KR102659484B1 - FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD FOR TARGET TRACKING ON SPHERICAL SURFACE, AND tracking agent THEREFOR - Google Patents
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Abstract
구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템 및 방법과, 이를 위한 추적 에이전트가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템은 구면 상에 기 설정된 위치에 배치되고 복수의 추적 에이전트와 통신 연결되어, 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 획득하여 복수의 추적 에이전트로 전송하는 적어도 하나 이상의 통신 에이전트; 및 구면 상에서 비행하면서 서로 간 또는 적어도 하나 이상의 통신 에이전트와 통신을 수행하여 정보를 공유하되, 통신 에이전트로부터 전달되는 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하고, 생성된 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 타겟을 추적하는 복수의 추적 에이전트를 포함한다.A flight management system and method for target tracking on a sphere and a tracking agent therefor are disclosed. The flight management system for target tracking on a spherical surface according to an embodiment of the present invention is placed at a preset position on the spherical surface and is connected to communication with a plurality of tracking agents, and determines at least two of the target's position, target's speed, and target's angular velocity. At least one communication agent that acquires target information including the above and transmits it to a plurality of tracking agents; And while flying on a sphere, they communicate with each other or with at least one communication agent to share information, generate a tracking algorithm using target information transmitted from the communication agent, and form a formation among each other according to the generated tracking algorithm. It includes a plurality of tracking agents that maintain track of the target.
Description
본 발명의 실시예들은 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템 및 방법과, 이를 위한 추적 에이전트와 관련된다.Embodiments of the present invention relate to a flight management system and method for target tracking on a sphere, and a tracking agent therefor.
상공을 비행하는 타겟을 추적하는 방법은 군사 및 상업 등의 분야에서 주요 이슈로 대두되고 있다. 최근 다수의 에이전트(agent)를 통해 타겟을 추적하는 기술은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 예를 들어, 특정 공간에 침입으로 간주되는 무인 항공기(UAVs)를 감시하고 추적하는 경우가 종종 발생하고 있다. How to track targets flying in the sky is emerging as a major issue in military and commercial fields. Recently, technology for tracking targets through multiple agents has been used in various fields. For example, it is often necessary to monitor and track unmanned aerial vehicles (UAVs) that are considered intruders into a specific space.
한편, 국소적인 공간에서 다수의 에이전트들이 타겟을 추적하는 알고리즘은 2차원 평면 또는 한정된 3차원 공간에서 에이전트들이 자유롭게 비행하는 상황을 가정하여 도출할 수 있다.Meanwhile, an algorithm in which multiple agents track targets in local space can be derived by assuming a situation in which agents fly freely in a two-dimensional plane or limited three-dimensional space.
최근 무인 항공기는 비약적인 성능 발전으로 인해 국소적인 공간에서만 임무를 수행하는 것이 아닌 전지구를 활동영역으로 하는 경우가 증가하고 있다.Recently, due to the rapid development of performance, unmanned aerial vehicles are increasingly performing missions not only in local spaces, but also in the entire globe.
본 발명의 실시예들은 구면 상에서 추적 에이전트들이 편대를 형성하며 타겟을 추적하기 위한 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템 및 방법과, 이를 위한 추적 에이전트를 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are intended to provide a flight management system and method for tracking a target on a spherical surface, with tracking agents forming a formation on a spherical surface, and a tracking agent for the same.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템은, 구면 상에 기 설정된 위치에 배치되고 복수의 추적 에이전트와 통신 연결되어, 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 획득하여 상기 복수의 추적 에이전트로 전송하는 적어도 하나 이상의 통신 에이전트; 및 구면 상에서 비행하면서 서로 간 또는 상기 적어도 하나 이상의 통신 에이전트와 통신을 수행하여 정보를 공유하되, 상기 통신 에이전트로부터 전달되는 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하고, 생성된 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 상기 타겟을 추적하는 복수의 추적 에이전트를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a flight management system for target tracking on a spherical surface is disposed at a preset position on a spherical surface and is connected to communication with a plurality of tracking agents to determine the target's position, target's speed, and target's angular velocity. at least one communication agent that acquires target information including at least two of the following and transmits it to the plurality of tracking agents; and share information by communicating with each other or with the at least one communication agent while flying on a spherical surface, and generate a tracking algorithm using the target information transmitted from the communication agent, and according to the generated tracking algorithm. It includes a plurality of tracking agents that track the target while maintaining formation with each other.
상기 추적 에이전트는, 인력과 척력으로 구성된 협력 통제, 타겟 추적 계수 및 구면 상에서의 정규화된 플로킹 작용소를 포함하여 상기 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking agent may generate the tracking algorithm including cooperative control consisting of attractive and repulsive forces, target tracking coefficients, and normalized flocking operations on a sphere.
상기 추적 에이전트는, 상기 타겟의 위치 및 상기 타겟의 속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 타겟에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking agent may generate a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target using information on the target including the location and speed of the target and information on the plurality of tracking agents.
상기 추적 에이전트는, 상기 제1 추적 알고리즘을 생성할 때, 수학식 1을 기초로 자신의 속도를 산출하고, 상기 수학식 1은 이며, 상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도일 수 있다.When generating the first tracking algorithm, the tracking agent calculates its speed based on Equation 1, and Equation 1 is and the above is the location of the ith tracking agent and may be the speed of the ith tracking agent.
상기 추적 에이전트는, 수학식 2를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하고, 상기 수학식 2는, 이며, 상기 는 추적 에이전트의 구심력을 나타내는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트들의 대형을 결정하는 항, 상기 는 추적 에이전트가 타겟을 추적하는 방향을 결정하는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 상기 는 추적 에이전트의 추가 제어항을 의미하고, 상기 는 협력 제어 매개변수, 상기 는 j번째 추적 에이전트의 위치, 상기 는 타겟의 위치, 상기 는 타겟의 속도, 상기 는 추적 에이전트의 위치에 대한 타겟 추적 계수, 상기 는 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수 및 상기 는 회전 연산자(rotation operator)일 수 있다.The tracking agent determines the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its acceleration based on Equation 2, and Equation 2 is: and the above is a term representing the centripetal force of the tracking agent, is a term that determines the formation of a plurality of tracking agents, is the term that determines the direction in which the tracking agent will track the target, is a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents, and refers to the additional control terms of the tracking agent, and is a cooperative control parameter, is the location of the jth tracking agent, is the location of the target, is the speed of the target, is the target tracking coefficient for the location of the tracking agent, is the target tracking coefficient and the speed of the tracking agent may be a rotation operator.
상기 협력 제어 매개변수는, 서로 다른 추적 에이전트들 간의 인력계수, 서로 다른 추적 에이전트들 간의 척력계수 및 서로 다른 추적 에이전트들 각각의 위치를 포함할 수 있다.The cooperative control parameters may include a coefficient of attraction between different tracking agents, a coefficient of repulsion between different tracking agents, and the positions of each of the different tracking agents.
상기 추적 에이전트는, 상기 추적 에이전트의 추가 제어항()을 0으로 설정할 수 있다.The tracking agent has an additional control clause of the tracking agent ( ) can be set to 0.
상기 추적 에이전트는, 상기 타겟의 위치, 상기 타겟의 속도 및 상기 타겟의 각속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 제1 추적 알고리즘에 상기 타겟의 각속도를 반영한 상기 타겟에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking agent reflects the angular velocity of the target in the first tracking algorithm using information on the target and the plurality of tracking agent information, including the location of the target, the speed of the target, and the angular velocity of the target. A second tracking algorithm of a pattern that contacts can be created.
상기 추적 에이전트는, 상기 제2 추적 알고리즘을 생성할 때, 상기 수학식 2를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하되, 상기 추적 에이전트의 추가 제어항()을 수학식 3으로 설정하고, 상기 수학식 3은, 이며, 상기 은 시간 에서의 타겟의 각속도를 의미하고 일 수 있다.When generating the second tracking algorithm, the tracking agent determines the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its acceleration based on Equation 2, and the additional control term of the tracking agent ( ) is set to Equation 3, and Equation 3 is: and the above silver time means the angular velocity of the target in It can be.
상기 추적 에이전트는, 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수, 회전 연산자, 타겟의 속도 및 추적 에이전트의 속도를 포함하는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 추적 에이전트의 추가 제어항을 포함하여 상기 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking agent includes a target tracking coefficient for the tracking agent's speed, a rotation operator, a flocking term for maintaining the formation of a plurality of tracking agents including the target's speed and the tracking agent's speed, and an additional control term for the tracking agent. The tracking algorithm can be created.
상기 복수의 추적 에이전트 및 상기 통신 에이전트 각각은, 구면 상에서 초기 비행 조건인 수학식 4에 따라 비행을 수행하고, 상기 수학식 4는, , 이며, 상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도일 수 있다.Each of the plurality of tracking agents and the communication agent performs flight according to Equation 4, which is the initial flight condition on a spherical surface, and Equation 4 is: , and the above is the location of the ith tracking agent and may be the speed of the ith tracking agent.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 구면 상에서 타겟 추적을 위한 추적 에이전트는, 본체; 무선 통신망을 통해 복수의 타 추적 에이전트 및 통신 에이전트를 비롯한 외부 구성과 통신을 수행하기 위한 네트워크 통신 인터페이스; 상기 본체의 위치 및 속도를 파악하고, 파악된 상기 본체의 위치 및 속도를 상기 복수의 타 추적 에이전트로 제공하는 위치 측정부; 상기 통신 에이전트로부터 전달되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 이용하여 타겟을 추적하기 위한 추적 알고리즘을 생성하는 추적 알고리즘 산출부; 및 생성된 상기 추적 알고리즘에 따라 복수의 타 추적 에이전트들과 편대를 유지하면서 상기 타겟을 추적하는 제어부를 포함할 수 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a tracking agent for tracking a target on a sphere includes: a body; a network communication interface for communicating with external components, including a plurality of other tracking agents and communication agents, via a wireless communication network; a position measurement unit that determines the location and speed of the main body and provides the determined positions and speeds of the main body to the plurality of other tracking agents; a tracking algorithm calculation unit that generates a tracking algorithm for tracking a target using target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent; and a control unit that tracks the target while maintaining formation with a plurality of other tracking agents according to the generated tracking algorithm.
상기 추적 알고리즘 산출부는, 상기 타겟의 위치 및 상기 타겟의 속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 타겟에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking algorithm calculation unit may generate a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target using information on the target and a plurality of tracking agent information, including the location and speed of the target.
상기 추적 알고리즘 산출부는, 상기 제1 추적 알고리즘을 생성할 때, 수학식 1을 기초로 자신의 속도를 산출하고, 상기 수학식 1은 이며, 상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도일 수 있다.When generating the first tracking algorithm, the tracking algorithm calculation unit calculates its own speed based on Equation 1, and Equation 1 is and the above is the location of the ith tracking agent and may be the speed of the ith tracking agent.
상기 추적 알고리즘 산출부는, 수학식 2를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하고, 상기 수학식 2는, 이며, 상기 는 추적 에이전트의 구심력을 나타내는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트들의 대형을 결정하는 항, 상기 는 추적 에이전트가 타겟을 추적하는 방향을 결정하는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 상기 는 추적 에이전트의 추가 제어항을 의미하고, 상기 는 협력 제어 매개변수, 상기 는 j번째 추적 에이전트의 위치, 상기 는 타겟의 위치, 상기 는 타겟의 속도, 상기 는 추적 에이전트의 위치에 대한 타겟 추적 계수, 상기 는 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수 및 상기 는 회전 연산자(rotation operator)일 수 있다.The tracking algorithm calculation unit determines the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its acceleration based on Equation 2, and Equation 2 is: and the above is a term representing the centripetal force of the tracking agent, is a term that determines the formation of a plurality of tracking agents, is the term that determines the direction in which the tracking agent will track the target, is a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents, and refers to the additional control terms of the tracking agent, and is a cooperative control parameter, is the location of the jth tracking agent, is the location of the target, is the speed of the target, is the target tracking coefficient for the location of the tracking agent, is the target tracking coefficient and the speed of the tracking agent may be a rotation operator.
상기 추적 알고리즘 산출부는, 상기 타겟의 위치, 상기 타겟의 속도 및 상기 타겟의 각속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 제1 추적 알고리즘에 상기 타겟의 각속도를 반영한 상기 타겟에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking algorithm calculation unit reflects the angular velocity of the target in the first tracking algorithm using the information on the target and the plurality of tracking agent information, including the location of the target, the speed of the target, and the angular velocity of the target. A second tracking algorithm of a pattern that contacts the target can be created.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 방법은, 구면 상에서 복수의 추적 에이전트 및 적어도 하나 이상의 통신 에이전트가 비행을 수행하는 단계; 상기 복수의 추적 에이전트 간에 자신의 위치를 포함하는 정보를 공유하는 단계; 상기 복수의 추적 에이전트가 상기 통신 에이전트로부터 전송되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 수신하는 단계; 상기 복수의 추적 에이전트가 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하는 단계; 및 상기 복수의 추적 에이전트가 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 타겟을 추적하는 단계를 포함한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a flight management method for target tracking on a spherical surface includes the steps of having a plurality of tracking agents and at least one communication agent perform a flight on a spherical surface; sharing information including one's location among the plurality of tracking agents; The plurality of tracking agents receiving target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent; generating a tracking algorithm by the plurality of tracking agents using information on the target; and the step of the plurality of tracking agents tracking the target while maintaining formation with each other according to the tracking algorithm.
또한, 상기 비행 관리 방법은 상기 추적 알고리즘을 생성하는 단계에서, 상기 추적 에이전트가 인력과 척력으로 구성된 협력 통제, 타겟 추적 계수 및 구면 상에서의 정규화된 플로킹 작용소를 포함하여 상기 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.In addition, the flight management method may include, in the step of generating the tracking algorithm, the tracking agent generating the tracking algorithm including cooperative control consisting of attractive and repulsive forces, a target tracking coefficient, and a normalized flocking action element on a sphere. there is.
또한, 상기 비행 관리 방법은 상기 추적 알고리즘을 생성하는 단계에서, 상기 타겟의 위치 및 상기 타겟의 속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 타겟에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성하거나, 또는 상기 타겟의 위치, 상기 타겟의 속도 및 상기 타겟의 각속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 제1 추적 알고리즘에 상기 타겟의 각속도를 반영한 상기 타겟에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.In addition, in the step of generating the tracking algorithm, the flight management method creates a pattern adjacent to the target using the target information and the plurality of tracking agent information including the location of the target and the speed of the target. 1 Generate a tracking algorithm, or calculate the angular velocity of the target in the first tracking algorithm using the information of the target and the plurality of tracking agent information including the location of the target, the velocity of the target, and the angular velocity of the target. A second tracking algorithm of the reflected pattern of contact with the target can be generated.
또한, 상기 비행 관리 방법은 상기 구면 상에서 복수의 추적 에이전트 및 적어도 하나 이상의 통신 에이전트가 비행을 수행하는 단계에서, 상기 복수의 추적 에이전트 및 상기 통신 에이전트 각각은 상기 구면 상에서 초기 비행 조건인 수학식 1에 따라 비행을 수행하고, 상기 수학식 1은, , 이며, 상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도일 수 있다.In addition, the flight management method includes, in the step of performing a flight by a plurality of tracking agents and at least one communication agent on the spherical surface, each of the plurality of tracking agents and the communication agent follows Equation 1, which is an initial flight condition on the spherical surface. Perform flight according to Equation 1, , and the above is the location of the ith tracking agent and may be the speed of the ith tracking agent.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지구와 같은 구면의 광범위한 영역을 비행 하는 타겟을 다수의 에이전트들이 편대 대열을 유지하면서 추적할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it can be expected that multiple agents can track a target flying over a wide area of a sphere such as the Earth while maintaining a formation.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 타겟으로부터 측정된 정보량과 추적하는 에이전트의 성능에 따라, 타겟을 추적하는 정확도를 조절할 수 있고, 이를 기초로 타겟을 호위하는 임무를 수행하거나, 또는 격추하는 임무를 수행할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, the accuracy of tracking the target can be adjusted according to the amount of information measured from the target and the performance of the tracking agent, and based on this, the mission of escorting the target or shooting it down is possible. You can perform your mission.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템을 설명하기 위한 블록도
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 에이전트들이 타겟을 추적하는 방법을 설명하기 위한 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 에이전트를 설명하기 위한 블록도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도1 is a block diagram illustrating a flight management system for target tracking on a sphere according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are exemplary diagrams for explaining how tracking agents track a target according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram illustrating a tracking agent according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart illustrating a flight management method for target tracking on a sphere according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a block diagram for illustrating and illustrating a computing environment including a computing device according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The detailed description below is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is only for describing embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as “comprising” or “including” are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof.
후술하는 본 발명의 실시예들에서는 지구와 같은 구면에서 자유 비행하는 특정물체(타겟)에 대하여 복수의 추적 에이전트들이 편대를 형성하여 추적하는 알고리즘을 제안하고자 한다. 타겟의 시간에 따른 위치, 속도와 각속도는 관측을 통해서 획득할 수 있다. 이때, 발생하는 노이즈와 시간지연에 대한 오차는 알고리즘에 관계된 물체들의 물리양들에 비해 상대적으로 규모가 적어서 영향이 미미하므로 고려하지 않을 수 있다.In the embodiments of the present invention described later, we propose an algorithm in which a plurality of tracking agents form a formation to track a specific object (target) freely flying on a spherical surface such as the Earth. The time-dependent position, speed, and angular velocity of the target can be obtained through observation. At this time, errors related to noise and time delay that occur are relatively small in scale compared to the physical quantities of objects related to the algorithm and therefore have a minimal impact, so they may not be considered.
후술하는 추적 에이전트, 통신 에이전트 및 타겟은 완벽한 구면 상에서 비행한다고 가정할 수 있다. 또한, 타겟은 사전에 설정된 알고리즘에 따라 독자적으로 비행한다고 가정할 수 있다.The tracking agent, communication agent, and target described below can be assumed to fly on a perfect sphere. Additionally, it can be assumed that the target flies independently according to a preset algorithm.
후술하는 타겟, 추적 에이전트 및 통신 에이전트는 상공을 비행할 수 있는 구성으로서, 예를 들어, 무인 항공기, 순항 미사일 및 드론일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상공을 비행하는 것이 가능하고 하기 추적 알고리즘이 적용될 수 있는 구성이라면 모두 가능할 수 있다.The target, tracking agent, and communication agent described later are configurations that can fly in the sky, and may be, for example, unmanned aerial vehicles, cruise missiles, and drones, but are not limited to these, and are capable of flying in the sky, and the following tracking algorithm is applied. Any possible configuration is possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 에이전트들이 타겟을 추적하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.Figure 1 is a block diagram for explaining a flight management system for target tracking on a sphere according to an embodiment of the present invention, and Figures 2a and 2b are a method for tracking agents to track a target according to an embodiment of the present invention. This is an example to explain.
본 실시예들에서 개시하는 구면(예를 들어, 지구면)을 단순화하여 단위구로 표현하고, 알고리즘 내의 모든 위치, 속력, 가속도는 열벡터로 표현할 수 있다. 즉, 본 실시예들에서 개시하는 구면은 예를 들어, 지구일 수 있으며, 이는 단위구로 간주할 수 있다.The spherical surface (e.g., the Earth's surface) disclosed in these embodiments can be simplified and expressed as a unit sphere, and all positions, speeds, and accelerations in the algorithm can be expressed as heat vectors. That is, the sphere disclosed in these embodiments may be, for example, the Earth, which may be regarded as a unit sphere.
시간 에서의 타겟(200)의 위치는 , 속도는 , 가속도는 일 수 있다. 여기에서, 타겟(200)의 제어 알고리즘은 다음과 같은 연립 상미분방정식으로 나타낼 수 있다. 타겟(200)는 후술하는 제어 알고리즘에 따라 독자적으로 비행할 수 있다. hour The location of the target 200 in , the speed is , the acceleration is It can be. Here, the control algorithm of the target 200 can be expressed as the following simultaneous ordinary differential equations. The target 200 can fly independently according to a control algorithm described later.
(수학식 1)(Equation 1)
(수학식 2)(Equation 2)
상술한 수학식 1은 타겟(200)의 속도에 대한 뉴턴의 운동법칙을 나타낸다.Equation 1 described above represents Newton's law of motion for the speed of the target 200.
상술한 수학식 2에서 항은 타겟(200)이 구면에만 위치할 수 있도록 하는 구심력을 나타내는 항일 수 있다. 상기 은 타겟(200)의 제어항 또는 표면가속도를 나타내는 항으로 타겟(200)의 위치를 구면에서 유지하기 위해 위치 와 가속도 로 구성된 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.In Equation 2 above, The term may be a term representing a centripetal force that allows the target 200 to be located only on a spherical surface. remind is a term representing the control term or surface acceleration of the target 200 and is positioned to maintain the position of the target 200 on the spherical surface. and acceleration It can be expressed as Equation 3, which consists of:
(수학식 3)(Equation 3)
도 1을 참고하면, 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템(이하에서는 '비행 관리 시스템'이라 하기로 함)은 추적 에이전트(100) 및 통신 에이전트(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a flight management system for target tracking on a sphere (hereinafter referred to as 'flight management system') includes a tracking agent 100 and a communication agent 300.
통신 에이전트(300)는 구면 상에 기 설정된 위치에 배치되고 복수의 추적 에이전트와 통신 연결되어, 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 획득하여 복수의 추적 에이전트(100)로 전송할 수 있다. 도 1에서 도시하는 바와 같이, 통신 에이전트(300)는 적어도 하나 이상일 수 있다. 통신 에이전트(300)는 추적 에이전트(100)로 타겟의 정보를 효율적으로 전달하기 위해 활동영역 내에서 고르게 배치될 수 있다. 도시하지 않았지만, 통신 에이전트(300)는 운용자의 필요에 따라 타겟(200)의 정보를 획득하여 추적 에이전트(100)들에게 무선 통신을 통해 전달하는 지상의 관측소 형태로 구현될 수 있다.The communication agent 300 is placed at a preset position on the sphere and is connected to communication with a plurality of tracking agents to obtain target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity to obtain a plurality of target information. It can be transmitted to the tracking agent 100. As shown in FIG. 1, there may be at least one communication agent 300. The communication agent 300 can be evenly placed within the activity area to efficiently deliver target information to the tracking agent 100. Although not shown, the communication agent 300 may be implemented in the form of a ground observation station that obtains information on the target 200 according to the operator's needs and transmits it to the tracking agents 100 through wireless communication.
상기 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도(angular velocity of the target)는 각각 절대값일 수 있다. 즉, 각각은 타겟의 절대 위치, 타겟의 절대 속도 및 타겟의 절대 각속도를 의미하는 것일 수 있다.The position of the target, the speed of the target, and the angular velocity of the target may each be absolute values. That is, each may mean the absolute position of the target, the absolute speed of the target, and the absolute angular velocity of the target.
추적 에이전트(100)는 구면 상에서 비행하면서 서로 간 또는 상기 적어도 하나 이상의 통신 에이전트(300)와 통신을 수행하여 정보를 공유하되, 통신 에이전트(300)로부터 전달되는 타겟(200)의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하고, 생성된 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 타겟(200)을 추적할 수 있다. 이때, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 추적 에이전트(100)는 복수 개일 수 있다.The tracking agent 100 shares information by communicating with each other or with the at least one communication agent 300 while flying on a spherical surface, and tracks it using information on the target 200 transmitted from the communication agent 300. An algorithm can be created, and the target 200 can be tracked while maintaining formation with each other according to the generated tracking algorithm. At this time, as shown in FIG. 1, there may be a plurality of tracking agents 100.
추적 에이전트(100)는 인력과 척력으로 구성된 협력 통제, 타겟 추적 계수 및 구면 상에서의 정규화된 플로킹 작용소를 포함하여 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.Tracking agent 100 may generate a tracking algorithm including cooperative control consisting of attractive and repulsive forces, target tracking coefficients, and normalized flocking forces on a sphere.
일 예로, 추적 에이전트(100)는 타겟의 위치 및 타겟의 속도를 포함하는 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 타겟(200)에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성할 수 있다. 즉, 제1 추적 알고리즘은 추적 에이전트(100)가 타겟(200)에 접촉하는 완비적 수렴 패턴을 포함할 수 있다.As an example, the tracking agent 100 may generate a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target 200 using target information including the target location and target speed and a plurality of tracking agent information. That is, the first tracking algorithm may include a complete convergence pattern in which the tracking agent 100 contacts the target 200.
추적 에이전트(100)는 제1 추적 알고리즘을 생성할 때, 수학식 4를 기초로 자신의 속도를 산출하고,When generating the first tracking algorithm, the tracking agent 100 calculates its own speed based on Equation 4,
(수학식 4)(Equation 4)
상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도일 수 있다. 수학식 4는 추적 에이전트(100)의 속도를 뉴턴의 운동법칙으로 나타낸 것일 수 있다.remind is the location of the ith tracking agent and may be the speed of the ith tracking agent. Equation 4 may represent the speed of the tracking agent 100 using Newton's laws of motion.
추적 에이전트(100)는 수학식 5를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정할 수 있다.The tracking agent 100 can determine the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its own acceleration based on Equation 5.
(수학식 5)(Equation 5)
상기 는 추적 에이전트(100)의 구심력을 나타내는 항으로, 추적 에이전트(100)가 구면 상에서 위치할 수 있도록 하는 것일 수 있다.remind is a term representing the centripetal force of the tracking agent 100, which may allow the tracking agent 100 to be located on a spherical surface.
또한, 상기 는 복수의 추적 에이전트들(100)의 대형을 결정하는 항으로, 복수의 추적 에이전트들(100)이 어떤 대형을 형성할지 결정하는 항일 수 있다.Also, the above is a term that determines the formation of the plurality of tracking agents 100, and may be a term that determines what formation the plurality of tracking agents 100 will form.
상기 는 협력 제어 매개변수, 상기 는 j번째 추적 에이전트의 위치일 수 있다. remind is a cooperative control parameter, may be the location of the jth tracking agent.
상술한 협력 제어 매개변수()는 서로 다른 추적 에이전트들 간의 인력계수(), 서로 다른 추적 에이전트들 간의 척력계수() 및 서로 다른 추적 에이전트들 각각의 위치(, )를 포함할 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 수학식 6 및 7과 같을 수 있다.The above-mentioned cooperative control parameters ( ) is the attraction coefficient between different tracking agents ( ), the repulsion coefficient between different tracking agents ( ) and the locations of each of the different tracking agents ( , ) may include. If this is expressed mathematically, it may be the same as equations 6 and 7.
(수학식 6)(Equation 6)
) )
(수학식 7)(Equation 7)
이때, 주어진 와 에 대하여 인력 계수가 커지면 서로 당기는 힘이 커지고, 척력 계수가 커지면 서로 미는 힘이 커지게 될 수 있다.At this time, given and As the coefficient of attraction increases, the pulling force increases, and as the repulsive force coefficient increases, the pushing force increases.
상술한 는 추적 에이전트(100)가 타겟(200)을 추적하는 방향을 결정하는 항으로, 통신 에이전트(300)로부터 수신한 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타 추적 에이전트들(100)의 위치로 구성될 수 있다.mentioned above is a term that determines the direction in which the tracking agent 100 tracks the target 200, and may be composed of the location of the target received from the communication agent 300, the speed of the target, and the locations of other tracking agents 100. there is.
상기 는 추적 에이전트의 위치에 대한 타겟 추적 계수, 상기 는 타겟의 위치를 의미할 수 있다.remind is the target tracking coefficient for the location of the tracking agent, may mean the location of the target.
상술한 는 복수의 추적 에이전트(100)의 대형을 유지시키는 플로킹항일 수 있다. 이러한 플로킹항에 의해 복수의 추적 에이전트(100)의 대형이 유지되고 안정될 수 있는 것이다.mentioned above May be a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents 100. Due to this flocking term, the formation of the plurality of tracking agents 100 can be maintained and stabilized.
상기 는 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수, 상기 는 타겟의 속도를 의미할 수 있다. 운용자에 의해서 상술한 및 인 타겟 추적 계수 값을 임의로 크게 설정하면 추적 에이전트들(100)과 타겟(200) 간의 위치 및 속도 차이를 요구되는 만큼 적게 유지할 수 있다.remind is the target tracking coefficient for the tracking agent's speed, may mean the speed of the target. detailed by the operator and If the in-target tracking coefficient value is set arbitrarily large, the position and speed difference between the tracking agents 100 and the target 200 can be kept as small as required.
상술한 는 회전 연산자(rotation operator)일 수 있다. 두 물체의 상대 속도를 측정하는 수학적인 장치로 수학식 8 및 9와 같이 정의될 수 있다.mentioned above may be a rotation operator. It is a mathematical device that measures the relative speed of two objects and can be defined as Equations 8 and 9.
(수학식 8)(Equation 8)
(수학식 9)(Equation 9)
여기에서, 상기 는 단위 행렬이고, 상기 는 벡터 의 전치 벡터일 수 있다. 구면의 경우, 3차원 공간에서 주로 사용된 평행이동으로 연산을 하게 되면 수학적인 오류가 발생하므로 새로운 회전 연산자가 필요하다. 상술한 회전 연산을 이용하면 다른 추적 에이전트(100)의 속도벡터를 자신의 위치로 평행이동 시킴으로써 서로 다른 두 추적 에이전트(100) 사이의 상대속도를 측정할 수 있게 된다.Here, the above Is is the identity matrix, and is a vector It may be a transpose vector of . In the case of a spherical surface, mathematical errors occur when calculating with translation, which is mainly used in three-dimensional space, so a new rotation operator is needed. Using the above-described rotation calculation, it is possible to measure the relative speed between two different tracking agents (100) by moving the velocity vector of the other tracking agent (100) in parallel to its own position.
일반적으로 사용되는 로드리게스 형식의 회전 연산자 은 복잡한 식들로 구성되어 있어 분석이 어렵고 연산의 기하학적인 특징에 의해 특이점이 존재할 수 있다. 본 실시예와 같이, 정규화 된 회전 연산자 를 사용하게 되면 구면 위에서 회전 변환할 때 주로 사용되던 회전 연산자 의 자연스럽고 좋은 성질은 공유하면서 특이점이 없어 이전의 문제점을 해결할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.Rotation operators in commonly used Rodrigues form It is composed of complex equations, so it is difficult to analyze, and there may be singularities due to the geometric characteristics of the operation. As in this example, the normalized rotation operator If you use the rotation operator, which is mainly used when performing rotation conversion on a sphere, While sharing the natural and good properties of , we can expect the effect of solving previous problems because there are no unique features.
상술한 는 추적 에이전트의 추가 제어항을 의미할 수 있다.mentioned above may mean an additional control term of the tracking agent.
추적 에이전트(100)는 타겟의 정보로 타겟의 위치 및 타겟의 속도 만을 적용하는 경우, 추적 에이전트의 추가 제어항()을 0으로 설정할 수 있다.When the tracking agent 100 applies only the target location and target speed as target information, the tracking agent's additional control term ( ) can be set to 0.
다른 예로, 추적 에이전트(100)는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도를 포함하는 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 제1 추적 알고리즘에 타겟의 각속도를 반영한 타겟(200)에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성할 수 있다. 즉, 제2 추적 알고리즘은 타겟의 정보로 타겟의 각속도를 추가로 포함하여 생성한 것일 수 있다.As another example, the tracking agent 100 uses target information including the target location, target speed, and target angular velocity and a plurality of tracking agent information to reflect the target angular velocity in the first tracking algorithm to the target 200. A second tracking algorithm of the contact pattern can be created. That is, the second tracking algorithm may be generated by additionally including the angular velocity of the target as target information.
추적 에이전트(100)는 제2 추적 알고리즘을 생성할 때, 상술한 수학식 5를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하되, 추적 에이전트(100)의 추가 제어항()을 수학식 10으로 설정할 수 있다.When generating the second tracking algorithm, the tracking agent 100 determines the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its acceleration based on Equation 5 described above, and additional control terms of the tracking agent 100 ( ) can be set to Equation 10.
(수학식 10)(Equation 10)
상기 은 시간 에서의 타겟의 각속도를 의미하고 일 수 있다.remind silver time means the angular velocity of the target in It can be.
즉, 본 실시예들에서, 수학식 5에서 는 추적 에이전트(100)의 추가적인 제어 항으로 타겟의 각속도의 측정 유무에 따라서 0이거나, 또는 수학식 10일 수 있는 것이다. 이때, 가 0인 경우, 추적 에이전트들(100)이 타겟(200)에 대해 실질적 수렴 패턴의 추적 알고리즘에 따라 비행하고, 가 수학식 10인 경우, 추적 에이전트들(100)이 타겟(200)에 대해 완비적 수렴 패턴의 추적 알고리즘에 따라 비행할 수 있는 것이다.That is, in these embodiments, in Equation 5 is an additional control term of the tracking agent 100 and can be 0 or Equation 10 depending on whether or not the angular velocity of the target is measured. At this time, When is 0, the tracking agents 100 fly according to the tracking algorithm of the actual convergence pattern with respect to the target 200, If is Equation 10, the tracking agents 100 can fly to the target 200 according to a tracking algorithm with a complete convergence pattern.
추적 에이전트(100)는 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수, 회전 연산자, 타겟의 속도 및 추적 에이전트의 속도를 포함하는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 추적 에이전트의 추가 제어항을 포함하여 추적 알고리즘을 생성할 수 있다. 이는, 구체적으로 수학식 5의 일 수 있다.Tracking agent 100 includes a target tracking coefficient for the tracking agent's speed, a rotation operator, a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents, including the target's speed and the tracking agent's speed, and an additional control term for the tracking agent. This allows you to create a tracking algorithm. This is specifically Equation 5: It can be.
복수의 추적 에이전트(100) 및 통신 에이전트(300) 각각은 구면 상에서 초기 비행 조건인 수학식 11에 따라 비행을 수행할 수 있다.Each of the plurality of tracking agents 100 and communication agents 300 may perform flight according to Equation 11, which is the initial flight condition, on a spherical surface.
(수학식 11)(Equation 11)
, ,
상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도일 수 있다.remind is the location of the ith tracking agent and may be the speed of the ith tracking agent.
본 실시예들에서 개시하는 추적 알고리즘은 평면이나 3차원 전체 공간이 아닌 구면 위에서 추적 에이전트들(100)이 효율적으로 타겟(200)을 추적할 수 있다. 이러한 추적 알고리즘을 이용하면 구면 위에서 플로킹항이 잘 정의되고, 여러 제어항들의 상호작용으로 인해 추적 에이전트들(100)이 타겟(200)을 추적하면서 안정된 상태의 대열도 유지할 수 있다. The tracking algorithm disclosed in these embodiments allows the tracking agents 100 to efficiently track the target 200 on a spherical surface rather than a flat surface or an entire three-dimensional space. Using this tracking algorithm, the flocking term is well defined on the spherical surface, and the tracking agents 100 can track the target 200 and maintain a stable lineup due to the interaction of various control terms.
, 및 이면, 모든 추적 에이전트들(100)의 위치와 타겟(200)의 위치 차이는 상대적으로 작은 차이로 실질적 수렴 패턴을 유지할 수 있다. 여기서 위치의 차이는 와 의 크기로 결정된다. , and In this case, the difference between the positions of all tracking agents 100 and the target 200 can maintain a substantial convergence pattern with a relatively small difference. The difference in location here is and is determined by the size of
또한, , , 이면, 모든 추적 에이전트들(100)의 위치와 속도는 상대적으로 짧은 시간 내에 타겟(200)의 위치와 속도에 일치하게 되는 완비적 수렴 패턴을 유지할 수 있다.also, , , In this case, the positions and velocities of all tracking agents 100 can maintain a complete convergence pattern that matches the position and velocities of the target 200 within a relatively short time.
도 2a와 같이, 추적 에이전트들(100)은 기 설정된 편대를 유지하면서 타겟(200)을 추적할 수 있다. 도 2b와 같이, 추적 에이전트들(100)은 타겟(200)에 접근할 수 있는데, 추적 알고리즘에 따라 타겟(200)에 인접하는 실질적 수렴 패턴의 비행을 하거나, 또는 타겟(200)에 접촉(또는 격추)하는 완비적 수렴 패턴의 비행을 할 수 있다.As shown in FIG. 2A, the tracking agents 100 can track the target 200 while maintaining a preset formation. As shown in FIG. 2B, the tracking agents 100 may approach the target 200, either by flying in a substantially converging pattern adjacent to the target 200 or by contacting (or contacting) the target 200 according to the tracking algorithm. It is possible to fly a fully convergent pattern of shooting down.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 에이전트를 설명하기 위한 블록도이다.Figure 3 is a block diagram for explaining a tracking agent according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 추적 에이전트(100)는 네트워크 통신 인터페이스(110), 위치 측정부(130), 추적 알고리즘 산출부(150), 메모리(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the tracking agent 100 may include a network communication interface 110, a location measurement unit 130, a tracking algorithm calculation unit 150, a memory 170, and a control unit 190.
이하에서 개시하는 추적 알고리즘 산출부(150)은 도 1 및 도 2에서 개시하는 추적 에이전트(100)에서 추적 알고리즘을 산출하는 구성과 동일한 역할을 수행하는 구성으로서, 설명의 편의를 위해 상세 설명은 생략하기로 한다.The tracking algorithm calculation unit 150 disclosed below is a component that performs the same role as the component that calculates the tracking algorithm in the tracking agent 100 disclosed in FIGS. 1 and 2, and detailed description is omitted for convenience of explanation. I decided to do it.
추적 에이전트(100)는 본체, 네트워크 통신 인터페이스(110), 위치 측정부(130), 추적 알고리즘 산출부(150), 메모리(170) 및 제어부(190)를 포함한다.The tracking agent 100 includes a main body, a network communication interface 110, a location measurement unit 130, a tracking algorithm calculation unit 150, a memory 170, and a control unit 190.
네트워크 통신 인터페이스(110)는 무선 통신망을 통해 복수의 타 추적 에이전트(100) 및 통신 에이전트(300)를 비롯한 외부 구성과 통신을 수행하기 위한 구성일 수 있다.The network communication interface 110 may be configured to communicate with external components, including a plurality of other tracking agents 100 and communication agents 300, through a wireless communication network.
위치 측정부(130)는 본체의 위치 및 속도를 파악하고, 파악된 본체의 위치 및 속도를 복수의 타 추적 에이전트(100)로 제공할 수 있다.The position measurement unit 130 can determine the position and speed of the main body and provide the determined positions and speeds of the main body to a plurality of other tracking agents 100.
추적 알고리즘 산출부(150)는 통신 에이전트(200)로부터 전달되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 이용하여 타겟을 추적하기 위한 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking algorithm calculation unit 150 generates a tracking algorithm for tracking the target using target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent 200. You can.
추적 알고리즘 산출부(150)는 타겟의 위치 및 타겟의 속도를 포함하는 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 타겟(200)에 인접하는 패턴(실질적 수렴 패턴)의 제1 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking algorithm calculation unit 150 generates a first tracking algorithm of a pattern (substantial convergence pattern) adjacent to the target 200 using target information including the target location and target speed and a plurality of tracking agent information. can do.
추적 알고리즘 산출부(150)는 제1 추적 알고리즘을 생성할 때, 상술한 수학식 1을 기초로 자신의 속도를 산출할 수 있다.When generating the first tracking algorithm, the tracking algorithm calculation unit 150 may calculate its own speed based on Equation 1 described above.
추적 알고리즘 산출부(150)는 상술한 수학식 5를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들(100)의 비행 방향 및 속도를 결정할 수 있다.The tracking algorithm calculation unit 150 may determine the flight direction and speed of each tracking agent 100 by calculating its own acceleration based on Equation 5 described above.
추적 알고리즘 산출부(150)는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도를 포함하는 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 제1 추적 알고리즘에 타겟의 각속도를 반영한 타겟(200)에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.The tracking algorithm calculation unit 150 contacts the target 200 that reflects the angular velocity of the target in the first tracking algorithm using target information including the target location, target speed, and target angular velocity and a plurality of tracking agent information. A second tracking algorithm of a pattern can be created.
메모리(170)는 추적 알고리즘을 비롯하여 추적 에이전트(100)와 관련된 각종 정보를 모두 포함할 수 있다.The memory 170 may contain all kinds of information related to the tracking agent 100, including the tracking algorithm.
제어부(190)는 생성된 추적 알고리즘에 따라 복수의 타 추적 에이전트들과 편대를 유지하면서 타겟(200)을 추적할 수 있다.The control unit 190 can track the target 200 while maintaining formation with a plurality of other tracking agents according to the generated tracking algorithm.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 도시된 방법은 예를 들어, 전술한 비행 관리 시스템(400) 또는 추적 에이전트(100)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.Figure 4 is a flowchart illustrating a flight management method for target tracking on a sphere according to an embodiment of the present invention. The method shown in Figure 4 may be performed, for example, by the flight management system 400 or the tracking agent 100 described above. In the illustrated flow chart, the method is divided into a plurality of steps, but at least some of the steps are performed in a different order, combined with other steps, omitted, divided into detailed steps, or not shown. One or more steps may be added and performed.
501 단계에서, 구면 상에서 복수의 추적 에이전트(100) 및 적어도 하나 이상의 통신 에이전트(300)가 비행을 수행할 수 있다.In step 501, a plurality of tracking agents 100 and at least one communication agent 300 may perform flight on a spherical surface.
이때, 복수의 추적 에이전트(100) 및 통신 에이전트(300) 각각은 구면 상에서 초기 비행 조건인 상술한 수학식 11에 따라 비행을 수행할 수 있다.At this time, each of the plurality of tracking agents 100 and communication agents 300 may perform flight according to the above-described equation 11, which is the initial flight condition, on a spherical surface.
503 단계에서, 복수의 추적 에이전트(100) 간에 자신의 위치를 포함하는 정보를 공유할 수 있다.In step 503, information including one's location can be shared between the plurality of tracking agents 100.
505 단계에서, 복수의 추적 에이전트(100)가 통신 에이전트(300)로부터 전송되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 수신할 수 있다. In step 505, the plurality of tracking agents 100 may receive target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent 300.
507 단계에서, 복수의 추적 에이전트(100)가 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.In step 507, a plurality of tracking agents 100 may create a tracking algorithm using target information.
복수의 추적 에이전트(100)는 추적 에이전트가 인력과 척력으로 구성된 협력 통제, 타겟 추적 계수 및 구면 상에서의 정규화된 플로킹 작용소를 포함하여 추적 알고리즘을 생성할 수 있다. The plurality of tracking agents 100 may generate a tracking algorithm in which the tracking agents include cooperative control consisting of attractive and repulsive forces, target tracking coefficients, and normalized flocking forces on a sphere.
일 예로, 추적 에이전트(100)는 타겟의 위치 및 타겟의 속도를 포함하는 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 타겟(200)에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.As an example, the tracking agent 100 may generate a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target 200 using target information including the target location and target speed and a plurality of tracking agent information.
다른 예로, 추적 에이전트(100)는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도를 포함하는 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 제1 추적 알고리즘에 타겟의 각속도를 반영한 타겟(200)에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성할 수 있다.As another example, the tracking agent 100 uses target information including the target location, target speed, and target angular velocity and a plurality of tracking agent information to reflect the target angular velocity in the first tracking algorithm to the target 200. A second tracking algorithm of the contact pattern can be created.
509 단계에서, 복수의 추적 에이전트(100)가 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 타겟을 추적할 수 있다.In step 509, a plurality of tracking agents 100 may track the target while maintaining formation with each other according to a tracking algorithm.
511 단계에서, 복수의 추적 에이전트(100)는 타겟(200)에 접근 또는 접촉하는 패턴을 포함하는 제1 및 제2 추적 알고리즘에 따라 비행을 하고, 타겟(200) 추적에 성공하면 비행을 종료(또는 복귀)할 수 있다.In step 511, the plurality of tracking agents 100 fly according to the first and second tracking algorithms including a pattern of approaching or contacting the target 200, and end the flight when successful in tracking the target 200 ( or return).
한편, 복수의 추적 에이전트(100)는 타겟(200) 추적에 실패하는 경우, 503 단계의 복수의 추적 에이전트들(100) 간에 정보를 공유하는 과정부터 재 수행하여 새로운 추적 알고리즘 생성 및 추적 비행을 수행할 수 있다.Meanwhile, if the plurality of tracking agents 100 fail to track the target 200, the process of sharing information between the plurality of tracking agents 100 in step 503 is re-performed to create a new tracking algorithm and perform a tracking flight. can do.
도 5는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에 서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.FIG. 5 is a block diagram illustrating and illustrating a computing environment 10 including computing devices suitable for use in example embodiments. In the illustrated embodiment, each component may have different functions and capabilities in addition to those described below, and may include additional components in addition to those described below.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 추적 에이전트(100), 통신 에이전트(300) 또는 비행 관리 시스템(400)일 수 있다.The illustrated computing environment 10 includes a computing device 12 . In one embodiment, computing device 12 may be tracking agent 100, communication agent 300, or flight management system 400.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.Computing device 12 includes at least one processor 14, a computer-readable storage medium 16, and a communication bus 18. Processor 14 may cause computing device 12 to operate in accordance with the example embodiments noted above. For example, processor 14 may execute one or more programs stored on computer-readable storage medium 16. The one or more programs may include one or more computer-executable instructions, which, when executed by the processor 14, cause computing device 12 to perform operations according to example embodiments. It can be.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.Computer-readable storage medium 16 is configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable form of information. The program 20 stored in the computer-readable storage medium 16 includes a set of instructions executable by the processor 14. In one embodiment, computer-readable storage medium 16 includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or an appropriate combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash It may be memory devices, another form of storage medium that can be accessed by computing device 12 and store desired information, or a suitable combination thereof.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.Communication bus 18 interconnects various other components of computing device 12, including processor 14 and computer-readable storage medium 16.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.Computing device 12 may also include one or more input/output interfaces 22 and one or more network communication interfaces 26 that provide an interface for one or more input/output devices 24. The input/output interface 22 and the network communication interface 26 are connected to the communication bus 18. Input/output device 24 may be coupled to other components of computing device 12 through input/output interface 22. Exemplary input/output devices 24 include, but are not limited to, a pointing device (such as a mouse or trackpad), a keyboard, a touch input device (such as a touchpad or touch screen), a voice or sound input device, various types of sensor devices, and/or imaging devices. It may include input devices and/or output devices such as display devices, printers, speakers, and/or network cards. The exemplary input/output device 24 may be included within the computing device 12 as a component constituting the computing device 12, or may be connected to the computing device 12 as a separate device distinct from the computing device 12. It may be possible.
2차원 평면이나 3차원 공간에 대한 타겟의 추적 알고리즘을 지구와 같은 구면의 광범위한 활동영역에서 비행하는 추적 에이전트들에 적용한다면, 구면과 국소적인 3차원 공간의 기하적인 차이로 인하여 추적 에이전트들은 원활하게 임무를 수행하는 것이 어려울 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시예들에서는 구면 전체를 활동영역으로 하는 추적 에이전트들을 위한 타겟의 추적 알고리즘을 제시하였다. 이로 인해, 다수의 추적 에이전트들이 추적 알고리즘에 따라 구면에서 일정한 속력을 유지하며 편대 비행을 유지하면서 타겟을 추적할 수 있다.If the target tracking algorithm on a 2D plane or 3D space is applied to tracking agents flying in a wide activity area on a sphere such as the Earth, the tracking agents will be able to track smoothly due to the geometric difference between the sphere and the local 3D space. Accomplishing the mission may be difficult. As described above, the present embodiments present a target tracking algorithm for tracking agents whose activity area is the entire sphere. Because of this, multiple tracking agents can track the target while maintaining a constant speed on a spherical surface and maintaining formation flight according to the tracking algorithm.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims described below but also by equivalents to these claims.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26, 110: 네트워크 통신 인터페이스
100: 추적 에이전트
130: 위치 측정부
150: 추적 알고리즘 산출부
170: 메모리
190: 제어부
200: 타겟
300: 통신 에이전트
400: 비행 관리 시스템10: Computing environment
12: Computing device
14: processor
16: Computer-readable storage medium
18: communication bus
20: Program
22: input/output interface
24: input/output device
26, 110: network communication interface
100: Tracking Agent
130: Position measurement unit
150: Tracking algorithm calculation unit
170: memory
190: Control unit
200: target
300: communication agent
400: Flight management system
Claims (20)
구면 상에서 비행하면서 서로 간 또는 상기 적어도 하나 이상의 통신 에이전트와 통신을 수행하여 정보를 공유하되, 상기 통신 에이전트로부터 전달되는 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하고, 생성된 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 상기 타겟을 추적하는 복수의 추적 에이전트를 포함하고,
상기 추적 에이전트는,
상기 타겟의 위치 및 상기 타겟의 속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 타겟에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
It is placed at a preset position on the sphere and is connected to communication with a plurality of tracking agents to obtain target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity and transmit it to the plurality of tracking agents. at least one communication agent; and
While flying on a sphere, information is shared by communicating with each other or with the at least one communication agent, and a tracking algorithm is generated using the target information transmitted from the communication agent, and each other according to the generated tracking algorithm. comprising a plurality of tracking agents that track the target while maintaining a formation,
The tracking agent is,
A flight management system for target tracking on a sphere that generates a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target using information on the target and the plurality of tracking agent information, including the location of the target and the speed of the target.
구면 상에서 비행하면서 서로 간 또는 상기 적어도 하나 이상의 통신 에이전트와 통신을 수행하여 정보를 공유하되, 상기 통신 에이전트로부터 전달되는 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하고, 생성된 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 상기 타겟을 추적하는 복수의 추적 에이전트를 포함하고,
상기 추적 에이전트는,
인력과 척력으로 구성된 협력 통제, 타겟 추적 계수 및 구면 상에서의 정규화된 플로킹 작용소를 포함하여 상기 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
It is placed at a preset position on the sphere and is connected to communication with a plurality of tracking agents to obtain target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity and transmit it to the plurality of tracking agents. at least one communication agent; and
While flying on a sphere, information is shared by communicating with each other or with the at least one communication agent, and a tracking algorithm is generated using the target information transmitted from the communication agent, and each other according to the generated tracking algorithm. comprising a plurality of tracking agents that track the target while maintaining a formation,
The tracking agent is,
A flight management system for target tracking on a sphere that generates the tracking algorithm including cooperative control consisting of attractive and repulsive forces, target tracking coefficients and normalized flocking forces on the sphere.
상기 추적 에이전트는, 상기 제1 추적 알고리즘을 생성할 때, 수학식 1을 기초로 자신의 속도를 산출하고,
상기 수학식 1은 이며,
상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 1,
When generating the first tracking algorithm, the tracking agent calculates its own speed based on Equation 1,
Equation 1 above is and
remind is the location of the ith tracking agent and Flight management system for target tracking on a sphere where is the speed of the ith tracking agent.
상기 추적 에이전트는, 수학식 2를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하고,
상기 수학식 2는,
이며,
상기 는 추적 에이전트의 구심력을 나타내는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트들의 대형을 결정하는 항, 상기 는 추적 에이전트가 타겟을 추적하는 방향을 결정하는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 상기 는 추적 에이전트의 추가 제어항을 의미하고,
상기 는 협력 제어 매개변수, 상기 는 j번째 추적 에이전트의 위치, 상기 는 타겟의 위치, 상기 는 타겟의 속도, 상기 는 추적 에이전트의 위치에 대한 타겟 추적 계수, 상기 는 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수 및 상기 는 회전 연산자(rotation operator)인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 4,
The tracking agent determines the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its acceleration based on Equation 2,
Equation 2 above is:
and
remind is a term representing the centripetal force of the tracking agent, is a term that determines the formation of a plurality of tracking agents, is the term that determines the direction in which the tracking agent will track the target, is a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents, and refers to the additional control term of the tracking agent,
remind is a cooperative control parameter, is the location of the jth tracking agent, is the location of the target, is the speed of the target, is the target tracking coefficient for the location of the tracking agent, is the target tracking coefficient and the speed of the tracking agent is a flight management system for target tracking on a sphere, which is a rotation operator.
상기 협력 제어 매개변수는, 서로 다른 추적 에이전트들 간의 인력계수, 서로 다른 추적 에이전트들 간의 척력계수 및 서로 다른 추적 에이전트들 각각의 위치를 포함하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 5,
The cooperative control parameters include a coefficient of attraction between different tracking agents, a coefficient of repulsion between different tracking agents, and a flight management system for target tracking on a sphere including the positions of each of the different tracking agents.
상기 추적 에이전트는,
상기 추적 에이전트의 추가 제어항()을 0으로 설정하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 5,
The tracking agent is,
Additional control terms of the tracking agent ( Flight management system for target tracking on a sphere setting ) to 0.
상기 추적 에이전트는,
상기 타겟의 위치, 상기 타겟의 속도 및 상기 타겟의 각속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 제1 추적 알고리즘에 상기 타겟의 각속도를 반영한 상기 타겟에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 5,
The tracking agent is,
A pattern of contacting the target in which the angular velocity of the target is reflected in the first tracking algorithm using the target information and the plurality of tracking agent information including the location of the target, the speed of the target, and the angular velocity of the target. Flight management system for target tracking on a sphere generating a second tracking algorithm.
상기 추적 에이전트는,
상기 제2 추적 알고리즘을 생성할 때, 상기 수학식 2를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하되, 상기 추적 에이전트의 추가 제어항()을 수학식 3으로 설정하고,
상기 수학식 3은, 이며,
상기 은 시간 에서의 타겟의 각속도를 의미하고 인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 8,
The tracking agent is,
When generating the second tracking algorithm, the flight direction and speed of each tracking agent are determined by calculating its acceleration based on Equation 2, and the additional control term of the tracking agent ( ) is set to Equation 3,
Equation 3 above is: and
remind silver time means the angular velocity of the target in Flight management system for target tracking on spherical surfaces.
구면 상에서 비행하면서 서로 간 또는 상기 적어도 하나 이상의 통신 에이전트와 통신을 수행하여 정보를 공유하되, 상기 통신 에이전트로부터 전달되는 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하고, 생성된 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 상기 타겟을 추적하는 복수의 추적 에이전트를 포함하고,
상기 추적 에이전트는,
추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수, 회전 연산자, 타겟의 속도 및 추적 에이전트의 속도를 포함하는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 추적 에이전트의 추가 제어항을 포함하여 상기 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
It is placed at a preset position on the sphere and is connected to communication with a plurality of tracking agents to obtain target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity and transmit it to the plurality of tracking agents. at least one communication agent; and
While flying on a sphere, information is shared by communicating with each other or with the at least one communication agent, and a tracking algorithm is generated using the target information transmitted from the communication agent, and each other according to the generated tracking algorithm. comprising a plurality of tracking agents that track the target while maintaining a formation,
The tracking agent is,
Generate the tracking algorithm including a target tracking coefficient for the speed of the tracking agent, a rotation operator, a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents, including the speed of the target and the speed of the tracking agent, and an additional control term of the tracking agent. A flight management system for target tracking on a spherical surface.
상기 복수의 추적 에이전트 및 상기 통신 에이전트 각각은, 구면 상에서 초기 비행 조건인 수학식 4에 따라 비행을 수행하고,
상기 수학식 4는, , 이며,
상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 시스템.
In claim 1,
Each of the plurality of tracking agents and the communication agent performs a flight according to Equation 4, which is an initial flight condition on a spherical surface,
Equation 4 above is: , and
remind is the location of the ith tracking agent and Flight management system for target tracking on a sphere where is the speed of the ith tracking agent.
무선 통신망을 통해 복수의 타 추적 에이전트 및 통신 에이전트를 비롯한 외부 구성과 통신을 수행하기 위한 네트워크 통신 인터페이스;
상기 본체의 위치 및 속도를 파악하고, 파악된 상기 본체의 위치 및 속도를 상기 복수의 타 추적 에이전트로 제공하는 위치 측정부;
상기 통신 에이전트로부터 전달되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 이용하여 타겟을 추적하기 위한 추적 알고리즘을 생성하는 추적 알고리즘 산출부; 및
생성된 상기 추적 알고리즘에 따라 복수의 타 추적 에이전트들과 편대를 유지하면서 상기 타겟을 추적하는 제어부를 포함하고,
상기 추적 알고리즘 산출부는,
상기 타겟의 위치 및 상기 타겟의 속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 타겟에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 추적 에이전트.
main body;
a network communication interface for communicating with external components, including a plurality of other tracking agents and communication agents, via a wireless communication network;
a position measurement unit that determines the location and speed of the main body and provides the determined positions and speeds of the main body to the plurality of other tracking agents;
a tracking algorithm calculation unit that generates a tracking algorithm for tracking a target using target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent; and
A control unit that tracks the target while maintaining formation with a plurality of other tracking agents according to the generated tracking algorithm,
The tracking algorithm calculation unit,
A tracking agent for tracking a target on a sphere that generates a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target using information on the target and a plurality of tracking agent information, including the location of the target and the speed of the target.
상기 추적 알고리즘 산출부는, 상기 제1 추적 알고리즘을 생성할 때, 수학식 1을 기초로 자신의 속도를 산출하고,
상기 수학식 1은 이며,
상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 추적 에이전트.
In claim 12,
When generating the first tracking algorithm, the tracking algorithm calculation unit calculates its own speed based on Equation 1,
Equation 1 above is and
remind is the location of the ith tracking agent and is the speed of the ith tracking agent, a tracking agent for target tracking on a sphere.
상기 추적 알고리즘 산출부는, 수학식 2를 기초로 자신의 가속도를 산출하여 각 추적 에이전트들의 비행 방향 및 속도를 결정하고,
상기 수학식 2는,
이며,
상기 는 추적 에이전트의 구심력을 나타내는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트들의 대형을 결정하는 항, 상기 는 추적 에이전트가 타겟을 추적하는 방향을 결정하는 항, 상기 는 복수의 추적 에이전트의 대형을 유지시키는 플로킹항 및 상기 는 추적 에이전트의 추가 제어항을 의미하고,
상기 는 협력 제어 매개변수, 상기 는 j번째 추적 에이전트의 위치, 상기 는 타겟의 위치, 상기 는 타겟의 속도, 상기 는 추적 에이전트의 위치에 대한 타겟 추적 계수, 상기 는 추적 에이전트의 속도에 대한 타겟 추적 계수 및 상기 는 회전 연산자(rotation operator)인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 추적 에이전트.
In claim 14,
The tracking algorithm calculation unit determines the flight direction and speed of each tracking agent by calculating its acceleration based on Equation 2,
Equation 2 above is:
and
remind is a term representing the centripetal force of the tracking agent, is a term that determines the formation of a plurality of tracking agents, is the term that determines the direction in which the tracking agent will track the target, is a flocking term that maintains the formation of a plurality of tracking agents, and refers to the additional control term of the tracking agent,
remind is a cooperative control parameter, is the location of the jth tracking agent, is the location of the target, is the speed of the target, is the target tracking coefficient for the location of the tracking agent, is the target tracking coefficient and the speed of the tracking agent is a rotation operator, a tracking agent for target tracking on a sphere.
상기 추적 알고리즘 산출부는,
상기 타겟의 위치, 상기 타겟의 속도 및 상기 타겟의 각속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 제1 추적 알고리즘에 상기 타겟의 각속도를 반영한 상기 타겟에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 추적 에이전트.
In claim 15,
The tracking algorithm calculation unit,
A pattern of contacting the target in which the angular velocity of the target is reflected in the first tracking algorithm using the target information and the plurality of tracking agent information including the target's position, the target's speed, and the angular velocity of the target. A tracking agent for target tracking on a sphere generating a second tracking algorithm.
상기 복수의 추적 에이전트 간에 자신의 위치를 포함하는 정보를 공유하는 단계;
상기 복수의 추적 에이전트가 상기 통신 에이전트로부터 전송되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 수신하는 단계;
상기 복수의 추적 에이전트가 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 추적 에이전트가 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 타겟을 추적하는 단계를 포함하고,
상기 추적 알고리즘을 생성하는 단계에서,
상기 추적 에이전트가 인력과 척력으로 구성된 협력 통제, 타겟 추적 계수 및 구면 상에서의 정규화된 플로킹 작용소를 포함하여 상기 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 방법.
A plurality of tracking agents and at least one communication agent performing flight on a sphere;
sharing information including one's location among the plurality of tracking agents;
The plurality of tracking agents receiving target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent;
generating a tracking algorithm by the plurality of tracking agents using information on the target; and
Comprising the step of the plurality of tracking agents tracking the target while maintaining formation with each other according to the tracking algorithm,
In the step of generating the tracking algorithm,
A flight management method for target tracking on a sphere, wherein the tracking agent generates the tracking algorithm including cooperative control consisting of attractive and repulsive forces, target tracking coefficients, and normalized flocking forces on the sphere.
상기 복수의 추적 에이전트 간에 자신의 위치를 포함하는 정보를 공유하는 단계;
상기 복수의 추적 에이전트가 상기 통신 에이전트로부터 전송되는 타겟의 위치, 타겟의 속도 및 타겟의 각속도 중 적어도 둘 이상을 포함하는 타겟의 정보를 수신하는 단계;
상기 복수의 추적 에이전트가 상기 타겟의 정보를 이용하여 추적 알고리즘을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 추적 에이전트가 상기 추적 알고리즘에 따라 서로 간에 편대를 유지하면서 타겟을 추적하는 단계를 포함하고,
상기 추적 알고리즘을 생성하는 단계에서,
상기 타겟의 위치 및 상기 타겟의 속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 타겟에 인접하는 패턴의 제1 추적 알고리즘을 생성하거나, 또는
상기 타겟의 위치, 상기 타겟의 속도 및 상기 타겟의 각속도를 포함하는 상기 타겟의 정보 및 상기 복수의 추적 에이전트 정보를 이용하여 상기 제1 추적 알고리즘에 상기 타겟의 각속도를 반영한 상기 타겟에 접촉하는 패턴의 제2 추적 알고리즘을 생성하는 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 방법.
A plurality of tracking agents and at least one communication agent performing flight on a sphere;
sharing information including one's location among the plurality of tracking agents;
The plurality of tracking agents receiving target information including at least two of the target location, target speed, and target angular velocity transmitted from the communication agent;
generating a tracking algorithm by the plurality of tracking agents using information on the target; and
Comprising the step of the plurality of tracking agents tracking the target while maintaining formation with each other according to the tracking algorithm,
In the step of generating the tracking algorithm,
Generate a first tracking algorithm of a pattern adjacent to the target using the target information and the plurality of tracking agent information, including the location of the target and the speed of the target, or
A pattern of contacting the target in which the angular velocity of the target is reflected in the first tracking algorithm using the target information and the plurality of tracking agent information including the location of the target, the speed of the target, and the angular velocity of the target. Flight management method for target tracking on a sphere creating a second tracking algorithm.
상기 구면 상에서 복수의 추적 에이전트 및 적어도 하나 이상의 통신 에이전트가 비행을 수행하는 단계에서,
상기 복수의 추적 에이전트 및 상기 통신 에이전트 각각은 상기 구면 상에서 초기 비행 조건인 수학식 1에 따라 비행을 수행하고,
상기 수학식 1은, , 이며,
상기 는 i번째 추적 에이전트의 위치 및 상기 는 i번째 추적 에이전트의 속도인 구면 상에서 타겟 추적을 위한 비행 관리 방법.In claim 17,
In the step of a plurality of tracking agents and at least one communication agent performing flight on the spherical surface,
Each of the plurality of tracking agents and the communication agent performs a flight on the spherical surface according to Equation 1, which is an initial flight condition,
Equation 1 above is: , and
remind is the location of the ith tracking agent and Flight management method for target tracking on a sphere where is the speed of the ith tracking agent.
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