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VTOL(Pixhawk 기반)을 이용한 PPK 방식의 항공 측량은 어렵지 않습니다 [1. 장비 준비]

임진구
조회수 641

안녕하세요, 써드아이 로보틱스 팀입니다.


오늘은 첫번째 시작으로 항공측량에 사용될 장비들을 준비하고 구성 원리를 소개하는 시간이 되겠습니다.


THIRDEYE JI-HO V2(4+1방식)에 픽스호크를 적용하여 저렴하지만 항공측량에 활용될 수 있는 퀄리티의 데이터를 추출 하는 방식을 소개를 드리며, 앞으로 게시물을 통해 VTOL 기체 제작과 함께 장비들을 적용 과정을 담아 소개를 진행하려 합니다. 


많은 관심과 응원 부탁 드립니다.


저희 팀은 2018년도부터  고정밀 항공 데이터를 취득하기 위해 여러 장비들을 적용하여 성능 검증을 하였고 전세계적으로 고정익 항공측량에 가장 많이 활용 하는 방식을 찾게 되었습니다.


바로 PPK기반 후처리 방식의 드론 맵핑입니다.


고정익 특성상 광 범위한 항공 데이터를 수집하기 때문에 RTK 기반 베이스와 로버의 실시간 연결은 통신 장비의 한계로 지속적인 연결이 어려운 문제점이 발생합니다.

그러다보니 데이터 좌표값의 퀄리티가 떨어지게 되는데요. 


이부분을 대체할 수 있는 방식이 베이스와 로버의 실시간 통신 방식이 아닌 동시간의 베이스 RTK장비와 로버 RTK장비가 각각 GNSS 로그 데이터가 저장 되고 비행 작업이 끝나면 각 백업된 데이터를 기반으로 두 GNSS 데이터를 후처리 하는 방식입니다. 후처리 프로세싱은 두 GNSS 로그를 기반으로 좌표의 정밀 오차를 줄이는 방식입니다.

출처 : EMLID DOC(PPK WORK FLOW)


VTOL 또는 고정익의 항공 측량은 현재까지 이 방식을 기본으로 사용한다고 보면 될거 같습니다.


이제 장비의 세팅하는 방식을 소개 드리겠습니다.


KEYPOINT 1. 저희는 정확한 항공측량을 위해 VTOL에 (즉 PIXHAWK에) RTK GNSS 수신기를 연결하지 않습니다. 즉, 중복 투자를 하지 않습니다.


저희가 제안하는 방식은 항공측량 데이터를 취득하는 장비와 VTOL 기체를 별개로 구성한다는 개념입니다.


VTOL의 들어가는 GPS는 기본 GPS를 활용하여 합리적인 가격 선에서 기자제를 선정, 활용합니다.


즉, 드론은 계획된 Waypoint 기반으로 비행을 할 수 있는 안정적인 세팅만 완료를 하면 됩니다.


임무를 계획할때 사진 중첩도가 중요한데요. 이 부분은 차후 임무 계획에 대한 소개글을 통해서 내용을 전달 드리겠습니다.


고정익은 비행 특성상 양력 비행을 하기 때문에 직선 비행이 굉장히 안정적입니다. (여러 방향에서 돌풍이 많이 부는 극한 환경에서는 문제가 발생할_참고) 


그러기 때문에 Waypoint와 중첩도를 잘 세팅하면 원하는 비행 경로에서 안정적으로  비행할 수 있으며, 카메라에 테이터를 취득하라는 명령만 잘 수행 한다면

VTOL 세팅은 끝입니다.


KEYPOINT 2. VTOL Waypoint 임무를 하는 과정에서 카메라의 명령을 줄때 레이턴시(딜레이) 없는 RTK GNSS 좌표값을 저장하는 장비를 활용해야 합니다.


여기에서 저희가 소개할 장비는 EMLID Mapping KIT 입니다.

구매 링크 :  https://store.emlid.com/product/reachm2-uav-mapping-kit/


중국의 드론 FC와 RTK GNSS를 제작하는 업체는 드론 맵핑에서 발생하는 셔터링 레이턴시에 대한 이해가 없습니다. (최근 CUAV 제품군에 관련 솔루션을 개발)


셔터링에서 사진과 좌표가 씽크에 딜레이가 발생하면 그말 즉슨 좌표값의 오차가 발생한다는 것인데요.


이를 줄이기 위해 EMLID Mapping KIT는 RTK 로버 장비에 카메라에 연결 가능한 핫슈를 지원하고 있습니다.

출처 : EMLID DOC(PPK WORK FLOW)

핫슈의 레이턴시를 줄이는 원리는 아래와 같습니다.

출처 : EMLID DOC

카메라의 핫슈는 카메라의 셔터와 함께 동일한 페어링으로 작동을 할 수 있게 제작되었습니다.


이를 기반으로 드론에서 카메라의 명령을 내리면 카메라가 셔터가 작동하는데요.


 EMLID 제품은 카메라의 셔터가 작동하는 동시에 핫슈의 동일한 명령을 EMLID 제품에 넘어가면서 좌표 로그 데이터가 저장이 됩니다.


이 방식은 항공측량에 최적의 측량 좌표값을 취득해 줍니다.


EMLID MAPPING KIT 에는 REACH M2 제품과 REACH RS2+ 제품이 구성 되어 있습니다.

출처 : EMLID DOC


REACH RS2+ 제품은 지상 측량에 사용되는 제품으로 가격은 저렴하지만 성능은 타 측량 베이스 장비와 유사한 성능을 내기 때문에 굉장이 합리적으로 접근할 수 있습니다. 


또한 앱을 통한 제어와 후처리 하는 스튜디오에 관련 소프트웨어가 잘 구성되어 있고 문서들도 잘 정리가 되어 있어 활용하기 굉장히 쉽다 생각합니다.


그래서 저희가 추천 하는 구성은

 



THIRDEYE JI-HO V2 KIT, JI-HO V2 기자제, FC는 CUAV V5 NANO+NEO3 GPS, EMLID MAPPING KIT

조종기 RADIO MASTER JORRO(KC인증 완료), SIYI HM30, SONY A7R4(중고 매물 많음) + 삼양 24mm 단렌즈, Air Speed sensor, RC Shutter(MICRO USB), 

배터리 및 충전기, 노트북


이렇게 장비를 준비하시면 장비 준비는 완료가 됩니다.


저희가 추천 드린 기자제들은 금액적인 측면에서 1,000~1,800만원 사이에서 접근할 수 있는 금액입니다.


국내 WINGTRA GEN2 RGB61, 퀀텀시스템 트리니티 F90+ 제품으로 봤을때 굉장히 합리적으로 접근하실 수 있을거라 생각 됩니다.


저희가 추천 드리는 제품들은 필수 제품은 아니며, 대체가 가능한 제품을 활용하시면 됩니다.


"VTOL(Pixhawk 기반)을 이용한 PPK 방식의 항공 측량은 어렵지 않습니다[1. 장비 준비]" 내용은 여기 까지 입니다.


조만간 제작 관련 컨텐츠로 다시 찾아 뵙겠습니다.


또한 제작에는 단순 기체 제작 뿐만 아니라 FC에 대한 세팅 값도 공유할 예정이니 참고 부탁 드리겠습니다.


이상 써드아이 로보틱스 팀 이였습니다.


감사합니다.