큐브위성용 자세결정 및 제어시스템의 실시간 소프트웨어 검증 기법

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 큐브위성용 자세결정 및 제어시스템의 실시간 소프트웨어 검증 기법을 다룬다. 큐브위성에 탑재되는 OBC(On-Board Computer)는 하나의 단일 코어를 활용하여 다양한 서브시스템을 관리하고, 예비부품(Redundancy) 탑재가 제한되므로 효율적이고 신뢰 가능한 소프트웨어가 탑재되어야 한다. 또한 큐브위성 프로젝트의 비용적 측면, 개발 기간, 시설, 인력 투입 조건의 제약을 고려하여 일반적으로 쉽게 접근 가능할 수 있는 소프트웨어 검증이 수행되어야 한다. 이러한 관점에 기반하여 본 논문에서는 교육기관에서 보편적으로 자세결정 및 제어시스템 설계에 사용되는 MATLAB 소프트웨어를 활용하여 MILS (Model-In-the-Loop Simulation)를 수행하고, 설계된 모델을 바탕으로 동역학 모델 및 센서 측정치를 제공하는 우주환경 시뮬레이터, 그리고 자세결정 및 제어시스템을 분리하여 소프트웨어 검증을 수행한다. 이를 위해 분리된 모듈 간 데이터 입출력을 RS-232 통신을 활용하여 MATLAB 기반의 SILS(Software-In-the-Loop Simulation), OBC상의 RTOS(Real-Time Operation System) 기반의 PILS(Processor-In-the-Loop Simulation)를 각각 수행하고, 결과물을 비교함으로써 구현된 소프트웨어의 수치적 유효성을 검증한다. 제안된 기법은 SNUGLITE-II 큐브위성에 탑재되는 자세결정 및 제어시스템의 SILS, PILS 결과의 수치 오차를 제시함으로써 그 유용성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents a real-time software verification technique for the attitude determination and control system (ADCS) of CubeSats. The on-board computer (OBC) of the CubeSat is equipped with a single core and limited redundancy, making it essential for reliable software to be installed. In consideration of cost, development time, resources, and manpower, an accessible software verification method is necessary. Based on this point of view, this paper first performs a model-in-the-loop simulation (MILS) using MATLAB, a commonly used software in educational institutions for ADCS design. Based on the designed model, software verification is performed by separating the space environment simulator, which provides dynamic models and sensor measurements, and the ADCS module. RS-232 communication is used for data input and output between these modules, and MATLAB-based software-in-the-loop simulation (SILS) and OBC-based processor-in-the-loop simulation (PILS), which is implemented in a real-time operating system (RTOS), are performed. The validity of the implemented software is verified by comparing the results. The proposed technique was validated by presenting the numerical errors of the SILS and PILS results of the SNUGLITE-II CubeSat ADCS.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• 초록
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 자세결정 및 제어시스템 소프트웨어 검증 환경
• Ⅲ. 소프트웨어 검증 시뮬레이션 결과
• Ⅳ. 결론
• References