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- 저자 : Moon Jin Jeon(전문진) (검색결과 39 건)
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전문진,김대영,김규선,Jeon, Moon-Jin,Kim, Day-Young,Kim, Gyu-Sun 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2
저궤도 위성이 발사체에서 분리된 후 탑재 소프트웨어에 의한 초기 동작이 수행되고 나면 초기 운용이 시작된다. 초기 운용 기간에 수행할 모든 절차와 대처 가능한 긴급 상황이 발생할 경우 수행할 절차는 발사 전에 미리 준비된다. 위성의 각 부분의 설계 마진은 최악 조건을 기준으로 반영되어 있기 때문에 발사 이후의 버스 시스템 관점에서의 위성 특성은 요구 사항을 만족하는 범위가 될 것으로 예상이 가능하다. 실제로 발사 후 위성 텔레메트리 분석을 통해 대부분의 항목에서 요구 조건을 만족하는 것으로 확인되었다. 또한 텔레메트리 분석을 통해 설계 단계에서 예상했던 것 보다 정확한 궤도 특성이 반영된 위성 특성을 파악하였다. 이러한 특성은 설계 시 고려했던 상황과 다르더라도 실제 궤도 특성이 반영된 특성이므로 초기 운용 및 정상 운용 시에 정상적인 상황인 것으로 고려해야 한다. 첫째, 지구 알베도 특성에 따라 태양센서 값이 궤도에 따라 변화한다. 위성의 자세가 정확히 태양을 지향하고 있더라도 태양센서에 지구에서 반사된 빛이 입사되어 자세 제어에 영향을 주게 된다. 알베도의 영향은 적도에서 극지방으로 갈수록 커지며, 계절에 따라 다른 특성을 보인다. 알베도의 영향을 최소화하기 위해 자세 제어 모델에 알베도 효과를 고려하거나 알베도 효과를 무시할 수 있을 정도로 자세 제어 오차 한계를 조정할 수 있다. 둘째, 위성의 지구 회피 회전에 의해 태양 전지판의 온도가 궤도에 따라 변화한다. 위성체는 위성체에 장착된 두 개의 별센서의 가시성 확보를 위해 태양 지향 자세에서 요축으로 일정 속도로 회전한다. 남극 부근에서는 두 태양 센서가 모두 지구의 반대편인 남쪽을 지향하도록 하며, 북극 부근에서는 북쪽을 지향하도록 한다. 이 때 두 태양 센서의 방향에 장착된 태양 전지판은 극지방에서 지구 반대편에 위치하므로 다른 태양 전지판에 비해 낮은 온도를 갖게 된다. 이 논문에서는 위성의 궤도 특성에 따른 고려 사항에 대해 설명하였다.
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전문진,김대영,김규선,Jeon, Moon-Jin,Kim, Day-Young,Kim, Gyu-Sun 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2
태양 전지판의 전개 여부는 저궤도 위성의 발사 성공 여부를 판단하는 가장 중요한 항목 중 하나이다. 태양 전지판이 성공적으로 전개되어야만 태양 지향 자세제어에 의해 위성 운용에 필요한 전력 생성이 가능하기 때문이다. 그러므로 발사 후 지상국 교신을 통해 최우선적으로 태양 전지판의 전개 여부를 판단한다. 태양 전지판의 전개 여부는 다양한 실패 상황에 가정해 총 5가지 조건을 통해 판단한다. 첫째, SAR1, SAR2의 입력 전류가 모두 0.8A보다 커야 한다. 만약 하나라도 0.8A 미만이라면 한 개 이상의 태양 전지판이 전개되지 않고 1번 태양 전지판이 태양 지향을 하지 못하는 상황이다. 둘째, SAR1 입력 전류와 SAR2 입력 전류의 값이 유사해야 한다. 만약 입력 전류 값이 크게 차이가 난다면 2번과 3번 태양 전지판 중 하나만 태양 지향을 하는 경우이다. 셋째, CSSA#5 출력 전류가 3.2mA보다 커야 한다. 만약 3.2mA보다 작다면 2번과 3번 태양 전지판의 전개가 실패하고 1번 태양 전지판이 태양 지향을 하는 경우 또는 1번 태양 전지판이 전개 실패하고 태양 지향을 하는 경우이다. 넷째, S/C Roll, Pitch, Yaw rate이 모두 0.2 deg/sec 보다 작아야 한다. 만약 body rate이 크다면 1번 태양 전지판의 전개 실패 상황을 예상할 수 있다. 다섯째, 각 태양 전지판의 온도 차이가 $35^{\circ}C$ 보다 작아야 한다. 만약 온도 차이가 크다면 1번 태양 전지판 전개 실패 상황에서 2번과 3번 태양 전지판이 태양 지향을 하는 경우이다. 총 다섯 가지의 조건을 모두 만족해야만 태양 전지판이 성공적으로 전개되었다고 판단한다. 태양 전지판의 전개 판단은 위성이 발사체에서 분리되고 약 4500초 이후 시점에 스발바드 지상국과의 교신을 통해 확인되었다. 이 시점의 SAR1 입력 전류는 약 2.00A, SAR2 입력 전류는 약 1.93A였기 때문에 모두 0.8A보다 크고 서로 유사한 값임을 확인했다. CSSA#5의 출력 전류는 약 3.5mA의 값을 나타냈다. S/C Roll rate은 -0.0084 deg/sec, Pitch rate은 -0.0072 deg/sec, Yaw rate은 -0.0303 deg/sec의 값을 나타냈다. 각 태양 전지판의 최대 온도 차이는 $7.7^{\circ}C$의 값을 나타냈다. 5가지 조건을 모두 만족함으로써 태양 전지판 전개는 성공적으로 수행된 것으로 판단했다.
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저궤도 위성의 에너지 균형 분석을 위한 전력 시뮬레이터의 구현
전문진(Moon-Jin Jeon),이나영(Na-Young Lee),김대영(Day-Young Kim),김규선(Gyu-Sun Kim) 한국항공우주연구원 2010 항공우주기술 Vol.9 No.2
지구 저궤도 위성의 임무 운용 시 전력 시스템을 안전하고 운용하고 에너지 균형을 만족하는 임무를 설계하기 위해 계획된 임무에 대한 전력 파라미터를 예측해야 한다. 이 논문에서는 다양한 미션 프로파일에 대해 위성의 생성 전력, 소모 전력, 배터리 방전 정도(Depth of Discharge, 이하 DoD), 버스 전압, 충/방전 전류 등을 예측함으로써 미션의 유효성 및 에너지 균형을 검증하기 위한 전력 시뮬레이터를 제안한다. 제안된 전력 시뮬레이터에는 인공위성의 생성 전력을 모사하기 위해 태양전지판(Solar Array, 이하 SA)의 모델, SAR (Solar Array Regulator)의 3가지 동작 모드를 구현하였다. 또한 소모 전력을 모사하기 위해 버스 및 탑재체의 각 유닛 별 소모전력, Unit on/off configuration, 탑재체 운용 모드 등을 고려하였다. 버스 전압 및 충/방전 전류를 예측하기 위해 배터리 및 주변 회로를 모델링하고 임의의 DoD, 충방전 전류에 대해 배터리 전압 및 버스 전압을 예측한다. 구현된 전력 시뮬레이터를 이용해 에너지 균형을 분석하고 임무 계획의 적합성을 쉽게 판단할 수 있다. The power simulator for a LEO satellite is a useful tool to analyze mission validity and energy balance for various mission scenarios by estimating power generation, power consumption, depth of discharge, bus voltage, charging/discharging current, etc. In this paper, it is described the calculation algorithm of the solar array (SA) power, the satellite load power and the battery modeling method to develop a satellite power simulation. To simulate the SA power generation, three different operation modes (DET, MPPT, CV) of SAR (Solar Array Regulator) are considered with a SA model. The satellite load power is estimated using the satellite unit power database, the unit on/off configuration at some satellite operation modes. The bus voltage and battery charging/discharging current at the specific DoD (Depth of Discharge) are calculated based on the battery characteristics. By this satellite power simulator, it can be conveniently analyzed the energy balance and the validity of a planned mission of a LEO satellite.
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방위각 고정 기법을 이용한 개선된 Tracking Parameter File 생성 방법
전문진(Moon-Jin Jeon),김응현(Eunghyun Kim),임성빈(Seong-Bin Lim) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.2
저궤도 위성은 지상국과의 접속 중에 X-band 안테나를 이용해 촬영한 영상을 전송한다. X-band 안테나는 교신 시간 동안 TPF (tracking parameter file)에 따라 움직이며 지상국의 안테나를 지속적으로 지향한다. TPF 생성 소프트웨어는 위성의 궤도 및 자세 정보와 촬영 및 다운링크 임무 정보를 이용해 X-band 안테나가 지상국을 지향하도록 하는 Azimuth, Elevation 정보를 생성한다. 위성이 지상국 상공을 지나가는 경우 X-band 안테나 특성 상 방위각 속도가 급격하게 증가하며, 특정 각속도로 회전하는 경우 위성의 지터를 유발할 수 있다. 영상촬영과 다운링크를 동시에 수행하는 실시간 임무의 경우 지터에 의한 영상 열화를 방지하기 위해 Azimuth 각속도를 일정 수준 이하로 낮춰야 한다. 현재 사용하는 방법인 한 점의 가상 지상국을 지향하는 방법으로는 각속도를 낮추는데 한계가 있다. 이 논문에서는 방위각 고정 기법을 이용해 X-band 안테나의 Azimuth 각속도를 낮추는 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 방법을 이용해 방위각 속도가 현저하게 감소함을 나타낸다. A LEO satellite transmits recorded images to a ground station using an X-band antenna during contact. The X-band antenna points to the ground station according to a TPF (tracking parameter file) during communication time. A TPF generation software generates azimuth and elevation profile which make the antenna point to the ground station using satellite orbit and attitude information and mission information including recording and downlink operation. When the satellite passes above the ground station, azimuth velocity increases rapidly so that jitter may occur if the azimuth velocity is in specific range. In case of realtime mission in which the satellite perform recording and downlink simultaneously, azimuth velocity must be lower than specific value to prevent image blur due to jitter effect. The method to point one virtual ground station has limitation of azimuth velocity reduction. In this paper, we propose the azimuth fixing method to reduce azimuth velocity of X-band antenna. The experimental results show that azimuth velocity of the X-band antenna is remarkably reduced using proposed method.
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전문진(Moon-Jin Jeon),김응현(Eunghyun Kim),임성빈(Seong-Bin Lim) 한국항공우주연구원 2015 항공우주산업기술동향 Vol.13 No.2
우주비행체는 지상국과의 제한된 교신 시간 동안 건강 상태 확인을 위한 텔레메트리를 전송하고 수행할 명령을 지상국으로부터 수신한다. 교신이 없는 시간 동안 건강 상태를 유지하고 주어진 임무를 수행하기 위해 모든 우주비행체에는 적절한 수준의 자율성이 구현되어 있다. 운영하는 위성의 수가 증가하거나, 교신이 보장되지 않는 심우주 임무 또는 탐사 로봇 임무를 수행하는 경우, 이러한 상황에 맞는 높은 수준의 자율성이 필요하게 된다. 이 논문에서는 해외에서 개발된 자율성 기술에 대해 탑재자율 임무 계획 기술, 지상 임무 계획 기술, 탑재 자율 고장 관리 기술, 지상 고장 예측 기술로 구분해 각 사례를 소개한다. A spacecraft transmits state of health telemetries to a ground station and receives commands for mission operation from the ground station during limited contact time. To maintain health and perform assigned missions during non-contact period, appropriate level of autonomy is implemented in every spacecraft. When the number of operating satellites is increasing, or the mission is for deep space or rover, the required level of autonomy might be different. In this paper, autonomy technologies for spacecraft are introduced in category of on-board mission planning, on-ground mission planning, on-boar fault management, and on-ground fault prediction.
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