표제지
목차
ABSTRACT 11
제1장 서론 13
제1절 연구배경 및 동향 13
제2절 연구 내용 14
제2장 항법 기초 이론 15
제1절 좌표계 정의 15
1. 지역 항법 좌표계(Local-Navigation-frame) 15
2. 센서 좌표계(Body-frame) 15
3. 자기 신호 송신부 좌표계(Coil-frame) 15
제2절 자세 표현과 좌표 변환 17
1. 쿼터니언 17
2. 회전 변환 행렬 19
제3절 칼만 필터 및 확장 칼만 필터 20
1. 칼만 필터 20
2. 확장 칼만 필터 22
제3장 MPS 기본 및 이론 23
제1절 시스템 구성 23
제2절 격자 지도 보간법 25
1. 1차원 보간법 25
2. 3차원 보간법 27
제3절 자기장 모델 29
1. 자기 쌍극자 모델 29
2. 원형 코일 모델 30
제4절 상태 및 시스템 모델과 포즈추정 32
1. 상태모델 32
2. 관측 모델 및 선형화 모델 32
3. 최소 제곱법 기반 포즈추정 33
제4장 PILS 설계 및 시뮬레이션 통한 검증 34
제1절 시뮬레이터 구성 34
제2절 데이터 생성 37
1. 파라미터 설정 37
2. 랜덤 오차 생성 37
제3절 시뮬레이션 결과 및 분석 40
제5장 UGV 기반 성능 검증 43
제1절 시스템 구성 43
제2절 제어기 알고리즘 설계 44
제3절 실험 및 결과 46
1. 실험환경 및 조건 46
2. 실험 방법 46
3. 실험 결과 47
제6장 멀티콥터 기반 성능 검증 49
제1절 시스템 구성 49
제2절 항법필터 설계 51
제3절 실험 및 결과 54
1. 실험환경 및 조건 54
2. 실험 방법 55
3. 실험 결과 57
제7장 결론 60
참고문헌 61
국문초록 63
〈표 4-1〉 송신부 설정 파라미터 37
〈표 4-2〉 환경 노이즈 모사 조건에서 포즈추정 오차 40
〈표 4-3〉 모터 노이즈 모사 조건에서 포즈추정 오차 42
〈표 5-1〉 MPS 기반 UGV 위치 추정 및 제어실험 오차 47
〈표 6-1〉 비행실험을 위한 경로점 설정(1)-고도 유지 비행 56
〈표 6-2〉 비행실험을 위한 경로점 설정(2)-고도 변화 비행 56
〈표 6-3〉 3차원 비행제어 실험(고도유지) 결과 57
〈표 6-4〉 3차원 비행제어 실험(고도변화) 결과 58
〈그림 2-1〉 좌표계 정의 16
〈그림 2-2〉 칼만필터 흐름도 20
〈그림 3-1〉 MPS 시스템 구조 24
〈그림 3-2〉 MPS 포즈추정 알고리즘 흐름도 25
〈그림 3-3〉 1차원 보간법 25
〈그림 3-4〉 3차원 격자 지도 보간법 27
〈그림 3-5〉 자기 쌍극자 모델 29
〈그림 3-6〉 원형 코일 모델 및 파라미터 30
〈그림 4-1〉 PILS 시뮬레이터 실제 구성 모습 34
〈그림 4-2〉 시뮬레이터 구성 및 데이터 흐름도 35
〈그림 4-3〉 모터 노이즈 간섭에 의한 항법 성능 저하 38
〈그림 4-4〉 실제와 시뮬레이션 데이터 노이즈 분포 추출 비교 39
〈그림 4-5〉 오차 스케일 증가 예측 41
〈그림 5-1〉 실제 시스템 기반 실험을 위한 UGV 및 탑재체 구성 43
〈그림 5-2〉 MPS 기반 UGV 항법 제어 시스템 흐름도 44
〈그림 5-3〉 UGV 제어기에 적용된 유도제어기법 44
〈그림 5-4〉 실제 시스템 기반 실험환경 46
〈그림 5-5〉 UGV 주행 경로 계획 47
〈그림 5-6〉 자동 주행 실험결과 (1)-사각형 궤적 48
〈그림 5-7〉 자동 주행 실험결과 (2)-모래시계 모양 궤적 48
〈그림 6-1〉 3차원 MPS 포즈추정 흐름도 49
〈그림 6-2〉 MPS 및 드론 시스템 구성 50
〈그림 6-3〉 2D-MPS/1D-Range/INS 결합 3차원 항법필터 순서도 52
〈그림 6-4〉 헥사콥터 활용 3차원 항법 실험을 위한 환경 54
〈그림 6-5〉 비행 실험 경로 계획 55
〈그림 6-6〉 3차원 항법해 기반 비행제어 실험(고도유지) 결과 57
〈그림 6-7〉 3차원 항법해 기반 비행제어 실험(고도변화) 결과 58