무인항공기의 저고도 도시 공역에서 ADS-B 정보를 활용한 충돌 회피 3차원 궤적 계획

Core Concepts

저고도 도시 공역에서 무인항공기의 안전한 3차원 궤적 계획을 위해 ADS-B 정보를 활용하여 공역을 분할하고 효율적인 궤적 계획 알고리즘을 제안한다.

Abstract

이 논문은 저고도 도시 공역에서 무인항공기의 안전한 3차원 궤적 계획 방법을 제안한다.
첫째, 공역을 다수의 부공역으로 분할하고 ADS-B 정보를 활용하여 부공역 간 궤적 계획 알고리즘(SSP)을 제안한다. SSP는 동적 프로그래밍, 슬라이딩 윈도우, 인력 메커니즘을 활용하여 부공역 간 안전하고 효율적인 궤적을 계획한다.
둘째, 부공역 내부에서의 궤적 계획을 위해 PSO-RRT 알고리즘을 제안한다. PSO-RRT는 PSO와 Bi-RRT 알고리즘을 결합하여 장애물 회피와 에너지 효율성을 동시에 고려한다.
시뮬레이션 결과, SSP 알고리즘은 부공역 내 최대 무인항공기 수와 전체 궤적 길이를 감소시켰다. PSO-RRT 알고리즘은 RRT와 Bi-RRT 대비 궤적 비용을 감소시켰다. 이를 통해 ADS-B 정보를 활용한 무인항공기의 안전하고 효율적인 3차원 궤적 계획이 가능함을 보였다.

Stats

부공역 내 최대 무인항공기 수는 SSP 알고리즘이 기존 방식보다 더 작다.
PSO-RRT 알고리즘의 궤적 비용이 RRT와 Bi-RRT 알고리즘보다 더 낮다.

Quotes

"저고도 도시 공역은 복잡하고 가변적인 환경을 특징으로 한다."
"ADS-B는 항공기 정보의 지속적인 감시를 실현한다."
"SSP 알고리즘은 부공역 간 안전하고 효율적인 궤적을 계획한다."
"PSO-RRT 알고리즘은 장애물 회피와 에너지 효율성을 동시에 고려한다."

Key Insights Distilled From

Three-Dimension Collision-Free Trajectory Planning of UAVs Based on ADS-B Information in Low-Altitude Urban Airspace

by Chao Dong,Yi... at arxiv.org 04-30-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.18436.pdf

Deeper Inquiries

저고도 도시 공역에서 무인항공기 간 협력을 고려한 궤적 계획 방법은 어떻게 설계할 수 있을까?

저고도 도시 공역에서 무인항공기 간 협력을 고려한 궤적 계획 방법은 다음과 같이 설계할 수 있습니다. 먼저, 무인항공기들이 ADS-B 장치를 장착하여 높은 주파수의 정보 교환을 달성하도록 합니다. 이를 통해 무인항공기들은 고빈도의 정보 교환을 통해 더 높은 상황 인식 능력을 갖게 됩니다. 또한, 저고도 도시 공역을 여러 개의 하위 공역으로 나누어 각 하위 공역에 대한 지속적인 모니터링을 실시합니다. 이를 통해 공역 분할을 기반으로 SSP 알고리즘을 활용하여 하위 공역 간의 굵은 궤적 계획을 수행하고, PSO-RRT 알고리즘을 활용하여 하위 공역 내의 궤적 계획을 수행합니다. 이를 통해 무인항공기들은 안전과 효율을 동시에 고려한 궤적을 계획할 수 있습니다.