A Simulation of 3-D Navigation System of the Helicopter based on TRN Using Matlab

This study has been carried for the development of the basic algorithm of helicopter navigation system based on TRN (Terrain Referenced Navigation) with information input from the GPS. The helicopter determines flight path due to Origination-Destination analysis on the Cartesian coordinate system of 3-D DTM. This system shows 3-D mesh map and the O-D flight path profile for the pilot's acknowledgement of the terrain, at first. The system builds TCF (terrain clearance floor) far the buffer zone upon the surface of ground relief to avid the ground collision. If the helicopter enters to the buffer zone during navigation, the real-time warning message which commands to raise the body pops up using Matlab menu. While departing or landing, control of the height of the body is possible. At present, the information (x, y, z coordinates) from the GPS is assumed to be input into the system every 92.8 m of horizontal distance while navigating along flight path. DTM of 3" interval has been adopted from that which was provided by ChumSungDae Co., Ltd..

본 연구는 지형참조항법(TRN; Terrain Referenced Navigation)에 근거하는 헬리콥터 항법 시스템을 위한 기본 알고리즘을 개발하기 위해 수행되었다. 현재 본 연구에 위성 항법장치(GPS; Global Positioning System)로부터의 정보(X, Y, Z 좌표)는 비행체가 항로를 비행하는 중 매 92.8m의 수평거리로 환산하여 수신되는 것으로 가정하였다. 비행체는 3차원 직교 좌표 체계(Cartesian coordinate system)로 표현되는 수치지형모델(DTM; Digital Terrain Model)상에서 시점(Origination)-종점(Destination) 분석 기법에 의해 항로를 결정한다. 본 시스템은 우선 조종사에게 지형의 사전 인식을 위해 시점-종점 주변 3차원 지형도와 항로의 종단면도를 보여준다. 본 시스템은 직접적인 지상 충돌을 피하기 위해 지형 여유 층면(terrain clearance floor)의 개념을 도입, 기복 지형 표면에 일정 높이의 완충 공간을 설정한다. 만약 비행체가 항행 중 완충 공간에 접근하게 되면 본 시스템은 실시간으로 즉시 경고음과 메시지를 발한다(Matlab 메뉴를 사용하였음). 물론 헬리콥터의 이착륙 시에는 불필요한 경고를 발생시키지 않기 위해 완충 공간 조정은 가능하다. 수치지형모델은 (주)첨성대가 확보하고 있는 3초 간격의 DTM을 채택, 작성하였다.