무인항공기 비행제어시스템이론보고서국내외 무인항공기의 종류와 해당임무 및 앞으로 예상되는 임무MQ-9 리퍼MQ-9 리퍼 체계는 성공적인 미군의 1세대 무인 항공기인 프리데이터(Predator-A)의 개량형으로 4-5기의 비행체, 지상관제소(GCS), 통신팀과 현역과 기술요원으로 구성된 지원 인력으로 구성되어 있습니다. 조종사와 정보처리 요원 2명으로 구성되어 있는 MQ-9 리퍼의 조종사들은 원거리에 위치한 지상 관제소에서 리퍼를 조종하며, 무인 항공기의 작전 지원시 현장 지휘관의 요구에 따라 센서장비와 무장을 선별하여 탑재하므로 다양한 특수작전에 효율적인 무장의 탑재와 운용이 가능합니다.1. 제원 및 탑재장비MQ-9 리퍼는 General Atomic Aeronautical System사에서 생산되는 무인 탐색 공격기(Hunter/Killer Weapon System)계열중의 하나로서 전장이 11m(36ft), 날개 길이 20.1m(66 ft), 높이3.8(12.5 ft), 중량1,676Kg(3,700파운드), 추력이 최대 157 파운드이며, 최대 상승 고도는 15,240m(50,000)이고, 순항 속도는 최대 260 노트(230 mile/hr) 입니다, 평균 작전 순항 속도는 150 ~ 179 노트(Kts)입니다. 체공 시간은 14시간에 달하며 탑재 무장은 AGM-114 Hellfire Missile, GBU-12, GBU-38 JDAM 등 총계 1,701Kg(3,750 파운드)의 무장을 탑재한다. MQ-9 리퍼의 조종 요원은 2명이며, 대당 가격은 6800만불 입니다.MQ-9 리퍼의 기본 탑재 장비의 구성에는 목표의 획득 및 확인을 위한 강력한 센서 시스템이 탑재되어 있으며, 적외선 센서, 주간 칼라 TV 영상과 영상 강화 신호 TV를 통하여 정찰 영상이 공급되며, 수집된 영상정보는 적외선 비디오로 통합된 영상 혹은 각각 분리된 화상 신호로 전송됩니다. 레이져 유도 미사일과 JDAM유도를 위한 레이져 거리계와 개구 합성 레이다(SAR)도 탑재되어 있으며 항법 유도를 위한 칼라 영상 카메라도 설치되어 있습니다.2. 임무리퍼는 아프간과 이라크의 전쟁지역에서 정찰, 폭격, 근접지원임무를 수행중에 있습니다.또한 국토 안보부(Homeland Security )는 미국과 멕시코 국경을 감시하기위하여 Predator B를 구입하여 MQ-9 CBP-101 로 명명하여 사용하고 있고, 2005년 10월부터 마약 및 불법입국자 정찰활동을 시작하여 959시간이상을 정찰 비행을 하였으며, 정찰 결과로 2,309명의 범인 체포와 8,267 Pound 의 마약을 압수하는데 중요한 역할을 하였다. 이러한 성공적인 리퍼의 운용 결과 국토 안보부는 두번째 기체를 구입하여 CBP-104로 명명하여 사용하고 있습니다.MQ-9 리퍼는 영국과 호주 해군에 유일하게 구매되었으며, 영국은 2006년 11월 두대의 MQ-9 리퍼를 구매하여 영국의 Canberra PR9 정찰기를 대체하려는 계획을 가지고 있으며, 호주 해군은 MQ-9 리퍼의 해군 형 무인기인 Mariner를 시험용으로 구입하여 광대한 호주의 해안선을 따라 불법 어로, 마약 밀수의 감시와 불법 이민자의 감시에 사용할수 있는 MQ-9 리퍼 무인 항공기의 능력을 시험하고 있습니다. 호주의 Mariner 리퍼는 호주 해군의 Armidale급 순시선과 해역 방어 사령부와 합동 작전을 수행하고 있습니다.3. 예상임무MQ-9 리퍼는 각군의 작전 특성에 부응하여 특성화 되어 개발되고 있습니다. 공군의 MQ-9 리퍼 체계와는 다르게 해군의 Mariner 체계는 해군의 항공모함을 중심으로 광역 해상 정찰 작전을 수행하는 체계로 개발될 것입니다. Mariner체계는 동력으로 터보프롭 엔진을 사용하며, 항공모함 탑재를 위하여 날개를 분리하거나 접을 수 있으며 착륙 장치인 랜딩기어는 강도가 보강되고 착륙시 기체의 포획을 휘한 후크(Arresting Hook)를 추가로 장치하고, 외부의 비행 동체 표면 형상을 해상 기동에 적합하게 최적화 하며, 탑재 공간 6개소를 유지하므로서 총 1,360Kg(3,000 Pound)의 탑재 능력을 가지게 됩니다. 또한 연료 탑재량을 증가시켜 최장 49시간의 체공 시간을 확보하도록 설계 되어 있습니다.무인항공기 시스템 구성1. 비행체 요소- 추진장치(엔진)- 연료장치- 전기 항법 전자, 전기, 통신 장비FCC : 1) 지상제어 시스템과의 통신2) 항법센서, GPS등 외부 장치와의 인터페이스3) Guidance 알고리듬.4) 미션관리 루틴5) 서보제어출력 연산 알고리듬AHRS : 축의 가속도와 3축의 자이로 ,3축 지자기센서를 기본으로 하드웨어가 구성되며가속도는 중력가속도를 이용한 각도를 계산하여 동적자세를 계산하는 자이로와크로스오버하여 나온값을 지자기센서까지 크로스오버하여 사용합니다.GPS : 비행중 무인항공기의 위도, 경도, 속도, HEADING 정보를 출력하고 보통 10Hz이 상의 위치갱신속도와 1~2미터 이내의 정밀도를 보이는 GPS를 사용합니다.PWM Generator : 무인항공기에 사용되는 모든 제어 신호가 디지털값으로 출력되기 때문에 이를 servo motor에서 사용할수 있는 PWM 파형 형식으로 변환해주는 장비입니다.두가지 기능으로는 수동 및 자동 제어 신호를 PWM파형으로 변환해 주는 기능과 통신 MODEM이나 비행제어 컴퓨터가 동작하지 않는 경우자동으로 비행상태를 전환하는 FAIL-SAFE 기능입니다.MODEM : 지상과 항공기 사이의 교신을 위해 사용되어 집니다.2. 지상통제 장치 요소 : 임무 계획 수립과 비행체 및 임무 탑재체의 조종 명령, 통제 그리고 영상 및 데이터의 수신 등 무인항공기 운용을 위한 주 통제 장치를 말합니다.3. 임무 탑채제 요소 : 카메라, 합성구경 레이더, 통신 중계기, 무장등의 임무수행을 위해비행체에 탑재되는 장비를 말합니다.4. 데이터 링크 요소 : 비행체 상태의 정보, 비행체의 조종 통제, 임무 탑재체가 획득하거나수행한 정보 등의 전달에 요구되는 비행체와 지상간의 무선 통신 요소를 말합니다.5. 이착륙 장치 요소 : 무인항공기가 지상으로부터 발사 및 이륙하고 착륙 및 회수하는 데필요한 장치를 말합니다..6. 지상 지원 요소 : 무인항공기 시스템의 운용과 유지를 위해 소요되는 일련의 지상 지원설비 및 인력 등을 총칭하는 말이며 무인항공기의 효율적인 운용에 필요한 분석, 정비, 교육 장비 시스템을 포함합니다.항공기의 자세 측정 방법 및 자세제어IMU란 inertial measurement unit 약자로 직역하면 관성측정 장치라는 의미를 가집니다.이동관성을 측정할 수 있는 가속도계 회전관성을 측정할 수 있는 자이로계 방위각을 측정할 수 있는 자계를 하나로 통합한 시스템을 IMU라 할수 있습니다. 여기서 자이로와 가속도를가지고 자세를 측정하는 것을 ARS(Atitude Reference System)이라 하고 자이로와 가속도 그리고 지자기를 이용하여 자세를 측정하는 것을 AHRS(Atitude Heading ReferenceSystem)라 합니다.자세제어시 가속도센서는 이동거리를 측정하는 것이 아니라 중력가속도를 이용한 각도를 계산하여 자이로와 가속도를 크로스오버 하여 사용하게 됩니다. 두 센서를 크로스오버 하여 나온 값을 지자기센서까지 크로스오버하게 되면 완벽한 AHRS(Atitude Heading ReferenceSystem)이됩니다. 다른 부분으로써는 INS(Inertial Navigation System)이 있습니다.이것은 가속도계를 두 번적하고 이동거리를 측정하고 GPS와 연동하는 것을 위와 같이 정의하는 것입니다. 이를 모두 포함한 것을 IMU라합니다.PID제어(Proportinal(비례) Integral(적분) Differential(미분))자동제어 방식 가운데서 가장 흔히 이용되는 제어방식으로 비례, 적분, 미분의3가지 조합으로 제어하는 것으로 유연한 제어가 가능합니다.PI 제어로 실제 목표값에 가깝게 하는 제어는 완벽하게 할 수 있으나 제어 응답의 속도가 문제입니다. PI 제어에서는 목표값으로 제어할 수 있지만, 일정한 시간(시정수)이 필요합니다. 이때 정수가 크면 외란이 있을 때의 응답 성능이 나빠집니다. 즉, 외란에 대하여 신속하게 반응할 수 없고, 즉시 원래의 목표값으로는 돌아갈 수 없습니다. 그래서, 필요하게 된 것이 미분 동작입니다. 이것은 급격히 일어나는 외란에 대해 편차를 보고, 전회 편차와의 차가 큰 경우에는 조작량을 많이 하여 기민하게 반응하도록 합니다. 이 전회와의 편차에 대한 변화차를 보는 것이 "미분"에 상당하고, 이 미분동작을 추가한 PID 제어의 경우, 제어 특성은 아래 그림과 같이 된니다. 이것으로 알 수 있듯이 처음에는 상당히 over drive하는 듯이 제어하여, 신속히 목표값이 되도록 적극적으로 제어해 갑니다.
조선시대 성곽302_20100425_021. 서울성곽 2. 수원화성 3. 고창읍성조선시대의 성곽서울성곽1.위치서울 종로구 누상동에 위치 서울성관은 높이 12m의 돌로 쌓여졌고, 북악산을 주산으로 하여 낙산, 남산, 인왕산의 능선을 따라 세워졌으며, 총길이는 약17km에 이른다.서울성곽1.축성시기와 성벽 축조의 발전과정1394년 10월 25일 (음력) 조선왕조가 도읍을 한양으로 천도한 뒤, 태조 4년(1395) 도성축조도감을 설치하고 한양을 방위하기 위해 성곽을 쌓도록 하였다. 태조 5년(1396) 1차 축성공사가 49일간 진행되었다 세종 4년(1422)에 대대적으로 고쳤는데, 흙으로 쌓은 부분을 모두 돌로 다시 쌓고 공격 ·방어 시설을 늘렸다. 숙종 30년(1704)에는 정사각형의 돌을 다듬어 벽면이 수직이 되게 쌓았는데 이는 축성기술이 근대화되었음을 보여준다.서울성곽1.축성시기와 성벽 축조의 발전과정세종 4년의 성벽숙종 30년의 성벽서울성곽1.서울성곽의 곡장곡장은 평지에 건축된 치성과는 달리 각이 없는 둥근 형태로 성곽의 일부를 바깥으로 돌출시켜 방어상 중요위치에 관측소나 포대를 설치한 시설물이다 서울 성곽에서 곡장은 두 곳이 있으며 백악산과 인왕산이다.백악산 곡장서울성곽1.서울성곽의 옹성도성의 8개의 문 가운데 동쪽에 있는 흥인지문(동대문)은 유일하게 옹성을 갖추고 있으며, 조선 후기 건축 양식을 잘 나타내고 있다. 조선 태조 7년(1398)에 완성하였다가 단종 원년(1453)에 고쳐 지었고, 지금 있는 문은 고종 6년(1869)에 새로 지은 것이다.수원화성2.위치경기도 수원시 팔달구와 장안구에 걸쳐 있는 길이 5.4킬로미터의 성곽이다수원화성2.축성시기와 축성방법수원화성은 조선 후기 정조때 축조한 성으로 1794년 착공하여 1796년 9월 10일에 준공되었으며 고도로 발전된 과학적 특징을 고루 갖추고있다 기존에 화강암으로 쌓았던 방식에서 정약용이 고안한 거중기와 녹로 유형거, 동차와 설마 등을 이용해 벽돌로 쌓는 방식이 사용되었다. 거중기, 녹로 등 신기재를 사용해 만들어졌다. 화성은 군사적 방어기능과 상업적 기능을 함께 보유하고 있으며 실용적인 구조로 되어 있어 동양 성곽의 백미로 평가 받는다.거중기동차와 설마녹로수원화성2.http://blog.naver.com/newturns302수원화성 팔달문수원화성2.수원화성의 치성수원화성에는 치성이 10곳 있는데, 서일치, 서이치, 용도서치, 용도동치, 동일치, 동이치, 동삼치, 남치, 북동치가 있으며 150m마다 치성이 세워져 있으며 또한 이런 치성을 응용한 공심돈, 포루, 포루, 적대등이 있다 적대는 성문과 옹성에 접근하는 적을 막기 위해 성문의 좌우에 성곽보다 높게 축조한 건축물이다 포루는 돌출된 성벽의 내부에 3개 층의 공간으로 포를 설치한 건축물이다 모두 일종의 치에 속한다수원화성 치성의 위치수원화성2.북동적대서포루북포루수원화성2.수원화성의 봉돈비상상태를 알리기위한 통신시설로 전달하기 편하게 성 동쪽에 건설되었다. 낮에는 연기신호 밤에는 횃불신호 1개 - 평시 2개 - 적이 나타남 3개 - 국경에 접근함 4개 - 국경을 침범함 5개 - 교전함수원화성2.수원화성의 암문암문은 적에게 들키지 않게 군수물자를 성안으로 공급하기 위한 문으로 수원화성에는 서남암문, 서암문, 북암문, 동암문에 건설되어있다수원화성2.수원화성의 옹성옹성은 수원화성의 4대문인 팔달문,장안문,화서문, 창룡문중에 팔달문, 장안문, 화성문에 설치 되어있다팔달문장안문화서문수원화성2.수원화성의 옹성옹성은 수원화성의 4대문인 팔달문,장안문,화서문, 창룡문중에 팔달문, 장안문, 화성문에 설치 되어있다팔달문장안문화서문고창읍성3.위치- 위치 전북 고창군 고창읍 읍내리에 위치하고 있는 고창읍성은 둘레 약1,680m, 높이는 약4m에 달한다. 고창읍성은 우리나라 3대 읍성 중에서 하나로, 낙안읍성, 해미읍성과 함께 중요한 읍성유적으로 손꼽힌다.고창읍성3.조선시대 초기의 이 성은 단종 원년(1453)에 건설된 것으로 추정되고 고창지역의 통치와 외적의 방어라는 2가지 목적을 두고 만들어졌다. 나주진관, 입암산성 등과 더불어 호남대륙을 방어하는 요충지였다. 본래의 방어라는 목적도 있었지만, 주로 행정적인 역할을 많이 하였다. 고창읍성의 성벽은 자연석으로 쌓았으나 안팎을 잘 맞추어 쌓아 잘 보존되어 있다.축성시기와 축성방법고창읍성3.고창읍성의 치성고창읍성3.고창읍성의 옹성옹성은 고창읍성의 등양루(동문), 공북루(북문), 진서루(서문)에 설치 되었다고창읍성3.고창읍성의 옹성동문서문고창읍성3.고창읍성의 옹성북문Thank you!{nameOfApplication=Show}