JP4648330B2 - インタフェース標準モデルを利用した衛星シミュレーションモデリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、インタフェース標準モデルを利用した衛星シミュレーションモデリングシステムに関し、より詳細には、モデル管理ユニットを使用することによって衛星サブシステム及びインタフェースをそれぞれ独立したオブジェクトとしてモデリングし、インタフェース標準モデルを介してフライトソフトウェア（flight software）モジュール及び衛星サブシステム標準モデルからそれぞれ伝達されたコマンドデータを変換して、変換されたデータを該当する受信対象ユニットに伝達する衛星シミュレーションモデリングシステムに関する。

近年、衛星技術の発展に伴い、衛星は、高度数百〜数千キロメートルの軌道で地球の周りを旋回し、情報を収集するように制御されている。衛星によって収集された情報は、資源の探査、気象状態の観測、軍事情報の収集等の様々なアプリケーション分野において活用されている。

衛星サブシステムとしては、衛星体の構造機構、駆動器（actuator）、センサ等のハードウェア装備や、衛星サブシステムを制御して衛星の移動経路、移動速度及び姿勢が観測対象を追跡するために変更されるようにするフライトソフトウェアなどのソフトウェアが内蔵された衛星運用コンピュータなどが挙げられる。

衛星の状態を変更するために、地上の衛星管制センターは、衛星運用コンピュータに遠隔命令データを伝送する。すると、衛星運用コンピュータは、受信された遠隔命令データを処理して、該当装備を制御する制御信号を衛星サブシステムに伝達する。すると、衛星サブシステムは、受信された制御信号に応じて衛星の状態を変更するように動作した後、その結果（遠隔測定データ等）を衛星運用コンピュータにフィードバックする。すると、衛星運用コンピュータは、受信した遠隔測定データを地上の衛星管制センターに伝送する。この時、衛星サブシステム及び衛星運用コンピュータの特性に応じ、様々なインタフェース方式に基づいて、衛星サブシステムと衛星運用コンピュータとの間でデータが互いに交換される。

一方、衛星サブシステムを構成するサブシステムそれぞれのモデリングは、実際の環境に最もよく似た環境におけるソフトウェアとして実施され、衛星シミュレーションデータは、インタフェースを介して衛星サブシステムと衛星運用コンピュータとの間で交換され、衛星はシミュレーションされる。ここで、衛星シミュレーションデータ量は膨大であり、また、各サブシステムの規格等は統合されていないため、衛星運用コンピュータのソフトウェアと衛星サブシステムモデルとを接続するインタフェース（以下、ソフトウェアインタフェースと呼ぶ）は、衛星シミュレーションシステムの性能と実施効率とに大きな影響を及ぼす。

上記のような従来の技術は、衛星のインタフェースを分析し、分析したデータに基づいてソフトウェアとしてインタフェースを実装し、接続対象である衛星サブシステム及びフライトソフトウェアをソフトウェアとしてモデリングし、その衛星シミュレーションデータを、ソフトウェアインタフェースを介してデータ交換する。

ところが、上記のような従来の技術では、衛星の実際のインタフェース構造及び機能を分析して、分析したインタフェースの規格に適するように衛星サブシステムモデルとフライトソフトウェアを実装する。そのため、衛星サブシステム及びフライトソフトウェアの実際のインタフェースと構成が適合せず、衛星のシミュレーションを正確に実施することができない。

また、上記のような従来の技術では、衛星シミュレーションデータの内容や伝達方式が変更される場合、例えば、衛星サブシステムが他の種類の装置に変更されたり、フライトソフトウェアが機能向上のためにアップグレードされたりする場合には、その変更を衛星サブシステム、インタフェース及びフライトソフトウェアに反映させるために、衛星シミュレーションシステムの全てのプログラムを修正しなければならないという問題がある。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モデル管理ユニットを使用することによって、衛星サブシステム及びインタフェースをそれぞれ独立したオブジェクトとしてモデリングし、モデリングしたインタフェース標準モデルに基づいて、フライトソフトウェアモジュール及び衛星サブシステム標準モデルから伝達されたコマンドデータを変換して、変換されたデータを該当する受信対象ユニットに伝達する衛星シミュレーションモデリングシステムを提供することである。

上記のような目的を達成するために本発明は、インタフェース標準モデルを利用した衛星シミュレーションモデリングシステムであって、物理的な衛星サブシステムの動作を実施する衛星サブシステム標準モデルと、前記衛星サブシステム標準モデルの動作状態が変更されるように制御信号を生成するフライトソフトウェアモジュールと、前記衛星サブシステム標準モデル及び前記フライトソフトウェアモジュールから伝達されたデータを受信対象に適したデータに変換し、前記変換したデータを前記受信対象に伝達するインタフェース標準モデルと、前記衛星サブシステム標準モデル及び前記インタフェース標準モデルを独立したコンポーネントオブジェクトとして生成し、衛星シミュレーションが実行されるように各コンポーネントオブジェクトを制御するモデル管理ユニットとを備えたことを特徴とする。

本発明の上述した目的、特徴及び長所は、添付した図面に関する次の詳細な説明を通じてさらに明確になるはずである。以下、添付した図面を参照して本発明に係る好ましい一実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る衛星シミュレーションモデリングシステムを示す構成図である。

同図に示すように、本発明に係る衛星シミュレーションモデリングシステムは、モデル管理ユニット１００、フライトソフトウェアモジュール２００、衛星サブシステム標準モデル３００、及びインタフェース標準モデル４００を備える。

モデル管理ユニット１００は、衛星サブシステム標準モデル３００及びインタフェース標準モデル４００を生成し、各構成要素を初期化し、衛星シミュレーションを実施するために各構成要素を制御する。また、モデル管理ユニット１００は、インタフェース標準モデル４００が生成される時に含められる、データ処理情報及びデータリンク情報などを管理して、フライトソフトウェアモジュール２００及び衛星サブシステム標準モデル３００から伝送されるデータを、インタフェース標準モデル４００の受信部（receiving component）において受信可能なデータにそれぞれ変換する。

また、モデル管理ユニット１００は、物理的な衛星サブシステムが変更されるのに伴い、変更される衛星サブシステムに対応する衛星サブシステム標準モデル３００を生成し、その衛星サブシステム標準モデル３００を、衛星シミュレーションモデリングシステムに割り当てる。

また、モデル管理ユニット１００は、衛星サブシステム標準モデル３００が変更されると、例えば、フライトソフトウェアモジュール２００と、変更された衛星サブシステム標準モデル３００との間のデータの伝達形式、データの種類、データの追加／削除形式等が変更されると、データリンク情報及びモデルデータなどを修正する。

このように、衛星サブシステム標準モデル３００が変更される場合、データリンク情報及びモデルデータを修正するだけで、プログラムコードの修正なしに、フライトソフトウェアモジュール２００を衛星シミュレーションモデリングシステム内で構築することができる。

フライトソフトウェアモジュール２００は、モデル管理ユニット１００の制御により衛星サブシステム標準モデル３００の動作状態を変更させるために、制御信号を生成する。フライトソフトウェアモジュール２００は、実際に衛星に搭載されている様々な装置、例えば、衛星体構造物（satellite dynamics）、駆動器、センサ等を制御し、衛星の状態及び動作を変更する。

衛星サブシステム標準モデル３００は、実際の物理的衛星サブシステムをシミュレートする。衛星サブシステム標準モデル３００は、ソフトウェアのようなコンポーネントオブジェクト（component object）である。

インタフェース標準モデル４００は、フライトソフトウェアモジュール２００及び衛星サブシステム標準モデル３００から伝達されたデータを、受信部に適したデータに変換して、受信部に送信する。

衛星シミュレーションデータを伝送するインタフェース標準モデル４００は、フライトソフトウェアモジュール２００や、衛星サブシステム標準モデル３００とは独立したコンポーネントオブジェクトである。

また、インタフェース標準モデル４００は、フライトソフトウェアモジュール２００と衛星サブシステム標準モデル３００との間の伝送ポート番号などのデータリンク情報、及びデータ形式、データ構造、データ属性などのデータ処理情報を独立して保有し、フライトソフトウェアモジュール２００と衛星サブシステム標準モデル３００との間を、その衛星シミュレーションデータが互いに伝達されるようにする。

ここで、データリンク情報（data link information）とは、ハードウェアデバイスとソフトウェアプログラムとの間で交換されたデータの、リンク（linking）情報を記述した情報である。例えば、インタフェース標準モデル４００は、図２に示すデータポート４２へ特定データが受信されると、データリンク情報を利用して、どのポート番号（例えば、シリアルポート１００番、またはパラレルポート２００番など）を介してその特定データを受信対象に伝送しなければならないのかを判断する。

データ処理情報（data processing information）とは、ハードウェアデバイスとソフトウェアプログラムとの間で交換されたデータの、処理（processing）情報を記述した情報である。例えば、インタフェース標準モデル４００は、衛星サブシステム標準モデル３００からの電気的な信号を受信することにより、データ処理情報に基づいて、受信されたデータの形式、属性などを把握して電気的な信号を増幅したり、デジタル信号に変換したりした後、フライトソフトウェアモジュール２００にそれらの情報を伝送する。

したがって、本発明では、各構成要素が変更されて伝達されるデータが変更されても、実際にデータを交換する交換対象、すなわち、フライトソフトウェアモジュール２００及び衛星サブシステム標準モデル３００、を修正せず、インタフェース標準モデル４００に保存されているデータリンク情報及びデータ処理情報のみを修正すればよい。

このように本発明では、フライトソフトウェアモジュール２００、衛星サブシステム標準モデル３００及びインタフェース標準モデル４００を、モデル管理ユニット１００を利用してそれぞれ独立して実装し、各構成要素を衛星シミュレーションモデリングシステムに配置することによって、実際の衛星サブシステムとフライトソフトウェアとの間でデータの伝達がなされているのと同じようにデータを伝達させる。

図２は、本発明の一実施形態に係る衛星シミュレーションモデリングシステムを示す詳細な構成図である。

同図に示すように、インタフェース標準モデル４００は、データ処理装置４０、データ情報提供装置４１、データポート４２、及びデータ記憶装置４３を備える。

データ処理装置４０、データ情報提供装置４１、及びデータポート４２は、モデル管理ユニット１００によって生成される、それぞれ独立したコンポーネントオブジェクトである。

データ処理装置４０は、衛星サブシステム標準モデル３００及びフライトソフトウェアモジュール２００から伝達されたデータを、そのデータの特性及び構造に応じて、受信対象に適したデータに変換する。

詳細には、データ処理装置４０は、データポート４２へデータが受信されるに伴い、フライトソフトウェアモジュール２００と衛星サブシステム標準モデル３００との間のデータリンク情報及びデータ処理情報を受信する。その後、データ処理装置４０は、データ情報提供装置４１から提供された遠隔測定データ（telemetry data）処理情報を利用して、遠隔測定データ（例；衛星の姿勢、加速度、軌道、通信機器、電源などの状態情報等）をその特性と構造に応じて、フライトソフトウェアモジュール２００に適するように処理する。

一方、データ処理装置４０は、データ情報提供装置４１から提供された遠隔命令データ(telecommand data)処理情報を利用して、フライトソフトウェアモジュール２００から受信した遠隔命令データ（例；衛星姿勢変更制御信号、加速度変更制御信号）をその特性と構造に応じて、衛星サブシステム標準モデル３００に適するように処理する。この時、データ処理装置４０は、伝達されるデータの単位を変換し、またはそのデータの再構成を行い、処理した伝送データが該当構成要素に伝達されるようにする。

データ情報提供装置４１は、データがフライトソフトウェアモジュール２００及び衛星サブシステム標準モデル３００から伝達されると、データ記憶装置４３に保存されているデータリンク情報及びデータ処理情報を抽出し、データ処理装置４０に提供する。

データポート４２は、伝送データを受信し、そのデータをデータ処理装置４０へ伝送する。また、データ処理装置４０で処理したデータを、フライトソフトウェアモジュール２００及び衛星サブシステム標準モデル３００に伝送する。

データ記憶装置４３は、データ処理装置４０で伝送データを処理するために必要とされる、データリンク情報（例えば、遠隔測定データリンク情報、遠隔命令データリンク情報等）及びデータ処理情報（例えば、遠隔測定データ処理情報、遠隔命令データ処理情報等）を保存している。

上記のように、本発明の方法は、プログラムとして実現され、コンピュータ読み取り可能記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ，ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクなど）に保存できる。

本発明は、インタフェース標準モデルを使用することによって、フライトソフトウェアモジュール及び衛星サブシステム標準モデルから伝達されたデータを変換し、その変換したデータを該当する受信対象に伝達する。そうすることによって、効率的に衛星をシミュレーションできるばかりでなく、フライトソフトウェアモジュール又は衛星サブシステム標準モデルが変更されても、プログラムコードなどの衛星シミュレーションモデリングシステム全てを置き換えることなく、衛星インタフェース標準モデルのデータリンク情報及びデータ処理情報の変更を行うだけで対応することができる。したがって、衛星シミュレーションの機能の変更の反映は効率的であり、システムの拡張性を高めることができる。

本発明は、２００３年１２月１２日、韓国特許庁に提出された韓国特許出願第２００３−９０７６６号に関わりのある発明主題を含み、その内容はここに、参照により組み込まれる。

以上で説明した本発明は、前述した実施形態及び添付した図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、様々な置換、変形及び変更が可能であることは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明白である。

本発明の一実施形態に係る、衛星シミュレーションモデリングシステムを示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る、衛星シミュレーションモデリングシステムを示す詳細な構成図である。

Claims (3)

1. インタフェース標準モデルを利用した衛星シミュレーションモデリングシステムであって、前記システムは、
   物理的な衛星サブシステムの動作をシミュレートする衛星サブシステム標準モデルと、
   前記衛星サブシステム標準モデルの動作状態が変更されるように制御信号を生成するフライトソフトウェアモジュールと、
   前記衛星サブシステム標準モデル及び前記フライトソフトウェアモジュールから伝達されたデータを、受信対象に適したデータに変換し、前記変換したデータを前記受信対象に伝達するインタフェース標準モデルと、
   前記衛星サブシステム標準モデル及び前記インタフェース標準モデルを、独立したコンポーネントオブジェクトとして生成し、衛星シミュレーションが実行されるように各コンポーネントオブジェクトを制御するモデル管理手段と
   を備え、
   前記インタフェース標準モデルは、データ形式、データ構造、及びデータ属性のうちの少なくとも１つであるデータ処理情報、並びにデータリンク情報を含み、前記データ処理情報及び前記データリンク情報は、前記衛星サブシステム標準モデルが変更される場合に、修正されることを特徴とするインタフェース標準モデルを利用した衛星シミュレーションモデリングシステム。
2. 前記インタフェース標準モデルは、
   前記衛星サブシステム標準モデル及び前記フライトソフトウェアモジュールから伝達されたデータを、その特性及び構造に基づいて、前記受信対象に適したデータに変換するデータ処理装置と、
   データ記憶装置に保存されている前記データリンク情報及び前記データ処理情報を抽出し、前記データ処理装置に提供するデータ情報提供装置と、
   前記データリンク情報及び前記データ処理情報を保存する前記データ記憶装置と、
   前記衛星サブシステム標準モデル及び前記フライトソフトウェアモジュールから前記データを受信し、前記データ処理装置で処理した前記データを前記受信対象に伝達するデータポートと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記データ処理装置は、前記衛星サブシステム標準モデルから受信した遠隔測定データを、その特性と構造に応じて前記フライトソフトウェアモジュールに適するように変換し、前記フライトソフトウェアモジュ−ルから受信した遠隔命令データを、その特性と構造に応じて前記衛星サブシステム標準モデルに適するように変換することを特徴とする請求項２に記載のシステム。

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