 공력 데이터 2D 테이블 예시 41
〈그림 21〉 KFDS 공력 데이터 3D 테이블 예시 41
〈그림 22〉 PX4 비행 제어 플랫폼 아키텍처 43
〈그림 23〉 D2P 명령 전달 인터페이스 44
〈그림 24〉 PX4 펌웨어의 비행 제어 스택 흐름도 45
〈그림 25〉 Setpoint 파라미터의 제어 스택 내 입출력 위치 46
〈그림 26〉 D2P 통신 프로토콜 흐름도 47
〈그림 27〉 D2P 시스템 구성도 47
〈그림 28〉 D2P 브릿지의 데이터 프로세싱 순서도 48
〈그림 29〉 시각화 소스에 따른 가상현실 몰입도 구분 50
〈그림 30〉 VR 컨트롤러 버튼 구성 54
〈그림 31〉 시뮬레이션 검증을 위한 비행 장주 패턴 설정 56
〈그림 32〉 디지털 레이어 X 축 속도 및 피지컬 레이어 Setpoint 인가 결과 57
〈그림 33〉 디지털 레이어 Y 축 속도 및 피지컬 레이어 Setpoint 인가 결과 57
〈그림 34〉 디지털 레이어 Z 축 속도 및 피지컬 레이어 Setpoint 인가 결과 58
〈그림 35〉 디지털 레이어 Heading 및 피지컬 레이어 Setpoint 인가 결과 58
〈그림 36〉 실 객체 비행시험 환경 셋업 60
〈그림 37〉 비행시험 간 VR HMD 뷰(HMD 양안 화면) 60
〈그림 38〉 디지털 레이어 X 축 속도 및 실 객체 Setpoint 인가 결과 61
〈그림 39〉 디지털 레이어 Z 축 속도 및 실 객체 Setpoint 인가 결과 61