라디오 컨트롤

Radio control
미 공군 MQ-1 프레데터 무인기 지상 조종사 원격 비행
인기 있는 무선 조종 장난감 쿼드콥터

무선 제어(Radio Control, RC)는 무선을 통해 전송되는 제어 신호를 사용하여 기기를 원격으로 제어하는 것을 말합니다.간단한 무선 제어 시스템의 예로는 차고 문 개폐기와 차량용 키리스 엔트리 시스템이 있는데, 소형 휴대용 무선 송신기가 문을 잠그거나 엽니다.무선 제어는 휴대용 무선 송신기에서 모델 차량의 제어에도 사용됩니다.산업, 군사, 그리고 과학 연구 기관들도 무선 조종 차량을 사용합니다.무인 항공기(UAV 또는 드론)는 민간용과 군사용을 모두 제어할 수 있는 응용 분야이지만, 이들은 전통적인 응용 분야보다 더 정교한 제어 시스템을 갖추고 있습니다.

역사

(대부분 군사적 목적으로 어뢰의 정확도를 향상시키기 위한 시도에서) 무인기를 제어하는 생각은 무선의 발명보다 앞서 있습니다.1800년대 후반에는 1870년 독일의 공학자 베르너 폰 지멘스(Werner von Siemens)[1]에 의해 발명된 최초의 실용적인 응용을 포함하여 와이어로 조작자와 연결되는 많은 그러한 장치들이 개발되었습니다.

1898년, 테슬라는 무선 조종 스케일 보트를 시연했습니다.

새로운 무선 기술인 라디오를 사용하여 전선을 제거하는 것은 1890년대 후반에 등장했습니다.1897년 영국의 기술자 어니스트 윌슨과 C. J. 에반스는 무선조종 어뢰의 특허를 받거나 테임즈 강에서 무선조종 보트를 시연했습니다.[2][3]1898년 매디슨 스퀘어 가든에서 열린 전시회에서 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)는 코울러(coher) 기반의 무선 [4]제어 장치를 사용하는 작은 보트를 선보였습니다.Tesla의 1898년 특허는 이 아이디어를 어뢰로 미국 정부에 판매하는 것을 목표로 하여, 적이 [5]장치를 통제할 수 없도록 클록워크 주파수 변환기를 포함했습니다.

1903년 레오나르도 토레스 케베도가 발명한 텔레키노는 전자기파에 의해 전달되는 명령을 실행합니다.

1903년, 스페인의 기술자 레오나르도 토레스 케베도는 파리 과학 아카데미에 "텔레키노"[6]라고 불리는 무선 기반의 제어 시스템을 소개했습니다.같은 해, 그는 다른 [7]나라에서 여러 개의 특허를 출원했습니다.그것은 사람의 [8]생명을 위협하지 않고 자신이 설계한 비행사를 시험하기 위한 것이었습니다.'On/Off' 유형의 동작을 수행했던 이전 메커니즘과는 달리, Torres는 작동 상태가 서로 다른 기계적 또는 전기적 장치를 제어하는 시스템을 개발했습니다.이 방법은 바이너리 텔레그래프 신호에 의해 상이한 코드워드들의 패밀리를 송신할 수 있는 송신기 및 코드워드에 따라 사용되는 디바이스에 상이한 동작 상태를 설정할 수 있는 수신기를 필요로 했습니다.조향 엔진의 위치와 추진 엔진의 속도를 독립적으로 선택할 수 있었고, 조명을 바꾸든 말든, 깃발을 올리든 내리든,[9] 동시에 최대 19개의 다른 [10]동작을 수행할 수 있었습니다.1904년, 토레스는 20에서 30미터 [11]범위의 삼륜 육상 차량에 대한 첫 번째 테스트를 실시하기로 결정했습니다.1906년, 스페인 왕을 포함한 청중들이 지켜보는 가운데, 토레스는 빌바오 항에서 2km [12]이상 떨어진 거리에서 조종되는 사람들과 함께 해안에서 전기로 움직이는 발사체 비즈카야를 안내하는 발명품을 시연했습니다.

1904년, 윈더미어 증기 발사 장치인 Bat은 발명가인 [Jack Kitchen]에 의해 실험적인 무선 제어 장치를 사용하여 제어되었습니다.1909년 프랑스 발명가 가베는 무선 제어 [13]어뢰인 "Torpille Radio-Automatique"라고 부르는 것을 시연했습니다.

1917년, 펠텀에서 비밀 왕립 비행단(RFC) 실험 작업의 책임자였던 아치볼드 로우는 항공기에서 무선 조종을 성공적으로 사용한 최초의 사람이었습니다.그것은 미래의 세계 항공 속도 기록 보유자인 헨리 [14]세그레이브에 의해 지상에서 "조종"되었습니다.Low의 시스템은 [15]적의 개입을 막기 위한 대책으로 명령 전송을 암호화했습니다.1918년까지 비밀 D.C.B. 포츠머스의 포츠머스에 있는 영국 해군 신호 학교의 에릭 로빈슨 V.C.가 지휘하는 포츠머스는 공중 표적의 무선 제어 시스템의 변형을 사용하여 [16]잠수함을 포함한 다양한 종류의 해군 함정을 '어머니' 항공기로부터 제어했습니다.

Black-and-white picture of a cabin. In a corner, intricate apparatus is mounted on a wall above a desk
전함 USS 아이오와에 설치된 John Hays Hammond, Jr.에 의해 발명된 무선 제어 장비 (1922)

제1차 세계대전 동안 미국 발명가 John Hays Hammond Jr.는 원격조종 어뢰, 선박, 방해방지 시스템 그리고 심지어 적함의 [17]탐조등을 목표로 하는 원격조종 선박을 허용하는 시스템을 개발하는 것을 포함하여 이후의 무선조종에 사용되는 많은 기술들을 개발했습니다.1922년에 그는 낡은 미 해군 전함인 USS 아이오와에 무선 제어 장치를 설치하여 표적[18] 함선으로 사용할 수 있게 했습니다.

소련 붉은 군대는 핀란드와의 겨울 전쟁에서 1930년대에 원격 조정된 전차를 사용했고, 대호국전쟁이 시작될 때 최소 2개의 전차 대대를 배치했습니다.원격 탱크는 제어 탱크로부터 500~1500m 거리에서 무선으로 제어되며, 둘은 원격 기계 그룹을 구성합니다.붉은 군대에는 원격 조종되는 절단기와 실험용 원격 조종 비행기들도 있었습니다.

영국의 제1차 세계 대전 당시 로우의 조종 시스템을 사용하여 무선 조종하는 1917년 '항공 표적'(AT)과 1918년 '원격 조종 보트'(DCB)를 개발한 것이 1930년대 '퀸 비' 함대로 이어졌습니다.이것은 해군 함대의 포사격 연습을 위한 드 하빌랜드 "호랑이 나방" 항공기의 원격 조종 무인 버전이었습니다."퀸 비"는 목적에 맞게 제작된 더 높은 성능의 표적 항공기인 퀸 와스프로 대체되었습니다.

제2차 세계 대전

무선 제어는 제2차 세계 대전 중에 더욱 발전하였는데, 주로 독일인들이 여러 미사일 프로젝트에 사용했습니다.그들의 주된 노력은 무선 조종 미사일과 공격하기 어렵고 위험한 목표물인 선박에 대항하기 위한 활공 폭탄의 개발이었습니다.그러나, 전쟁이 끝날 무렵, 루프트바페는 연합군 폭격기를 공격하는 데 비슷한 문제를 겪고 있었고, 무선 지휘 유도 대공 미사일을 개발했지만, 그 중 아무 것도 서비스를 보지 못했습니다.

Luftwaffe 시스템의 효과는 주로 Telefunken Funk-Gerät(또는 FuG) 203 Kehl 쌍축, 전개 항공기에 장착된 단일 조이스틱 장착 송신기, 배치 중 제어되고 Fritz X unpo에 의해 사용되는 명령에 배치된 Telefunken의 동반 FuG 230 Straßburg 수신기로 구성됩니다.장갑 대함 폭탄과 동력을 가진 Henschel Hs 293 유도 폭탄은 그들의 무선 신호를 방해하려는 영국의 노력에 의해 크게 줄어들었고, 결국 미국의 도움으로.초기의 성공 이후, 영국군은 미사일 무전기를 수집하기 위해 수많은 특공대 공습을 개시했습니다.그 후 영국 선박에 해머가 설치되었고, 무기는 기본적으로 작동을 멈췄습니다.독일 개발팀은 일단 무슨 일이 일어나고 있는지를 깨닫고 유선 안내로 돌아섰지만, 전쟁이 이미 프랑스로 옮겨갈 때까지 시스템은 배치 준비가 되어 있지 않았습니다.

독일 크릭스 해병대는 1944년부터 적함을 공격하기 위해 폭발물을 탑재한 무선조종 모터보트 FL-Boote(Ferngelenkte Sprengboote)를 운용했습니다.

영국과 미국은 독일 목표물 주변에 설치된 거대한 대공 포대를 피하기 위해 유사한 작업을 위한 무선 제어 시스템도 개발했습니다.그러나 실제로 사용할 수 있는 시스템은 없었고, 미국의 주요한 노력 중 하나인 아프로디테 작전은 사용자들에게 목표물보다 훨씬 더 위험하다는 것이 증명되었습니다.그러나 미국의 아존 유도 자유낙하 탄약은 제2차 세계 대전의 유럽 극장과 CBI 극장에서 모두 유용한 것으로 증명되었습니다.

이 시대의 무선 제어 시스템은 일반적으로 전기 기계적인 특성을 가지고 있었으며, 특정 주파수가 수신될 때 여러 개의 다른 릴레이 중 하나를 작동시키는 공진 주파수가 서로 다른 작은 금속 "손가락" 또는 "리드"를 사용했습니다.그러면 릴레이는 미사일의 제어 표면에 작용하는 다양한 작동기를 작동시킵니다.컨트롤러의 무선 송신기는 제어 스틱의 움직임에 따라 다양한 주파수를 전송합니다. 이러한 주파수는 일반적으로 ON/OFF 신호였습니다.그러나 미국이 개발한 아존 유도 기함에서 방향타 기능을 제어하기 위해 사용된 무선 장비는 전적으로 비례 제어였으며, "에일러론"은 오로지 기함이 움직이지 않도록 하는 역할을 했습니다.

이러한 시스템은 솔리드 스테이트 시스템의 사용이 증가하는 1960년대까지 널리 사용되었습니다. 이때 무선 제어는 크게 단순화되었습니다.리드 릴레이를 사용하는 전자 기계 시스템은 유사한 전자 시스템으로 대체되었고, 전자 장치의 지속적인 소형화는 제어 채널이라고 불리는 더 많은 신호가 동일한 패키지에 포장될 수 있게 했습니다.초기 제어 시스템은 진폭 변조를 사용하여 2개 또는 3개의 채널을 가질 수 있지만, 현대 시스템은 주파수 변조를 사용하여 20개 이상의 채널을 포함합니다.

무선조종모델

주요 기사 : 무선조종모델
한 소년이 Ystad의 마리나 2019에서 무선 조종 보트를 운전하고 있습니다.

모델에서 무선 제어 시스템을 처음으로 일반적으로 사용한 것은 1950년대 초에 단일 채널 자체 제작 장비로 시작되었으며, 이후 상용 장비가 출시되었습니다.트랜지스터의 출현은 저전압에서의 전류 요구량이 크게 감소하고 고전압 배터리가 제거되었기 때문에 배터리 요구량을 크게 감소시켰습니다.튜브 및 초기 트랜지스터 세트 모두에서 모델의 제어 표면은 대개 전자기식 '탈출'에 의해 고무 밴드 루프에 저장된 에너지를 제어하여 단순한 온/오프 방향타 제어(우측, 좌측 및 중립) 및 때로는 모터 [19]속도와 같은 다른 기능을 가능하게 했습니다.

선택성과 안정성이 뛰어난 결정 제어 슈퍼헤테로다인 수신기는 제어 장비의 성능을 향상시키고 비용을 절감했습니다.다중 채널 개발은 2개 또는 1개만 필요한 보트와 달리 실제로는 최소 3개의 제어 차원(요, 피치 및 모터 속도)이 필요한 항공기에 특히 유용했습니다.

전자 혁명이 시작되면서 단일 신호 채널 회로 설계가 중복되었고, 대신 라디오는 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 서비스 메커니즘이 해석할 수 있는 비례 코딩된 신호 스트림을 제공했습니다.

더 최근에는 펄스-코드 변조(PCM) 기능을 사용하는 고급 취미 시스템들이 이전의 PWM 인코딩 타입 대신에 컴퓨터화된 디지털 비트-스트림 신호를 수신 장치에 제공하는 시장에 등장했습니다.그러나, 이러한 코딩에도 불구하고, 비행 중에 송신의 손실은 부분적으로 무선 사회 때문에 더 일반적이[citation needed] 되었습니다.대신에 "PWM" 인코딩을 사용하는 일부 최신 FM-신호 수신기들은, 그들에 더 진보된 컴퓨터 칩들의 사용 덕분에, 특정 PWM-타입 RC 송신기의 방출들의 개별적인 신호 특성들만을 고정하고 사용하도록 만들어질 수 있습니다.PCM 인코딩이 항상 요구되어 왔기 때문에 제어 정보와 함께 전송되는 특별한 "코드"가 필요하지 않습니다.

21세기 초, 2.4 기가헤르츠 확산 스펙트럼 RC 제어 시스템은 모델 차량과 항공기의 제어에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.현재 이 2.4GHz 시스템은 대부분의 라디오 제조업체에서 만들고 있습니다.이 라디오 시스템들의 가격은 몇천 달러에서 몇십 달러까지 다양하며, 어떤 사람들은 30달러 이하까지 내려갑니다.일부 제조업체는 구형 디지털 72MHz 또는 35MHz 수신기와 라디오를 위한 변환 키트를 제공하기도 합니다.새롭게 등장하는 2.4GHz 대역 확산 스펙트럼 RC 시스템은 사용 중에 더 이상 하나의 설정된 주파수에 머물지 않는 FHSS와 같은 "주파수 민첩" 작동 모드를 일반적으로 사용하기 때문에, VHF 대역 RC 제어 시스템의 주파수 제어에 필요한 이전의 "전용" 규정은 모델 비행 현장에서 우리만 사용하는 VHF 대역 RC 시스템에 필요합니다.변경을 위해 서비스되지 않는 한 설정된 주파수는 이전만큼 의무적이지 않습니다.

현대 군사 및 항공 우주 응용 분야

주요 기사:지휘지도 및 UAV
이 무선 조종 비행기는 록히드 마틴 X-33의 축척 모델을 싣고 있으며, 나사의 연구에 참여하고 있습니다.

원격 조종 군사 응용 프로그램은 일반적으로 직접적인 의미의 무선 제어가 아니라, 비행 제어 표면과 추진력 설정을 직접적으로 작동시키는 대신, 완전히 자율적이고 컴퓨터화된 자동 조종사에게 전송되는 명령의 형태를 취합니다.이 시스템은 항공기가 올바른 방향으로 날 때까지 "좌회전" 신호 대신 "이 지점까지 날아오라"는 단일 명령을 보냅니다.

소저너와 같은 화성탐사로봇은 차량의 원격 무선조종의 대표적인 예입니다.

산업용 무전기 리모컨

오늘날 무선 제어는 오버헤드 크레인과 스위치 야드 기관차와 같은 장치에 사용됩니다.무선 조종 원격 조작 장치는 검사, 폭탄 무장 해제를 위한 특수 차량 등의 용도로 사용됩니다.원격으로 제어되는 일부 장치는 느슨하게 로봇이라고 불리지만, 자율적으로 작동하는 것이 아니라 인간 조작자의 통제 하에서만 작동하기 때문에 원격 조작자로 더 적절하게 분류됩니다.

산업용 무선 리모컨은 사람이 조작할 수도 있고, 컴퓨터 제어 시스템이 M2M(Machine to Machine) 모드로 조작할 수도 있습니다.예를 들어, 자동화된 창고는 특정 품목을 검색하기 위해 컴퓨터에 의해 작동되는 무선 제어 크레인을 사용할 수 있습니다.리프팅 기계와 같은 일부 용도에 대한 산업용 무선 제어 장치는 많은 [20]관할 지역에서 고장 방지 설계가 필요합니다.

산업용 리모컨은 대부분의 소비자 제품과 다르게 작동합니다.수신기는 송신기가 보낸 무선 신호를 수신하면 정확한 주파수이고 보안 코드가 일치하는지 확인합니다.검증이 완료되면 수신기는 활성화된 릴레이로 지시를 보냅니다.릴레이는 송신기 버튼에 해당하는 애플리케이션의 기능을 활성화합니다.이는 오버헤드 크레인에 전기 지향성 모터를 결합하는 것일 수 있습니다.수신기에는 보통 여러 개의 릴레이가 있으며, 오버헤드 크레인과 같은 복잡한 장치에서는 모든 방향을 제어하기 위해 최대 12개 이상의 릴레이가 필요합니다.게이트를 여는 수신기의 경우 릴레이 2개로 [21]충분한 경우가 많습니다.

산업용 리모컨은 점점 더 높은 안전 요구 사항을 요구하고 있습니다.예를 들어 리모컨은 오작동 [22]시 안전 기능을 상실하지 않을 수 있습니다.강제 접점이 있는 중복 릴레이를 사용하면 이를 방지할 수 있습니다.

참고 항목

참고 및 참고 자료

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추가열람

위키미디어 커먼즈에는 라디오 컨트롤과 관련된 미디어가 있습니다.
무료 사전인 위키사전에서 라디오 컨트롤을 찾아보세요.
  • Bill Yenne, 무인기 공격: 무인 공중 전투의 역사, Zenith Imprint, 2004, ISBN 0-7603-1825-5
  • 로렌스 R.뉴컴 무인항공 : 무인항공기의 간략한 역사, AIAA, 2004, ISBN 1-56347-644-4,