무인항공기 GCS 운용자를 위한 AI 기반 이상행동 모니터링 시스템에 관한 연구
A Study on AI-based Abnormal Behavior Monitoring System for Unmanned Aircraft GCS Operators
- 주제(키워드) GCS , Monitoring , UAV
- 주제(DDC) 658.5
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 권용진
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 산업공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000031545
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
무인기 항공 시스템(UAS, unmanned aircraft system)는 자동비행장치가 탑재된 무인항공기를 지상통제소에서 운용자가 실시간 비행 정보 및 임무 상황을 원격 모니터링하며 운용할 수 있다. 전반적인 임무 수행을 자동화되어 운용되기에 장시간 임무 운용 시에는 파일럿에 주의분산 등을 유발할 수 있다. 또한 임무 피로도에 따른 파일럿의 이상 행동으로 인해 잘못된 임무 수행 및 작업 오류 등으로 인해 사고가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 무인항공기 GCS 운용자의 이상행동을 모니터링하여 예방할 수 있는 시스템을 설계하여 운용자의 동작 오류로 인한 상황을 예방할 수 있는 프로세스를 만들고자 하였다.
more초록/요약
An unmanned aircraft system (UAS) allows an operator to remotely monitor real-time flight information and mission status and operate an unmanned aerial vehicle equipped with an automatic flight device from the ground control center. Since the overall mission performance is automated, it may cause the pilot to become distracted during long-term mission operation. In addition, due to the pilot's abnormal behavior due to mission fatigue, accidents may occur due to incorrect mission performance and work errors. In this study, we tried to design a system that can monitor and prevent abnormal behavior of the unmanned aerial vehicle GCS operator, and create a process that can prevent situations caused by the operator's operation error.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1.1 무인기 개요 1
1.1.1 무인기 시스템 분류 2
1.1.2 무인 항공기 시스템(UAS)의 단계별 자율 비행 5
1.2 연구의 배경과 필요성 8
1.3 연구 목적 9
Ⅱ. 이론적 배경 및 관련 연구 10
1.1 운용자 모니터링 기술 10
1.1.1 생체 정보 기반 모니터링 기술 11
1.1.2 운행 정보 기반 모니터링 기술 11
1.1.3 영상 기반 모니터링 기술 11
1.2 자율 시스템별 운용 환경 비교 12
1.3 운용자 이상행동 인식 기술 14
1.3.1 운용자 얼굴 인식에 대한 연구 14
1.3.2 운용자 자세(포즈) 인식에 대한 연구 17
Ⅲ. 운용자 이상행동 모니터링 시스템 설계 및 연구 21
1. 이상행동 모니터링 측정 변수 선정 및 판단 방법 21
1.1 이상행동 모니터링을 위한 측정 변수 선정 21
1.1.1 Eye Aspect Ratio (EAR) 21
1.1.2 Body-Face Ratio (BFR) 22
1.1.3 Heart Rate (BPM) 22
1.2 이상행동 모니터링 변수 별 측정 방법 및 실험 23
1.2.1 얼굴 인식을 이용한 EAR 측정 23
1.2.2 자세 인식을 이용한 BFR 측정 32
1.2.3 웨어러블 디바이스를 이용한 BPM 측정 39
1.3 이상행동 모니터링 행동 위험도 지수 44
2. UAV GCS 운용자 모니터링 시스템 45
2.1 운용자 모니터링 시스템 구현 환경 45
2.2 모니터링을 위한 정보 수집 프로세스 47
2.2.1 운용자 영상 정보 수집 프로세스 48
2.2.2 운용자 생체 정보 수집 프로세스 50
2.3 운용자 이상행동 모니터링 시스템 설계 55
2.4 운용자 이상행동 행동 분류 및 판단 결과 57
2.4.1 이상행동 분류 57
2.4.2 이상행동 판단 방법 57
2.4.3 이상행동 판단 결과 61
Ⅳ. 모니터링 시스템 시뮬레이션 65
1. UAV GCS 가상 임무 운용 시뮬레이션 65
1.1 모니터링 시스템 시뮬레이션 실험 65
1.1.1 운용자 임무 운용 시나리오 선정 65
1.1.2 운용자 모니터링 시뮬레이션 시나리오 66
1.2 이상행동 모니터링 시뮬레이션 실험 구성 68
2. 시뮬레이션 모니터링 데이터 결과 및 분석 69
Ⅴ. 결론 73
1. 연구결과 및 고찰 73
2. 향후 과제 74
참고 문헌 75
