Ⅰ. 비행 제어 시스템

비행 제어 시스템은 드론의 CPU 시스템, 즉 드론의 핵심 구성 요소라고 이해할 수 있습니다. 주된 기능은 다양한 명령을 전달하고 각 구성 요소가 반환하는 데이터를 처리하는 것입니다. 인체의 뇌와 유사하게 신체 각 부위에 명령을 보내고 각 구성 요소가 반환하는 정보를 수신하며, 연산 후 새로운 명령을 내립니다. 예를 들어 뇌가 손에게 물컵을 집으라고 명령하고, 손이 컵에 닿은 뒤 물이 너무 뜨거워 물러나면서 이 정보를 뇌로 되돌려 보내면 뇌는 실제 상황에 따라 새로운 명령을 내립니다. 비행 제어가 구현하는 기능은 주로 드론 자세 안정화 및 제어, 드론 임무 장비 관리, 비상 제어의 세 가지 범주로 나뉩니다.

1. 비행 제어 시스템

비행 제어 시스템은 드론의 CPU 시스템, 즉 드론의 핵심 구성 요소라고 이해할 수 있습니다. 주된 기능은 다양한 명령을 전달하고 각 구성 요소가 반환하는 데이터를 처리하는 것입니다. 인체의 뇌가 신체 각 부위에 명령을 보내고 각 부위가 반환한 정보를 수신하여 처리한 뒤 새로운 명령을 내보내는 것과 유사합니다. 예를 들어 뇌가 손에게 물컵을 집으라고 명령했지만 손이 컵에 닿아 물이 너무 뜨겁다는 것을 알게 되면 손을 물리고 이 정보를 뇌로 되돌려 보내고, 뇌는 실제 상황에 따라 새로운 명령을 내보냅니다. 비행 제어 시스템이 구현하는 기능은 주로 무인기 자세 안정성 및 제어, 무인기 임무 장비 관리, 비상 제어의 세 가지 범주로 나뉩니다.

1.1 비행 제어 기능

기능:

①.무인 헬리콥터 자세 안정성 및 제어
② 자율 항법 비행 및 궤적 제어
③ 이착륙 제어
④ 비행 관리
⑤ 임무 장비의 관리 및 제어
⑥ 비상 제어
⑦정보 수집 및 전송
2. 작동 원리

헬리콥터의 운동은 자세 운동과 궤적 운동으로 이루어집니다.

조종사가 헬리콥터의 자세 운동과 궤적 운동을 제어합니다.

비행 제어 시스템은 조종사를 부분적으로 또는 완전히 대체하여 헬리콥터의 자세 운동과 궤적 운동을 직접 제어할 수 있고 비행 품질을 향상시킬 수 있는 제어 시스템입니다. 사람이 직접 개입하지 않는 조건에서 헬리콥터의 비행을 자동으로 제어할 수 있는 제어 시스템 세트입니다.

3. 기본 기능
①자율 주행 기능으로, 자세 유지, 방위 유지, 고도 유지 등이 있습니다.
②헬리콥터의 조종성과 안정성(비행 품질)을 향상시킵니다.
③궤적 제어, 자동 항법, 자동 착륙, 수직 이착륙, 자동 호버링, 자동 전환 비행 등의 기능을 구현할 수 있습니다.

II. MEMS 자이로스코프

자이로스코프는 각운동량 보존 이론에 기반하여 설계된, 방향을 감지하고 유지하는 데 사용되는 장치입니다. 자이로스코프는 주로 축에 위치하여 회전할 수 있는 휠로 구성됩니다. 자이로스코프가 회전하기 시작하면 휠의 각운동량 때문에 방향 변화에 저항하려는 성질이 생깁니다. 자이로스코프는 항법, 측위 등 여러 시스템에 자주 사용됩니다.

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)는 “Micro Electro Mechanical systems”의 약자로, 마이크로/나노 기술에 기반한 첨단 기술입니다. MEMS 기술은 마이크로/나노 소재의 설계, 가공, 제조, 측정 및 제어를 의미합니다. 기계 부품, 광학 시스템, 구동 부품, 전자 제어 시스템을 하나의 마이크로 시스템으로 통합합니다. 이러한 미세 전자기계 시스템은 정보나 명령을 수집, 처리, 전송할 수 있을 뿐만 아니라 획득한 정보에 따라 또는 외부 명령에 따라 스스로 동작할 수도 있습니다.

.관성 항법 시스템

관성 항법 시스템(INS)은 외부 정보에 의존하지 않고 외부로 에너지를 방출하지 않는 자율 항법 시스템입니다. 작동 환경은 공중과 지상뿐만 아니라 수중도 포함합니다. INS의 기본 원리는 뉴턴의 역학 법칙에 기반합니다. 관성 기준 좌표계에서 운반체의 가속도를 측정하고 이를 시간에 대해 적분한 뒤 항법 좌표계로 변환함으로써 항법 좌표계에서의 속도, 방위각, 위치 등의 정보를 얻을 수 있습니다.

관성 항법 시스템은 다음과 같은 장점이 있습니다:

①외부 정보에 의존하지 않고 외부로 에너지를 방출하지 않는 자율 시스템이므로 은폐성이 우수하고 외부 전자기 간섭의 영향을 받지 않습니다.
②공중, 지표면, 심지어 수중에서도 전천후·전시간대에 운용할 수 있습니다.
③위치, 속도, 방위, 자세각 데이터를 제공할 수 있으며 생성되는 항법 정보의 연속성이 우수하고 노이즈가 적습니다.
④데이터 갱신률이 높고 단기 정확도와 안정성이 우수합니다.

IV. GPS

GPS는 Global Positioning System의 약자입니다. GPS 측위 위성을 활용하여 전 세계에 실시간 측위 및 항법을 제공하는 시스템입니다. 글로벌 위성 항법 시스템이라고도 하며 미국 국방부가 개발하여 구축했습니다. GPS는 전 세계 사용자에게 저비용의 정확한 3차원 측위, 속도 및 정밀 시각 정보를 제공하는 고정밀 위성 항법 시스템입니다. 위성 통신 기술이 항법 분야에 적용된 대표적인 사례로서 전 세계의 정보화 수준을 크게 향상시켰고 디지털 경제의 발전을 촉진했습니다.

1. 작동 원리

위성 신호에 포함된 정보에는 위성의 성도 궤도 정보와 매우 정확한 시각 신호가 있습니다. 속도-시간-거리 공식과 4점 측위 원리를 활용하여 사용자의 위치를 결정할 수 있습니다.

2. RTK

RTK(Real-time Kinematic)는 새롭게 널리 사용되는 GPS 측량 방식입니다. 기존의 정적 측량, 신속 정적 측량, 동적 측량은 모두 후처리 과정을 거쳐야 센티미터급 정확도를 얻을 수 있었습니다. 그러나 RTK는 현장에서 실시간으로 센티미터급 측위 정확도를 제공할 수 있습니다.

반송파 위상 동적 실시간 차분 방식을 채택하고 있습니다. 속도가 빠르고 정확도가 높아 GPS 응용 분야의 중요한 이정표입니다. 그 등장으로 측량 및 매핑, 각종 제어 측량 작업이 편리해졌고 현장 작업 효율이 크게 향상되었습니다.

시안 블루 조이 항공우주기술 유한회사(Xi'an Blue Joy Aerospace Technology Co., Ltd.)의 모든 기종은 RTK 측위를 사용합니다.