지상에서 위성의 상태를 파악하기 위해 텔레메트리, 위성 이벤트, 위성 오류 정보를 활용할 수 있다. 텔레메트리는 단순히 파라미터의 값을 나타내는 반면 이벤트 및 오류 정보는 특정 동작 및 상태를 명시적으로 나타낸다. 특히 이벤트는 지상 명령 수행 정보도 저장하므로 상태의 기록 뿐아니라 특정 조치의 내용도 포함한다. 기존에는 이러한 정보들을 지상에서 운영자가 취합 하여 위성의 상태 확인에만 수동적으로 사용 하였다. 그러나 최근 개발되는 위성의 수가 늘어나면서 지상에서 확인해야 할 정보의 양이 급격히 증가함에 따라 운영의 부담이 증가하고 있다. 또한 위성에 문제 발생 시 신속한 조치가 중요한데 운영자가 개발자에게 문제 보고 및 조치를 취하는 과정에서 시간 지연이 발생하게 된다. 이에 본 논문에서는 위성에서 연속적으로 발생하는 이벤트 시퀀스를 내용에 따라 구분하여 수집, 저장하여 특정 이벤트 발생 시 지상에서 취해야 할 동작을 추천 혹은 자동 수행하는 위성 운영 지원 시스템을 제안한다. 이는 이벤트 정보를 능동적으로 활용하는 시스템으로 지상과의 교신 시간이 제한적인 저궤도위성의 오류 자동 복구 절차에도 활용할 수 있다.
원격측정 시스템은 비행체의 상태 정보 데이터를 획득하여 지상 수신소로 전송하는 시스템이다. PCM 엔코더는 획득한 상태 정보 데이터를 이용하여 프레임을 생성하기 위해 채널 정보를 저장할 메모리가 필요하다. 대형 비행체의 경우 각 부위의 센서 및 시스템이 증가함에 따라 많은 데이터를 계측해야 하므로 더 큰 용량의 메모리를 필요로 한다. 그러나 한정된 메모리에서 모든 채널 정보를 저장하기에는 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 FPGA 내부 ROM의 한정된 메모리에서 중복되는 채널 정보는 메모리에 한번만 할당하고, 마이너 프레임마다 다른 정보를 가지는 서브콤의 채널 정보는 서브콤 배수만큼 메모리에 할당하는 PCM 엔코더 구조를 제시하고 구현하였다. 이는 중복으로 할당되는 채널 정보를 최소화하여 효율적으로 메모리를 관리할 수 있다. 또한 다양한 계측 주기의 채널을 구성한 시뮬레이션을 통해 제시한 PCM 엔코더의 동작을 검증하였다.
PCM data is result of air-vehicle flight test, this data is distributed for each engineers to analyze its condition. Since line-of-sight between the air-vehicle and the ground receiver cannot always be secured, remote PCM data recording system was claimed to be required. In this paper multi-function PCM data recorder has been described. This PCM data recorder was intended to place on inside of flight object. It can record about two hours in 32 GB SD card with maximum 7 Mbps data rate. RS-422/485 and RJ-45 interface enhanced accessibility for users. 5 V and 1 A power consumption and 19.5 mm × 152.5 mm × 102.3 mm allow to connect with mobile PCM devices. It acquired more than 190-minutes data in 12-times flight test. Also, it achieved military standard environmental test MIL-STD-810G to prove its stability and solidness.
복합임무를 갖는 정지궤도 위성인 통신해양기상위성은 항공우주연구원, 전자통신연구원, 해양연구원, 기상청과 국내외 기업이 공동으로 개발을 수행하고 있다. 통신해양기상위성의 주 계약자는 EADS Astrium이며 전자통신연구원은 정보통신부의 재원으로 Ka 대역 통신탑재체와 지상 관제시스템을 개발하고 있다. 통신해양기상위성의 관제시스템은 궤도상의 위성을 감시하고 제어할 수 있는 유일한 시스템이다. 통신해양기상위성에 탑재되어 있는 세개의 탑재체와 위성체 버스에 대한 임무운용을 위해서 지상 관제시스템은 원격측정 신호의 수신과 처리, 위성의 추적과 거리측정, 원격명력의 생성 및 송출, 위성의 임무계획, 비행역학데이터 처리, 그리고 위성 시뮬레이션을 수행한다. 이와 같은 기능을 적절히 할당해서 통신해양기상위성의 관제시스템은 TTC, 실시간운영, 임무계획, 비행역학, 그리고 위성시뮬레이터와 같은 5개의 서브시스템으로 구성되었다. 본 논문에서는 통신해양기상위성 관제시스템을 구성하는 5 개의 서브시스템에 대한 기능 설계와 인터페이스를 기술한다.
양식어업과 정치망어업의 생산과 관리를 효율적으로 행할 수 있는 기초자료를 마련하기 위해 어류의 서식환경과 분포생태를 원격으로 측정할 수 있는 시스템을 구축하여 1997년 10월부터 1998년 6월까지 경남 통영군 산양면 성지실업 육삼양어장과 경남 장승포시 능포리 소재 능포수산공사 정치망어장에서 용존산소 (D.O.), pH 및 탁도 (SS) 등의 수질환경요소와 어류의 분포생태를 원격계측시스템을 이용하여 측정 분석하였고, 또한, 제l차, 제2차 년도에서 실시한 수온, 염분, 유향, 유속 및 수중소음 등에 대한 물리적인 환경요소들도 함께 측정하여 종합 분석, 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 해상국으로부터의 용존산소, pH 및 탁도의 화학적 수질환경 정보를 음성용 VHF 무선 송수신기로 수신한 FSK 변조신호를 모뎀을 이용하여 복조한 다음 노트북 컴퓨터로 원자료의 저장과 공학단위로 변환시켜 화면상에 나타나게 한 결과 해상국의 원자료와 통일한 결과를 얻게되어 원격제어시스템의 기능이 원활함을 확인할 수 있었다. 2. 가두리 양식 장에서 25시 관측한 화학적 수질환경은, 한사리인 경우 평균적으로 pH 8.1, 용존산소 8.7 mg/l, 탁도 2.6 FNU를 나타내어 알카리성에 비교적 맑고 깨끗하였으며, 조금시에는 pH 8.1, 용존산소 8.5 mg/l, 탁도 4.1 FNU를 나타내어 다소 현탁한 현상을 나타내었다. 이와같은 원인은 유향과 유속 때문에 가두리 축양조내의 해수의 유입정도에 영향을 받았기 때문으로 판단되었다. 3. 정치망어장에서 25시 관측한 화학적 수질환경은,5 m층에서는 평균적으로 pH 8.5, 용존산소 3.8 mg/l, 탁도 0.5 FNU를 나타내었고 ,10 m 층에서는 평균적으로 pH 8.1, 용존산소 6.1 mg/l, 탁도 0.6 FNU를 나타내어 저층일수록 용존산소는 많이 분포되나 탁도는 약간 높아 다소 흐린 것으로 판단되었다. 4 가두리 축양조내에서의 이류는 주간중은 1m 가끼운 표층에 분포하고, 야간중에는 2-4m 층에 머물다 일출과 함께 부상하고 일몰과 동시에 하강하는 경향을 나타내었으며, 정치망의 상자망 내에서의 어류는 주간중은 표층 가까이에 머물고 야간중은 6m 수층까지 하강하여 분포하는 경향을 나타내었다. 5. 연안 가두리 양식장과 정치망어장에서 수온 염분, 유향, 유속 및 환경소음 등의 물리적 수직환경 요소와 용존산소, pH, 탁도 등의 수질환경요소 등을 측정할 수 있는 원격계측시스템과 원격어군탐지기를 이용하여 수질환경과 어류의 분포생태를 비교분석한결과 실시간으로 매일 매일의 환경변화와 어군분포생태를 파악할 수 있는 시스템임을 확인할 수 있었다. 추후에는 이러한 원격 측정 자료를 단일화 시스템으로 집약화하는 시스템 개발이 진행되어야 할 것으로 생각된다.
PCM/FM과 같은 디지털 변조 방식의 텔레메트리 시스템에 있어서 비트 에러율(BER)을 최소화하여 수신된 신호의 품질을 향상시키기 위해서는 충분히 안정된 신호마진을 갖도록 회선설계가 이루어져야 한다. 특히 고속으로 이동하는 비행체의 경우에는 비행체 자세에 따른 송수신 안테나 사이의 안테나 이득패턴의 변화와 비행거리에 따른 손실이 동반되어지며 이로 인해서 회선상의 요동이 발생된다. 본 논문에서는 2002년 11월에 한국항공 우주연구원에서 시험 발사되었던 국내 최초 액체로켓 KSR-III의 비행시험 중에 S-대역 지상국에서 측정된 텔레메트리 신호의 신호대잡음비(SNR) 변화와 로켓의 비행 궤적 및 롤, 피치, 요 등의 자세변화를 고려하여 시뮬레이션으로 계산된 결과를 비교 분석하였으며 이를 통해 회선마진의 변화가 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한, 탑재 안테나 개수가 1개인 경우와 롤 변화가 없는 가상의 비행 상황에 대해서 시뮬레이션을 수행하여 회선 변화를 예측할 수 있었다.
본 논문은 이동 가능한 다목적실용위성의 소형 관제국 개발을 위한 playback 신호의 하향 링크 및 원격 명령 신호의 상향 링크에 대해 수행한 채널 설계를 기술한다. 하향 링크 패널 설계로서 playback 신호의 수신 임계 신호 대 잡음비로부터 요구 수신 성능을 도출하여 1.5 m 안테나 기반의 하향 링크 수신 성능인 6.5 dB/K의 G/T 이내에서 만족함을 확인하였다. 상향 링크 채널 설계를 통하여 원격 명령 신호에 대한 위성에서의 수신 신호대 잡음비로부터 40 dBW의 송신 EIRP를 유도하였다. 구축된 소형 관제국을 이용하여 다목적실용위성 및 다목적실용위성 2호에 대해 양 방향 통신시험 및 운영 결과, 고각 $10^{\circ}$ 이상에서 상향 링크 및 playback 신호의 하향링크 채널의 요구 성능이 일관성 있게 만족함을 확인하였고, 장기간에 걸친 시험 결과로부터 시스템의 성능 열화가 거의 없음을 확인함으로써 설계상으로 추가적인 3 dB 링크 마진을 고려하지 않은 소형 관제국의 채널 설계가 다목적실용위성에 대해 적절하였음을 검증하였다.
한국전자통신연구원이 개발하여 항공우주연구원의 관제소에 설치한 아리랑2호 위성 관제시스템은 지난 7월 28일 발사된 아리랑2호 위성의 운용에 사용되고 있다. 아리랑2호 관제시스템의 대표적인 기능으로는 원격측정데이터 수신 및 처리, 원격명령 생성 및 송신, 위성 추적 및 거리측정, 궤도 예측 및 결정, 위성자세 조정계획, 그리고 위성 시뮬레이션 등이 있다. 아리랑2호 위성은 아리랑1호 위성의 임무를 이어받아 수행하며, MSC (Multi Spectral Camera) 및 정밀궤도결정, 정밀자세결정 등을 통해 아리랑1호에 비해 훨씬 향상된 해상도의 사진을 제공하는 성능을 가지고 있다.
On-orbit thermal behavior of KOMPSAT (Korea Multi-purpose Satellite) propulsion system employing hydrazine (N$_2$H$_4$) liquid monopropellant is addressed. Thermal control performance to prevent propellant freezing in spacecraft-operational orbit was verified by flight telemetry data obtained during LEOP (Launch and Early Operation Phase). Results are depicted in terms of temperature history during several orbits selected and are compared with acceptable temperature ranges of system components. Cyclic behavior of temperature is reduced into duty cycles of the avionics heaters and subsequently converted into the electrical power required to keep away from propellant freezing. Temperature of each component which was achieved under on-ground thermal-balanced condition of spacecraft, is presented for comparison with the flight data, additionally.
Since its launching on 21 December 1999, the Korea Multi-Purpose Satellite-I (KOMPSAT-I) has been successfully operated by the Mission Control Element (MCE), which was developed by the ETRI. Most of the major functions of the MCE have been successfully demonstrated and verified during the three years of the mission life of the satellite. This paper presents the operational performances of the various functions in MAPS. We show the performance and analysis of orbit determinations using ground-based tracking data and GPS navigation solutions. We present four instances of the orbit maneuvers that guided the spacecraft form injection orbit into the nominal on-orbit. We include the ground-based attitude determination using telemetry data and the attitude maneuvers for imaging mission. The event prediction, mission scheduling, and command planning functions in MAPS subsequently generate the spacecraft mission operations and command plan. The fuel accounting and the realtime ground track display also support the spacecraft mission operations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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