Design and Implementation of an Efficient FCC for Improving the Safety of Drones

본 논문은 소형 드론의 안전성 향상을 위한 효율적인 비행제어장치(FCC: Flight Control Computer)의 설계 및 구현을 제안한다. 제안한 방법에서는 고장으로 인한 추락 사고를 방지하기 위한 2중 FCC를 사용하며, 이들의 신속한 전환(switching) 제어를 위해 제어회로를 조합회로로 설계하고 FPGA로 구현한다. 또한, 시스템의 안전성을 유지하기 위해서 정상 상태 및 이상 유무를 감시하기 위한 효율적인 알고리듬을 제시한다. 제안하는 방법에서는 오픈소스 기반의 비행 제어 소프트웨어 플랫폼(PX4 스택)을 사용하여 FCC의 성능을 개선한다. 특히, 시스템 이중화를 위한 이중화 소프트웨어 구현은 정보공유 미들웨어(uORB)을 기반으로 태스크를 작성하여 비행제어스택에 패치(patch)하여 구현한다. 이로써 비행제어스택 버전이 바뀌어도 간단한 조작만으로 이중화시스템 구현이 가능하게 하며, 향후 다양한 이상 동작 판단 알고리즘을 연구 개발할 수 있는 융통성이 있다. 구현된 비행제어장치는 쿼드 및 헥사타입의 무인기를 이용한 실험을 통하여 제안 방법의 안전성을 검증하였다.