18. 드론, 무인비행장치 시스템 (2)

지상 통제 시스템 및 각 무인 비행기의 비행 장치 시스템

지난 글에 이어 무인 비행장치 시스템 중 나머지 부분인 지상 통제 시스템을 알아본다. 그리고 무인 비행기, 무인 헬리콥터, 무인 멀티콥터에 대한 각각의 무인 비행 장치 시스템을 알아본다.

 

직전 글:

17. 무인 비행 장치 시스템 (1)

그 이전의 중요 글:
1~9: 기재 생략.
11~13: 기재 생략.

10. 드론 자격증 4종 취득 의무 대상

14. 항공안전법 요약

15. 드론 자격증 4종 - 인적요인 (1)

16. 드론 자격증 4종 - 인적 요인 (2)

 

1. 조종기

조종기의 스틱, 노브, 스위치 명령을 기체에 탑재된 수신기로 전달한다. 조종 명령의 수에 따라 채널 수가 결정된다. 

조종기

 

• 전원을 켤 때는 조종기(송신기) → 수신기, 전원을 끌 때는 수신기 → 조종기(수신기) 순서로 하는 것이 좋다
• 지상에서 비행 전에 조종 신호의 통달 거리를 확인한다.
• 조종기 - 수신기 페일 세이프 기능을 활용해 신호 전달이 차단되었을 때를 대비한 안전 대책 확보하는 것이 좋다.
• 조종기에는 4가지 정도가 있는데, 주로 아래 2가지가 많이 사용된다.

 

모드1

 

모드2

• 드론 비행 전에는 자신의 조종기가 모드 1인지, 모드 2인지 반드시 확인해야 한다.

 

2. 지상 통제 장치

비행체와 데이터를 주고받으며 비행상태를 파악하거나 무인 비행장치에 명령을 인하하는 역할을 한다.

무인 비행장치의 제어 관련 파라미터의 변경, 경로점 설정 및 변경, 지도상의 위치 표시 등을 한다.

지상통제장치의 운용을 위해서는 무인비행체와의 통신 확보가 필요하다.

통신이 단절될 경우에 대비한 자동 복귀 기능이 필요하다.

 

3. 무인 비행기의 무인 비행장치 시스템

1) 추진

• 프로펠러
• 동력장치(모터, 변속기)
• 배터리

2) 비행 센서

• 센서
• 비행 제어 컴퓨터
• 조종면/ 구동기

3) 지상 통제

• 조종기, 지상 통제 시스템
• 통신 장비

4) 탑재

• 카메라
• 김발 등 탑재체

3-1. 무인 비행기의 시스템 구성

 

무인 비행기에는 모든 시스템이 탑재된 무인 비행기도 있고 일부만 탑재된 무인 비행기도 있다.

1) 자동비행 시스템 미탑재 무인비행기

• 수동 조종만 가능
• 통신장비와 카메라와 같은 탑재 장비만을 이용한 비행 수행
• FPV 모드를 통한 조종 가능함.

2) IMUHFC(+Barometer) 탑재 무인비행기

• 자세 유지/제어 모드 활용 가능
• 수평/직선 비행이 용이하나 바람에 대해 밀림 발생
• FPV 모드를 용이하게 수행하거나 원거리 비행이 용이

3) IMU+GNSS+FC+Barometer 탑재 무인비행기

• 고도/속도 유지/제어 모드 활용 가능
• 수평/직선/선회 비행이 용이하며 바람에 대해 밀림 보상 가능
• 지상통제시스템을 통해 원거리 및 비가시권 비행 가능
• 경로점 비행, 자동이착륙, 자동복귀 등이 가능할 수 있음

 

4. 무인 헬리콥터의 무인 비행장치 시스템

1) 추진

• 로터/ 테일 로터
• 동력장치(모터, 변속기)
• 배터리

2) 비행 센서

• 센서
• 비행 제어 컴퓨터
• 구동기

3) 지상 통제

• 조종기, 지상 통제 시스템
• 통신 장비

4) 탑재

• 카메라
• 김발 등

 

4-1. 무인 헬리콥터의 시스템 구성

1) 자이로스코프 탑재 무인 헬리콥터

• 플라이 바가 있을 경우 요축 자이로만을 통해 수동 조종 가능
• 프라이 바가 없을 경우(Flybarless) 3축 자이로를 통해 수동 조종 가능

2) IMU+FC(+Barometer) 탑재 무인 헬리콥터

• 자세 유지/제어 모드 활용 가능 - 자세 제어 모드
• 제자리 비행(Hovering)을 위해 바람 밀림에 대응한 수동 조종 필요
• 다소 부정확 하지만 고도 유지/제어가 가능하며 조종이 용이

3) IMU+GNSS+FC+Barometer 탑재 무인 헬리콥터

• 고도 속도 유지/제어 모드 활용 가능 - GNSS 모드
• 제자리 비행이 용이하며 바람에 대해 밀림 보상 가능
• 수평/직선/선회 비행이 용이
• 경로점 비행, 자동이착륙, 자동복귀 등이 가능할 수 있음

 

5. 무인 멀티콥터의 무인 비행장치 시스템

1) 추진

• 프로펠러.
• 동력장치(모터 또는 변속기)
• 배터리 탑재

2) 비행 센서

• 센서(IMU, GNSS)
• 비행 제어 컴퓨터

3) 지상 통제

• 조종기/ 지상 통제 시스템
• 통신 장비

4) 탑재

• 카메라
• 김발 등

 

5-1. 무인 헬리콥터의 시스템 구성

1) IMU+FC+Barometer가  탑재된 무인 멀티콥터

• 무인 멀티콥터는 수동 비행을 위해서 3축 IMU를 활용한 FC의 비행 안정화 제어가 필요하다.
• 자세 각속도 유지/제어 모드 활용 가능하다. - 레이싱 드론
• 자세 유지/제어 모드 활용 가능하다. - 자세 제어 모드
• 제자리 비행을 위해 바람 밀림에 대응한 수동 조종 필요하다.
• 다소 부정확 하지만 고도 유지/제어가 가능하며 조종이 용이함.

2) IMU+GNSS+FC+Barometer가  탑재된 무인 멀티콥터

• 고도/속도 유지/제어 모드 활용 가능 - GNSS 모드
• 제자리 비행이 용이하며 바람에 대해 밀림 보상 가능함.
• 수평/직선/선회 비행이 용이함.
• 경로점 비행, 자동이착륙, 자동복귀 등이 가능할 수 있다.