해외 적외선 관측위성 현황 및 영상활용

김응현(Kim Eunghyun),임정흠(Im Jung-Heum),김희섭(Kim Hee-Seop),김규선(Kim Gyu-Sun) 한국항공우주연구원 2008 항공우주산업기술동향 Vol.6 No.2

현재까지 국내에서는 적외선 관측위성을 보유하고 있지 않으나 해외에서는 다양한 형태의 적외선 관측위성이 개발되어 운용 중이다. 본 논문에서는 적외선의 일반적인 특성과 이에 따른 영상활용의 방안을 분석하였다. 아울러 적외선 관측위성의 해외 개발현황을 주요 위성 사례별로 조사하여 소개하였다. 해외의 경우 산불감시, 화산활동 연구, 해수면 온도 측정, 지표면 온도 측정, 기후변화 연구, 환경 감시 등 다양한 분야에서 적외선 영상이 활용되고 있다. 국내도 이러한 추세에 맞게 저궤도 적외선 관측위성의 개발을 추진해야 할 것이다. While the infrared imaging satellites with the several type were developed and operated in the foreign countries, we do not have the domestic infrared imaging satellite up to now. In the paper, the general characteristics of infrared and the applications of infrared image were introduced. Also the oversea development status of the infrared imaging satellite was surveyed and introduced to this paper. According to foreign status, the infrared image is utilized in various application including the forest fire monitoring, the volcano activity research, sea surface temperature measurement, land surface temperature calculation, the climate change research, and the environment monitoring. According to these trend the development of the domestic infrared imaging satellite in low earth orbit was required.

시험용 달 궤도선의 위성-지상국 접속

김응현(Eunghyun Kim) 한국항공우주학회 2020 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2020 No.11

Isolating Vibration of a Miniature Linear Cryogenic Cooler with a Tuned Vibration Absorber

Young-Keun Kim(김영근),Hong-Bae Kim(김홍배),Eunghyun Kim(김응현),Kyung-Soo Kim(김경수) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.11

Modern surveillance equipments rely on infrared(IR) sensors for detection and observation purposes. The IR sensor is connected to a miniature cryogenic cooler to maintain at the temperature as low as 77K. However, the image quality of the sensor is degraded by the transmission of vibration disturbances from the cooler. Therefore, to maintain the high image quality of the image, the compressor vibration and the force transmitted to the sensor have to be mitigated. For the compressor isolation system, this paper proposes a tuned dynamic vibration absorber with the combination of a passive isolator. A cryogenic compressor bracket and springs are designed to allow the absorber mass to mitigate the vibration jitter in the axial direction. The system design is analyzed and tested for dynamic suppression of the harmonic force at the operating frequency of the cooler.

TDI를 사용하는 고해상도 위성의 임무 및 기동 분석

김희섭(HeeSeob Kim),정대원(Dae-Won Chung),김응현(EungHyun Kim),김규선(Gyu-Sun Kim) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.9

위성 영상 활용 분야의 확대 및 사용자 증가에 따라 다양한 형태의 임무를 수행할 수 있는 위성이 요구되고 있다. 대부분의 고해상도 위성은 신호대 잡음비를 향상시키기 위하여 TDI (time delay and integration) 기법을 사용하지만 위성 기동에 의해 위성 영상의 품질 저하가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 고해상도 위성이 기동성을 이용하여 지상 관측을 수행하는데 있어서 필요한 위성 자세 관련 요구사항을 도출하고 지상 관측을 수행하기 위한 위성 운영 방안을 제시하는 것을 내용으로 한다. 본 논문에서 제시한 내용은 시스템 수준의 개념 설계 및 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 예상된다. Need for agile satellite increases for performing various mission due to increase of satellite image applications and users. In high resolution satellite TDI (time delay and integration) method is adopted in order to improve SNR. But image quality can be degraded by satellite maneuver. In this paper requirements for remote sensing in high resolution satellite with agility are extracted and an approach to operate the agile satellite to perform the missions are proposed. The proposed approach in this paper will be applicable to system level design and analysis.

동조질량 진동흡수기를 이용한 미니 저온쿨러의 진동 절연

김영근(Young-Keun Kim),김홍배(Hong-Bae Kim),김응현(Eunghyun Kim),김경수(Kyung-Soo Kim) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.5

적외선 센서를 사용하는 최신 관측용 장비들을 저온으로 유지하기 위해서는 극저온 컴프레서를 센서에 연결한다. 그러나 컴프레서 진동원으로부터 발생한 외란 힘에 의해 취득 영상 품질이 저하된다. 따라서 고품질의 영상을 얻기 위해 극저온 쿨러에 대한 진동 절연 설계가 필요하다. 본 논문은 수동 진동 절연 방법의 장점을 사용하면서 컴프레서 외란 진동에 대한 높은 절연 성능이 있는 시스템을 연구 및 설계하는 것이다. 수동 진동 흡수기는 컴프레서의 구동 주파수를 고려하여 설계했다. 또한, 특정 외란 진동과 고주파수의 진동도 절연되는 쿨러 절연 브래킷을 설계하였고, 성능 분석을 위한 실험을 수행하였다. In modern surveillance equipment, infrared (IR) sensors are essential for detection and observation. The IR sensor is connected to a miniature cryogenic cooler to maintain the temperature at very low levels, i.e., temperatures as low as 77 K. However, the quality of the image captured by the sensor is degraded by the transmission of vibration disturbances from the cooler. Therefore, to maintain high image quality, the compressor vibration and the force transmitted to the sensor have to be mitigated. For the compressor vibration isolating system, a tuned dynamic vibration absorber, combined with a passive isolator, is proposed. A cryogenic compressor bracket and springs are designed to allow the absorber mass to mitigate the vibration jitter in the axial direction. The system design is analyzed and evaluated in terms of the dynamic suppression of the harmonic force at the operating frequency of the cooler.

인공위성 영상품질열화 저감을 위한 IR cooler 진동절연설계

임재혁(Jae Hyuk Lim),김도원(Do-Won Kim),김희섭(HeeSeob Kim),김응현(Eunghyun Kim),김대영(Day-Young Kim) 한국항공우주학회 2017 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.11

우주비행체의 자율성 기술 동향

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.

저궤도 위성의 자율성 수준 향상을 위한 개념 제안

전문진(Moon-Jin Jeon),김응현(Eunghyun Kim),임성빈(Seong-Bin Lim) 한국항공우주연구원 2014 항공우주기술 Vol.13 No.1

저궤도 위성을 운영하는 지상국에서는 10분 내외의 교신 시간 동안 위성의 건강 상태를 확인한 후 영상 촬영을 위한 임무 명령을 전송하거나 촬영한 영상을 수신한다. 제한된 교신 시간동안 매일의 임무를 위한 일련의 절차를 완료하기 위해 위성 및 지상국 시스템에서는 적절한 수준의 자율성이 적용되어 있다. 예를 들어 위성의 자세 및 궤도를 유지하기 위한 제어 로직은 운영자의 개입 없이도 오랜 시간동안 자동으로 수행되어야 하므로 높은 자율성을 갖는 부분이다. 이와는 대조적으로 위성의 고장 관리 로직의 경우 고장 상황 인지 및 안전 조치는 위성에서 자동으로 수행되지만 대체적으로 고장의 원인 판단 및 복구 절차는 지상에서 수행하도록 설계하므로 상대적으로 낮은 자율성을 갖는 부분이라 할 수 있다. 위성의 자율성 수준은 지상국 운영에도 영향을 준다. 지상국에서는 촬영 임무를 위한 일련의 명령 세트 등을 생성한다. 위성이 좀 더 높은 수준의 자율성을 갖는다면, 지상국에서 수행하는 동작의 일부를 위성에서 수행할 수 있을 것이며 지상국의 절차를 간소화할 수 있을 것이다. 이 논문에서는 위성의 자율성 수준에 대해 논의하고 적절한 자율성 수준을 위한 설계 개념을 제안한다. The ground station which operates the LEO satellite performs monitoring state of health of the satellite, sending the commands for the imaging mission of receiving the images during about 10 minutes of contact time. To finish the planned procedure in limited contact time, specific level of autonomy is applied in the satellite and the ground system. For example, the attitude and orbit control logic has high level of autonomy because it must be operated alone for long period without operator intervention. On the other hand, the fault management logic has relatively low level of autonomy because of that failure detection and safing operation are performed on-board, whereas failure identification and recovery are on-ground operation. The level of autonomy of the satellite affects also the ground operation. The command set for mission operation is generated by ground system. If the satellite has higher level of autonomy, some of operation currently done on-ground can be performed on-board, so the ground operation can be simplified. In this paper, we discuss the level of autonomy and propose a concept for improving the level of autonomy of an LEO satellite.

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.

저궤도 위성의 임무 시나리오 및 부하 변동에 따른 배터리 보호 설계 방안 연구

윤석택(SeokTeak Yun),김응현(EungHyun Kim) 항공우주시스템공학회 2019 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2019 No.5