도심환경에서는 GNSS 신호가 건물이나 장애물에 의해 반사되어 수신이 제한되거나 불가능할 수 있음으로 드론 택시의 안정적인 착륙지원을 위해서는 위성항법시스템을 대체하는 항법이 필요하다. 이에 본 논문에서는 대체 항법으로써 UWB를 이용한 측위 네트워크를 제안한다. 도심환경에 버티포트를 구상하고 UWB ranging error model이 고려된 Genetic algorithm을 이용하여 버티포트 상의 UWB anchor 배치를 최적화하였다. 또한 최적 배치된 UWB 네트워크의 측위 성능을 테스트하기 위해 Hardware-In-the-Loop-Simulation (HILS)을 진행하였다. 최적 배치된 UWB 네트워크의 상대거리 측정방법이 구현된 MATLAB의 Simulink를 비행 컨트롤러에 배치하고 jmavsim을 통해 비행 컨트롤러와 비행상태를 실시간 확인할 수 있는 Qgroundcontrol (QGC)를 연동하였다. 이후 기체를 작동시켜 시뮬레이션을 진행하고 결과를 분석하여 최적 배치된 UWB 네트워크의 성능을 검증하였다.

Optimization of UWB Network Placement Based on Genetic Algorithm for Autonomous Landing of Drone Taxi in Urban Environment and Verification of Positioning Performance Through HILS

Doyeon Jung, Euiho Kim*

In an urban environment, GNSS signals are reflected by buildings or obstacles and reception may be limited or impossible. Consequently, an alternative navigation system is required to assist the stable landing of drone taxi. In this paper, we propose UWB network to estimate precise position of drone taxi. We designed a vertiport in an urban environment and optimized the placement of UWB anchors on the vertiport using a Genetic algorithm in consideration of UWB ranging error model. In addition, hardware-in-the-loop-simulation (HILS) was utilized to test the positioning performance of the optimal UWB network layout. Simulink of MATLAB, implemented the method of measuring the relative distance of between the optimal placement UWB anchors and drone taxi’s tag, was deployed on the flight controller. Qgroundcontrol, that can check the flight status in real time, and the flight controller were linked through jmavsim. Then, the results of the simulation were analyzed to verify the performance of the optimal UWB network layout.

Keywords: genetic algorithm, UWB ranging error model, hardware-in-the-loop-simulation

Speaker 정도연 홍익대학교