• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.9-17
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• 2018

지구 관측용 소형 위성카메라의 경우, 중대형 위성에 비해 상대적으로 약한 구조 안정성으로 인해 열악한 발사환경 및 우주환경에서 광부품의 정렬오차가 발생하기 쉽다. 발생한 정렬오차는 위성카메라의 광학 성능 저하를 유발시킨다. 본 연구에서는 소형 위성 카메라의 정렬오차를 보상하기 위하여 3축 포커스 메커니즘을 제안하였다. 이 메커니즘은 3개의 압전 작동기로 구성되어 x-축, y-축 틸트 및 디스페이스(De-space) 보정을 수행할 수 있다. 포커스 메커니즘의 설계 요구조건은 슈미트-카세그레인(Schmidt-Cassegrain) 타입의 목표 광학계 설계에서 도출되었다. 부경 정렬오차 보상을 위하여 부 반사경의 뒤에 포커스 메커니즘을 부착하여 부경의 3축 운동을 제어하였다. 이 때 파면오차로 인한 광학 성능 저하를 최소화하기 위한 플렉셔를 Box-Behnken 실험계획법을 통하여 설계하였으며, ANSYS를 이용하여 파면오차 해석을 수행하였다. 제작된 포커스 메커니즘은 작동기의 수학적 모델링, PID 제어기 설계, 서보 제어실험을 통해 서보성능을 검증하였다.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제5권2호
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• pp.8-15
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• 2018

For small earth observation satellites, alignment between the optical components is important for precise observation. However, satellite cameras are structurally subject to misalignment in the launch environment where vibration excitations and impacts apply, and in space environments where zero gravity, vacuum, radiant heat and degassing occur. All of these variables can cause misalignment among the optical components. The misalignment among optical components results in degradation of image quality, and a re-alignment process is needed to compensate for the misalignment. This process of re-alignment between optical components is referred to as a refocusing process. In this paper, we proposed a 3 - axis focusing mechanism to perform the refocusing process. This mechanism is attached to the back of the secondary mirror and consists of three piezoelectric inertia-friction actuators to compensate the x-axis, y-axis tilt, and de-space through three-axis motion. The fabricated focus mechanism demonstrated excellent servo performance by experimenting with PD servo control.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권6호
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• pp.693-704
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• 2012

Space-born remote sensing camera systems tend to be developed to have very high performances. They are developed to provide extremely small ground sample distance, wide swath width, and good MTF (Modulation Transfer Function) at the expense of big volume, massive weight, and big power consumption. Therefore, the camera system occupies relatively big portion of the satellite bus from the point of mass and volume. However, the camera systems for lunar exploration don't need to have such high performances. Instead, it should be versatile for various usages under various operating environments. It should be light and small and should consume small power. In order to be used for national program of lunar exploration, electro-optical versatile camera system, called MAEPLE (Multi-Application Electro-Optical Payload for Lunar Exploration), has been designed after the derivation of camera system requirements. A ground model of the camera system has been manufactured to identify and secure relevant key technologies. The ground model was mounted on an aircraft and checked if the basic design concept would be valid and versatile functions implemented on the camera system would worked properly. In this paper, results of design and functional test performed with the field campaigns and air-born imaging are introduced.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.70-74
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• 2015

본 논문은 위성통신 기반의 위성 영상감시 센서 네트워크 적용을 위한 스마트 비젼 센서에 대해 기술한다. 스마트 비젼센서 단말은 현장에서 산불, 연기, 침입자 움직임 등의 이벤트를 자동감지하면서 높은 성능 신뢰도, 견고한 하드웨어 내구성, 용이한 유지보수, 끊김없는 통신유지 기능들이 요구된다. 이러한 요구사항들을 만족시키기 위하여 스마트 비젼 센서가 내장된 초소형 위성통신 단말을 제안하며 위성 송수신 기능과 더불어 고 신뢰도의 임베디드 영상분석 및 영상압축 기능을 처리한다. 제안하는 비젼 센서 알고리즘의 컴퓨터 시뮬레이션과 비젼 센서 시제품 시험을 통하여 영상감시 성능을 검증하였으며 실용성을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제11권1호
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• pp.6-12
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• 2000

위성에 탑재된 지구관측용 카메라는, 지상의 망원경과 같은 원리로, 우주상공에서 지표면 관측을 자동적으로 수행하고 관측정보를 지상으로 전달해 주는 장치다. 이용 목적에 따라 카메라의 해상도 또는 분해능, 관측대역, 관측폭, 위성의 궤도 등의 규격이 결정된다. 고해상도는 카메라 관련 제반 기술 및 경험이 부족한 국내의 여건에 적합한 소형 위성용 고해상도 카메라의 규격을 제시하며 이에 따른 광학 설계와 제작, 조립 및 측정오차를 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권5호
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• pp.472-478
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• 2015

본 논문에서는 소형 위성 카메라의 영상안정화를 위해 진동외란 보상 및 궤도상 광학정렬이 가능한 능동형 광학 보정장치의 설계에 대해 연구하였다. 능동형 광학 보정장치는 초점면부 보정장치와 부경 보정장치로 이루어져 있다. 초점면부 보정장치는 영상센서에 유입되는 진동 외란을 초점면부에서 직접 보상하는 장치이다. 또한 부경 보정장치는 초점면부 보정장치와 협력하여 궤도상에서 능동적으로 광학정렬을 수행할 수 있는 장치이다. 본 논문에서는 해상도 1 m급 소형 위성에 적용 가능한 능동형 광학 보정장치 설계를 위해 소형 고해상도 위성 카메라의 요구도를 분석하고, 진동 외란 보상과 궤도상 광학정렬이 능동적으로 가능하도록 초점면부 보정장치와 부경 보정장치의 요구도를 선정하였다. 선정된 요구도를 기준으로 본 연구에서 설계된 능동형 광학 보정장치는 초점면부에서 진동외란 보상 및 초점조절, 부경에서 틸트 및 디스페이싱 보상이 가능하므로 독립적으로 5축 제어가 가능한 시스템이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권4호
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• pp.26-36
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• 2019

고해상도 지구 관측위성에서는 광학 부품간 정밀한 위치 정렬도가 요구된다. 그러나, 가혹한 위성 발사환경 및 우주환경 같은 외부 요인에 의해 광부품의 정렬오차가 발생한다. 이러한 정렬오차에 의해 저하된 영상품질을 보상하기 위해 포커스 메커니즘이 적용된 위성광학계의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 위성카메라 정렬오차 보상이 가능한 목표광학계의 제작 및 성능 실험에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 설계된 목표광학계를 제작/조립/정렬하였으며, 이 완료된 목표 광학계를 사용하여 영상 촬영 실험을 수행하였다. 영상 촬영 실험은 포커스 메커니즘에 의한 상의 변화를 이미지로 확인하는 실험과 오토콜리메이터를 이용하여 USAF 타깃을 촬영해 MTF를 분석하는 실험을 수행하였다. 실험 결과를 통해 포커스 메커니즘을 통하여 정렬오차를 충분히 보상할 수 있음을 확인하였으며, 궤도상에서 정렬오차를 보상할 수 있는 리포커싱의 기초자료를 확보하였다.

• 한국측량학회지
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• 제23권1호
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• pp.59-67
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• 2005

본 연구에서는 위성영상의 RPC 카메라 모델로부터 외부표정요소 결정방법을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 SPOT 위성영상을 이용한 선행실험을 한 결과, RPC로부터 결정된 외부표정요소와 원래의 외부표정요소의 차이는 미소하였으며, 지상좌표 추출에 있어서도 거의 유사한 결과 정확도를 얻었다. 그리고 제안한 방법을 IKONOS 위성의 Geo레벨 입체영상에 적용한 후, RPC 블럭조정방법에 의한 위치결정 정확도와 비교한 결과, 유사한 결과를 나타냈으며, 두 방법으로 획득한 샘플지역의 DEM 또한 큰 차이를 보이지 않았다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권1호
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• pp.86-94
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• 2016

In this paper, position control of focal plane compensation device using piezoelectric actuator is conducted. The forcal plane compensation device installed on earth observation satellite camera compensates micro-vibration from reaction wheels. In this study, four experimental models of the open-loop compensation device are derived using MATLAB system identification toolbox in the input range of 0~50Hz. Subsequently, the PID controller for each model is designed and the performance test of each controller is conducted through MATLAB/Simulink. According to frequency response analysis of the closed-loop compensation device system, the PID controller designed for 38~50Hz input range has enough tracking performance for the whole 0~50Hz input range. The maximum output error is about $1{\mu}m$ for the input range. The simulation results has been verified by the experimental method.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권3호
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• pp.265-271
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• 2015

본 연구에서는 소형 위성카메라의 영상성능 저하를 궤도상에서 능동적으로 보정하기 위해 광학보정장치를 적용한 위성카메라의 광학설계를 수행하였다. 2개의 광학 보정장치는 각각 부반사경 및 초점면부에 부착되며 총 5자유도의 운동이 가능하다. 본 논문에서 설계한 광학부는 슈미트-카세그레인(Schmidt-Cassegrain)타입으로 주반사경의 직경은 200mm이고, GSD 3.8m, MTF 성능은 약 50% 정도이다. 설계된 광학계는 수차곡선과 Spot diagram과 MTF를 통해 성능평가를 수행하였다. 수차곡선을 통해 광학성능에 가장 큰 영향을 미치는 수차가 구면수차인 것을 확인 할 수 있고, MTF 해석을 통해서 나이퀴스트 주파수에서 MTF 30%이상의 요구 성능을 충분히 만족하는 것을 확인하였다.