CANYVAL-C 큐브위성 임무의 비행소프트웨어 개발 및 검증

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This thesis presents development and verification of flight software for CANYVAL-C mission. CANYVAL-C is a technology demonstration mission that takes images of solar corona using two CubeSats (1U: photographing satellite, 2U: occulting satellite). In order to develop CANYVAL-C flight software, requirements about flight software functionality, safety and mission objectives are configured. Flight software is completed through design, development and verification phase based on configured requirements. For safety and reuse CANYVAL-C flight software uses cFS that is an open source flight software development platform provided by NASA.
In the design phase, cFS is utilized to create basic application structure, and entire flight software structure is figured out. Command and data between applications are designed, and the size of telemetry data transmitted to the ground station is calculated. The CANYVAL-C mission scenario is analyzed to design flight software scenario mode algorithms. In the development phase, PC-Linux environment is established for code development and on-board computer environment is built for code execution. Applications are developed to include specific risk management operations for flight software safety. In the verification phase, the developed flight software is validated by application tests, satellite operation tests, and space environment tests.
In this thesis, a flight software for CANYVAL-C mission is developed and verified, and the complex mission scenarios are finally implemented that operate two Cubesat simultaneously. In addition, CANYVAL-C flight software developed based on cFS will be utilized for CANYVAL-C mission and may contributed to the development of flight software for other formation flying Cubesat missions.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 CANYVAL-C 임무를 위한 비행소프트웨어의 개발 및 검증 과정을 다룬다. CANYVAL-C는 2대의 큐브위성(1U 코로나 촬영 위성, 2U 차폐 위성)으로 가상의 일식을 구현하여 태양 코로나를 촬영하는 임무이다. 먼저 CANYVAL-C 임무의 비행소프트웨어를 개발하기 위하여 비행소프트웨어 기능 및 안전성 그리고 임무 목표에 관련된 요구조건을 구성한다. 비행소프트웨어는 정의된 요구조건을 기반으로 설계, 개발 그리고 검증 단계를 거쳐 완성된다. CANYVAL-C 비행소프트웨어는 안전성 및 범용성 확보를 위하여 NASA에서 제공하는 비행소프트웨어 개발 플랫폼인 cFS(core Flight System)를 사용한다.
비행소프트웨어 설계 단계에서는 cFS를 분석하여 기본 어플리케이션 구조를 구성하고, 전체 비행소프트웨어의 구조를 설계하였다. 어플리케이션간 송수신되는 명령 및 데이터를 정리하였고, 지상국으로 전송되는 데이터의 크기를 계산하였다. 설계된 비행소프트웨어 위에 CANYVAL-C 임무 시나리오를 분석하여 모드 별 알고리즘을 설계하였다. 비행소프트웨어 개발 단계에서는 코드 개발 및 컴파일을 위한 PC 리눅스 환경과 코드 실행을 위한 탑재 컴퓨터 환경을 구축하여 각 어플리케이션에 대한 개발을 진행하였다. 비행소프트웨어의 안전성을 확보하기 위해 구체적인 위기 관리 방안을 구현하였다. 비행소프트웨어 검증 단계에서는 어플리케이션 시험, 위성 운용 시험, 그리고 우주 환경 시험을 순차적으로 진행하여 개발된 비행소프트웨어를 검증하였다.
본 연구에서는 CANYVAL-C를 위한 비행소프트웨어의 개발 및 검증을 진행하였고, 최종적으로 두 대의 위성을 동시에 운용하는 복잡한 임무를 비행소프트웨어로 구현할 수 있었다. 또한 범용성을 고려하고, cFS를 기반으로 개발된 CANYVAL-C 비행소프트웨어는 CANYVAL-C 임무에 활용되고, 다른 편대비행 큐브위성 임무의 비행소프트웨어에 기여할 수 있을 것이다.