무인기의 항법 장치는 자세 제어와 항법 임무의 수행을 위한 필수 구성 요소이다. 대부분의 무인기는 항법 장치로 Global Navigation Satellite System (GNSS) 수신기를 사용한다. GNSS 수신기는 다른 항법 센서에 비하여 저가이면서 소형이며, 항법 오차가 작은 장점이 있다. 하지만 항법 신호는 고도 20,000 km 이상의 궤도에 위치한 위성으로부터 송신되기 때문에 각종 전파 간섭의 영향을 받는 취약점이 있다. 무인기들은 이러한 GNSS 수신기의 취약점을 포함한 항법 센서의 고장에 대응하기 위하여 하드웨어 및 소프트웨어 기능을 보완하고 있다. 고성능의 무인기들은 Inertial Navigation System (INS), 지 자계 센서 등을 결합하는 센서 융합 항법을 사용한다. 그리고 주기적으로 항법 결과 및 센서 상태를 감시하고, 이상이 발생 할 경우에는 비상 동작으로 전환한다. 무인기의 항법 오류 검출 기능은 항법 결과의 급격한 변화 여부를 확인하고, 항법 센 서들의 출력을 비교하여 임계값을 초과하는지 여부를 주기적으로 검사하는 기능이다. 예를 들어, GNSS 수신기가 간섭신 호를 수신하면 항법해가 출력되지 않거나 위치해가 급격하게 변화하게 되며, 무인기에 탑재된 다른 항법 센서의 출력과 차 이가 크게 발생한다. 무인기의 항법 오류 검출 기능은 이러한 현상을 모니터링하여 항법 결과의 이상을 감지하게 되며, 무 인기는 정상 임무를 종료하고 비상 모드로 진입하여 강제 착륙, 정지 비행과 같이 사용자가 지정한 비상 시 동작을 수행한 다. 즉, 무인기의 항법 오류 검출 기능에 의하여 간섭 신호의 영향이 제한될 수 있다. 본 연구에서는 알려진 공개용 무인기 운용 시스템 소프트웨어를 선정하여 분석한다. 특히, 소프트웨어에 구현된 항법 알고리즘 및 감시 기능, 비상 동작 기능의 입력, 출력, 특징, 임계값 등을 확인한다. 이를 통하여 무인기 항법 오류 검출 기능을 분석한다.

Analysis of UAV Navigation Failcheck Function

Sephil Song, Il Kyu Park, Myoung Ho Chae, Chae Taek Choi, Seung Ho Choi, Seok Bo Son*

The navigation system of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an essential component for attitude control and navigation missions. Most UAVs use Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers as their navigation devices. GNSS receiver is inexpensive, compact, and has a small navigation error than other navigation sensors. However, GNSS is vulnerable to various radio interference because the navigation signal is transmitted from a satellite located in an orbit with an altitude of 20,000 km or higher. UAVs are supplementing hardware and software functions in order to cope with the failure of navigation sensors including the weakness of these GNSS receivers. High-performance UAVs use sensor fusion navigation that combines the Inertial Navigation System (INS) and geomagnetic sensors. In addition, it periodically monitors the navigation result and sensor status, and switches to emergency operation when an abnormality occurs. The navigation error detection function of the UAV is a function that checks whether or not there is a sudden change in the navigation result, and periodically checks whether or not it exceeds a threshold value by comparing the output of the navigation sensors. For example, when the GNSS receiver receives an interference signal, the navigation solution is not output or the position changes rapidly, and there is a large difference from the output of other navigation sensors mounted on the UAV. The navigation error detection function of the unmanned aerial vehicle monitors this phenomenon to detect abnormalities in the navigation result, and the unmanned aerial vehicle terminates the normal mission and enters the emergency mode to perform emergency actions specified by the user, such as forced landing and stop flight. That is, the influence of the interference signal may be limited by the navigation error detection function of the UAV. In this study, we select and analyze known public unmanned aerial vehicle operation system software. In particular, it checks the input, output, features, and thresholds of the navigation algorithm and monitoring function implemented in the software and the emergency operation function. Through this, UAV navigation error detection function is analyzed.

Speaker 송세필 넵코어스