The flight consists of 5 phases : take-off, climb, cruise, approach and landing. The landing phase occupies the lowest flight operating time, but the highest accident rate and it is one of the most difficult part in flight. Most recently developed UAVs have an automatic landing capability to meet the level 3 automation level defined by DARPA. For manned aircraft, pilots are trained to prepare for emergencies during landing, but for UAVs, it should rely on solely on the flight control system. As a result, researches on automatic landing technique of UAV have been actively conducted for the past decade. In particular, intensive research has been carried out in areas of control techniques and navigation accuracy improvement using image. However, it is true that most of the studies have risks about applying to UAVs operating in actual field. Besides control techniques and vision based techniques, this thesis proposes other method to improve the accuracy of automatic landing of Fixed-Wing UAV. The proposed method is that generating a flare reference trajectory on-line fast using the current POSE information of the UAV and the geometrical information of the runway right before entering the flare phase. PID control technique used in most UAVs was used and additional navigation devices that enhance POSE information were not considered. Moreover, the proposed flare reference trajectory is applied to a UAV model similar to the tactical class UAV operating in military and compared with flare reference trajectory used in practice. In addition, the results for automatic landing accuracy of the proposed flare reference trajectory and flare reference trajectory used in practice were compared and analyzed in consideration of the error of the navigation sensors used in the automatic landing and the atmospheric disturbance conditions that may occur in the landing environment.
비행은 이륙, 상승, 순항, 접근, 착륙의 5단계로 구성되어 있다. 그 중 착륙 단계는 비행 운항 시간에서 가장 낮은 시간을 차지하고 있지만 사고 발생률이 가장 높은 단계이며 비행에서 가장 어려운 부분 중 하나이다. 근래의 개발된 대다수 UAV는 미고등국방연구원(DARPA)에 의해 정의된 Level 3 단계의 자동화 수준을 충족하기 위해 자동 착륙 기능을 갖추고 있다. 유인 항공기의 경우 착륙 단계 중 발생하는 비상 상황에 대비한 조종사 교육을 실시하지만 UAV의 경우 비행 제어 시스템에만 의존해야 한다. 이로 인해 지난 10여 년간 UAV의 자동 착륙 기술에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 특히 제어 기법과 영상을 활용하여 항법 정확도 향상 분야에 집중적으로 연구가 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구들은 실제 군에서 운용 중인 비행체에 적용하기에는 위험 부담이 있는 것이 사실이다. 본 논문에서는 제어 기법과 이미지를 활용한 방법 이외에 고정익 UAV의 자동 착륙 정확도를 향상 시킬 수 있는 다른 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방법은 UAV의 현재 POSE 정보와 활주로의 기하학적 정보를 이용하여 플레어 단계에 진입하기 직전에 온라인으로 플레어 기준 궤적을 빠르게 생성 하는 것이다. 대부분의 UAV에서 사용하는 PID 제어 기법을 사용하였으며 POSE 정보를 향상 시키는 추가 항법 장치는 고려하지 않았다. 그리고 제안한 플레어 기준 궤적을 실제 전술급으로 운용 중인 유사 UAV 모델에 적용하여 실무에서 사용하는 플레어 기준 궤적과 비교 분석하였다. 또한 자동 착륙 시 사용하는 항법 센서의 오차 및 착륙 환경에서 일어날 수 있는 대기 외란 환경 조건을 고려하여 제안한 플레어 기준 궤적과 실무에서 사용하는 플레어 기준 궤적의 자동 착륙 정확도에 대한 결과를 비교 분석하였다.
