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Korea Society for Naval Science and Technology - Vol. 3 , No. 1

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[ Article ]
Journal of the KNST - Vol. 3, No. 1, pp. 56-61
Abbreviation: KNST
ISSN: 2635-4926 (Print)
Print publication date 31 Mar 2020
Received 12 Nov 2019 Revised 21 Dec 2019 Accepted 06 Feb 2020
DOI: https://doi.org/10.31818/JKNST.2020.03.3.1.56
다수 해양무인이동체의 자율운항을 위한 다중장애물 충돌회피 군집제어 알고리즘 연구
박신배¹^{, *} ; 박종호²

1(재)국방과학연구소 해양기술연구원 책임연구원

2하버드대학교 MGH 센터 Post-doc. 특별연구원
A Study on the Formation Control Algorithms of Multi-Obstacles Collision Avoidance for Autonomous Navigation of Swarm Marine Unmanned Moving Vehicles
Shin-Bae Park¹^{, *} ; Jong-ho Park²
1Researcher, Marine Technology Research Institute, Agency for Defense Development

2Post-doctoral fellow, MGH center for Caner Immunology Cutaneous Biology Research, Harvard University

Correspondence to : ^*Shin-Bae Park Maritime Technology Research Institute, Agency for Defence Development, Seoul, Republic of Korea Fax: +82-55-540-3737 E-mail: psb7006@naver.com
© 2020 Korea Society for Naval Science & Technology

초록

본 논문에서는 다수의 무인기, 무인수상정, 무인지상차량, 무인로봇 같은 군집 무인이동체의 자율운항을 위한 여러 종류의 군집제어 알고리즘 적용을 기술한다. 행동기반 군집제어는 각각의 무인이동체들이 목표를 달성하기 위해 분산형 시스템에 적용된다. 가상구조 군집제어는 모든 무인이동체들이 중앙통제에 의해서 제어된 중앙집중형 시스템에 적용되며, 마지막으로 선도-추종 군집제어는 분산형과 중앙집중형의 혼합형이다. 다중장애물이 있는 경우와 없는 운용 환경에서 다수 무인이동체들의 자율운항에 대해 3종류의 행동기반, 가상구조, 선도-추종 군집제어 알고리즘을 이용한 시뮬레이션 결과를 보여준다.

Abstract

This paper presents three kinds of formation control algorithms for autonomous navigation of swarm shape unmanned moving vehicles(SUMVs) such as unmanned air vehicles(UAVs), unmanned surface vehicles(USVs), unmanned ground vehicles(UGVs) and robots,. The ability and efficiency of SUMVs systems depend on the functions of the single vehicles and the control structure. Behavior-based strategy is used for decentralized system to accomplish its individual goal. Virtual structure is an example of control strategy for a centralized system, where a central unit is controlling the motion of all SUSVs in the system. Leader-follower strategy is a hybrid of centralized and decentralized systems. The results of this study can be applied to the autonomous navigation system design for swarm maritime unmanned system of our project in near years. The simulation results of behavior based, virtual structure, and leader-follower formation control for autonomous navigation of swarm unmanned moving vehicles with and without multi-obstacles in dynamic environment are shown.


Keywords: Marine Unmanned Moving Vehicle, Behavior Based, Virtual Structure, Leader-Follower, Formation Control, Collision Avoidance, Unmanned Surface Vehicle, Unmanned Ground Vehicle, Multi-Obstacles 키워드: 해양무인이동체, 행동기반, 가상구조, 선도-추종, 군집제어, 충돌회피, 무인수상정, 무인지상차량, 다중장애물

Acknowledgments

본 논문은 해군과학기술학회 2019년 추계학술대회 발표논문을 기반으로 작성되었습니다.

References


1.	Park Shin Bae, Kim Won Jae and Kim In Hack, “A Study on the Concepts of Integrated Operation and the Military Applications for Swarm Unmanned Maritime System”, Proceedings of the Annual Autumn Conference, SNAK, Gyeongju, 24-25 October, 2019. pp.204-207.
2.	박신배, “군집 무인수상정의 지능형 자율운항시스템 충돌회피 알고리즘 연구”, 2019 한국군사과학기술학회 추계학술대회 : 해양무기체계부분, pp.300-301.
3.	박신배 외, 2019. 군집 해양 무인로봇의 자율운항을 위한 3차원 장애물 충돌회피 알고리즘 연구, 한국해군과학기술학회 2019추계학술대회 논문집, Navy Hotel(Seoul), 4-6 December, pp.1-4.
4.	박신배, 2019. 무인수상정 기술개발현황 및 향후 발전계획, 제5회 한국해군-국방과학연구소 해양기술연구원 기술교류회 세미나, 해양기술연구원(Jinhae), 16 December, pp.1-57.