Study of Descent guidance and control system is an important research topic in Lunar exploration. For verification of Lunar descent guidance and control system, virtual verification method is not enough. So, a ground platform is necessary for the verification system. For the performance verification of the guidance, navigation and control system of the actual lander model, However, the high-cost test model is required. By using a multi-rotor system with a low cost and high accessibility in order to compensate for this problem, it may be to replace the test model. This research focuses on system design and test for verification lunar lander guidance algorithm at powered descent phase. Guidance algorithm applied in the power descent phase of the Apollo Lunar project is enabled by default on the lander landing guidance system even now, in this paper, the basic Apollo guidance algorithm for flight testing was performed using The multi-rotor that has a different control system with the lunar lander can control the position, velocity and attitude to convert the control in-put from Apollo guidance to the angular velocity of rotors. Through this research, it is possible to simulate and test the motion of real lander’s landing. Therefore, using the multi-rotor system, designed to allow for ground verification test of the landing trajectory through the guidance system of the Lunar Module. Apollo descent guidance for the Lunar landing is verified usefully using this system. Furthermore, it can be a system for the verification of the Lunar landing GN&C system. First, described for Apollo guidance algorithms for powered descent phase and equations of motion of the Lunar Module. And then, organize the results of a multi-rotor control system designed to perform the verification ground flight test. The multi-rotor control system using PD controller is constructed by the 6-DOF nonlinear equations of motion having the angular velocity of multi rotors as control inputs, and the simulation results are presented. For ground flight test, construct the ground platform and compose the flight scenario. And then, conduct a real flight test through the composed flight scenario. Finally, the result of flight test and reference orientation of Apollo guidance Algorithm are com-pared and analyze at the end of this paper.
본 논문은 지상 플랫폼을 이용하여 달 착륙 유도 알고리즘을 검증 방안 연구에 대하여 다루고 있다. 달 착륙선을 대체 할 수 있는 지상 플랫폼을 통하여 비행 시험을 수행함으로써, 달 착륙 유도, 제어 및 항법 시스템 연구에 신뢰도를 높여 줄 수 있는 검증 방안의 타당성 및 활용 가능성에 대하여 확인하였다.
시스템 구축, 유지 및 이용의 복잡성과 고가의 특징을 가지는 실제 달착륙선을 대체할 수 있는 대체 플랫폼을 이용함으로써 그 한계성을 극복할 수 있다. 대체 플랫폼으로써 동적 특성의 유사성을 가지며 그 활용성과 저가의 특성을 가지는 멀티로터를 이용하였다. 또한, 달 착륙의 연구 중 기본이 되는 아폴로 달 착륙 유도 알고리즘을 선택하여 검증하며, 이를 통해 향후 발전된 착륙 유도 알고리즘의 검증이 가능케 할 수 있다.
본 논문에서는 우선적으로 검증하고자 하는 아폴로 달 착륙 유도 알고리즘에 대하여 확인하며, 대체 지상 플랫폼으로 선택한 멀티로터에 대한 동역학적 특성 및 제어 시스템에 대하여 연구를 수행하였다. 또한, 실제 지상 비행 시험을 수행하기 위하여, 플랫폼 및 비행 시나리오를 구성하였다. 이를 통해, 착륙 유도 알고리즘을 검증하는 시스템을 구축하고 이에 대한 신뢰성 및 추종성을 확인 하기 위하여 실제 비행 시험을 수행하였다. 비행 시험 결과와 착륙 유도 알고리즘의 기준 궤적 및 상태값을 비교 분석함으로써 멀티로터를 이용한 달 착륙 유도 알고리즘 검증 방안 연구에 대한 적합성을 확인 하였다.
본 논문에서의 연구를 통하여 향후 행성 및 달 탐사에서의 착륙 유도, 제어 및 항법 시스템 검증 연구에 신뢰성을 높여 줄 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 통해, 높은 접근성과 용이성을 가지고 착륙 시스템 연구에 신뢰성을 부여해 줄 것으로 예상된다.
