자세 측정 없이 IMU와 GPS만으로 VTOL UAV 위치 제어

본 논문은 VTOL(Vertical Take‑Off and Landing) 무인항공기(UAV)의 위치 제어를 위해 전통적인 자세(orientation) 측정이나 추정에 의존하지 않는 새로운 제어 전략을 제안한다. 서론에서는 VTOL UAV의 위치 제어가 많은 연구 주제임을 언급하면서, 기존 방법들이 자세를 정확히 알거나 자세 추정기를 통해 얻은 정보를 필요로 한다는 점을 지적한다. 특히, 가속도계가 중력 벡터만을 측정한다는 가정이 비호버(가속 중) 상황에서 깨지며, 이는 제어 성능 저하와 불안정성을 초래한다는 문제점을 제시한다. 배경 섹션에서는 회전 행렬과 단위 쿼터니언을 이용한 자세 표현, 그리고 스키워 행렬 S(·)와 유계 함수 h(·)의 수학적 정의를 제공한다. 이러한 기초는 이후 제어식 유도와 안정성 증명에 필수적으로 사용된다. 제어 설계는 5개의 하위 절로 구성된다. 1) **시스템 모델**: 위치 p, 속도 v, 자세 Q(또는 R) 및 제어 입력 u =