통합유도조종에서 실시간 모델 예측 제어를 위한 FPGA 기반 PD-IPM 가속화 기법

Abstract

본 논문에서는 자동화된 시스템, 특히 군사 분야에서의 효과적인 기동 능력을 확보하기 위한 핵심 요소로써 통합 유도 및 제어 시스템을 다룬다. 최근 연구에서는 MPC(Model Predictive Control) 및 볼록 최적화에 관한 관심이 높아지고 있다. 그러나 볼록 최적화의 뛰어난 성능에도 불구하고 연산 요구량이 많아 임베디드 시스템에서의 실시간성 보장이 어려운 문제가 있다. 따라서 PD-IPM(Primal-Dual Interior-Point Method)을 이용한 볼록 최적화에 대한 FPGA 기반의 가속화 방법을 제안하고, 적용하여 시스템의 실시간성을 향상시키는 것에 중점을 두었다. 실험 결과에서는 제안된 알고리즘이 목표물 요격을 성공적으로 수행하면서도 전체 수행시간이 약 33% 단축되었다.