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드론 무인항공기 하늘의 산업혁명

노나미 겐죠 지음 | 골든벨 | 2019년 04월 30일 출간

ISBN 9791158063832

쪽수 380쪽

※ 목 차 ※

서장

i.0 드론이란 02

i.1 세계의 동향 03

i.1-1한국의 동향 09

i.2 일본의 동향 12

i.3 장거리도 안되고, 무거운 것도 운반하지못하는데 왜 드론은주목 받는 것일까? 16

i.4 드론의 원활한 사회접목을 위해 20

i.5 4차 산업혁명에서 Society 5.0을향한 개혁 22

Chapter 01 드론의 역사와 요소기술․비행제어

1.1 드론 연구개발의 역사 28

1.1.1 원격조종타입 드론 초창기 29

1.1.2 자율비행 타입 드론 초창기 31

1.1.3 취미용 드론 보급 34

1.1.4 산업용 드론 초창기에서 성장기로 37

1.2 드론의 주요 구성요소와 구조 40

1.2.1 기체 시스템 421.2.2 추진 시스템 43

1.2.3 가이던스, 내비게이션 및 제어 시스템 54

1.2.4 통신 시스템 551.2.5 지상국 시스템 57

1.3 오토파일럿의 구조와 비행원리 59

1.3.1 플라이트 컨트롤러 및 오토파일럿 59

1.3.2 드론의 비행원리 66

1.4 멀티로터 헬리콥터 모델을 베이스로 한 자율제어 70

1.4.1 제어기 설계를 위한 엄밀한 모델링과비선형제어계 설계 70

1.4.2 제어기 설계를 위한 간편한 모델링과 선형제어계 설계 71

Chapter 02 드론의 자율제어기술

2.1 IMU를 이용한 자세제어기술 84

2.1.1 IMU를 이용한 각속도, 자세 추정 84

2.1.2 드론의 자세제어 시스템 설계 87

2.2 GPS 환경의 자율비행 제어기술 91

2.2.1 GPS를 이용한 드론의 3차원 위치측정 91

2.2.2 GPS 모듈에서 출력되는 데이터 92

2.2.3 GPS 모듈의 장착 위치를 고려한 계측값 보정 93

2.2.4 가속도 센서를 이용한 드론의 위치·속도 추정 94

2.2.5 GPS와 가속도 센서를 복합한 드론의위치·속도추정 96

2.2.6 드론의 자율비행제어 101

2.3 비주얼 SLAM을 이용한 비GPS 환경의내비게이션 103

2.3.1 드론과 GPS 103

2.3.2 GPS의 대체기술 104

2.3.3 카메라와 계산 기하학 104

2.3.4 비쥬얼 SLAM 108

2.4 비GPS 환경의 자율제어기술 (레이저 SLAM) 112

2.4.1 LIDAR 베이스 SLAM 112

2.4.2 칼만 필터를 이용한 속도추정 115

2.4.3 3차원 자기제어 추정 시스템 117

2.4.4 검증실험 120

2.5 가까운 미래의 자율제어기술 120

2.5.1 「하늘의 산업혁명」을 향한 로드맵 120

2.5.2 드론의 비행 레벨과 자율성(안전성)클래스의 상관관계 122

2.5.3 드론의 자율성(안전성) 클래스B에서요구되는 자율제어기술 125

2.5.4 ImPACT 「터프 로보틱스 챌린지」비행로봇 분과모임의 착수 127

2.5.5 가까운 미래의 드론 자율제어 모습 128

Chapter 03 드론을 활용한 비즈니스 탐색

3.1 농업분야 활용 134

3.1.1 산업용 무인 헬리콥터의 농약살포 이용 134

3.1.2 드론이 개척하는 차세대 농업 142

3.1.3 UAV 리모트 센싱을 활용한 논농사생육 조사와 검증 146

3.1.4 드론으로 일으키는 산업혁명 154

3.1.5 스마트 농업에서의 드론 이용 158

3.1.6 드론을 통한 농업 리모트 센싱 165

3.2 임업·수산업 분야의 드론 활용 171

3.2.1 임업·수산업 분야 드론의 활용 사례 171

3.3 측량분야의 활용 177

3.3.1 드론을 통한 레이저 측량 177

3.3.2 i-Construction과 드론의 현장실장 183

3.3.3 측량 분야에서 드론의 가능성 190

3.4 인프라 점검 분야의 활용 199

3.4.1 비GPS 점검은 어디까지 가능한가? 199

3.4.2 타음검사용 비행 로봇 시스템의 개발 205

3.4.3 무인항공기를 활용한 밀폐성 공간(하수도, 수로 등)의 점검조사 217

3.4.4 안전성이 뛰어난 드론 점검 시스템 222

3.4.5 드론을 활용한 점검 작업 229

3.4.6 설비점검 분야의 드론 활용 234

3.5 재해 대응 분야의 활용 241

3.5.1 규수북부 집중호우 피해조사 개요와실용화에 대한 과제 241

3.5.2 태풍, 화산분화 등 재해구조에 활용 247

3.6 경비분야의 활용 255

3.6.1 진화하는 보안 서비스 255

3.7 물류분야의 활용 262

3.7.1 드론을 이용한 물류 사업 262

3.7.2 수송 배송 업무의 고도화를 향한 드론 활용 268

3.7.3 드론의 광역 비행과 셀룰러 망 273

3.8 창고관리 분야의 활용 283

3.8.1 IoT와 드론 기술로 차세대 창고관리에 도전하다 283

Chapter 04 드론의 관제 시스템, 운항관리 시스템 구축 

4.1 드론의 운항관리 292

4.1.1 하늘에서의 충돌위험 292

4.1.2 안전한 운항을 위한 상황파악 293

4.1.3 UTM 이 실현하고 싶은 드론을 활용한 안전사회 294

4.1.4 UTM 의 과제와 NASA UTM 294

4.1.5 여러 실증실험을 통해 틀이 만들어지는 UTM 시스템 297

4.1.6 드론의 활용을 촉진시키기 위해 299

4.2 드론 운항관리 시스템에 기대되는 것 301

4.2.1 운항관리 시스템의 필요성과 단계적 성장 301

4.2.2 위치정보의 중요성 306

4.2.3 운항관리 시스템에서 고려해야 할 공역 307

4.2.4 운용자 관리와 기체관리 307

4.2.5 로봇 , 드론이 활약하는 에너지절약 사회를 위한 프로젝트 307

4.2.6 운항관리 시스템 구축의 과제 309 

Chapter 05 「하늘의 산업혁명」을 추진하기 위한 과제와 전망

5.1 「하늘의 산업혁명」을 추진하기 위한 기술적 과제 312

5.2 정책적 과제 319

5.3 드론 진흥단체의 역할과 책무 323

5.4 드론의 특허 324

5.5 세계 드론 비즈니스 동향 326  

· Index 343

· 개발기초부터 실제활용까지 352

· 세계의 드론관련기업 · 단체일람 353 

※ 출판사 서평 ※

이 책의 집필 목적은 드론을 배우고자 한 초보자, 드론 교육기관 심화과정 총론서, 드론 제조업체의 하드웨어 및 소프트웨어에 고민하는 엔지니어 분들과 드론 유저들을 위함이다. 그리고 본격적으로 기업의 빅데이터 , IoT, 클라우드, AI 등과 관련된 데이터 분석 및 데이터 마이닝 사업을 확장하려는 기업 등이 필독 대상으로 꼽고 있다.

1. Part 1은 드론의 역사와 요소 기술 · 비행 제어, 개발의 역사, 구조 및 설계 방법, 모델 기반 자율 제어를 기술하였고 

2. Part 2는 드론의 자율 비행 기술의 구조, 쿼터니언(quaternion)와 자세 제어, GPS 환경 하에 자율 제어를 설명하고 있다. 또한 최근 일부 기체에 첨단적인 비GPS 환경 하에 자율 비행 기술이 구현되고 있지만, vision base 및 LIDAR base는 가까운 미래에 드론의 자율 제어를 전망하고 있다.

3. Part 3에서는 드론의 활용 최전선에 농업, 임업·수산업 측량 인프라 점검, 재해 대응, 경비, 물류, 창고 관리 분야는 일본에서 비교적 빠르게 대처하고 있는 기업에 종사하는 분들이 집필하였다. 

4. Part 4는 드론 관제 시스템 / 운항 관리 시스템을 구축하여 다수의 드론과 유인 항공기가 공중 충돌을 방지하고 안전하게 날 수 있는 미래 사회로 가는 활동을 소개한다.

5. Part 5는 ‘하늘의 산업 혁명’ 추진을 위한 과제와 세계 드론 산업을 전망하면서 일본의 드론 비즈니스 전략에 대해 고찰하고 있다.