저궤도위성은 궤도에 진입한 이후에는 탑재 소프트웨어에 의해 임무를 수행하게 된다. 탑재 소프트웨어에 의한 위성의 임무 수행은 많은 부분이 내부 논리에 의해 자동으로 수행되고 있다. 그러나 발사 후 초기 운용이나 정상 운용의 임무 명령 생성, 궤도 조정, 건강 상태 확인 및 조치 등의 경우는 위성 운용 인원 및 위성 개발자의 판단 및 제어가 필요하다. 이를 위해 위성의 텔레메트리를 수신 및 원격 명령을 위성에 전송하여 탑재 소프트웨어를 상황에 맞게 제어할 수 있도록 위성과 지상국 간의 무선 통신 접속이 필요하다. 위성과 지상국 간의 접속 검증 시험을 종단 시험(End-to-End test)이라고 하며, 이 논문에서는 저궤도위성 개발의 전체 기간 중 수행한 2 차례의 종단 시험에 대하여 시험 형상 및 시험 설계에 대해 서술하고 이에 따른 시험 결과에 대해 정리하였다.
MSC (Multi-Spectral Camera) system is an electro-optical camera system which is being developed to be installed on KOMPSAT-2 satellite. High resolution image data from MSC system will be transmitted to the ground-station through x-band antenna called APS (Antenna Pointing System). APS is a directional antenna which will point to the receiving antenna at ground station while the satellite is passing over it. The APS needs to be controlled accurately to provide the reliable communication with big RF link margin. The APS is controlled by ATS (Antenna Tracking Software) which is included in the MSC software. ATS uses the closed loop control algorithm which will use TPF (Tracking Parameter File) as an input for antenna position, and will use two resolve readings from APS as a feedback. ATS has been developed and verified using APS QM (Qualification Model) and all the control parameters for ATS have been tested and verified. Various kinds of maximum, nominal and realistic dynamics for the APS movement have been simulated and verified. In this paper, closed loop servo control algorithm and obtained APS position error from the verification test with APS QM will be presented in detail
일반적인 지상통제 시스템은 단일 무인항공기 운용을 위한 통제 및 정보 전시 기능을 갖추고 있다. 현대에서는 단일 지상통제 시스템을 사용하여 복수 무인항공기의 운용이 요구되고 있다. 이로 인하여 무인기 운용자는 과거보다 다양한 임무 수행이 요구되며, 임무 수행 중 다양한 요인에 의하여 임무과부하를 받게 된다. 본 연구에서는 복수무인기 운용자의 임무과부하 측정을 통해 운용자의 상태를 반영한 적응형 지상통제 시스템을 제안한다. 복수무인기를 운용할 수 있는 지상통제 소프트웨어를 개발하고, 또한 시뮬레이터를 구성하여 운용자가 지상통제 시스템의 운용을 통해 시스템의 기능을 검증한다. 적응형 지상체 실험을 분석한 결과, 비적응형 지상체 실험 결과와 대비하여 운용자의 동공지름이 감소하고, 임무 성능이 증가하는 등 적응형 지상체의 효용성을 확인하였다.
MSC (Multi-Spectral Camera) system is a remote sensing instrument to obtain high resolution ground image. EOS (Electro-Optic System) for MSC mainly consists of PMA (Primary Mirror Assembly), SMA (Secondary Mirror Assembly), HSTS (High Stability Telescope Structure) and DFPA (Detector Focal Plane Assembly). High performance of EOS makes it possible for MSC system to provide high resolution and high quality ground images. Temperature of the EOS needs to be controlled to be in a specific range in order not to have any thermal distortion which can cause performance degradation. It is controlled by full redundant CPU based electronics. The validity of thermistor readings can be checked because a few thermistors are installed on each control point on EOS. Various kinds of thermal control logics are used to prevent 'Single Point Failure'. Control logic has a few set of database in order not to be corrupted by SEU (Single Event Upset). Even though the thermal control logic is working automatically, it can also be monitored and controlled by ground-station operator. In this paper, various ways of thermal control logic for EOS in MSC will be presented, which include thermal control mode and logic, redundancy design and status monitoring and reporting scheme.
The development of Airside Vehicle Control System(AVCS) at Gimpo Airport aims to reduce ground safety accidents in movement area and improve airport operation efficiency and safety management service quality. The vehicle is controlled by a brake controller RTK-antenna and On-Board Diagonostics(OBD) module. Location data is transmitted to a nearby communication base station through a Wi-Fi router and the base station is connected to the AVCS by an optical cable to transmit location data from each vehicle. The vehicle position is precisely corrected to display information using the system. The system allows airport operators to view registered information on aircraft and vehicles and monitor their locations speeds and directions in real time. When a vehicle approaches a dangerous area alarm warnings and remote brake control are possible to prevent accidents caused by carelessness of the driver in advance.
위성항법보강시스템 (Satellite Based Augmentation System; SBAS)은 정지궤도(GEO) 위성들을 이용하여 GPS, GLONASS 등의 위성항법시스템 (Global Navigation Satellite System; GNSS) 사용자들에게 무결성 데이터 및 정정 데이터를 방송하는 데 목적이 있다. 국제민간항공기구 (International Civilian Aeronautical Organization; ICAO)의 2025년까지 SBAS 도입 권고에 따라, 국토교통부 사업으로 한국형 SBAS 시스템 개발/구축 사업이 진행 중에 있다. 한국형 위성항법보강시스템인 KASS(Korea Augmentation Satellite System)는 초정밀 GPS 오차보정시스템으로, 기준국(KASS Reference Station; KRS), 중앙처리국(KASS Processing Station; KPS), 위성통신국(KASS Uplink Station; KUS) 및 통합운영국(KASS Control Station; KCS)으로 구성된 지상시스템과 GEO 위성으로 이루어져 있다. 본 논문에서는 KASS 지상 부문과 GEO 위성간의 연동 역할을 하며 신호생성부(Signal Generator Section; SGS)와 RF부(Radio-Frequency Section; RFS)로 구성된 KASS 위성통신국에 대해 개념적 설계를 하였다.
Acquiring precise coordinates of ground targets can be regarded as the key mission of the tactical-level military UAS(Unmanned Aerial System) operations. The coordinates deviations for the ground targets estimated from UAV (Unmanned Aerial Vehicle) images may depend on the sensor specifications and slant ranges between UAV and ground targets. It has an order of several tens to hundreds of meters for typical tactical UAV mission scenarios. In this paper, we propose a scheme that precisely acquires target coordinates from UAS by mapping image pixels to geographical coordinates based on GCP(Ground Control Points). This scheme was implemented and tested from ground control station for UAS. We took images of targets of which exact location is known and acquired the target coordinates using our proposed scheme. The experimental results showed that errors of the acquired coordinates remained within an order of several meters and the coordinates accuracy was significantly improved.
위성 운용 중 발생할 수 있는 오류에 대한 대비를 고장 관리 설계라고 한다. 고장 관리 설계는 위성에 이상 현상이 나타나는 경우 감지하고 고립시키며, 지상에서 위성과 접속한 이후 오류 사항을 파악하고 대응책을 마련할 때까지 위성을 안전한 상태로 유지하는 기능을 포함한다. 안전 모드 운용은 정상 운용과는 다르게 비행 소프트웨어를 탑재한 탑재 컴퓨터와 전력 제어 및 분배 장치 주관 하에 지상국의 접속 없이 이루어진다. 오류 발생 시 고장 관리 설계에 따라 자동화된 동작이 이루어지는 만큼 지상 시험 단계에서 고장 관리 로직 및 관련 하드웨어가 설계된 대로 동작하는지를 철저하게 검증해야 한다. 또한 실제와 유사한 오류를 위성에 손상 없이 인가해야 한다. 고장 관리 설계 검증시험은 위성을 구성하는 다양한 부분체에 대해서 수행되나 본 논문에서는 저궤도 위성의 비행 모델을 대상으로 수행된 자세제어계와 전력계 시험의 설계에 대해 서술하고 결과에 대해 정리하였다.
이 연구에서는 통신해양기상위성의 위치유지 조정을 분석하고 계획하는 자동화 알고리즘을 개발하였다. 섭동 계산 및 궤도 예측을 위해 일반섭동론을 사용하였으며 궤도 요소들을 각 섭동에 의한 장주기 변화, 영년 변화항으로 나누어 분석하는 해석적인 방법을 적용하였다. 이러한 분석을 통해 통신해양기상위성의 동서방향과 남북방향에 대한 위치유지 조정 시뮬레이션을 수행하였다. 위치유지를 위한 허용범위는 ${\pm}0.05^{\circ}$로 설정하였고 동서 방향은 7일 주기, 남북방향은 14일주기로 1년의 기간 동안 수행하였다. 통신해양기상위성의 경도가 동경 $128.2^{\circ}$와 동경 $116.0^{\circ}$ 사이에서 아직 확정되지 않았기 때문에 두 경우 모두에 대해서 시뮬레이션 해보았다. 2008년 12월부터 1년에 대해서 동경 $128.2^{\circ}$의 경우에는 동서방향 위지유지를 위해서 3.50m/s의 속도 변화량이 남북방향 위치유지를 위해서는 52.71m/s의 속도 변화량이 필요하다는 결과를 얻었다. 동경 $116.0^{\circ}$의 경우에는 동서방향 위치유지에는 3.86m/s, 남북방향 위치유지에는 52.71m/s의 속도 변화량이 필요하다는 결과를 얻었다. 이 결과를 통해서 통신해양기상위성의 위치유지 조정은 동경 $128.2^{\circ}$에 위치했을 때 효율적이라는 결론을 얻을 수 있었다.
위성 동보 서비스를 위하여 가입자 정보를 분산 관리하는 계층화 구조로서 가입자 지구국을 그룹 관리하는 부제어국을 설치한 계층 구조로 제안하고 해석하였다. 위성 동보 서비스를 위한 지구국 구성을 가입자국과 부제어국간 그리고 부제어국과 중신국간의 링크에 대한 통신 처리 시간비를 파라미터로 한 폴링 방법에 의한 수신 상태의 응답처리시간을 최소로하는 최적값을 해석하고 이를 3 계층 구성에서 처리할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 3 계층 구성을 하여 사용자국과 부제어국간 억세스 통신 비용의 절감이 요구되는 경우, 지상 공중망을 제어회선으로 사용하고, 통신 비용이 거리 의존성이 있는 경우에는 종래의 2 계층 구성에 비교하여 계층화 비용을 절감할 수 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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