드론과 같은 무인 항공기(Unmanned Air Vehicle)은 4차 산업혁명 핵심기술의 집약체로 주목받으며 교통, 농업, 국방, 보안 및 감시 등 다양한 산업 분야에 적용 및 개발되고 있다. 자율적 으로 임무를 수행해야 하는 무인 항공기는 정밀한 항법을 위한 항법 측위 성능 분석이 필수적이다. 픽스호크는 무인 및 자율 항공기를 지향하는 오픈소스 개발 플랫폼으로써 전세계적으 로 활용된다. 하지만 Pixhawk의 항법 측위 데이터는 단순히 Pixkhawk에 장착된 저가형 GNSS 수신기에서 제공되는 위치와 IMU 정보를 내부적으로 약결합하여 제공되기 때문에 비행성능 에 대한 검증이 필요하다. 본 논문에서는 비행 상황에서 픽스호크 기반 무인기에 장착된 GNSS 수신기로부터 원시측정치를 획득하여 직접 위치를 계산하고, 이를 장착된 IMU 데이터와 약결합하여 항법결과를 도출하였으며, 픽스호크에서 제공하는 약결합 항법 측위 데이터와의 비교 분석을 시행하였다. 그 결과, 픽스호크 오픈 소스 플랫폼의 항법 성능 개선 가능성을 확 인하였으며, 픽스호크 오픈소스 플랫폼의 발전 방향성을 제시한다.

Analysis of GNSS/INS Loosely Coupled Navigation Performance for Pixhawk Open-Source Based UAV

Jikang Lee, Yonghwan Bae, Hyunwoo Park, Changdon Kee*

Unmanned aerial vehicles (UAVs) such as drones are garnering attention as key technologies in the fourth industrial revolution. They are being applied and developed in various industries including transportation, agriculture, defense, security, and surveillance. UAVs, which must autonomously carry out missions, require essential performance analysis for precise navigation. Pixhawk serves as an open-source development platform that focuses on unmanned and autonomous aircraft and is utilized globally. However, it is necessary to verify the flight performance because the positioning datas of Pixhawk are simply provided by internally calculated loosely coupled position which fusion low-cost GNSS receiver with IMU mounted on Pixhawk. In this paper, we acquired raw measurements from the GNSS receiver mounted on the Pixhawk-based UAV during flight, calculated the position in post-processing, and derived the navigation results by loosely coupled it with the mounted IMU data. We conducted a comparative analysis with the loosely coupled positioning data provided by Pixhawk. As a result, we confirmed the potential for improving the navigation performance of the Pixhawk open-source platform and proposed directions for its further development.

Keywords: Pixhawk, loosely coupled, UAVs, GNSS/INS

Speaker 이지강 서울대학교