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쿼드로터드론의 영상기반 자율비행연구를 위한 지상제어시스템 설계

Design of a GCS System Supporting Vision Control of Quadrotor Drones
한국통신학회논문지 제41권 제10호, 2016.10, 1247-1255 (9 pages)
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초록
소형드론의 상용화를 위해서는 안전성과 자율운행기능의 확보가 필수적이다. 최근 드론제작이 상당히 용이해졌으나, 여전히 안정적인 드론의 제작은 쉽지 않다. 따라서 자체드론제작 필요성은 영상이나 자율이동 등 상위 알고리즘의 연구에 큰 장애요소로 존재한다. 본 연구에서는 상용드론과 Raspberry PI, 및 오픈소스를 활용하여, 쿼드로터 드론의 자율운행기술 개발 중 영상기반 자율운행을 설계해볼 수 있는 지상원격제어시스템(GCS)을 설계하고 구현하였다. 설계한 시스템은 모듈화된 구성으로 통신, UI 및 영상처리 모듈로 구성하였고, 특히 주행선유지 알고리즘을 구현하여 기능 및 성능 실험을 하였다. 설계한 주행선유지 알고리즘은 Hough 변환에 의하여 검출된 차선을 소실점 검출과 자제적인 라인트래킹 알고리즘을 개발하여 사용하여 인식오류를 줄였으며, 주행선과 드론의 진행방향을 계산하고 방향 (전진, 정지, 좌우회전)제어하였다. 구현된 시스템은 현재 100m육상트랙의 직선과 완만한 곡선을 2-3 m/s로 주행할 수 있다.

The safety and autonomous flight function of micro UAV or drones is crucial to its commercial application. The requirement of own building stable drones is still a non-trivial obstacle for researchers that want to focus on the intelligence function, such vision and navigation algorithm. The paper present a GCS using commercial drone and hardware platforms, and open source software. The system follows modular architecture and now composed of the communication, UI, image processing. Especially, lane-keeping algorithm. are designed and verified through testing at a sports stadium. The designed lane-keeping algorithm estimates drone position and heading in the lane using Hough transform for line detection, RANSAC-vanishing point algorithm for selecting the desired lines, and tracking algorithm for stability of lines. The flight of drone is controlled by ‘forward’, ‘stop’, ‘clock-rotate’, and ‘counter-clock rotate’ commands. The present implemented system can fly straight and mild curve lane at 2-3 m/s.

목차
요약
ABSTRACT
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 드론 GCS 시스템의 설계
Ⅲ. 주행선 유지 알고리즘
Ⅳ. 실험
Ⅴ. 결론
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