• 한국항공우주학회지
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• 제37권4호
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• pp.399-405
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• 2009

위성 카메라를 위한 초점면부 영상 안정화 장치는 영상이 맺히는 초점면부의 운동외란을 제거함으로써 위성 카메라의 영상 품질을 향상 시킬 수 있는 효율적인 방법 중 하나이다. 본 연구의 목적은 초점면부 안정화 기법을 소개하고 초점면부 영상 안정화 장치 액츄에이터의 응답 및 추력에 대한 최적의 구동 조건을 결정하는 것이다. 이를 위해 다양한 구동 조건에 따른 영상화 안정화 장치의 마찰 구동형 압전 액츄에이터의 응답성과 추력을 실험적으로 조사하였다. 실험결과로부터 마그네슘 슬라이더에 대한 최적의 구동 주파수는 70 kHz, 듀티비는 27% 였다.

• 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.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.599-600
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• 2009

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.757-764
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• 2015

본 논문에서는 소형 지구관측 위성의 광학카메라에 들어가는 미소진동을 보상하기 위한 초점면부 보정장치 시스템의 실험적 모델링을 수행하였다. 미소진동 외란을 보상하는 초점면부 보정장치의 구동기로 PZT 압전작동기를 적용하였다. 압전작동기는 히스테리시스 고유 특성을 갖게 되므로 보정장치 시스템의 정확한 수학적 모델링을 얻는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 보정장치 시스템을 2차 선형시스템으로 가정하고 MATLAB의 시스템 식별 툴박스(System Identification Toolbox)를 이용하여 실험적으로 모델링을 수행하였다. 외란의 주파수 범위인 0~50Hz에서 응답 오차 10%를 만족하기 위해 단일 선형 모델로는 불가능하며 총 4개의 선형 모델이 필요하다. 각각의 모델은 0~50Hz 입력범위를 4개의 구간으로 나눈 영역에서 실제 동역학을 잘 표현 하고 있다. 미소진동 외란의 보상은 입력주파수에 따라 모델 스위칭 기법을 적용한 초점면부 보정장치 제어를 통해 이루어진다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권4호
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• pp.17-25
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• 2016

본 연구에서는 초점면부 영상안정화 기법 중 렌즈 시프팅 영상안정화 기법에 적용될 광학설계를 수행하였다. 렌즈 시프팅 기법은 광학탑재체로 전달되는 미세진동외란을 보상하기 위해 광 경로를 바꿔주는 영상 안정화 기법이다. 실제 위성카메라의 제원을 참고하여 렌즈 시프팅 기법이 적용될 광학계의 요구도를 수립하였으며, 광학설계 프로그램인 Code-V를 이용해 광학계를 설계하였다. 설계된 광학계가 요구 조건을 충족하였는지 검증하기 위해 시야에 따른 광선 수차분석, 스팟 다이어그램 분석, MTF 선도분석을 수행하였다. 최종적으로 설계된 광학계는 슈미트 카세그라인 타입에 필드 플래트너와 진동보상 렌즈가 삽입된 형태이며, 주반사경 직경은 200 mm, GSD 2.87m, 나이퀴스트 주파수에서 MTF 33%으로 광학계 성능요구도를 만족하였다. 본 연구에서 설계된 진동보상렌즈의 입사광선에 대한 진동계수는 0.95~1.00 으로 성능 요구도를 만족하였다.

• 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.

• 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.