81 수공양용 드론에 적합한 수중 이동 속도는 활용 여부에 따라 다양하게 제시되고 있음
2.4.2 기술기능분석(FAST) 및 기술트리 가 기술기능분석(FAST)
기술기능분석
(Function Analysis System Technique)은 총괄목표(R&D
과제)의 세부목표(단계별목표,
중점기술개발과제, 핵심기술과제, 요소기술)를 도출하기 위한 기본적분석방법임.
목적기능을 ‘다기능 무선 수공양용 드론 개발
’로 정의하고,
이를 기본 기능, 1차 기능 및 2차 기능으로 구분함FAST는 다기능 무선 수공양용 드론의 목적기능을 규정하고 세부기능으로 적용분야
를 분류함으로써 활용 시장 및 니즈, 기술수요를 도출하기 위한 기준으로 활용고가용 운영 시스템 구축 기술 고신뢰 운영 시스템 구축 기술
통신 및 측위 기술 수상 통신 지원 드론 제어를 위한 장거리 통신 드론 제어를 위한 중/단거리 통신
관측 자료 전송
수중 통신 지원 수중드론제어/관측자료 전송을 위한 유선 통신
수중드론제어/관측자료 전송을 위한 무선 통신
수상/수중 통신 연계
기술 이기종 통신 중계를 위한 게이트웨이 저전력 통신
통신지연최소화를 위한 Ultra Low Latency Reliable Communication
(ULLRC) 수중 측위 기술 Navigation Fusion 수공양용 드론 자율
운용 기술 수중 스마트 운용 탐사 목적 지점 이동
수중 장애물 회피 수중 조류/외란 극복 및 경로 추종
초음파 기반 장애물 탐지 기술
지도 구축 및 위치 인식 지도구축
위치인식 자동 촬영 및
매니퓰레이션 목표 자동 촬영 기능
자동 샘플 채취/물체 핸들링 수/공 스마트 운용 기술 수/공 과도상태 운용 기술
임무기반 경로 계획 기술
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기본기능 / 1차기능 2차(요소) 핵심 요소기술
수공양용드론 플랫폼 및 운영 시스템 수공양용 드론
기체 기체 제작 기술 수공 양용 드론 기체 선형 설계 기술
수공 양용 드론 기체 방수 기술 상공/수중 이동을 위한 가변익 설계
기술
수직 이착륙을 위한 회전익 설계 기술 부하(payload) 적재/운용
기술 다기능 적재 공간 설계 기술
부하(payload) 적재 및 운용 기술 짐발(gimbal) 및 매니퓰레이터 기술
동체제어 컨트롤러 운영체제 및 시스템
소프트웨어 기술 커널 및 디바이스 드라이버 제작 기술 부트로더, 커널, 루트파일시스템
제작 포팅 기술
컨트롤러 제작 기술 저전력 고신뢰 메인 컨트롤러
동력원 제공/제어 터빈/배터리 운용 기술 공중 고속 이동을 위한 터빈 운용 기술
터빈 방수 및 발열처리 기술 2차 전지 운용 기술 혼성(hybrid) 동력원 제어
기술 동력원의 선택적 운용 기술
에너지 회수 및 고효율 운용 기술
수
․
공 운용 변환 고속 상공 이동 기술 상공 이동시 자세 제어 기술 고속 이동을 위한 공중 추진 기술❙표 2-43❙ 기술트리 나 기술트리(Technology Tree)
다기능 무선 수공양용 드론의 각 기능별 핵심 요소기술을 기술트리로 작성함
수직 이착륙 기술 파트타임(part-time) 회전익 운용 기술
파트타임(part-time) 가변익 운용 기술
수-공 운용 변환 기술
수중 잠항 기술 수중 잠항시 자세 제어 기술 안정적인 수중 이동을 위한 추진 기술
통합 운영 시스템 관제시스템 제작 기술 통합 관제 시스템 설계 기술 동체 기본 기동 제어 기술
고가용 운영시스템 구축
기술 비상 복귀/회수 기술
관제 편의 제공 기술
고신뢰 운영시스템 구축
기술 시스템 모니터링 기술
제어 시스템 통신 암호화 기술
통신 및 측위 기술
수상 통신 지원 드론 제어를 위한 장거리 통신
광역 고속이동체 제어를 위한 위성 통신
광역 고속이동체 제어를 위한 HF/VHF/UHF 통신 광역 LOS 제어를 위한 microwave
통신
드론 제어를 위한 중/단거리
통신 저지연 LTE 기반 광역 통신 저지연 WiFi 기반 광역 통신
드론 관측 자료 전송 LTE 기반 광대역 통신 Unlicensed band (WIFI) 기반 광대역
통신
87
수중 통신 지원 수중 드론제어/관측자료
전송을 위한 유선 통신 Fiber-optic/ethernet 통신 유선통신 프로토콜 설계 고신뢰 유선통신을 위한 전송/운용
기술
수중 드론제어/관측자료
전송을 위한 무선 통신 RF/acoustic/optical 통신 기술 무선 통신 프로토콜 설계 고신뢰 무선통신을 위한 전송/운용
기술
수상/수중 통신 연계 기술
이기종 통신 중계를 위한
게이트웨이 Medium Access Control (MAC) 기술 RF통신 및 acoustic 통신 전환 기술
FPGA기반 패킷 스위칭 기술
저전력 통신 저전력 통신모듈 기술
Medium Access Control (MAC) 기술 전송전력 최적화 기술
통신 지연 최소화를 위한 Ultra Low Latency Reliable Communication
(ULLRC)
Routing 기술
Packet forwarding 기술
수중 측위 기술 Navigation fusion 절대좌표 확보기술
관성항법기술 음파를 이용한 도플러효과
항법응용기술 압력계를 이용한 수심추출기술
음파를 이용한 고도추출기술
수공양용 드론 자율 운용 기술
수중 스마트 운용 수중 3차원 환경 인지 센서 기반 수중 환경 3차원 모니터링 목표물/장애물 위치 인지 기술
수중환경 인지 센서 기술
수중 항법 및 장애물 회피
경로 계획 수중 자기위치 추정 기술
탐사 임무 기반 경로 계획 기술 장애물 회피 경로 실시간 설계 기술
수중 위치 추정 센서 기술
수중 조류/외란 극복 및 경로 추종
수중 조류/외란 극복 경로추종제어 기술
수중 추진기 기술
3D카메라 기반 수중자세 보정 기술
초음파 기반 장애물 탐지
기술 수중 초음파 센서 기술
수중 장애물 탐지 알고리즘 최소 거리 경로 계산 알고리즘
공중 및 과도구간
주행용 자율지능 공중 자율 운용 수공양용 실시간 3차원 복합정보지도
생성
3차원 복합정보지도 기반 최적 경로 탐색 기술
물체의 영상추적 및 인식 기술 영상기반 오도메트리 추출 기술
수/공 과도 상태 운용 기술 동적 환경에서 수/공 연속(Seamless) 주행을 위한 3차원 환경인식 기술 수/공 통합 자기위치 인식 및 환경
모델링 기술 개발
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수/공 실시간 판단 및 제어기술
임무기반 지능형
자율 운용 임무 기반 경로 계획 동적 환경에서 다중 임무 최적화 기술 복합 임무 계층적 표현 및
목표/부목표 계획 기술 충돌 감지 및 회피 기술 다중 수공드론 협업 임무 기술
AI 기반 자율 운용 딥러닝 기반 비행/항해 성능 향상 비행 상황 경험 축적 기술 신경망 기반 물체인식 DB 구축
구 분
핵심기술군 기술의 정의 핵심어 비고
수 공 양 용 드 론 플 랫 폼 및 운 영 시 스 템
기체 제 작 기 술
수공 양용 드론 기체 자체를 제작 하는 기술이며, 유선형 설계 기술, 가변익 및 동체 수납형 회전익 설 계와 내부 전장의 방수 및 외부 노 출 파트의 방수 처리기술을 포함 함.
드론, 유에이브이, 알오브이, 에이유브이, 무인항공기, 마이크 로라이트, 수중드론, 글라이더, 유선형, 방수, 디자인, 형상, 형 태, 고정익, 가변익, 회전익, 하 이브리드, 내압, 방수, 항력
부 하
(payloa d) 적 재/ 운용 기술
부하(payload) 적재 공간 설계를 포함하며 효율적인 운용을 위한 3 축 짐벌제작/제어, 매니퓰레이터 제작/핸들링/제어 및 밸런싱 유지 기술.
정밀제어, 위치제어, 강인제어, 기구학, 그리핑, 자동 핸들링, 자동 그리핑, 경로생성, 다이나 믹 밸런싱, 모델링 및 제어, 드 론 매니퓰레이션, 짐발, 매니퓰 레이터
터빈/ 배 터리 운 용 기술
공중 고속 이동 시 상공에서의 터 빈 운용, 방수 처리된 터빈의 발열 관리, 수냉/공냉 방열 해석 및 냉각 시스템 및 seawater rechargeable battery 등의 2차 전지 관리 기술
터빈, 배터리, 발열 관리, 해수 충전배터리, 2차전지
혼 성
(hybrid ) 동력 원 제어 기술
수중 잠항 시 사용 하는 배터리의 효율적인 선택 운용 및 잠항 시간 최대화를 위한 혼성(hybrid) 배터 리 운용 기술.
혼성 배터리, 선택 운용, 에너 지 회수
고속 상 공 이동 기술
가변익 전개 후 고속 상공 이동, 자세 제어 및 터빈을 활용한 추진
기법 가변익, 고속, 순항
수직 이 착 륙 기술
회전익 전개 후 수직 이착륙, 회전 익 동체 수납 및 저항 최소화, 터빈 과 회전익 동시 사용 자세 제어
회전익, 수납, 수직이착륙
수중 잠 항 기술
가변익 최소화를 통한 저항 최소 화, 잠항 모드 변환,밸러스터 및 스 러스터를 이용한 잠항 기법, 자세 제어 및 추진 기법
밸러스터, 스러스터, 잠항 관 제 시
스템 제 작 기술
통합 관제 시스템 설계/제작 및 기본 기동을 가능케 하는 제어 기 술
통합관제시스템 고신뢰/
고 가 용 관제 시 스템 제 작 기술
동체의 비상복귀/회수 기법 및 시 스템 모니터링과 보안기법
비상복귀, 시스템 모니터링, 보 안
❙표 2-44❙ 핵심기술군 다 핵심기술군 도출
세부기술분석 결과에서 기술의 보완이나 개발이 필요한 요소기술을 재그룹화하여 다기능 무선 수공 양용 드론에서
3개의 핵심기술군을 구성
여기에서 도출된 핵심기술군은 기술동향분석과 특허분석에 활용
91
구 분
핵심기
술군 기술의 정의 핵심어 비고
통 신 및 측 위 기 술
드 론 제 어 를 위한 장 거리 통 신
장거리 제어 및 정보전송을 위한 전송기술
-안정성, 고신뢰
위성통신, HF/VHF/UHF 통신, microwave 통신, 저지연 통신, 고신뢰 전송 기술
드 론 제 어 를 위한 중 / 단거리 통신
드론제어 및 관측정보전송을 위한 LTE모뎀
-LTE/Wi-Fi 사용 가능 지역에서 무제한적으로 제어 가능
-LTE/Wi-Fi사용 가능 지역에서 고용량 실시간 데이터 전송
LTE, Wi-Fi, 광역통신, 저지 연 통신, 광대역 통신, 실시간 전송, 일인칭 시야, 고신뢰 전송 기술
드론 관 측 자 료 전송
관측 고용량 자료 전송을 위한 전 송기술
비면허대역 전송기술, WIFI, LTE, 광대역 통신, 실시간 전 송, 일인칭 시야 제어
수 중 드 론제어/
관 측 자 료 전 송 을 위 한 유 선통신
수면에 있는 통신 부표와 수중에 서 운영 중인 드론을 유선로 연결 하여 드론제어 및 정보획득을 가능 하게 함
광통신,이더넷, 유선통신 프로 토콜 설계, 고신뢰 유선통신을 위한 전송/운용 기술
수 중 드 론제어/
관 측 자 료 전 송 을 위 한 무 선통신
수면에 있는 통신 부표와 수중에 서 운영 중인 드론을 무선로 연결 하여 드론제어 및 정보획득을 가능 하게 함
RF 통신, 음파통신, 광통신, 프 로토콜 설계, 고신뢰 유선통신 을 위한 전송/운용 기술
이 기 종 통신 중 계를 위 한 게이 트웨이
수중 잠항 중이 드론과 운영자가 간의 통신을 위해서는 수중 드론- 수상 게이트웨이-지상 운용자 연 계를 위한 이기종 (전파-음파) 중 계 게이트이 기술이 필요
이기종 중계 게이트웨이 무선 통신 음향 라우팅 패킷스위칭 매체접근제어
저 전 력 통신
RF 및 음향 통신에 필요한 전력을 최소화하기 위한 기술
저전력 무선 통신 음향 전력 최소화 전송전력 매체접근제어
통신 지 연 최소 화를 위 한 ULLRC
전송지연이 잦게 발생하는 네트워 크를 위한 통신 기술
전송지연 통신 무선 라우팅 패 킷포워딩 매체접근제어
Naviga t i o n Fusion
수중에서는 GPS를 사용할 수 없기 때문에 기존의 다양한 측위 기술을 결합하여 수중에서 운용중인 드론 의 실시간 위치를 획득하는 기술
절대좌표 확보기술, 관성항법 기술, 도플러효과 항법응용기술, 압력계를 이용한 수심추출기술 네비게이션, 포지션, 음향, 소리, 사운드, 음파,상대, USBL, 수 심, 압력, Inertial Motion Unit, 관성항법