본 논문은 GPS 비가용 환경에서 활용 가능한 ROS 기반 고고도 영상 항법 시스템을 구현하고, 그 성능을 검증한 결과를 제시한다. 제한된 시스템은 관성 항법, 기압고도계를 이용한 고도보정, GPS를 이 용한 GPS 보정 항법, 그리고 영상 항법으로 구성된다. 또한 영상 항법은 지형 영상 대조와 Visual-Inertial Odometry (VIO)로 구성된다. 시스템은 ROS용 임베디드 리눅스 플랫폼인 Jetson Orin에 구현되었으며, 실 시간 처리를 위해 각 알고리즘을 쓰레드로 분리하고 CPU 코어에 효율적으로 배분하였다. 코어 간 통신은 ROS 토픽을 통해 수행된다. 성능 평가는 다양한 고도에서의 비행시험과, 시험이 어려운 고도에 서는 M&S 모의기를 통해 수행하였다. 시험결과, 제안된 시스템은 GPS 비가용 환경에서도 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

Design and Validation of a ROS-based Visual Navigation System

Hyungsub Lee*, Seongho Nam, Taeyun Kim, Juhyun Oh, Jungmin Park, Chang-Ky Sung

This paper presents a robot operating system (ROS)-based visual navigation system designed for GPS-denied, high-altitude environments. The system integrates inertial navigation, barometric altitude correction, GPS-aided navigation, and visual navigation, which combines terrain image matching and visual-inertial odometry (VIO). It is implemented on the Jetson Orin embedded Linux platform, with multithreaded processing and optimized CPU core allocation using ROS topics for inter-core communication. Performance was validated through flight tests at various altitudes and simulation using a modeling and simulation (M&S) emulator for inaccessible regions. Results confirm that the proposed system can be effectively used in GPS-denied environments.

Keywords: visual navigation, ROS, embedded Linux platform

Speaker 이형섭* 국방과학연구소