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.

국내 위성추락상황실 운영

조중현,최영준,임홍서,최진,손주영,전현석,배영호,문홍규,김명진,박장현,임여명,김지혜,현성경 사단법인 한국위성정보통신학회 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.8 No.4

In Korea, the official monitoring of the atmospheric re-entry of satellites or space debris was initiated by the first operationof a re-entry situation analysis team for the ‘Cosmos 1402’ of the Soviet Union, which main body re-entered on January23, 1983 and radio active core re-entered on February 7, 1983. After this incident, a task force team consisting KoreaAstronomy and Space Science Institute (KASI), Korea Aerospace Research Institute (KARI) and other related institutesoperated a situation monitoring group under the supervision of the Ministry of Science and technology (MOST) for thecontrolled re-entry of the Russian ‘Mir’ space station in 2001. The re-entry of the upper atmospheric weather satellite‘UARS’ of United States had been monitored and analyzed by KASI on September 24, 2011. As the re-entry of the spaceobject has been frequently occurred, the government officials and the experts from MEST (Ministry of Education, Scienceand Technology), KASI, KARI had an urgent official meeting to establish a satellite re-entry monitoring room in KASI andto give an operational authority to KASI in September 14, 2011. Under this decision, the satellite re-entry monitoring roomin KASI has successfully executed the monitoring, data analyzing, official reporting, media contacting, and public announcingfor the German satellite ‘Roentgen’ in October 2011, Russian space explorer ‘Phobos-Grunt’ in January 2012, Russiansatellite ‘Cosmos 1484’ in January 2013, and European geodetic satellite ‘GOCE’ in November 2013 with the support fromthe Korean Air Force and KARI. 국내에서 위성이나 잔해물이 대기권으로 진입하는 상황을 공식적으로 감시한 것은 1983년 1월 23일에 본체가, 동년 2월 7일에 핵연료 코어가 추락한 구 소비에트 연방의 위성 코스모스 1402호의 상황주시를 위해 구)과학기술처가 구성한 추락상황대책반 운영이최초이다. 이 후에 2001년 대기권에 재진입한 러시아 우주정거장 미르의 폐기대책반이 구)과학기술부 주관으로 한국천문연구원과한국항공우주연구원 등 관련기관의 지원으로 운영되었고, 2011년 9월 24일에 있었던 미국의 고층대기기상위성인 UARS (UpperAtmosphere Research Satellite)의 추락이 한국천문연구원에 의해서 분석되었다. 빈번해진 폐기위성 및 우주잔해물의 대기권 재진입상황에 따라 2011년 10월 14일 구)교육과학기술부와 우주 관련 기관인 한국천문연구원과 한국항공연구원의 관련 전문가 그룹이대책회의를 거쳐서 위성추락상황실을 한국천문연구원 내에 설치하고 한국천문연구원 주관으로 운영하기로 결정하였다. 그 결과 이위성추락상황실은 2011년 10월에는 독일 뢴트겐 위성, 2012년 1월에는 러시아 화성 탐사선 포브스 그룬트, 2013년 1월에는 러시아위성 코스모스 1484, 그리고 2013년 11월에는 유럽연합의 측지위성 고체 (GOCE)의 대기권 재진입을 감시, 자료 분석, 관련기관 보고,언론 자료 배포 및 대국민 상황 전파를 실시하였다.

저궤도 위성에서 위성탑재컴퓨터의 재구성 시험

정재엽,이철훈 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.3

위성탑재컴퓨터(OBC, On-Board Computer)는 인공위성의 자세제어, 임무수행, 지상명령 송수신 및 처리 등 다양한 기능을 수행한 다. 위성탑재컴퓨터는 다양한 모듈로 구성되어 있으며, 각 모듈은 매우 중요한 기능을 수행하기 때문에 이중화로 설계되어 있다. 이중화된 모듈은 그 특성에 따라 Hot/Cold Redundancy 정책을 적용하여 운영한다. 각 모듈을 이중화로 설계함으로써 위성의 신뢰성 을 높이고, 특정 모듈에 문제가 발생하였을 때 정상적인 모듈로 위성탑재컴퓨터를 재구성을 함으로써 위성의 정상적인 동작을 보장 한다. 본 논문에서는 저궤도 위성에서 위성탑재컴퓨터의 재구성 처리방법에 대해 기술하고 해당 기능을 ETB(Electrical Test Bed) 시험환경에서 검증한 내용에 대해 기술한다. The Satellite OBC(On Board Computer) manages critical functionality such as satellite attitude control, fault management, payload management, command/telemetry processing etc. The OBC consist of various modules. Each module perform mission critical operation. So all modules designed as hot or cold redundancy architecture. The redundancy design gives a guarantee high reliability and it allows normal operation of satellite using reconfiguration capability. In this paper, introduces reconfiguration unit operation and describe the results of testing in the ETB.

4차 산업혁명에서의 위성통신의 활용 방안 연구 호주 정책 사례를 중심으로

박세진,박재우 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.1

4차 산업혁명이 산업인터넷의 확산을 통해 이루어지는 과정에서 정책 입안자는 필연적으로 두 가지 장벽에 마주치게 된다. 하나는 기존 장비들을 스마트화된 장비들로 대체하여 물리망을 구축하는 일이고 다른 하나는 이 물리망에 알맞은 연결성을 제공하는 일이 다. 호주는 국가 광대역 통신망 사업을 진행하면서 국내 통신 인프라를 하나의 회사로 집결시키고 위성통신을 적극 채용하면서 스마 트화를 진행하는 사업자들에게 해당 사업장의 물리적 위치와는 관계없이 현존하는 모든 형태의 통신을 제공할 수 있게 정비하는 한편 기존 장비를 대체하는 사업장에 대한 지원 사업도 벌이고 있다. 또한, 호주의 위성 활용 정책을 통해 위성통신의 활용이 호주 광대역 통신망 사업에 영향을 미치면서 새로운 통신 위성을 발사하는 등 위성통신의 품질의 향상을 꾀하면서 동시에 위성통신을 활용한 여러 4차 산업혁명 사업을 진행하고 있으며 본 논문은 이 사업들의 분석을 통해 위성통신이 4차 산업혁명에서 어떤 역할을 하는 지를 분석하였다. Policy maker inevitably faces two restraints once they attempt to accomplish 4th Industrial Revolution through development of Industrial Internet of Things(i.e. IIoT). One is to construct physical network by substituting old equipment and infrastructure into smart equipment and the other is to connect the physical network into national telecommunications infrastructure. Australia, as she proceeds National Broadband Network programme, has assembled all medium of telecommunications to provide every Australian premises regardless to its physical location by creating wholes-sale only carrier, NBN co. At the same time, Australian government also provides its own IIoT policy; Co-development and New-Development projects. Meanwhile, NBN co. has launched its own two communication satellites in 2015 and 2016 to replace the old satellite communication services depended on the other companies’ satellites. This article, in the end, analyses the role of satellite communication in 4th industrial revolution with case study on Australian policy.

저궤도위성 원격측정 데이터 다운링크 관리

채동석,양승은,천이진 사단법인 한국위성정보통신학회 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.8 No.4

Because LEO (Low Earth Orbit) satellite has very limited contact time between satellite and ground station, all telemetrydata generated on satellite are stored in a mass memory and transmitted to the ground during the contact time. There aretwo downlink modes, real-time mode and playback mode. Only real-time data frames are transmitted to the ground inreal-time mode, real-time and playback data frames stored into mass memory are transmitted to the ground in playback mode. In accordance with the data transmission rate, there are two downlink rates, low downlink rate and high downlink rate. Thispaper briefly introduces downlink interfaces and flight software of a LEO satellite developed in KARI. And it presents thetelemetry storage method, real-time and playback downlink management method, and downlink channel and rate controlmethod. 저궤도 위성은 지상과 교신할 수 있는 시간이 매우 제한되어 있으므로 위성에서 생성되는 모든 원격측정 데이터는 위성의 대용량메모리에 저장되고 지상과 교신할 수 있는 시간에 지상으로 전송된다. 원격측정 데이터 전송은 실시간 데이터 프레임 및 대용량메모리에 저장된 데이터 프레임을 지상으로 전송하는 것으로 실시간 데이터만을 전송하는 실시간 전송모드가 있고, 실시간 및 대용량 메모리에 저장되어 있는 플레이백 데이터를 포함한 플레이백 모드가 있다. 그리고 데이터 전송속도에 따라서 저속 전송모드와고속 전송모드로 구분할 수 있다. 본 논문은 저궤도위성 원격측정 데이터 지상전송 관리 방식에 대한 것으로 한국항공우주연구원에서 개발된 저궤도위성의 다운링크 인터페이스 및 탑재소프트웨어의 구조에 대해서 간략히 소개하고, 위성에서 생성되는 원격측정데이터 저장방식, 실시간 및 플레이백 데이터 지상 전송방식, 다운링크 채널 및 전송속도 제어방식 등에 대해서 기술한다.

위성 부품의 국산화(RF 부품)

이재현,김재명,Lee, Jae-Hyeon,Kim, Jae-Myeong 한국위성정보통신학회 1999 위성통신과 우주산업 Vol.7 No.2

우리나라가 주관하는 총 4개의 위성이 발사 될 1999년은 '위성의 해'로 볼 수 있다. 지난 10년 동안 국내에서는 무궁화위성 OJT 및 글로벌스타 위성 RF 부품 제작에 참여하여 위성 제작에 대한 경험이 축적되어 있다. 하지만, 이렇게 확보된 기술을 종합화 하여 우리 위성에 탑재하고자 하는 논의가 진행되던 '97년 말 한국을 강타한 IMF의 영향으로 많은 기업들이 그 동안 축적된 위성 RF 부품 기술 조차도 포기하는 방향으로 구조 조정을 하고 있다. 그러나, 국가적으로 위성사업을 포기하지 않는 한 이런 변화는 재고 되어야 할 것이며, 올해 4개 위성 발사를 계기로 위성기술 개발 필요성을 다시 한번 확인 하여야 한다. 본 원고에서는 이에 맞춰 국내 위성 RF 부품 개발 현황과 잠재적으로 위성용으로 발전시킬 수 있는 지구국 RF 부품 개발 현황을 기술하고, 부품 국산화를 전망해 본다. 이를 통하여 새로운 2000년대를 준비한다는 면에서 의미있는 일이라고 판단된다.

농림업 중형위성 탑재체 개발을 위한 기술 사양 및 활용 분석

김범승,김현철,송경민,홍석영,이우경 한국위성정보통신학회 2015 한국위성정보통신학회논문지 Vol.10 No.4

최근 국내외에서 폭넓게 개발되어 활용되고 있는 지구관측용 위성 탑재체에 대한 개발과 연구는 영상 활용분야에서 활발하게 진행 되고 있다. 또한 위성에 광학센서 및 영상 레이더 등을 장착하여 다양한 지역의 영상을 수집하고 분석함과 동시에 기반 기술들의 비약적인 발전이 이루어졌다. 국내에서 추진 중인 차세대 중형위성 개발 사업은 국내 독자기술로 탑재체를 개발할 목표에 있고 농촌 진흥청, 기상청, 환경부, 국토교통부 등에서 공동으로 활용할 계획에 있다. 본 논문에서는 국내 농림업 환경에 적합한 위성 탑재체 기술사양을 제안하기 위해 위성 영상을 활용한 농림업 연구사례를 조사하여 농림업 세부 활용 분야에 따른 위성 탑재체 기술 사양을 분석하였다. 국내 위성영상 활용 전문가를 대상으로 실시한 설문 및 자문조사 결과를 바탕으로 국내외 지구관측 농림업 활용 위성의 탑재체 개발 현황, 계획 그리고 활용 등을 분석하여 독자적인 농림업 중형위성 탑재체 개발을 위한 기술사양을 제안하였다. 또한 한반도 농경지를 대상으로 위성 모의 운용실험 수행을 통해 위성 탑재체의 관측 성능을 검증하였다. 본 논문에서 제안한 결과는 향후 농림업 중형위성 탑재체 개발에 있어 적합한 사양을 제공하고 사용자들이 위성영상을 효율적으로 사용할 수 있는 방향으로서 기술적 기초 정보로 활용될 것으로 기대된다. Recently, research and development on satellite payloads are being developed such as the optical sensor, SAR etc. Satellite image for earth observation is being utilized both domestically and abroad. Advanced satellite payload technology has led to the collection and analysis of satellite images relying on the optical sensor. Currently, related organizations such as RDA(the Rural Development Administration) are collectively collaborating to plan a national project to develop a medium-sized satellite based on Korea’s domestic technology independently. This paper investigated the cases of the past research on application of satellite images for agriculture and analyzed the technical specifications for satellite payload in each area of such application. Based on the results of the past surveys and consultation studies among local experts in satellite image application, we analyzed the current trends, plans and applications of domestic and overseas R&D in satellite payloads for earth observation in agriculture, and proposed the appropriate technical specifications for developing a future medium-sized satellite for agriculture. The proposed specifications were then incorporated into a simulated satellite to examine its performance to observe the Korean farming areas. The authors anticipate that the findings of this paper will form a useful technical basis for providing the appropriate specifications for developing future medium-sized satellite payloads to be used in agriculture and forestry, and enabling the end users to efficiently utilize the satellite.

KASS 위성통신국 RF시스템 감시제어장치 설계

김태희,신천식 사단법인 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.4

In this paper, the design of the RF system monitoring and control system of KUS (KASS: KASS Uplink Station) which constitutes KASS (Korea Augmentation Satellite System) is described. The Korean satellite calibration system is named KASS and aims to develop the SBAS system of the APV-1 level SoL service level and the CAT-1 test operation technology. Software and hardware development environment, function and algorithm of supervisory control device, structure of supervisory control device, and user interface were designed to implement KUS / RFS monitoring control device. We have secured the stability and reliability of the system by using the monitoring and control system design of the COMS (Communication Ocean & Meteorological Satellite) and the Korea Satellite 5A / 7 control system, which has already been used for the design of the surveillance control system. In addition, we have made it possible to provide the user interface according to the actual operator's request more conveniently. 본 논문에서 한국형 위성보정 시스템(KASS :Korea Augmentation Satellite System)을 구성하고 있는 위성통신국(KUS : KASS Uplink Station)의 RF시스템 감시제어장치에 대한 설계를 기술하였다. 한국형 위성보정 시스템은 KASS라 명명되어 APV-1급 SoL 서비스 수준의 SBAS 시스템 개발과 CAT-1급 시험운영 기술 개발을 목표로 한다. 위성통신국 RF 시스템의 감시제어장치에 대해소프트웨어 및 하드웨어 개발 환경, 감시제어장치의 기능 및 알고리즘, 감시제어장치의 구조 및 사용자 인터페이스를 설계하였다. 감시제어장치 설계에 있어 이미 개발 활용되고 있는 통신해양기상위성 및 무궁화위성 5A/7호 관제시스템의 감시제어장치 설계를활용하여 시스템의 안정도 및 신뢰성을 확보하였다. 또한 실제 운영자의 요구에 의한 사용자 인터페이스를 보다 편리하게 제공할수 있도록 하였다.

차세대 저궤도 위성의 비행소프트웨어 리프로그래밍

유범수,정재엽,최종욱 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.3

위성의 임무 수행 도중에 발생하는 소프트웨어 버그는 치명적인 문제점을 야기하여 위성 전체의 임무 실패를 초래할 수도 있다. 이를 막기 위해 개발단계부터 수많은 테스트와 검증을 수행하여 비행소프트웨어가 높은 신뢰도를 지니도록 만들어 준다 [1]. 하지만 위성이 발사 후 궤도에 올라갔을 때 하드웨어 측면에서의 문제, 혹은 미 발견 버그 등의 예상치 못한 문제들이 발견될 수도 있다. 이 경우 비행소프트웨어를 궤도 상에서 수정해야만 위성이 지속적으로 임무를 수행할 수 있다. 본 논문에서는 저궤도 위성의 reprogramming capability를 확인하고 reprogramming 절차에 대해 알아보고 검증한다. In satellites, even a small error in flight software could cause a failure of missions. Therefore, there are strict development and verification processes for a high reliability of flight software. However, satellites on orbits could meet unexpected situations including hardware malfunction. In this case, it is necessary for flight software to be updated to cope with the unexpected situations and to continue their missions. This paper reviews reprogramming capability of next generation LEO satellites.

한국형 위성항법 보정시스템 위성통신국 운용시험평가 오프라인감시 소프트웨어 모델링 및 구현

이상욱,유문희,형창희,정인철,최상혁,신천식 한국위성정보통신학회 2016 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.4

본 논문에서는 정지궤도위성신호분석을 수행하는 정지궤도위성신호 수신분석 도구모델, 정지궤도위성 항법 메시지 분석을 수행하 는 정지궤도 메시지 분석도구 모델로 구성된 위성통신국의 운용시험평가 도구의 모델링과 구현결과를 기술한다. 또한, 이러한 위성 통신국의 운용시험평가 도구에 시뮬레이션된 신호를 생성하여 제공할 수 있는 GEO위성과 위성통신국의 소프트웨어 모델의 일부를 소프트웨어적으로 모델링하고 구현한 결과를 기술하였다. In this paper, the modeling and implementation results of the operational test and evaluation tool of the KASS up-link station composed of the GEO(Geostationary Earth Orbit) satellite signal analysis tool model that analyzes the GEO satellite signal and the GEO message analysis tool model that analyzes the GEO satellite navigation message. In addition, we describe the results of software modeling and implementation of some software models of GEO satellite and KASS up-link stations that can generate and provide simulated signals to operational test and evaluation tools of these KASS up-link stations.