지면 높낮이차를 고려한 에너지 효율적 드론 경로 계획 방법
Energy-Efficient Drone Path Planning Method Considering Ground Surface Elevation Differences
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초록
드론 응용 서비스에서는 충돌 회피, 시간/비용 절감 등을 위한 경로 계획 방법이 핵심적인 역할을 담당한다. 기존 경로 계획 방법은 2차원 공간을 가정하며 지표면 높이 변화를 고려하지 않으므로 비행에 소요되는 에너지 관점에서 비효율적인 경로를 선택할 가능성이 존재한다. 제안 기법은 드론 비행 시 수직 기동에 소모되는 에너지량이 수평 운항에 비해 훨씬 높다는 점에 착안하여지표면 높이 변화에 따른 에너지 모델을 고려한 경로 계획 방법을 제안한다. 제안된 경로 계획방법은 지표면 높이 변화를 고려하여 단순한 거리 단축이 아닌 에너지 소모량 절감을 달성하는경로 도출을 계산을 목적. 제안 경로 계획 방법의 성능 평가를 위해 Python 기반 시뮬레이션을 수행하였으며 실험 결과 기존 경로 계획 방법인 Wavefront 알고리즘과 비교하여 제안 알고리즘은드론 상승 거리 26.6%, 하강 거리 25.5%를 감소시켰으며, 평균 3.2%의 에너지 절감을 달성하였다. 본 연구 결과는 드론을 활용한 응용 분야에서 에너지 효율적 경로 계획에 적용될 수 있다.
Abstract
Path planning methods play a major role (for example, collision avoidance and time/cost reduction) in unmanned aerial vehicles (UAV) based services. Path planning methods for ground robots cannot be directly applied to UAVs since they only consider 2D free space. A UAV should be able to fly over or fly around obstacles to reduce flight distance. The proposed path planning method is able to compute a ‘fly-over’ path with consideration of location, width and height of obstacles. The proposed path planning method is more efficient than existing Wavefront method when the obstacle height is less than half the width of the obstacle.