[드론 만들기] QGroudControl 사용방법 4/4

계획 툴바에서는 이전 경로 지점과 현재 선택된 경로 지점의 상태 정보와 수평 거리, 미션 시간, 최대 텔레메트리 거리(설정한 이륙 위치와 가장 먼 경로 지점 사이의 거리) 등과 같은 전체 미션에 대한 통계와 생성한 미션을 비행체에 업로드할 수 있는 업로드 버튼을 제공한다.

지도는 현재 설정하는 미션의 지시자(indicator, 순차 번호로 표기)를 보여준다. 지시자 위를 클릭해서 지시자를 선택할 수 있으며 마우스를 드래그해서 지시자의 위치를 변경할 수도 있다.

계획 툴은 미션, 울타리 또는 랠리를 생성하고 조정하는 데 사용되며 세부 항목은 차이가 있다.

미션 명령 목록은 위쪽에는 미션과 펌웨어 지원에 따라 울타리, 랠리 등이 추가되어 표기되며 기본 설정값은 미션이다. 그 아래에는 미션 명령 편집기가 제공되는데 개별 미션 명령 목록에 대한 설정을 변경, 삭제할 수 있다.

3.2.1 미션

미션은 비행체에 비행 임무를 부여하는 작업으로 미션 생성 단계는 아래와 같다.

> 기본 화면에서 계획 화면으로 전환

> 계획 툴을 이용한 미션 생성

> 비행체에 미션 업로드

> 미션 비행

QGroundControl(QGC)에서는 미션을 생성하기 위한 보조도구로 계획 툴을 제공하는데 이 툴은 파일, 경로 지점, 패턴, 이륙 등을 제공하여 초보자도 손쉽게 미션을 생성할 수 있게 도와준다.

계획 툴의 세부항목 사용방법은 아래와 같다.

- 파일

계획 화면에서 파일을 클릭하거나 비행 화면이나 다른 화면에서 계획 화면으로 전환할 경우 파일 창이 활성화된다.

이 창은 파일 창 밖 지도 위 임의의 점을 클릭하면 자동으로 사라진다.

파일 창은 크게 Create Plan, Storage, Vehicle로 구성되어 있다.

Create Plan에서는 미션을 설정할 환경, 즉 빈 공간(기본 지도), 측량, 복도 스캔, 구조 스캔을 제공하며 이 중 한 개를 선택하면 미션 환경이 설정된다.

만약 아무런 환경을 선택하지 않고 파일 창을 닫을 경우 기본 설정값으로 빈 공간이 자동으로 설정된다.

Storage에서는 생성한 미션을 저장/다른 이름으로 저장하거나 기존에 저장해 놓은 미션을 불러올 수 있다. 그 외에 미션 경로 지점을 KML로 저장할 수도 있다.

Vehicle에서는 설정한 미션을 비행체에 송신하는 업로드, 비행체에 저장되어 있는 미션을 불러오는 다운로드, 계획 화면과 비행체에 모든 미션 경로 지점을 삭제하는 clear를 제공한다.

생성한 미션을 비행체에 업로드해야만 미션 비행을 시작할 수 있다.

- 이륙 (takeoff)

계획 화면> 파일> 계획 생성(creat plan)에서 빈 화면을 선택한 경우 또는 아무런 선택을 하지 않고 파일 창을 닫은 경우, 이륙 아이콘은 활성화된다.

이륙 아이콘을 클릭하면 현재 비행체 위치(붉은 삼각형 모양)에 초록색 번호 1과 함께 이륙이라는 글자가 나타난다. 설정한 이륙지점을 마우스로 드래그해서 위치를 변경할 수도 있다.

화면의 오른쪽 Takeoff 미션 명령 편집기에서는 고도 등 이륙과 관련된 설정을 변경할 수 있다.

SITL 시뮬레이션의 경우 이륙 위치를 드래그로 변경하고 미션을 업로드한 후 비행 화면으로 화면을 전환하면 비행체는 비행체 펌웨어가 설정한 위치(L, Launch)에 그대로 있으며, 이 위치는 비행체에 RTL 모드가 활성화될 때 귀환하는 위치이기도 하다.

- 경로 지점

경로 지점으로 비행체가 비행할 경로를 손쉽게 설정할 수 있다.

계획 툴의 경로 지점 아이콘은 이륙 설정이 완료된 후 활성화되기도 하기 때문에 경로 지점 설정은 다음 순서로 진행한다.

계획 툴에서 이륙(1), 경로 지점(2)을 차례대로 선택한 후 지도 위 원하는 곳에 마우스를 클릭(3)하면 경로 지점이 생성된다.

여러 개의 경로 지점을 설정할 수 있으며 차례대로 생성된 경로 지점은 번호 위를 마우스로 클릭한 후 드래그해서 위치를 변경할 수도 있다.

경로 지점 설정을 완료한 후 화면 상단 오른쪽의 "업로드가 필요합니다"(4)를 선택하면 설정한 비행경로는 비행체에 업로드된다.

비행체에 명령이 업로드되면 비행 화면에서도 설정한 비행경로가 화면에 표기된다.

추가한 각각의 경로 지점은 미션 명령 목록 아래에 있는 미션 명령 편집기에서 설정을 변경할 수 있으며는 상단의 휴지통 아이콘을 선택해서 경로 지점을 삭제할 수도 있다.

- ROI (region of interest)

비행체가 ROI를 지원하고 비행체에 카메라가 설치되어 있다면 ROI 기능을 사용할 수 있다.

미션 설정 시 ROI를 설정하면 비행체는 경로 지점 사이를 비행하면서 카메라 방향은 ROI 위치를 주시한다.

계획 화면에서 ROI를 생성하려면 먼저 비행체 이륙(1) 명령을 설정하고 계획 툴에 있는 ROI(2) 클릭한 후 지도 위 원하는 위치에 마우스 클릭하면 ROI가 생성된다.

이어서 경로 지점(3)을 선택한 후 지도 위에 경로를 추가하고 상단 우측의 "업로드가 필요합니다"(4)를 선택하면 설정한 미션이 비행체에 업로드된다.

비행체에 미션이 업로드되면 비행 화면에서도 설정한 ROI가 표기되며 상단에 ROI 아이콘도 활성화된다.

아래는 ROI 설정 후 경로 지점을 설정한 비행 동영상이다.

설정한 ROI를 삭제하려면 계획 화면에서 ROI 미션 명령 편집기 왼쪽 상단의 휴지통 아이콘을 선택하면 된다.

- 패턴

패턴은 복잡한 지형에서 미션 생성을 간소화해주는 툴로 사용 가능한 패턴 툴은 어떤 비행체를 사용하느냐 또는 flight stack이 비행체 형태에 따라 어떤 것을 지원해주느냐에 따라 달라진다.

쿼드콥터의 경우 아래와 같이 Survey, Corridor Scan, Structure Scan 3가지 패턴을 지원한다.

Survey는 다각형 영역 위에 격자 형태의 비행 패턴을 생성하며 다각형 모양, 격자 규격, 생성하는 지리적 정보가 포함된 이미지 용 카메라 설정을 특정할 수 있다.

이 패턴은 모든 비행체에 지원된다.

Structure Scan은 수직 표면의 이미지를 캡처하는 격자모양 비행 패턴을 생성하며 일반적으로 시각적 검사 또는 구조의 3D 모델을 생성하기 위해서 사용된다.

이 패턴은 멀티콥터와 VTOL에만 지원된다.

Corridor Scan은 폴리 라인을 따라가는 비행 패턴을 생성하며 모든 비행체에서 사용 가능하다.

그 외에도 Fixed Wing Landing이 있는데 이 패턴은 고정익 비행체 용 착륙 패턴을 미션에 추가하며 이름에서 볼 수 있듯이 고정익 비행체에만 사용 가능하다.

ㄱ. Survey(측량) 패턴 설정

경우에 따라서 패턴 아이콘은 비행체에 이륙 명령어가 내려진 후 활성화되기도 하기 때문에 Survey 패턴 설정은 다음 순서로 진행한다.

먼저 비행 툴에서 이륙(1) 명령을 설정한 후 활성화된 패턴(2) 아이콘을 클릭하고 '복잡한 패턴 생성' 대화창에서 Survey(3)를 선택한다.

Survey를 선택하면 비행 툴바 아래에 Polygon Tools이 생성되며 동시에 오른쪽 미션 명령 목록 아래에 측량 용 미션 명령 편집기가 생성된다.

생성한 Survey는 미션 명령 편집기 상단의 휴지통 아이콘을 클릭해서 간단히 삭제 가능하다.

Polygon Tools에서 지원하는 Survey 패턴 종류는 Basic, Circular, Trace 3가지인데 그 이름에서 대략적으로 형태를 유추할 수 있다.

Basic은 아래와 같다.

사각형의 꼭짓점인 회색 원을 드래그해서 패턴 모양을 조정할 수 있으며 가운데 회색 원을 드래그해서 패턴 전체를 이동할 수도 있다. 또 선 위의 +를 클릭해서 새로운 꼭짓점을 생성할 수도 있다.

패턴이 결정된 후 미션 명령 편집기의 "Done With Ploygon"을 선택하면 상세 설정 목록이 나타난다.

기본적으로 격자 설정, 카메라 설정, 사전 설정을 제공하며 상세한 설정 내용은 Qgroundcontrol 홈페이지 > plan > Pattern > Survey 참조한다.

Circular은 아래와 같다.

패턴 오른쪽에 있는 회색 원을 드래그해서 원의 크기를 조정할 수 있으며 가운데 회색 원을 드래그해서 패턴 전체를 이동할 수도 있다.

패턴이 결정한 후 미션 명령 편집기에서 "Done With Ploygon"을 선택하면 상세 설정 목록이 나타나며 세부 설정 내용은 Qgroundcontrol 홈페이지 > plan > Pattern > Survey 참조한다.

Trace는 기본적인 패턴의 형태를 제공하는 것이 아니라 사용자가 임의로 패턴의 형태를 설정할 수 있으며 Polygon Tools에서 Trace를 선택하면 Done Tracing 버튼이 있는 새로운 창이 생성된다.

지도 위 원하는 곳을 클릭하면 회색 원이 생성되고 임의의 위치를 마우스로 3번 클릭하면 세 모서리를 연결한 격자무늬 패턴이 자동으로 생성된다. 필요시 계속 클릭해서 패턴의 모서리를 추가할 수 있고 모서리를 드래그해서 패턴 형상을 변경할 수 있으며 또 선 위의 +를 클릭해서 새로운 꼭짓점을 생성할 수도 있다.

패턴 생성을 완료한 후 상단 창의 "Dont Tracing"을 클릭하면 다시 Polygon Tools 창이 나타나고 우측 측량 미션 명령 편집기에 "Done with polygon"이 활성화된다.

패턴 생성 완료 후에도 꼭짓점인 회색 원을 드래그해서 패턴 모양을 조정할 수 있으며 가운데 회색 원을 드래그해서 패턴 전체를 이동할 수도 있다. 또 선 위의 +를 클릭해서 새로운 꼭짓점을 생성할 수도 있다.

상세한 설정 내용은 Qgroundcontrol 홈페이지 > plan > Pattern > Survey 참조한다.

KML/SHP 불러오기는 저장되어 있는 패턴을 불러와서 미션에 적용하는 것이다.

KML/SHP 불러오기를 클릭해서 파일 찾기 대화창이 나타나면 원하는 파일을 찾아서 선택하면 된다.

ㄴ. Corridor Scan(복도 스캔) 패턴 설정

경우에 따라서 패턴 아이콘은 비행체에 이륙 명령어가 내려진 후 활성화되기도 하기 때문에 Corridor Scan 패턴 설정은 다음 순서로 진행한다.

먼저 비행 툴에서 이륙(1) 명령을 설정한 후 활성화된 패턴(2) 아이콘을 클릭하고 '복잡한 패턴 생성' 대화창에서 Corridor Scan(3)을 선택한다.

Corridor Scan을 선택하면 비행 툴바 아래에 Polygon Tools가 생성되고 오른쪽에는 복도 스캔 용 미션 명령 편집기가 생성된다.

Polygon Tools에서 지원하는 패턴 종류는 Basic, Trace, KML 파일 열기로 사용방법은 Survey와 유사하다.

상세 설정 내용은 Qgroundcontrol 홈페이지 > plan > Pattern > Corridor Scan 참조한다.

ㄷ. Structure Scan(구조 스캔) 패턴 설정

경우에 따라서 패턴 아이콘은 비행체에 이륙 명령어가 내려진 후 활성화되기도 하기 때문에 Structure Scan 패턴 설정은 다음 순서로 진행한다.

먼저 비행 툴에서 이륙(1) 명령을 설정한 후 활성화된 패턴(2) 아이콘을 클릭하고 '복잡한 패턴 생성' 대화창에서 Structure Scan(3)을 선택한다.

Structure Scan을 선택하면 비행 툴바 아래에 Polygon Tools가 생성되고 오른쪽에는 구조 스캔 용 미션 명령 편집기가 생성된다.

Polygon Tools에서 지원하는 패턴 종류는 Basic, Circular, Trace, KML/SHP 불러오기로 사용방법은 Survey와 유사하다.

구조 스캔은 스캔할 구조물에 따라서 층으로 나뉠 수 있으며 일정 높이 단위로 구조물 주위의 모든 위치를 비행/스캔할 때까지 각 층마다 이 진행과정을 반복한다. 상세 설정 내용은 Qgroundcontrol 홈페이지 > plan > Pattern > Corridor Scan 참조한다.

- return

비행체가 임의의 경로 지점에서 이륙했던 홈(home) 위치로 돌아가게 하는 명령어이다.

- 중앙

화면의 중심 요소를 설정하면 선택한 요소를 중심으로 화면이 이동한다. 설정 가능한 중심 요소는 미션, Launch 위치, 현재 위치 등이 있다.

3.2.2 울타리(Geofence)

울타리는 말 그대로 비행체가 비행할 수 있는 영역을 설정하며 만약 비행체가 허용 영역 밖으로 비행할 때 어떤 행동을 취할 것인지도 설정할 수 있다.

울타리 생성 단계는 아래와 같다.

> 기본 화면에서 계획 화면으로 전환

> 미션 명령 목록 상단에서 울타리를 선택 (울타리 미션 명령 편집기 자동 생성)

> 울타리 미션 명령 편집기의 GeoFence 삽입에서 울타리를 선택

> 비행체에 울타리 업로드

> 미션 비행

QGC에서 제공하는 울타리의 종류는 다각형 Fence와 원형 Fence 두 가지가 있으며 울타리는 한 개만 생성할 수도 있지만 필요시 다중으로 여러 개를 생성할 수도 있다.

다각형 Fence를 선택하면 기본 값으로 사각형 모양의 울타리가 화면에 자동으로 생성되고 화면 상단에 Polygon Tools 창이 나타난다.

사각형의 꼭짓점인 회색 원을 드래그해서 패턴 모양을 조정할 수 있으며 가운데 회색 원을 드래그해서 패턴 전체를 이동할 수도 있다. 또 선 위의 +를 클릭해서 새로운 꼭짓점을 생성할 수도 있다.

만약 설정한 울타리를 원형 Fence로 전환하고 싶을 경우에는 Polygon Tools의 Circular을 선택하면 울타리 모양이 변경된다. 앞서 미션> 패턴의 Polygon Tools과 동일하게 Trace를 선택해서 직접 울타리를 설정할 수 있으며 KML/SHP 불러오기... 를 선택해서 이전에 저장해 놓은 울타리 파일을 불러와서 적용할 수도 있다.

원형 Fence를 선택하면 화면에서 원형 모양의 울타리가 생성된다.

원 오른쪽에 있는 회색 원을 드래그해서 원의 크기를 조정할 수 있으며 가운데 회색 원을 드래그해서 패턴 전체를 이동할 수도 있다.

다각형 Fence를 선택하던지, 원형 Fence를 선택하던지 기본적으로 생성된 울타리의 비행 허용 영역은 울타리 내부이다.

만약 울타리 외부를 비행영역으로 설정하고 싶을 경우에는 GeoFence 미션 명령 편집기 내에서 해당하는 Fence 아래 체크되어 있는 포함을 해제하면 된다.

만약 미션의 경로 지점이 울타리 밖에 있을 경우 비행체 설정(기어 아이콘)> 안전> 경계선(면) 안전장치 트리거에 설정해 놓은 대로 비행체는 동작한다.

(설정 방법은 드론 만들기 - QGroundControl에서 Pixhawk 4 설정하기 2/2을 참조)

울타리에서 계획 툴은 파일, 중앙으로만 구성되어 있고 사용방법은 미션 때와 동일하다.

3.2.3 랠리(Rally)

랠리 포인트(Rally Points)는 대체 착륙지점 또는 로이터(loiter) 위치로 귀환/RTL 모드에서 홈 위치보다 더 안전하고 더 편리한/가까운 거리를 제공하기 위해서 일반적으로 사용한다.

따라서 Rally Point가 설정되어 있는 경우 미션 실행 시 RTL 모드가 실행되면 비행체는 가까운 Rally Points에 착륙한다.

만약 연결된 비행체가 Rally Points을 지원하지 않을 경우에는 QGC의 계획 화면에서도 랠리가 표기되지 않는다.

랠리를 생성하는 단계는 아래와 같다.

> 기본 화면에서 계획 화면으로 전환

> 미션 명령 목록 상단에서 랠리 선택(1)

> 계획 툴에서 Rally Points 선택(2) 후 지도 위 클릭(3)

> 비행체에 Rally Point 업로드(4)
> 미션 비행

Rally Point 역시 복수 생성이 가능하며, 이러한 경우에는 한 개의 Rally Point를 마우스로 선택해서 Rally Point를 활성화시키면 된다.

현재 활성화되어 있는 Rally Points는 녹색, 비활성화되어 있는 Rally Points는 주황색을 띤다.

Rally Points는 마우스로 드래그해서 위치를 변경할 수 있고 미션 명령 편집기에서 직접 위치를 입력해서 변경할 수도 있다.

현재 활성화되어 있는 Rally Points는 R 귀환지 미션 명령 편집기의 오른쪽 메뉴를 클릭해서 삭제할 수 있다.

랠리에서 계획 툴은 파일, Rally Points, 중앙으로 구성되어 있으며 Rally Points를 제외한 파일과 중앙 사용방법은 미션 때와 유사다.

3.3 분석(analyze)

을 화면 아이콘에서 클릭하면 분석 화면으로 화면이 변경된다.

분석 화면은 아래와 같은 툴을 제공한다.

- Log Download

연결된 비행체의 로그를 정렬, 다운로드, 삭제할 수 있다.

- GeoTag Images(PX4)

비행 로그 정보를 이용해서 측량 미션에서 촬영한 이미지에 지도정보를 삽입할 수 있으며 이 기능은 PX4에만 지원된다.

지도 정보를 삽입하려면 로그파일, 이미지 폴더, 위치정보가 삽입된 사진을 저장한 폴더(부가기능) 각각 선택한 후 지도정보 입력 시작을 클릭하면 이미지에 위치정보가 삽입된다.

- MAVLink Console

MAVLink Console에서는 PX4의 nsh 셸(shell)에 접속하고 명령을 전달할 수 있다. 이 기능은 PX4로 작동하는 하드웨어에서 가능하지만 PX4 SITL에서는 지원하지 않는다.

무인비행체가 QGC에 연결되면 아래 명령어 입력창을 통해서 명령어를 입력할 수 있다.

아래는 모터를 테스트하는 명령어를 입력했을 때의 예이다.

- MAVLink Inspector

MAVLink Inspector는 QGC에서 수신하는 MAVLink 통신의 실시간 정보와 차트를 제공한다. 이 기능은 윈도우, 리눅스, 맥 OS에서만 사용 가능하다.

inspector는 소스 컴포넌트 id, 업데이트 주파수를 포함하는 현재 비행체의 모든 메시지의 목록을 보여주며 각 메시지를 클릭하면 메시지 id, 소스 컴포넌트 id, 개별 필드 값이 나타난다.

inspector는 두 개의 차트를 제공하며 이 차트에 메시지의 필드 값을 실시간으로 도표화할 수 있다.

필드 값을 도표화하려면, 먼저 필드 값을 알고 싶은 메시지를 선택(1)한 후 메시지의 필드 값 중 차트로 보고 싶은 값의 오른쪽 끝 차트를 선택(2) 하면 된다.

여러 개의 필드 값을 선택할 수 있으며 선택한 필드 값은 아래 차트에 자동으로 표기된다.

- QGC 사용방법 정리가 대략 끝이 났지만 너무 오랫동안 띄엄띄엄 정리를 해서 그런지 장황하다.

- QGC 버전이나 비행체의 종류에 따라 지원하는 기능이 달라 각 상황에 따서 틀린 내용이 있을 수도 있다.

- 오픈 소스이다 보니 안정성이 떨어지지만 그래도 무료로 이런 프로그램을 사용할 수 있다니 감사하다.

- 윗글에서 생소한 용어는 [드론 만들기] 용어 참조

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