저궤도 위성은 지상과 교신할 수 있는 시간이 매우 제한되어 있으므로 위성에서 생성되는 모든 원격측정 데이터는 위성의 대용량 메모리에 저장되고 지상과 교신할 수 있는 시간에 지상으로 전송된다. 원격측정 데이터 전송은 실시간 데이터 프레임 및 대용량 메모리에 저장된 데이터 프레임을 지상으로 전송하는 것으로 실시간 데이터만을 전송하는 실시간 전송모드가 있고, 실시간 및 대용량 메모리에 저장되어 있는 플레이백 데이터를 포함한 플레이백 모드가 있다. 그리고 데이터 전송속도에 따라서 저속 전송모드와 고속 전송모드로 구분할 수 있다. 본 논문은 저궤도위성 원격측정 데이터 지상전송 관리 방식에 대한 것으로 한국항공우주연구원에서 개발된 저궤도위성의 다운링크인터페이스 및 탑재소프트웨어의 구조에 대해서 간략히 소개하고, 위성에서 생성되는 원격측정 데이터 저장방식, 실시간 및 플레이백 데이터 지상 전송방식, 다운링크 채널 및 전송속도 제어방식 등에 대해서 기술한다.
저궤도 위성은 지상과 교신할 수 있는 시간이 매우 제한되어 있으므로 위성에서 생성되는 모든 원격측정 데이터는 위성의 대용량 메모리에 저장되고 지상과 교신할 수 있는 시간에 지상으로 전송된다. 원격측정 데이터 전송은 실시간 데이터 프레임 및 대용량 메모리에 저장된 데이터 프레임을 지상으로 전송하는 것으로 실시간 데이터만을 전송하는 실시간 전송모드가 있고, 실시간 및 대용량 메모리에 저장되어 있는 플레이백 데이터를 포함한 플레이백 모드가 있다. 그리고 데이터 전송속도에 따라서 저속 전송모드와 고속 전송모드로 구분할 수 있다. 본 논문은 저궤도위성 원격측정 데이터 지상전송 관리 방식에 대한 것으로 한국항공우주연구원에서 개발된 저궤도위성의 다운링크 인터페이스 및 탑재소프트웨어의 구조에 대해서 간략히 소개하고, 위성에서 생성되는 원격측정 데이터 저장방식, 실시간 및 플레이백 데이터 지상 전송방식, 다운링크 채널 및 전송속도 제어방식 등에 대해서 기술한다.
Because LEO (Low Earth Orbit) satellite has very limited contact time between satellite and ground station, all telemetry data generated on satellite are stored in a mass memory and transmitted to the ground during the contact time. There are two downlink modes, real-time mode and playback mode. Onl...
Because LEO (Low Earth Orbit) satellite has very limited contact time between satellite and ground station, all telemetry data generated on satellite are stored in a mass memory and transmitted to the ground during the contact time. There are two downlink modes, real-time mode and playback mode. Only real-time data frames are transmitted to the ground in real-time mode, real-time and playback data frames stored into mass memory are transmitted to the ground in playback mode. In accordance with the data transmission rate, there are two downlink rates, low downlink rate and high downlink rate. This paper briefly introduces downlink interfaces and flight software of a LEO satellite developed in KARI. And it presents the telemetry storage method, real-time and playback downlink management method, and downlink channel and rate control method.
Because LEO (Low Earth Orbit) satellite has very limited contact time between satellite and ground station, all telemetry data generated on satellite are stored in a mass memory and transmitted to the ground during the contact time. There are two downlink modes, real-time mode and playback mode. Only real-time data frames are transmitted to the ground in real-time mode, real-time and playback data frames stored into mass memory are transmitted to the ground in playback mode. In accordance with the data transmission rate, there are two downlink rates, low downlink rate and high downlink rate. This paper briefly introduces downlink interfaces and flight software of a LEO satellite developed in KARI. And it presents the telemetry storage method, real-time and playback downlink management method, and downlink channel and rate control method.
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문제 정의
저궤도 위성은 지상과 교신할 수 있는 시간이 매우 제한되어 있으므로 저궤도 위성에서 생성되는 모든 원격측정 데이터는 위성의 대용량 메모리에 저장되고 지상과 교신할 수 있는 시간에 지상으로 전송된다. 본 논문은 저궤도위성 원격측정 데이터 지상전송 방식에 대한 것으로 다운링크 인터페이스, 원격측정 데이터 저장방식, 실시간 및 플레이백 데이터 지상 전송방식, 다운링크 채널 및 전송속도 제어방식 등에 대해서 기술한다.
본 논문은 한국항공우주연구원에서 개발된 저궤도위성 원격측정 데이터 지상전송 관리 방식에 대한 것으로 저궤도 위성의 다운링크 인터페이스 및 탑재소프트웨어의 구조에 대해서 간략히 소개하였고, 위성에서 생성되는 원격측정 데이터를 저장하는데 사용되는 대용량 메모리의 구조, 원격측정 데이터 저장방식, 실시간 및 플레이백 데이터 지상 전송 방식, 다운링크 채널 및 전송속도 제어방식 등에 대해서 기술하였다. 인공위성의 운영은 전적으로 원격측정 데이터에 의존하고, 원격측정 데이터를 통해서 위성의 상태를 파악하고 필요한 제어를 수행할 수 있다.
대상 데이터
대용량 메모리 페이지 구조는 다음 그림 4와 같다. 위성에서 수집된 모든 원격측정 데이터는 220bytes 크기의 VCDU (Virtual Channel Data Unit)[5] 프레임으로 포맷되어 저장되는데, 한 개의 페이지에는 총 595개의 프레임이 저장된다.
성능/효과
지상에서는 위성 운영 시 필요한 원격측정 데이터를 실시간으로 보거나 대용량 메모리에 저장하도록 데이터 타입을 선택하고, 플레이백 명령을 통하여 저장된 데이터를 수신하는 기본적인 제어만 수행하면 된다. 본 개발 내용은 위성 개발 기간에 수행된 다양한 시험을 통해서 모든 기능이 정상적으로 동작함을 확인하였고, 실제 위성 운영을 통하여 최종적으로 확인할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탑재 소프트웨어의 기능을 6개의 소프트웨어로 구분하고 기능을 설명하시오.
- 시스템 (System) 소프트웨어: 프로세서 및 각 입출력장치들을 제어하고 소프트웨어를 전체적으로 구동시키는 기능으로 프로세서 및 시스템 초기화, 운영체제와 연동한 타스크 스케쥴링, 각종 입출력 제어 및 유틸리티 기능을 제공한다.
- TC&R (Telemetry, Command and Ranging) 소프트웨어: 지상으로부터 전송되는 실시간 또는 저장명령을 수신하고 처리하는 기능, 위성에서 생성되는 각종 원격측정 데이터를 수집하여 포맷하여 저장하고, 지상으로 전송하는 기능을 수행한다.
- AOCS (Attitude and Orbit Control Subsystem) 소프트웨어: 위성의 자세 및 위치를 제어하는 기능으로 자이로, 별 추적기, GPS 등의 센서 데이터를 처리하여 위성의 자세 및 위치를 판단하고 요구되는 자세와 위치를 갖도록 제어하는 기능을 수행한다.
- EPS (Electronic Power Subsystem) & TCS (Thermal Control Subsystem) 소프트웨어: 전력 및 열 제어를 수행하는 것으로 배터리 충전상태를 모니터링하고 제어하며, 위성의 각 부위별 온도에 따른 히터 제어를 수행한다.
- 탑재체 관리 (Payload Management) 소프트웨어: 탑재체로 지상명령을 전송하거나, 탑재체로부터 수신되는 원격측정 데이터를 수집하여 지상으로 전송한다. 탑재체 상태를 모니터링하여 상태에 따라 요구되는 명령 절차 수행한다.
- 잉여관리 (Redundancy Management) 소프트웨어: 위성의 상태를 모니터링하고, 이상상태가 발생했을 때, 상황에 따라 위성의 주/부 유닛들을 선택하여 위성이 안전 하게 동작할 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.
저궤도 위성의 특징은?
저궤도 위성은 지상과 교신할 수 있는 시간이 매우 제한되어 있으므로 저궤도 위성에서 생성되는 모든 원격측정 데이터는 위성의 대용량 메모리에 저장되고 지상과 교신할 수 있는 시간에 지상으로 전송된다. 본 논문은 저궤도위성 원격측정 데이터 지상전송 방식에 대한 것으로 다운링크 인터페이스, 원격측정 데이터 저장방식, 실시간 및 플레이백 데이터 지상 전송방식, 다운링크 채널 및 전송속도 제어방식 등에 대해서 기술한다.
한국항공우주연구원에서 개발된 저궤도위성의 탑재컴퓨터 중 통신 인터페이스를 제공하는것은?
원격측정 데이터 수집 및 포맷, 데이터 저장 및 지상 전송제어는 탑재컴퓨터 및 탑재컴퓨터(OBC, On-Board Computer)에 내장된 탑재소프트웨어 기능에 의해 수행되고, 통신 중계기를 거쳐 지상으로 전송된다. 한국항공우주연구원에서 개발된 저궤도위성의 탑재컴퓨터는 탑재소프트웨어 구동환경과 1553B, UART, Space-wire 등의 통신 인터페이스를 제공하는 PM (Processor Module), 지상으로부터 수신된 원격명령 데이터를 수신하여 PM에서 처리할 수 있도록 저장하고 PM으로부터 원격측정 데이터를 수신하여 대용량 메모리에 저장하거나 지상으로 전송하는 기능을 수행하는 TCTM (Tele-command and Telemetry Module), 위성체 각 서브시스템과 인터페이스를 수행하는 BIOM (Bus I/O Module), 탑재체 각 서브시스템과 인터페이스를 수행하는 PIOM (Payload I/O Module), 전력변환기 (Power Converter) 등으로 구성된다[1][2].
참고문헌 (8)
Yun Ki Lee, Joo Ho Won, and Sang Kon Lee, "A study of common OBC HW architecture for LEO & GEO satellite", IEICE Technical Report, pp77-83, 2009
Day-Young Kim, Ki-Ho Kwon, Jong-Wook Choi, Jong-In Lee, Hak-Jung Kim, "Design of a new on-board computer for the new KOMPSAT-bus", IEEE Aerospace conference, 2005
ATMEL, SMCS332 User Manual, DIPSAP-II Consortium, 1999.
채동석, 양승은, 천이진, "저궤도위성 원격측정 데이터 처리를 위한 대용량 메모리 운용", 항공우주기술 제 11권 제 2호, pp73-79, 2012
CCSDS 102.0-B-5 Consultative Committee for Space Data Systems Packet Telemetry
CCSDS 873.0-R-2, Spacedraft onboard interface services- file and packet store services, Draft recommendation for space data system practices, 2011
Wertz, James R. and Wiley J. Larson, 1999. Space Mission Analysis and Design, Thirdedition, Microcosm Press, Torrance Ca, USA
Gert Casperson, TERMA Electronics AS. 1999, Software System Development for Satellite memory Data Handling & Control,
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