본 연구에서는 CANYVAL-X 임무를 구성하는 두 대 위성의 비행 소프트웨어 개발에 대하여 다룬다. CANYVAL-X는 두 대의 큐브위성을 이용하여 분리형 가상 우주망원경의 핵심 기술 중 하나인 비전 정렬 시스템을 우주 공간 상에서 시연하는 임무이다. 분리형 우주 망원경은 두 대의 위성이 각각 렌즈와 검출기 역할을 수행하며 ...
본 연구에서는 CANYVAL-X 임무를 구성하는 두 대 위성의 비행 소프트웨어 개발에 대하여 다룬다. CANYVAL-X는 두 대의 큐브위성을 이용하여 분리형 가상 우주망원경의 핵심 기술 중 하나인 비전 정렬 시스템을 우주 공간 상에서 시연하는 임무이다. 분리형 우주 망원경은 두 대의 위성이 각각 렌즈와 검출기 역할을 수행하며 초점거리가 가변적이고 긴 하나의 망원경을 모사하기 위해 매우 정밀한 상대 위치와 자세를 결정하는 기술인 비전 정렬 시스템이 필요하다. CANYVAL-X에서 검증할 비전 정렬 시스템은 광학 카메라를 이용하여 상대 위성을 촬영해 상대 위치와 자세를 결정한다. 1U 큐브위성 (제리)은 상대 위성이 자신을 촬영할 수 있도록 발광 다이오드를 탑재하고 있으며 2U 큐브위성 (톰)은 자세 제어를 위한 휠, 궤도 제어를 위한 추력기, 촬영을 위한 광학 카메라를 탑재하고 있다. 큐브위성은 통신의 한계에 의해 위성을 정상상태로 유지하며 일정에 따라 자동적인 임무 수행이 가능한 비행 소프트웨어가 필요하다. 이를 위해 비행 소프트웨어는 위성의 모든 하드웨어 정보를 수집할 수 있어야 하며 상황과 일정을 판단해 동작할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 위성의 상황과 수행해야 하는 작업에 따라 1U 큐브위성의 비행 소프트웨어를 7개의 모드로 구분하여 개발하였으며 2U 큐브위성의 비행 소프트웨어를 1U 큐브위성과 분리하기 전 (단계1)과 후 (단계2) 로 나누어 개발하였다. 단계 1은 4개의 모드, 단계 2는 6개의 모드로 구성되고, 항시 동작하는 3개 모드와 탑재체 시운전에 해당하는 3개 모드를 추가하여 2U 큐브위성의 비행 소프트웨어는 총 16개의 모드로 구성된다. 모드의 역할에 대하여 정의한 뒤 상황과 일정에 따라 해당하는 모드로 진입하도록 모드 사이의 흐름을 설계하고, 수행해야 하는 작업을 기 정의된 절차에 따라 자동적으로 수행할 수 있도록 모드 내부를 개발하였다. 지상으로부터 수신한 일정이 SD 카드에 저장되어있다고 가정하고 큐브위성의 탑재 컴퓨터에 비행 소프트웨어를 설치하여 운용 시험을 수행하였다. 우주 환경을 전부 모사할 수 없어 운용 시험 시 위성간 통신과 각속도 등은 정상 동작한다 가정하고 시험을 수행하였다. 비행 소프트웨어가 지상과의 통신이 없는 상황에서 기 정의된 임무 및 운용 절차에 따라 자동적으로 하드웨어를 제어하여 동작함을 확인하였다. 또한 사용자가 SD 카드에 파일을 업로드 함으로써 위성을 제어할 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 CANYVAL-X 임무를 구성하는 두 대 위성의 비행 소프트웨어 개발에 대하여 다룬다. CANYVAL-X는 두 대의 큐브위성을 이용하여 분리형 가상 우주망원경의 핵심 기술 중 하나인 비전 정렬 시스템을 우주 공간 상에서 시연하는 임무이다. 분리형 우주 망원경은 두 대의 위성이 각각 렌즈와 검출기 역할을 수행하며 초점거리가 가변적이고 긴 하나의 망원경을 모사하기 위해 매우 정밀한 상대 위치와 자세를 결정하는 기술인 비전 정렬 시스템이 필요하다. CANYVAL-X에서 검증할 비전 정렬 시스템은 광학 카메라를 이용하여 상대 위성을 촬영해 상대 위치와 자세를 결정한다. 1U 큐브위성 (제리)은 상대 위성이 자신을 촬영할 수 있도록 발광 다이오드를 탑재하고 있으며 2U 큐브위성 (톰)은 자세 제어를 위한 휠, 궤도 제어를 위한 추력기, 촬영을 위한 광학 카메라를 탑재하고 있다. 큐브위성은 통신의 한계에 의해 위성을 정상상태로 유지하며 일정에 따라 자동적인 임무 수행이 가능한 비행 소프트웨어가 필요하다. 이를 위해 비행 소프트웨어는 위성의 모든 하드웨어 정보를 수집할 수 있어야 하며 상황과 일정을 판단해 동작할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 위성의 상황과 수행해야 하는 작업에 따라 1U 큐브위성의 비행 소프트웨어를 7개의 모드로 구분하여 개발하였으며 2U 큐브위성의 비행 소프트웨어를 1U 큐브위성과 분리하기 전 (단계1)과 후 (단계2) 로 나누어 개발하였다. 단계 1은 4개의 모드, 단계 2는 6개의 모드로 구성되고, 항시 동작하는 3개 모드와 탑재체 시운전에 해당하는 3개 모드를 추가하여 2U 큐브위성의 비행 소프트웨어는 총 16개의 모드로 구성된다. 모드의 역할에 대하여 정의한 뒤 상황과 일정에 따라 해당하는 모드로 진입하도록 모드 사이의 흐름을 설계하고, 수행해야 하는 작업을 기 정의된 절차에 따라 자동적으로 수행할 수 있도록 모드 내부를 개발하였다. 지상으로부터 수신한 일정이 SD 카드에 저장되어있다고 가정하고 큐브위성의 탑재 컴퓨터에 비행 소프트웨어를 설치하여 운용 시험을 수행하였다. 우주 환경을 전부 모사할 수 없어 운용 시험 시 위성간 통신과 각속도 등은 정상 동작한다 가정하고 시험을 수행하였다. 비행 소프트웨어가 지상과의 통신이 없는 상황에서 기 정의된 임무 및 운용 절차에 따라 자동적으로 하드웨어를 제어하여 동작함을 확인하였다. 또한 사용자가 SD 카드에 파일을 업로드 함으로써 위성을 제어할 수 있음을 확인하였다.
This thesis presents development of flight software for 1U cubesat and 2U cubesat in CANYVAL-X mission. CANYVAL-X is a technical mission to demonstrate one of the key technologies for virtual telescope in space. Virtual telescope consists of two satellites and needs VAS to determine relative positio...
This thesis presents development of flight software for 1U cubesat and 2U cubesat in CANYVAL-X mission. CANYVAL-X is a technical mission to demonstrate one of the key technologies for virtual telescope in space. Virtual telescope consists of two satellites and needs VAS to determine relative position and attitude for imitating one telescope which has long and variable focal length. VAS determines relative position and attitude using visible camera in CANYVAL-X. 1U cubesat loads LED and 2U cubesat loads wheel to control attitude, thruster to control orbit and camera to take a picture of 1U cubesat. Cubesat cannot connect with ground station consistently, flight software has to maintain cubesat in normal state and perform mission automatically. Flight software collects data, controls hardware, determines state of cubesat and manages schedule received from ground station. In this thesis, flight software of 1U cubesat contains 7 modes and each mode is classified by the state and schedule. Flight software of 2U cubesat consists of 2 phases divided by the separation of 1U cubesat. Phase 1 (before separating 1U cubesat) consists of 4 modes and phase 2 (after separating 1U cubesat) consists of 6 modes. Including 3 payload commissioning modes and 3 background modes, flight software of 2U cubesat contains 16 modes. After defining the role of the modes, we design mode flow to enter corresponding mode according to state and schedule and develop interior of modes. Operation test is perform without inter satellite link and measurement of angular velocity because space environment cannot be realized. We check that flight software performs mission according to pre-defined mission sequence and user can operate cubesat by uploading file in SD card.
This thesis presents development of flight software for 1U cubesat and 2U cubesat in CANYVAL-X mission. CANYVAL-X is a technical mission to demonstrate one of the key technologies for virtual telescope in space. Virtual telescope consists of two satellites and needs VAS to determine relative position and attitude for imitating one telescope which has long and variable focal length. VAS determines relative position and attitude using visible camera in CANYVAL-X. 1U cubesat loads LED and 2U cubesat loads wheel to control attitude, thruster to control orbit and camera to take a picture of 1U cubesat. Cubesat cannot connect with ground station consistently, flight software has to maintain cubesat in normal state and perform mission automatically. Flight software collects data, controls hardware, determines state of cubesat and manages schedule received from ground station. In this thesis, flight software of 1U cubesat contains 7 modes and each mode is classified by the state and schedule. Flight software of 2U cubesat consists of 2 phases divided by the separation of 1U cubesat. Phase 1 (before separating 1U cubesat) consists of 4 modes and phase 2 (after separating 1U cubesat) consists of 6 modes. Including 3 payload commissioning modes and 3 background modes, flight software of 2U cubesat contains 16 modes. After defining the role of the modes, we design mode flow to enter corresponding mode according to state and schedule and develop interior of modes. Operation test is perform without inter satellite link and measurement of angular velocity because space environment cannot be realized. We check that flight software performs mission according to pre-defined mission sequence and user can operate cubesat by uploading file in SD card.
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