무인기를 위한 이중화 비행제어컴퓨터의 동기화 설계 = Synchronization Method Design of Redundant Flight Control Computer for UAV

국문 초록 (Abstract)

무인항공기에 적용되는 비행제어컴퓨터는 safety-critical 구성품으로, 내결함성을 확보함으로써 운용의 신뢰성을 높이기 위해 다중화 구조로 설계되고 있다. 이러한 다중화 구조가 적용된 비행제어컴퓨터는 각각의 독립적인 연산/제어 장치가 동일한 시점에 동일한 작업을 수행할 수 있도록 설계되어야 하며, 이를 위해 각 연산/제어 장치 간의 작업 동기화를 위한 동기화 알고리즘이 포함되어야 한다. 본 논문에서는 무인기에 적용되는 이중화 비행제어컴퓨터간의 동기화를 위한 소프트웨어 설계 방법을 제안한다. 제안하는 동기화 방법은 고장률 감소를 위해 최소의 하드웨어 리소스만을 사용하여 동기화할 수 있도록 설계하였고, 동기화에 사용되는 하드웨어 타이머의 동작 방식을 고려하여 설계함으로써 타이머 동작에 따른 동기화 오차를 최소화 할 수 있도록 설계하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A flight control computer(FLCC) applied to an unmanned aerial vehicle(UAV) is a safety-critical item, and which is designed in a multiple structure to increase the reliability of operation by securing fault tolerance. These FLCC of multiple structure should be designed so that each independent processing/control components can perform the same operation at the same time. And for this reason, a synchronization algorithm for synchronizing the operation between FLCCs should be included in an operational flight program. In this paper, we propose a software design method for synchronization between dual FLCCs applied to UAVs. The proposed synchronization method is designed to synchronize using only the minimum hardware resources to reduce a failure rate. In addition, the proposed synchronization method is designed to minimized synchronization errors due to a timer operation by designing in consideration of operation characteristics of the hardware timer used for the synchronization.

참고문헌 (Reference)

1 H. S. Yoon, "Operational Flight Program Development for the UAV Dual Flight Control Computer" 91-93, 2019

2 NXP, "MPC5674F Microcontroller Reference Manual"

3 S. H. Lee, "Development of Triple Redundancy Flight Control Computer Hardware for UAV" 1021-1025, 2008

4 D. Y. Choi, "A Study on Sync for the Safety-Critical Software of Redundancy System" 1021-1025, 2011

5 IEEE, "1588-2019 – IEEE Approved Draft Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems"