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Cooperative circular pattern target tracking by multiple UAVs using navigation function = Navigation 함수를 이용한 다수 무인기의 원 형태 목표물 추종 유도법칙 연구
서명 / 저자 Cooperative circular pattern target tracking by multiple UAVs using navigation function = Navigation 함수를 이용한 다수 무인기의 원 형태 목표물 추종 유도법칙 연구 / Jin-Sung Hong.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
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If the UAVs measure only the range from the target in a two-dimensional space and the range sensor has the minimum error covariance at some distance from the target (the so-called sweet spot), then an optimal configuration is the one in which the UAVs are uniformly placed in a circular fashion around the target. The determinant of the Fisher Information Matrix (FIM) is very sensitive to changes in range but exhibits far less sensitivity to changes in angular separation. If the gradient descent method using the FIM is employed, which is considered an appropriate algorithm for real-time applications, it first reduces the range as much as possible. It results in the UAV configuration at the same distance from the target, but not in evenly spaced positions according to the initial condition. From the point of view of information, the optimal position of UAVs for minimizing the uncertainties of the target information is evenly spaced positions around the target. Our study proved that the proposed guidance law made multiple UAVs to be deployed at the optimal positions. To prove the validity of the proposed guidance law, the results were compared with the previous approach, which considered specific conditions because such an observation helped us to anticipate how the guidance law works properly. From a simulation with ten UAVs which started from random positions, it was verified that the proposed guidance law steered the UAVs to the sweet spot in evenly spaced locations. It was also showed that ten UAVs never collided with each other and automatically maximized the Fisher Information Matrix.

다수 무인기 2차원 공간에서 표적으로부터의 거리만을 측정하고, 거리 센서가 표적으로부터 어느 정도 거리에서 최소 오차 공분산 (소위 sweet spot)을 갖는 경우, 최적의 배치는 표적 주위에 원형으로 일정하게 배치되는 것이다. 실시간으로 명령을 계산하기 위하여 FIM(Fisher Information Matrix)을 사용한 그래디언트 디센트 방식을 사용하면, 피셔 정보 매트릭스는 거리 변화에 매우 민감하지만 각도 분리의 변화에 대한 민감도는 훨씬 적다. 따라서, 목표물로부터 동일한 거리에있도록 무인기를 제어하지만, 초기 조건에 따라 목표물 주위에 고르게 이격 된 위치는 생성하지 않게 된다. 정보의 관점에서, 표적 정보의 불확실성을 최소화하기위한 무인기의 최적 위치는 표적 주위로 고르게 이격 된 위치이다. 본 논문에서는 다수의 무인기 최적의 위치에 배치 할 수 있는 유도 명령을 제안하였다. 제안한 유도 명령이 정상적으로 동작하는지 입증하기 위해 특정 조건을 고려하여 이전의 접근법과 비교하였다. 또한, 임의의 위치에서 시작된 10대의 무인기를 사용한 시뮬레이션을 통해 제안한 유도명령이 무인기를 균일 한 간격의 스위트 스폿으로 움직일 수 있는 것을 확인하였다. 이때, 무인기는 서로 충돌하지 않고 최종적으로 피셔 정보 매트릭스를 최대화 함을 확인하였다.

서지기타정보

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청구기호 {DAE 18023
형태사항 v, 75 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 홍진성
지도교수의 영문표기 : Hyo-Choong Bang
지도교수의 한글표기 : 방효충
Appendix : A, minima of the FIM. - B, Convergence analysis of a navigation function
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학과,
서지주기 References : p. 54-58
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