무인 이동체와 관련된 기술 발달에 따라 현재 드론을 활용한 다양한 사업들이 진행되고 있으며, 이와 함께 짧은 비행 시간이라는 드론의 고질적인 한계를 극복하기 위한 여러 방안들이 제안되고 있다. 그 중 다른 이동체와의 결합은 짧은 비행 시간으로 인한 이동 거리의 한계를 극복하고, 한정된 배터리 내 임무 수행 비율을 높일 수 있다는 장점을 가지고 있다. 현재 다른 이동체와의 결합 기술은 대부분 드론 하단에 장착된 카메라의 영상 정보를 바탕으로 수행되고 있으나, 카메라 정보의 경우 주변 환경으로 인한 성능 저하와 착륙과정에서의 시야 확보가 어렵다는 문제가 있다. 이에 선행 연구인 ‘실시간 이동체 상 착륙을 위한 드론의 위성항법 정밀 상대항법 연구’와 ‘Moving Baseline RTK를 위한 확장 RTCM 메시지 제안 및 실시간 적용’에 서는 카메라의 영상 정보 없이 위성항법 만을 사용하여 이동체 간의 상대 위치를 산출하는 Moving Baseline RTK를 드론의 자동 착륙 시스템에 적용하는 방안들에 대해 제시하였다. 최종 적으로, 본 논문에서는 Moving Baseline RTK 측위 결과를 제공하는 실시간 정밀 상대항법 프로그램을 구축하였다. 본 프로그램은 드론과 같은 소형 비행체에 적합한 companion computer 에서 작동 가능하도록 개발되었으며, 최종적으로 비행 제어를 담당하는 flight control computer인 Pixhawk 4로 실시간 정밀 상대측위 결과를 제공한다. 측위 결과는 비행 제어를 위해 요구 하는 10 Hz의 속도로 제공되며, 국제 표준 메시지 형식인 National Marine Electronics Association (NMEA)로 제공하여 다른 하드웨어와의 호환성을 확보하였다.

Establishment of Moving Baseline RTK based Real-time Relative Precise Positioning Program for Drone

Gyeongmin Kim, Wonwoo Park, Byungwoon Park*

Various drone-based business are currently being carried out with the development of technology related to unmanned vehicles, and various methods are being proposed to overcome the chronic limitation of drones such as short flight time. Among them, combination with other vehicles has the advantage of overcoming limitations in flight distance due to short flight time and increasing the mission performance rate within limited batteries. Most technologies for combining with other vehicles are performed based on vision information from cameras mounted on the bottom of drones, but camera information has problems such as performance degradation due to the surrounding environment and difficulty securing visibility during the landing process. Accordingly, previous studies, ‘GNSS Relative Precise Positioning for Drone Landing System on Real-time Moving Vehicle' and ‘GNSS Relative Precise Positioning for Drone Landing System on Real-time Moving Vehicle', have proposed methods to apply Moving Baseline RTK, which calculates the relative positioning between moving vehicles using only satellite navigation without camera information, to the drone landing system. Finally, in this paper, we establish a real-time relative precise positioning program that provides Moving Baseline RTK positioning results. This program was developed to operate on a companion computer which is suitable for small aircraft such as drones and provides real-time relative precise positioning results to Pixhawk 4, the flight control computer responsible for flight control. Positioning results are provided at a rate of 10Hz required for flight control and are provided in an international standard message format, the National Marine Electronics Association (NMEA), to ensure compatibility with other hardware.

Keywords: real-time kinematic, moving baseline RTK, relative precise positioning, drone

Speaker 김경민 세종대학교