• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권1호
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• pp.31-46
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• 2009

An Unscented Kalman Filter (UKF) for estimation of the attitude and rate of a spacecraft using only magnetometer vector measurement is developed. The attitude dynamics used in the estimation is the nonlinear Euler's rotational equation which is augmented with the quaternion kinematics to construct a process model. The filter is designed for small satellite in low Earth orbit, so the disturbance torques include gravity-gradient torque, magnetic disturbance torque, and aerodynamic drag torque. The magnetometer measurements are simulated based on time-varying position of the spacecraft. The filter has been tested not only in the standby mode but also in the detumbling mode. Two types of actuators have been modeled and applied in the simulation. The PD controller is used for the two types of actuators (reaction wheels and thrusters) to detumble the spacecraft. The estimation error converged to within 5 deg for attitude and 0.1 deg/s for rate respectively when the two types of actuators were used. A joint state parameter estimation has been tested and the effect of the process noise covariance on the parameter estimation has been indicated. Also, Monte-Carlo simulations have been performed to test the capability of the filter to converge with the initial conditions sampled from a uniform distribution. Finally, the UKF performance has been compared to that of the EKF and it demonstrates that UKF slightly outperforms EKF. The developed algorithm can be applied to any type of small satellites that are actuated by magnetic torquers, reaction wheels or thrusters with a capability of magnetometer vector measurements for attitude and rate estimation.

• 전력전자학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.535-542
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• 2006

저궤도 인공위성 전력계 시스템의 설계 및 해석을 위한 태양전지 전력조절기의 대신호 안정도해석을 수행한다. 태양전지 전력조절기에서 제어가능한 모든 방법에 따른 태양전지에서 바라본 태양전지 전력조절기의 부하특성을 분류하고, 상태공간해석을 이용하여 태양전지 시스템의 대신호적 안정도를 해석한다. 또한, 본 논문에서는 태양전지 전력조절기의 부하특성을 정전력부하에서 정저항부하로 변환하여 대신호적인 안정도를 확보하는 비선형변환을 제안한다. 제안된 변환기법을 통해 최대전력점 추적제어나 배터리 충전제어 및 전류분배제어가 가능한 병렬 모듈 태양전지 레귤레이터에 적합한 단일 전류 제어기를 구성한다. 제안된 대신호 해석과 저항제어를 검증하기위해, 200W급 태양전지와 100W급 태양전지 전력조절기 두 모듈을 병렬로 구성하여 실험하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권3호
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• pp.280-300
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• 2023

본 논문은 한국항공우주연구원에서 운영 중인 우주물체 충돌위험 관리시스템의 개발 및 운영 현황을 포함하고 있다. 현재 저궤도위성 6기, 정지궤도위성 3기에 대해 24시간 충돌위험을 모니터링하고 있으며, 필요 시 충돌회피기동을 통해 충돌위험을 완화하여 안전하고 안정적으로 운영하고 있다. 2007년 중국의 자국위성 요격실험 이후 본격적으로 우주물체와 운영위성 간 충돌위험을 모니터링하고 있으며, 신속하고 효율적으로 상황에 대처하기 위해 다양한 충돌위험 관리시스템을 개발해왔다. 본 논문에서는 2007년 이후 현재까지 개발된 우주물체 충돌위험 관리시스템에 대한 소개, 현재 지구주변의 인공우주물체 현황, 현재 운영 중인 시스템에 대해 기술하였으며, 나아가 앞으로의 전망과 향후 계획에 대해 소개하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.121-130
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• 2024

본 논문에서는 함정 전투체계 소프트웨어 설치 시 발생 가능한 데이터 이상을 확인하는 설치 방안을 제안한다. 최근 저궤도 위성 통신과 같은 무선 통신을 이용한 정보교환 방법이 대중화되며, 함정 전투체계에서도 무선망을 이용한 여러 활용 방안이 논의되고 있다. 활용 방안 중 하나로서 무선망 통신을 이용한 설치를 함정 전투체계에 적용함으로써 실시간으로 전투체계 성능을 향상시킬 수 있는 방법이 가능해질 것으로 기대한다. 하지만 무선망의 경우 유선망보다 상대적으로 보안상 취약하므로 더 많은 보안 대책이 강구된다. 본 논문에서는 암호화 방식을 통해 다수의 노드에 파일을 전송하고 파일 설치 이후 유효성 검사를 수행함으로써, 전송 도중 위/변조 여부를 판단하여 정상적으로 설치됨을 확인한다. 제안한 방법의 함정 전투체계 적용 가능성을 보이기 위하여 전송 성능 및 보안성, 안정성 등을 평가하였으며, 이를 바탕으로 함정 전투체계에 적용하기 충분한 수준의 결과물을 도출하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권6호
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• pp.589-599
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• 2024

This study presents the usability of the high-rate single-frequency Precise Point Positioning (SF-PPP) technique based on 20 Hz Global Positioning Systems (GPS)-only observations in detecting dynamic motions. SF-PPP solutions were obtained from post-mission and real-time GNSS corrections. These include the International GNSS Service (IGS)-Final, IGS real-time (RT), real-time MADOCA (Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis), and real-time products from the Australian/New Zealand satellite-based augmentation systems (SBAS, known as SouthPAN). SF-PPP results were compared with LVDT (Linear Variable Differential Transformer) sensor and single-frequency relative positioning (SF-RP) solutions. The findings show that the SF-PPP technique successfully detects the harmonic motions, and the real-time products-based PPP solutions were as accurate as the final post-mission products. In the frequency domain, all GNSS-based methods evaluated in this contribution correctly detect the dominant frequency of short-term harmonic oscillations, while the differences in the amplitude values corresponding to the peak frequency do not exceed 1.1 mm. However, evaluations in the time domain show that SF-PPP needs high-pass filtering to detect accurate displacement since SF-PPP solutions include trends and low-frequency fluctuations, mainly due to atmospheric effects. Findings obtained in the time domain indicate that final, real-time, and MADOCA-based PPP results capture short-term dynamic behaviors with an accuracy ranging from 3.4 mm to 8.5 mm, and SBAS-based PPP solutions have several times higher RMSE values compared to other methods. However, after high-pass filtering, the accuracies obtained from PPP methods decreased to a few mm. The outcomes demonstrate the potential of the high-rate SF-PPP method to reliably monitor structural and earthquake-induced ground motions and vibration frequencies of structures.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제14권2호
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• pp.24-29
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• 2015

본 논문에서는 저궤도 중형급 위성에 장착에 적합한 isoflux 방사패턴을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 isoflux 방사패턴 특성을 얻기 위해 패치 아래의 접지면을 사다리꼴 모양으로 변형시켜 패치 끝의 개구면과 접지면 사이에 발생되는 프린징 필드를 조절하였다. 그리고 후방으로 방사되는 레벨을 줄이기 위해서 패치 안테나 양 끝에 cavity wall을 채택하였다. 끝으로 패치의 길이와 급전점을 조절하여 원형편파를 발생시켰다. 설계된 안테나는 S-band uplink(2.025 ~ 2.110 GHz)를 수용하도록 설계하였으며, 접지면을 포함한 안테나의 전체 크기는 $160mm{\times}160mm{\times}40mm$ ($1.1{\lambda}{\times}1.1{\lambda}{\times}0.3{\lambda}$, ${\lambda}$은 2.068 GHz의 공기 중 한 파장)를 가진다. 또한 -10 dB 대역폭은 90 MHz(4.4 %)로 목표주파수 대역을 만족시키며, 3 dB이하 축비대역폭은 18 MHz(0.9 %)로 측정되었고, 방사패턴은 isoflux 형태를 가지며, y축 편파 E-plane $46^{\circ}$에서 최대 5.31 dBi의 이득이 측정되었다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제20권1호
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• pp.9-43
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• 2005

우리나라는 2005 년 11월에 한국항공우주연구원이 개발한 다목적실용위성 2호(아리랑 2호)를 발사하게 될 것이고 2006 년 6월에는 한국통신의 통신 방송위성 5호(무궁화 5호)가 발사될 예정이고 2007 년에는 한국항공우주연구원이 한반도의 남해안 외나로도에 건설하고 있는 "우주센타"가 준공되어 자력으로 개발한 우주발사체(KSLV-1 : 로켓)를 이용하여 국산 과학기술위성2호(100kg급의 소형)의 발사 등 우리나라에 본격적인 우주개발시대에 접어들게 된다. 따라서 우리나라의 우주개발중기계획에 따라 2010년까지 13기의 각종위성과 발사체를 개발하여 "우주센타"에서 시험발사와 발사를 자주 하게 될 것이다. 이와 같이 위성발사에 따라 예상할 수 없는 발사사고 발생될 가능성도 있게 된다. 상기위성들을 국내외에서 우주발사체(로켓)를 이용하여 발사하는 과정에서 있을지도 모르는 로켓 발사사고로 인해 지상에 있는 제3자의 인적 손해 또는 물적 손해를 입혔을 때에 선진국의 입법례와 같이 이를 신속히 해결하기 위하여 가해자와 피해자 양자 간의 공정한 책임규명, 책임한계 및 재판의 기준, 손해배상책임 등을 규정하고 우리나라의 우주개발중장기기본계획을 성공적으로 달성시키기 위하여 국내우주법의 제정이 필요로 하게 되었던 것이다. 우리나라는 우주개발을 체계적으로 진흥시키고 우주물체를 효율적으로 이용관리하기 위한 법적 제도적 틀을 마련하고, 우주개발국가로서 국제조약에 규정된 국가의무를 이행하기 위한 법적 근거를 마련하기 위하여 우주개발진흥법을 2005년 5월 31일 정부가 제정 공포하여 동법 부칙에 의거 6개월 후인 2005년 12월 1일부터 시행하게된다. 본 논문에서는 우주개발진흥법의 제정을 계기로 현재 세계도처에서 발생되고 있는 우주사고의 특성과 사례, 우주개발진흥법을 제정하는데 계기가 되었던 4개의 우주관계 국제조약과 세계 각국의 국내우주관계법의 입법례((1)미국,(2)러시아, (3)영국, (4)독일, (5)프랑스, (6)캐나다, (7)일본, (8)스웨덴 (9)오스트레일리아, (10)브라질, (11)노르웨이, (12)남아프리카, (13)아르헨티나, (14)칠레, (15)우크라이나)를 소개한 후 우리나라 우주개발의 실적과 현황 및 전망 및 우주개발진흥법의 입법배경과 경위 및 주된 내용, 2005년 8월 19일 과학기술부가 입법 예고한 우주개발진흥법 시해령 안과 시행규칙안의 주요내용, 앞으로의 과제로서 우리나라 우주관계기구의 개혁 등 순서로 설명하였다. 본 논문의 핵심이 되는 사항인 앞으로의 과제로서 우주관계기구의 개혁의 문제는 필자가 과학기술부의 우주관계 담당부서의 기구개혁과 한국항공우주연구원의 기구를 확대 개편하여 한국항공우주개발공사(가칭)의 설립을 제안하는 이유는 각종위성 및 발사체의 개발지연과 우주센터의 건립이 지연되지 않도록 하고 앞으로 우주개발중기계획에 따라 각종위성 및 발사체의 개발이 2010년까지 당초 정한 목표 년도에 완성시키어 우리나라의 우주산업을 세계10위권 내에 조기에 진입시키고자 하는데 그 목표가 있는 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제31권2호
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• pp.85-99
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• 2015

저궤도 지구관측위성에 탑재되는 전자광학 카메라는 높은 SNR 및 MTF 성능 요구조건을 만족시키기 위하여, TDI 기능이 포함된 CCD 센서를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, CMOS 센서가 가진 다양한 장점을 활용하기 위하여 CMOS 센서에도 TDI 기능이 추가되고 있으며, CMOS 센서의 취약점 중의 하나인 motion blur 문제를 개선하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있다. CMOS 센서에서도 CCD 센서의 multiphased clocking 방법과 유사하게, 하나의 픽셀을 다수의 서브픽셀로 나누어 각각을 별도로 읽어내거나, 픽셀 사이에 인위적인 마스크을 삽입하기도 한다. 또한, 노출시간(integration time)을 라인타임보다 짧게 하여, TDI CMOS 카메라 시스템의 motion blur를 최소화 할 수도 있다. 노출시간을 조절하는 방법을 적용함으로써, 카메라 제어 유닛의 명령을 통하여, 각각의 촬영임무의 목적에 맞도록, SNR 우선 영상 또는 MTF 우선 영상을 선택적으로 획득하는 것이 가능하다. 본 논문에서는 노출시간을 조절하여 motion blur를 최소화 하는 방법에 대해 분석한 결과를 기술하고, MATLAB 시뮬레이션을 통하여 확인된 영상품질(dynamic MTF)의 개선 정도를 정리하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제21권4호
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• pp.287-302
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• 2005

ERS-1/9 및 JERS-1 SAR 영상의 레이더 영상 간섭기법을 이용하여 대전지역의 수치고도모델 (DEM)을 제작하였다 도심지역에서는 GPS 측량으로부터 추출된 지상기준점(GCP)를 이용하여 생성된 DEM의 정밀도를 분석하였고, GCP가 없는 산악지 역에서는 1:25,000 수치지도로부터 추출된 DEM과의 상대적 고도차를 이용하여 정확도를 평가하였다 위성의 궤도오차 및 phase unwrapping에 의한 고도 오차를 최소화하기 위해 DEM생성에 이용되는 전통적인 InSAR기법 외에 DInSAR기법을 추가로 적용하였다. 또한 DInSAR기법 적용시 사용된 DEM의 해상도에 따른 결과의 정밀도를 분석하기 위해 GTOPO30, SRTM-3, 그리고 1:25,000 수치지도로부터 생성된 DEM을 사용하였다. 하나의 ERS tandem 간섭쌍과, 6개의 JERS-1 간섭쌍 분석 결과, 위상간섭기법 적용 시 평지 지역에서의 정밀도는 DEM 사용 여부 및 사용된 DEM의 해상도에 무관하게 약 5-6 m의 고도오차를 보인다 반면 산악지역에서는 SRTM-3 및 1:25,000 수치지도 DED을 이용한 DInSAR 기법이 phase unwrapping에 의한 오차를 줄이는데 매우 효과적이었다. 또한 6 개의 JERS-1 간섭쌍의 중첩을 통해 제작한 DEM의 경우 레이더 영상의 낮은 신호대잡음비 및 대기에 의한 오차를 줄일 수 있었다. 다수의 SAR 간섭쌍과 저해상도 DEM을 이용한 위상간섭기법은 저비용으로 빠른 시간 내에 DEM 해상도를 향상하는데 매우 효과적인 수단으로 사용될 수 있다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권2호
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• pp.118-143
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• 2023

우주공간은 안보공간의 역할에서 상업공간으로 역할을 급속히 넓혀가고 있다. 현실적인 제약들 때문에 늦게 출발했지만 우리나라는 최근 들어 비약적 기술발전과 함께 우주에 대한 국가적 관심이 커지고 있다. 2023년 5월 25일, 누리호는 7개의 위성을 성공적으로 550 km 고도의 태양동기궤도에 배치했다. 그런데, 이 근처 고도에는 이미 스타링크가 4,000대 이상의 위성을 배치시키고 상업적 서비스를 진행하고 있다. 따라서, 누리호 위성들은 스타링크위성들과의 위험상황발생 가능성에 대해 지속적으로 예측하고 만일의 경우에 대해서는 준비를 해야 한다. 본 논문은 누리호 위성들이 임무수행을 위해 궤도비행을 하면서 발생할 수 있는 충돌위험상황에 대해 수행한 연구의 계량적 분석결과를 보고한다. 분석결과에 따르면 누리호 위성들은 하루에 3회 정도 1 km 거리 이내로 스타링크위성에 접근하는 것으로 나타났으며, 이 상황에서의 충돌확률은 1.0E-5 이상인 것으로 계산되었고 크게는 1.0E-2 이상인 경우도 발생하고 있다. 2013년에 발사된 후 성공적으로 임무를 수행하고 있는 아리랑 5호에 대한 본 연구의 비교분석은 아리랑 5호와 누리호 위성들이 위험상황의 분포에 있어 중요한 차이가 있음을 보여준다. 본 연구는 스타링크가 회피기동을 할 때의 비용에 대한 계량적인 분석결과도 보고하며, 후발주자로서 우주산업에 진입하는 우리나라가 고려해야 할 전략도 제시했다. SpaceMap사에서 개발한 AstroOne 프로그램을 분석도구로 사용했으며, Celestrak사의 Socrates Plus에서 보고한 결과와 비교검증하였다. 우주물체데이터는 TLE(two line element)를 사용했다.