Journal of Space Technology and Applications (우주기술과 응용)

The Korean Space Science Society (한국우주과학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Development of Radar System for Laser Tracking System

레이저 추적 시스템을 위한 레이더 시스템 개발

  • Received : 2024.01.08
  • Accepted : 2024.02.06
  • Published : 2024.02.28
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) developed an satellite laser ranging (SLR) system for tracking space objects using ultra-pulsed lasers. For the safe operation of SLR system, aircraft surveillance radar system (ASRS) was developed to prevent human damage from high power laser transmitted from the SLR system. The ASRS consists of the radar hardware subsystem (RHS) and main control subsystem (MCS), in order to detect flying objects in the direction of laser propagation and then stop immediately the laser transmission. The RHS transmits the radio frequency (RF) pulse signals and receives the returned signals, while the MCS analyzes the characteristics of received signals and distinguishes the existence of flying objects. If the flying objects are determined to be existed, the MCS sends the command signal to the laser controller in SLR system to pause the laser firing. In this study, we address the interface and operational scenarios of ASRS, including the design of RHS and MCS. It was demonstrated in the aircraft experiments that the ASRS could detect an aircraft and then stop transmitting high power laser successfully.

한국천문연구원이 개발한 인공위성 레이저 추적 시스템(satellite laser ranging, SLR)은 지상에서 극초단파 펄스 레이저를 발진하여 우주물체를 추적하는 관측 영역에서 레이저에 의해 비행체가 피폭되지 않도록 사전에 이를 탐지하고, 레이저 발진을 중지시키는 것을 목적으로 비행체 감시 레이더 시스템을 거창 SLR 시스템에 개발하였다. 개발한 비행체 감시 레이더 시스템은 고주파대역(X-band) 레이더로 SLR 시스템이 지향하는 방향에 라디오 주파수(radio frequency, RF) 펄스 신호를 송신하고 수신하는 RHS(radar hardware subsystem)와 SLR 운영시스템과 인터페이스를 유지하면서 RHS로부터 획득한 RF 펄스 신호를 바탕으로 비행체 검출 여부 판단 및 레이저 발진을 중지시키는 MCS(main control subsystem)로 구성하였다. 본 논문에서는 비행체 감시 레이더 시스템을 구성하는 RHS와 MCS 설계 내용을 기술하고, SLR 운영시스템과의 인터페이스 및 운용 시나리오를 제시한다. 개발된 비행체 감시 레이더 시스템은 항공기를 이용한 실증 시험을 통해 비행체 검출 및 레이저 중지 신호를 발생하는 것을 확인하여 검증하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 한국천문연구원 주요사업 "우주물체감시 관측인프라 통합운영" 과제로 수행된 연구 결과입니다.

References

  1. Sung KP, Choi EJ, Lim HC, Jung CG, Kim IY et al., Development of operation software for high repetition rate satellite laser ranging, J. Korean Soc. Aeronaut. Space Sci. 44, 1103-1111 (2016). https://doi.org/10.5139/JKSAS.2016.44.12.1103
  2. Oh H, Park E, Lim HC, Lee SR, Choi JD, et al., Orbit determination of high-Earth-orbit satellites by satellite laser ranging, J. Astron. Space Sci. 34, 271-279 (2017). https://doi.org/10.5140/JASS.2017.34.4.271
  3. International Laser Ranging Service, Map of stations (2023) [Internet], viewed 2023 Nov 3, available from: https://ilrs.gsfc.nasa.gov/science/scienceContributions/index.html
  4. Hudson SJ, Eye injuries from laser exposure: a review, Aviat. Space Environ. Med. 69, 519-524 (1998).
  5. Lally DR, Duker JS, Foveal injury from a red laser pointer, JAMA Ophthal. 132, 297 (2014). https://doi.org/10.1001/jamaophthalmol.2014.34
  6. International Laser Ranging Service, Map of stations (2023) [Internet], viewed 2023 Nov 3, available from: https://ilrs.gsfc.nasa.gov/network/stations/active/SEJL_station_info.html?log
  7. McGarry JF, Hoffman ED, Degnan JJ, Cheek JW, Clarke CB, et al., NASA's satellite laser ranging systems for the twenty-first century, J. Geod. 93, 2249-2262 (2019). https://doi.org/10.1007/s00190-018-1191-6
  8. Blanchet G, Haag H, Hennegrave L, Assemat F, Vial S, et al., Laser ranging for effective and accurate tracking of space debris in low earth orbits, Proceedings of the 6th European Conference on Space Debris, Darmstadt, Germany, 22-25 Apr 2013.
  9. Lim HC, Sung KP, Yu SY, Choi M, Park E, et al., Satellite laser ranging system at Geochang station, J. Astron. Space Sci. 35, 253-261 (2018). https://doi.org/10.5140/JASS.2018.35.4.253
  10. Kim HS, Lee SW, Nam KG, A study on the voxel coloring using multi-variable thresholding, J. Inf. Commun. Converg. Eng. 9, 1102-1110 (2005).