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.

 

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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.