Auto-compatibility Analysis for Ka-band payload of COMS

Jae Woo Park,Seong Pal Lee,Myung-Jin Baek 통신위성ㆍ우주산업연구회 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2

2009년 발사예정인 우리나라가 개발한 최초의 정지궤도위성 COMS에는 기상센서, 해양센서 및 Ka대역 통신탑재체등 세개의 탑재체가 실리며 해양센서 및 기상센서의 측정데이타를 전송하기위한 L대역 통신중계기가 있다. 또한 S대역의 원격측정 및 원격명령서브시스템과 Ka대역 비콘등이 있다. Ka대역 통신탑재체는 스위칭 중계기로서 부품의 우주인증 및 재난통신서비스에 활용될 전망이다. 또한 Ka대역 비콘은 지상국 안테나의 포인팅 및 강우감쇠 실험을 포함한 Ka대역 전송실험에 활용될 예정이다. 본 논문은 L대역 센서데이타 전송용 중계기 및 S 대역 원격명령/측정 서브시스템의 RF 복사가 Ka대역 중계기 및 비콘에 어떤 영향을 주며, Ka밴드 비콘이 L 대역 및 S 대역 중계기에 어떤 영향을 주는지 조사하였다. 중계기들의 상향/하향 링크시 출력, 안테나들의 기하학적 위치 및 거리 및 중계기들에 포함되어 있는 필터들의rejection 그리고 편파에 의한 degradation factor등을 포함하여 coupling factor를 고려하여 상호 호환성을 고려하였다. 분석결과 L대역 및 S대역 중계기에 의한 Ka대역 탑재체에 대한 영향은 미미한 것으로 계산되었으며, Ka대역 비콘의 영향도 무시할 정도임을 밝혔다. The first geostationary satellite made by Korea, COMS, has the three different payload ; Meteorological sensor, Oceanographic sensor and Ka-band communication payload. There are Meteorological & Ocean Data Communication Subsystem(MODCS) and Telemetry, Command and Ranging Subsystem(TC&R) as other RF radiation sources. MODCS transmits and receives Meteo and Ocean measurement data from/to earth using L-band and TC&R using S-band. The Ka-band communication payload will provide high-speed multimedia services and communication services for natural disaster such as prediction, prevention, and recovery services in the government communications network. Ka-band beacon is for the earth antenna pointing and the experiment of rain fading. This paper gives the analysis results about the mutual radiation effect on Ka-band communication payload, Kaband beacon, MODCS and TC&R. Up/Down link power and coupling factor including the geometrical position and distance of antenna, filter rejection and degradation factor due to the different polarization are considered. The results show MODCS and TC&R are compatible for Ka-band communication payload and Ka-band beacon does not interfere with MODCS and TC&R normal operation.

쿼드-로터 슬렁-로드 시스템의 화물 안정화 제어 기법 연구

이병윤,오현식,유동완,이해인,문건희,이동연,탁민제 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.11

본 논문에서는 쿼드-로터와 화물이 줄로 연결되어 있는 슬렁-로드 시스템을 소개하고, 이러한 시스템에서 화물을 안정하게 제어하기 위한 연구를 진행한다. 쿼드-로터와 화물의 개수에 따라서 여러 가지 경우의 슬렁-로드 시스템을 구성할 수 있지만, 본 논문에서는 한 대의 쿼드-로터가 하나의 화물을 수송하는 시스템을 연구한다. 이를 위해 먼저, UKE(Udwadia-Kalaba Equation)를 이용하여 슬렁-로드 시스템의 운동 모델을 유도한다. 구성한 슬렁-로드 시스템의 화물을 안정하게 제어하기 위해 고전적인 PID 제어기법을 이용하여 제어기를 구성하였다. 또한 6-DOF 시뮬레이션을 수행하여 구성한 제어기가 제대로 동작하는지 확인하였다. This paper introduces the slung-load system and control method to stabilize the payload. Various types of slung-load systems can be defined by numbers of the Quad-rotors and payloads. In this paper, we used the slung-load system that composed by only one quad-rotor and one payload. First of all, we derived the slung-load model dynamics using the Udwadia-Kalaba equation. In Addition to this, we used conventional PID control method to stabilize the payload. Finally we performed 6-DOF simulation in order to verify performance of the payload stabilizer.

위성 탑재체 제품보증에 대한 고찰

김일영,권재욱,문상만,석병석 항공우주시스템공학회 2017 항공우주시스템공학회지 Vol.11 No.2

This paper is concerned with product assurance for the secondary payload, which is used for technology and science research, in the satellite system, which consists primarily of the spacecraft and the primary payload (a high-resolution optical camera). The Korean satellite development program has successfully insured the safety of the spacecraft and primary payload. However, given the limits of budget and schedule, it is very important to establish adequate product assurance for the secondary payload, which has a lower priority than the spacecraft or primary payload. This paper studies the concept of product assurance for the secondary payload of technological and scientific equipment. 본 고찰은 위성시스템을 구성하는 본체, 고해상도 카메라로 대표되는 주탑재체 및 과학임무용으로 사용되는 과학 목적 및 기술검증용 탑재체 중 본체와 주탑재체를 제외한 탑재체에 대한 제품보증 방안에관한 것이다. 현재까지 우리나라는 위성 개발 프로그램을 통해 위성 본체 및 주탑재체에 대한 제품보증을 성공적으로 수행하여 왔다고 할 수 있다. 다만, 모든 위성 개발 프로그램에서 개발예산과 기간에제한이 있음을 고려할 때, 본체나 주탑재체와 비교시 그 중요도가 상대적으로 낮다고 할 수 있는 과학및 기술검증용 탑재체에 대한 적정한 제품보증 수준을 결정하는 것은 매우 중요하다. 본 고찰은 이러한 관점에서 과학 및 기술검증용 탑재체에 대한 제품보증 방향을 모색하기 위한 것이다.

AIS 탑재체 운영을 위한 위성탑재소프트웨어 설계 및 구현

정재엽,최종욱,유범수,유제영 한국위성정보통신학회 2016 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.3

AIS(Automatic Identification System)는 VHF 통신 대역을 이용하여 선박의 속도, 위치 및 항행정보를 AIS를 설치한 다른 선박 및 해안 기지국이 공유하는 근거리 해상 교통관리 시스템이다. 기존의 시스템은 AIS 신호를 수집하는 기지국이 해안 및 섬에 위치하 였기 때문에 선박 정보를 획득하는데 제한적이었다. 이런 문제점을 해결하기 위해 저궤도 위성에 AIS 탑재체를 장착하여 넓은 범위 의 선박 정보를 획득할 수 있다. 현재 저궤도 위성에 장착되는 AIS 탑재체는 UART를 통해 위성탑재컴퓨터와 연결되고, 위성탑재소 프트웨어가 이를 제어하여 운영된다. 위성탑재소프트웨어는 지상에서 전송한 Command를 AIS 탑재체로 전달해야 하고, AIS 탑재체 로부터 전송되는 Response, OBP, OGP 데이터를 효율적으로 관리하여 지상으로 내려 보내야 한다. 이에 본 논문에서는 AIS 탑재체 운영을 위한 위성탑재소프트웨어의 설계 및 검증 내용에 대해 기술한다. AIS(Automatic Identification System) is an vessel traffic management system which exchanges vessel data with other nearby ships, AIS base stations using VHF band. A domestic AIS base station is located along coast lines or island. So it is difficult to collect vessel data from the ocean. To solve this problem, we adopted AIS payload on the low earth orbit satellite. The AIS payload on the satellite is interfaced with OBC(On-Board Computer) via UART and the FSW(Satellite Flight Software) manages it. The FSW have to receive AIS command from ground station and forward to AIS payload. Similarly FSW have to receive response, OBP, OGP data from AIS payload and it is downlink to the ground station. So in this paper we describe the FSW design & implementation for AIS payload.

Effective Dimensionality Reduction of Payload-Based Anomaly Detection in TMAD Model for HTTP Payload

( Mohsen Kakavand ),( Norwati Mustapha ),( Aida Mustapha ),( Mohd Taufik Abdullah ) 한국인터넷정보학회 2016 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.10 No.8

Intrusion Detection System (IDS) in general considers a big amount of data that are highly redundant and irrelevant. This trait causes slow instruction, assessment procedures, high resource consumption and poor detection rate. Due to their expensive computational requirements during both training and detection, IDSs are mostly ineffective for real-time anomaly detection. This paper proposes a dimensionality reduction technique that is able to enhance the performance of IDSs up to constant time O(1) based on the Principle Component Analysis (PCA). Furthermore, the present study offers a feature selection approach for identifying major components in real time. The PCA algorithm transforms high-dimensional feature vectors into a low-dimensional feature space, which is used to determine the optimum volume of factors. The proposed approach was assessed using HTTP packet payload of ISCX 2012 IDS and DARPA 1999 dataset. The experimental outcome demonstrated that our proposed anomaly detection achieved promising results with 97% detection rate with 1.2% false positive rate for ISCX 2012 dataset and 100% detection rate with 0.06% false positive rate for DARPA 1999 dataset. Our proposed anomaly detection also achieved comparable performance in terms of computational complexity when compared to three state-of-the-art anomaly detection systems.

소형 6족 주행 로봇의 페이로드와 다리 강성이 로봇의 주행 성능에 미치는 영향

채수환,백상민,이종은,임소정,유재관,조용진,조규진 한국로봇학회 2019 로봇학회 논문지 Vol.14 No.4

Inspired by small insects, which perform rapid and stable locomotion based on body softness and tripod gait, various milli-scale six-legged crawling robots were developed to move rapidly in harsh environment. In particular, cockroach’s leg compliance was resembled to enhance the locomotion performance of the crawling robots. In this paper, we investigated the effects of changing leg compliance for the locomotion performance of the small light weight legged crawling robot under various payload condition. First, we developed robust milli-scale six-leg crawling robot which actuated by one motor and fabricated in SCM method with light and soft material. Using this robot platform, we measured the running velocity of the robot depending on the leg stiffness and payload. In result, there was optimal range of the leg stiffness enhancing the locomotion ability at each payload condition in the experiment. It suggests that the performance of the crawling robot can be improved by adjusting stiffness of the legs in given payload condition.

유압 굴착기 실험을 통한 작업량 추정법 확인에 관한 연구

정황훈,이민수,신영일 사단법인 유공압건설기계학회 2022 드라이브·컨트롤 Vol.19 No.2

It is important to measure the excavator’s work productivity that estimates the bucket’s payloads on a process. If the bucket isn’t filled at every working cycle, the excavator’s operator has to drive the machine more to achieve his work quota. If bucket is filled over with the load, the other way around, the transferred object has to spread out on the workplace. That causes additional work to clean the site. This paper proposes a method that can estimate the bucket’s payload to improve the excavator’s work productivity. This method assumes that the excavator is a lumped mass system. And it uses a 3 points angle (boom link, arm link, swing) and 2 points pressure (boom cylinder’s input port and output port) of measurable data. Depending on assumptions, the bucket’s payload can be calculated by the payload’s motion equation. And this suggested method can be verified by simple experiments.

버킷의 운동 방정식을 이용한 굴착기 작업량의 추정

정황훈(Hwang Hun Jeong),이민수(Min Su Lee),신영일(Young Il Shin),조기용(Gi Yong Cho) 유공압건설기계학회 2021 유공압건설기계학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11

It is important to measure the excavator’s work productivity that estimates bucket’s payloads on a process. If bucket wasn’t filled at every working cycles, excavator’s operator has to drive the machine more to achieve his work quota. If bucket was filled over with load, the other way around, transferred object has to spread out on workplace. That causes another work to clean the site. This paper concerns about a method that can estimates bucket’s payload to improve the excavator’s work productivity. This method assumes that excavator is lumped mass system and 3 points angle(boom link, arm link, swing) and 2 points pressure(boom cylinder’s input port and output port) are measurable. Depending on assumptions, bucket’s payload can be calculated by payload’s motion equation.

Combined Gain Analysis of L-band Transmit Antenna in COMS

김중표,양군호,이상곤,Kim, Joong-Pyo,Yang, Koon-Ho,Lee, Sang-Kon Korea Society of Satellite Technology 2010 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.1

통신해양기상위성(COMS)은 통신, 해양, 기상 탑재체를 장착하고 3개의 임무를 수행하는 복합 정지궤도 위성이다. COMS는 기상탑재체 MI와 해양 탑재체 GOCI가 관측 후 전송하는 원시 데이터를 지상국에 전송하고 지상국에서 처리된 기상 데이터를 최종 사용자국에 중계하는 기능을 갖는 기상해양자료송수신계(MODCS)가 있다. 여기서 시스템 관점에서 관측 데이터 SD 신호와 중계 신호를 전송하는 L-대역 송신 안테나는 MI 탑재체와 기상탑재체와 함께 COMS 위성의 지구패널에 장착시 안테나 합성 이득을 예측하도록 요구되어진다. 우선 주어진 요구 사항에 대해 L-대역 송신 안테나 설계 및 해석이 수행된다. 설계된 안테나를 지구패널에 장착 후 3가지 다른 해석 방법을 사용하여 합성이득 해석이 수행된다. 얻어진 안테나 이득들은 3가지 다른 해석 방법 사이에 매우 유사한 결과를 제공하는 것을 확인하였으며 최종적으로 0.5 dB 이하의 안테나 이득 열화가 추정되어진다. The COMS (Communication Ocean Meteorological Satellite) is a hybrid geostationary satellite including communication, ocean, and meteorological payloads. The COMS includes the MODCS (Meteorological and Ocean Data Communication Subsystem) which provides transmitting the raw data collected by meteorological payload called MI (Meteorological Imager) and ocean payload named GOCI (Geostationary Ocean Color Imager) to the ground station, and relaying the meteorological data processed on the ground to the end-user stations. Here, for the L-band transmit antenna transmitting SD (Sensor Data) signal and the processed signal, from the system point of view, it is required to estimate the combined antenna gain when the L-band transmit is placed with MI and GOCI payloads on the earth panel of COMS. First of all, the L-band transmit horn is designed and analyzed for the requirements given, and then after placing it on the earth panel, the combined gain analysis is performed using three different analysis methods. It's shown that the obtained gain patterns are very similar among three different analysis methods. Finally the antenna gain degradation of less than 0.5 dB is estimated.

유상하중의 불확실성을 고려한 쿼드로터의 모델 참조 적응제어 기법 설계

이동우(Dongwoo Lee),김남수(Lamsu Kim),장광우(Kwangwoo Jang),이성헌(Seongheon Lee),방효충(Hyochoong Bang) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.9

쿼드로터를 활용한 운송 임무에서 임의의 유상하중을 장착하게 되면 질량, 관성모멘트, 무게중심의 위치와 같은 모델 파라미터가 변화하게 된다. 더욱이 유상하중이 기체에 장착되는 위치가 기체의 무게중심과 일치하지 않는 경우 무게중심의 변화는 야기되며 이는 제어 성능에 악영향을 미치게 된다. 이에 본 논문에서는 유상하중에 따른 모델의 불확실성을 보상하기 위하여, 선형 제차 조정기(Linear Quadratic Regulator, LQR) 기반의 모델 참조 적응 제어기법(Model Reference Adaptive Control, MRAC) 을 제안한다 먼저 고정된 유상하중을 고려한 쿼드로터의 동역학 모델을 유도하고, 선형 제차 조정기를 이용하여 기준제어기를 선정한다. 참조 모델은 과도응답을 향상하기 위해 폐루프 참조 모델을 사용하였으며 선형 제차 조정기를 통하여 선정하였다. 또한, 안정성 분석을 통하여 모델 파라미터를 추정하기 위한 적응 제어기법을 설계하였다. 제안하는 제어기의 성능을 확인하기 위하여 모델 파라미터의 불확실성이 존재하는 상황에서 선형 재차 조정기와 성능을 비교하였다. 그리고 외란이 있는 상황에서 기존의 모델 참조 적응 제어기법과도 제안한 제어기의 결과를 비교하여 과도응답과 강건성에 대해서도 분석하였다. In transportation missions using quadrotor, the payload may change the model parameters, such as mass, moment of inertia, and center of gravity. Moreover, if position of the payload is constantly changing during flight, the effect can adversely affect the control performances. To handle this issue, we suggest Model Reference Adaptive Control based on Linear Quadratic Regulator(LQR+MRAC) to compensate the uncertainty caused by payload. Firstly, the mathematical modeling with the fixed payload is derived. Second, Linear Quadratic Regulator (LQR) is used to design the reference model and baseline controller. Also, through the Stability method, Adaptive law is derived to estimate the model parameters. To verify the performance of proposed control scheme, we compared LQR and LQR+MRAC in situations where uncertainties exist. And, when the disturbance exist, the classic MRAC and proposed controller is compared to analyze the transient response and robustness.