공중통신 중계노드 기동을 위한 TOA기반 UAV 위치 결정 방식

Abstract

본 논문에서는 전장 환경에서 공중 중계 UAV의 기동을 위한 TOA 기반의 자율주행 기법을 제안한다. 이미 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있는 UAV는 한반도의 군 작전환경에서 통신 중계용 UAV로서의 활용이 주목받고 있으며, Air-to-ground 모델링, 자율주행, 자원관리, 에너지 소비 등에 대한 기술적인 이슈들이 대두되고 있다. 이중에서 특히 자율주행에 관한 기존의 기법들은 다소 비효율적이며 통신환경에 따른 외부적인 영향에 취약하여 군 작전에 적용하기에 적합하지 않았다. 제안하는 기법은 크게 3단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서 통신 중계용 UAV는 신속한 변위의 특성과 TOA (Time of Arrival) 기법을 활용하여 지상 단말의 분포를 추정하고, 두 번째 단계에서 에너지 소비를 최소로 유지하는 최적의 중계지점을 선정한다. 마지막 단계에서는 최소제곱법 회귀분석 연산 횟수를 최소화하기 위해 Minimax 이론의 defining point와 TOA 의사거리의 기하학적인 특징을 활용하여 불필요한 연산을 제외한다. 성능평가 결과, 일반적인 이동단말 환경에서 중계 UAV는 약 100m정도의 오차수준을 가지고 최소출력을 위한 최적위치로 자율주행 하였으며, UAV 내부에서의 회귀 연산횟수도 절반수준으로 감소하였음을 확인하였다.