고반복률 인공위성 레이저추적시스템을 위한 운영소프트웨어 인터페이스 설계 및 시험

성기평,방승철,최은정,가능현,임형철,류재철 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

한국천문연구원에서 개발한 ARGO-M 시스템은 2kHz 반복률을 가진 532nm Nd:YAG 레이저를 사용하여 반사경을 장착한 인공위성의 거리를 밀리미터 수준으로 측정할 수 있는 시스템이다. 현재 전 세계적으로 SLR 시스템의 정밀도를 향상시키기 위한 다양한 연구들이 활발히 진행하고 있다. HSLR-10은 최대 10kHz까지 고반복률 레이저추적이 가능하도록 ARGO-M 기능 및 성능을 개선한 시스템으로 이를 위해 ARGG(ARGO-M Range Gate Generator) 및 운영소프트웨어를 개발하였다. 본 연구에서는 ARGG와 HSLR-10 운영소프트웨어 인터페이스 설계와 시험 결과를 제시한다. Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) has developed ARGO-M system whose ranging accuracy is millimeter level for satellites with retro-reflector array by using Nd:YAG laser with 2kHz repetition rate and 532nm wavelength. Recently various technologies have been researched to improve the ranging accuracy of satellite laser ranging (SLR) system. The HSLR-10 has been upgraded from the ARGO-M, which is capable of 10kHz ranging through the development of novel ARGG (ARGO-M Range Gate Generator) and operation software. In this study, the interface design between HSLR-10 and ARGG is addressed and its results are also described.

우주물체 추적을 위한 실시간 엔코더 데이터 취득 시스템 설계

성기평(Ki Pyoug Sung),임형철(Hyung Chul Lim),김시몬(Si Mon Kim),최만수(Man Soo Choi),류재철(Jae Choi Ryu) 한국항공우주학회 2019 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2019 No.11

고 반복율 레인지 게이트 생성기 구성에 따른 Lookup Table 분석

성기평(Ki Pyoung Sung),최은정(Eun Jung Choi),임형철(Hyung Chul Lim),최만수(Man Soo Choi),류재철(Ryu Jae Choi) 한국항공우주학회 2018 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2018 No.11

거창 우주물체 레이저 추적 시스템의 추적마운트 지향 정밀도 분석

성기평(Ki-Pyoung Sung),임형철(Hyung-Chul Lim),박종욱(Jong-Uk Park),최만수(Man-Soo Choi),유성열(Sung-Yeol Yu),박은서(Eun-Seo Park),류재철(Jae-Cheol Ryou) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.11

거창 우주물체 레이저 추적 시스템은 인공위성 레이저 추적, 적응광학, 우주쓰레기 레이저 추적 등 과학 연구 및 국가적 미션을 수행하기 위해 100cm 크기의 광학 망원경을 가지고 있으며, 빠르고 정밀한 구동을 위하여 경위대식 방식의 추적마운트를 개발하여 테스트 관측 중에 있다. 최근 레이저 추적 시스템의 자동 관측 및 응용 연구 분야에서 추적 대상을 정밀하게 추적할 수 있는 능력은 시스템 성능을 판단할 수 있는 중요한 지표 중 하나이다. 그러기 위해서는 정밀 추적을 저해하는 요인을 파악하고 보정하기 위한 지향 보정 모델이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 추적마운트 제작, 조립 및 설치 과정에서 발생 할 수 있는 정적 지향 오차 발생 원인들을 분석하였으며, 거창 우주물체 레이저 시스템의 추적마운트에 적용된 지향 보정 모델 및 최소자승법을 통해 추적마운트 파라미터를 추정하고, 지향 정밀도 분석 결과를 제시하였다. Korea Astronomy and Space Science Institute has been verifying the multipurpose laser tracking system with three functions of satellite laser tracking, adaptive optics and space debris laser tracking for not only scientific research but also national space missions. The system employs an optical telescope consisting of a 100 cm primary mirror and an altazimuth mount for fast and precise tracking. The precise pointing and tracking capability in a tracking mount is considered as one of important performance metrics in the fields of automatic tracking and precise application research. So it is required to analyze a mount model for investigating pointing error factors and compensating pointing error. In this study, we investigated various factors causing static pointing errors of tracking mount and analyzed the pointing accuracy of the tracking mount at Geochang observatory by estimating mount parameters based on the least square method.

거창 레이저 추적 시스템의 광 경로 전환을 위한 회전 디스크의 우주쓰레기 레이저 추적 성능 분석

성기평(Ki-Pyoung Sung),임형철(Hyung-Chul Lim),유성열(Sung-Yeol Yu),최만수(Man-Soo Choi),류재철(Jae-Cheol Ryou) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.5

한국천문연구원은 인공위성 레이저 추적, 적응광학, 우주쓰레기 레이저 추적 등 과학 연구 및 국가적 미션을 수행하기 위해 다목적 레이저 추적 시스템 개발을 추진해 오고 있다. 지상에서 고출력 펄스 레이저를 발진하여 우주쓰레기로부터 반사된 신호를 바탕으로 거리를 측정하는 우주쓰레기 레이저 추적 시스템은 광 경로 전환을 위해 회전 디스크 방식을 이용한다. 이러한 방식은 수신검출기로 반사시킬 수 없는 충돌 영역이 발생하여 우주쓰레기 추적 성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 회전 디스크가 추적 성능에 영향을 미치는 홀 크기, 홀 개수, 회전 속도, 레이저와 홀의 중첩 비율, 레이저 빔 반경을 고려하여 추적 성능 분석 모델을 제시하였다. 제시된 성능 분석 모델을 이용하여 추적 범위 및 충돌 영역을 분석하고 거창 레이저 추적 시스템의 요구 조건을 만족하는 회전 디스크 사양을 제시하였다. KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) has been developing the multipurpose laser tracking system with three functions of satellite laser tracking, adaptive optics and space debris laser tracking for scientific research and national space missions. The space debris laser tracking system provides the distance to space debris without a laser retro-reflector array by using a high power pulse laser, which employs a spinning disk to change the optical path between the transmit and receive beams. The spinning disk causes the collision band which is unable to reflect the returned signal to a detector and then has an effect on the tracking coverage of space debris. This study proposed the mathematical model for tracking coverage by taking into account the various specifications of spinning disk such as disk size, spinning velocity and collision rate between the disk and hole. In addition, the spinning disk specifications were analyzed in terms of tracking coverage and collision band based on the mathematical model to investigate tracking requirements of the Geochang laser tracking system.

고반복율 인공위성 레이저추적을 위한 운영 소프트웨어 개발

성기평(Ki-Pyoung Sung),최은정(Eun-Jung Choi),임형철(Hyung-Chul Lim),정찬규(Chan-Gyu Jung),김인영(In-Yeong Kim),최재승(Jae-Seung Choi) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.12

한국천문연구원은 인공위성 정밀궤도 결정, 우주측지 및 인공위성 자세역학 연구를 위해서 2kHz 반복율을 가지는 SLR 시스템을 운영하고 있다. 그러나 측지위성의 회전속도를 보다 정밀히 결정하고 거리 측정 정밀도 향상을 위해서 고반복율의 SLR 관측 데이터가 요구된다. 따라서 고반복율 시스템 구현을 위해 운영 소프트웨어 및 레인지 게이트 생성기를 개발하여 최대 10kHz 반복율로 레이저추적이 가능한 HSLR-10(High repetition-rate Satellite Laser Ranging-10kHz) 시스템으로 개선하였다. 본 연구에서는 10kHz 반복율을 가지는 HSLR-10 시스템의 운영 소프트웨어 개발 방법, 구성 및 검증 결과를 제시한다. Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) has been operating SLR (Satellite Laser Ranging) system with 2kHz repetition rate for satellite precise orbit and spin determination as well as space geodesy. But the SLR system was improved to be capable of laser ranging with high repetition rate, up to 10kHz by developing new operation software and novel range gate generator, called HSLR-10. The HSLR-10 will contribute to the accurate spin rate determination of geodetic satellites and geodetic research due to its largest repetition rate in the world. In this study, the development methodology and configuration of operation software are addressed, and its validation results are also presented.

Satellite Laser Ranging System at Geochang Station

임형철,성기평,유성열,최만수,박은서,박종욱,최철성,김시몬 한국우주과학회 2018 Journal of Astronomy and Space Sciences Vol.35 No.4

Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) has been developing the space optical and laser tracking (SOLT) system for space geodesy, space situational awareness, and Korean space missions. The SOLT system comprises satellite laser ranging (SLR), adaptive optics (AO), and debris laser tracking (DLT) systems, which share numerous subsystems, such as an optical telescope and tracking mount. It is designed to be capable of laser ranging up to geosynchronous Earth orbit satellites with a laser retro-reflector array, space objects imaging brighter than magnitude 10, and laser tracking low Earth orbit space debris of uncooperative targets. For the realization of multiple functions in a novel configuration, the SOLT system employs a switching mirror that is installed inside the telescope pedestal and feeds the beam path to each system. The SLR and AO systems have already been established at the Geochang station, whereas the DLT system is currently under development and the AO system is being prepared for testing. In this study, the design and development of the SOLT system are addressed and the SLR data quality is evaluated compared to the International Laser Ranging Service (ILRS) tracking stations in terms of single-shot ranging precision. The analysis results indicate that the SLR system has a good ranging performance, to a few millimeters precision. Therefore, it is expected that the SLR system will not only play an important role as a member of the ILRS tracking network, but also contribute to future Korean space missions.

위성 소프트웨어: NASA-STD-8739.8B 표준을 활용한 항공우주 소프트웨어 안전성 향상 연구

서홍석,성기평,류재철,홍지나 국방기술품질원 2023 국방품질연구논집 Vol.5 No.2

Given the increasing dependence on satellites for military applications, the spectrum of associated threats, notably satellite cyberattacks, is expanding. Incidents of satellite hacking, particularly those highlighted during the Ukrainian conflict, have underscored the latent vulnerabilities in satellite communication and intensified the requirement for enhanced satellite security. Therefore, safeguarding the flight software and addressing the classification of software errors are pivotal. This study proposes methods for appraising the safety of aerospace software within the defense domain, drawing upon NASA's software safety standard, NASA-STD-8739.8B. By integrating this standard, this study aims to formulate strategies to augment the reliability and robustness of space-based defense systems. Within this framework, the focus is on applying NASA-STD-8739.8B software threat analysis to NextSat-1, undertaking initiatives for the classification of software errors, and ensuring quality and safety during the development and management phases of NextSat-1’s flight software. Amid the steadily increasing landscape of space cyber threats, this study aims to establish a precedent for protecting future aerospace technologies and is anticipated to significantly contribute to enhancing satellite security and system resilience.

감악산 SOLT 시스템을 이용한 우주잔해물 레이저추적 성능분석

임형철(Hyung-Chul Lim),박종욱(Jong-Uk Park),김동진(Dong-Jin Kim),성기평(Kipyung Seong),가능현(Neung-Hyun Ka) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.9

최근 지구를 공전하는 우주잔해물의 개수가 급격하게 증가함에 따라 인공위성과의 충돌 위험성이 높아져 우주잔해물은 우주개발 국가들에게 심각한 문제로 대두되고 있다. 현재 인공위성 충돌 위험성을 감시하고 회피기동 여부를 판단하기 위해서 레이더 및 전자광학 시스템이 사용되고 있다. 그러나 레이저추적 시스템과 같이 보다 정밀한 추적데이터와 연계하여 정밀한 예측 궤도력을 생성할 수 있다면 충돌회피기동 여부의 정확한 판단과 회피기동 계획 수행에 많은 도움을 줄 수 있다. 레이저추적 시스템은 가장 정밀한 거리측정 정보를 제공하기 때문에 기존 예측궤도력 정밀도를 향상시킬 수 있는 대안으로 인식되고 있다. 한국천문연구원은 반사경을 장착한 인공위성 레이저추적, 고출력 레이저를 이용한 우주잔해물 레이저추적 및 적응광학을 이용한 우주물체 영상취득이 가능한 우주물체 레이저추적 시스템을 개발하고 있다. 본 연구에서는 우주물체 레이저추적 시스템에 사용되는 고출력 레이저를 이용한 link budget, 배경잡음에 의한 오경보 및 신호검출 확률 분석을 통해 우주잔해물 레이저추적을 위한 성능분석을 수행하였다. Space debris has been a major issue recently for the space-active nations because its growing population is expected to increase the collision risk with operational satellites. Radar and electro-optical system has been used for space debris surveillance, which may cause unnecessary anti-collision manoeuvers due to their low tracking accuracy. So an additional tracking system is required to improve the predicted orbit accuracy and then to jude the anti-collision maneouvers more efficiently. The laser tracking system has been considered as an alternative to decrease these unnecessary manoeuvers. Korea Astronomy and Space Science Institute has been developing a space object laser tracking system which is capable of laser tracking for satellites with retro-reflectors and for space debris using high power laser, and satellite imaging using adaptive optics. In this study, the tracking capability is analyzed for space debris using high power laser based on link budget, false alarm probability and signal detection probability.