KR100237186B1 - 저궤도 다중위성의 자동감시에 의한 원격제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저궤도 다중위성의 자동감시에 의한 원격제어 방법에 관한 것이다. 이 방법은 정상 상태에서는 위성의 상태를 자동으로 감시하고, 비정상 상태에서는 비정상 상태 데이터를 주 관제소로 송신하여 주 관제소의 원격제어를 수행하는 것이다. 각 위성들의 초기 궤도요소로부터 안테나 제어 데이터를 생성하고 이를 이용하여 대기 상태의 시스템을 자동으로 시동한다. 또한 이 데이터를 이용하여 지상 안테나를 구동하고, 위성의 신호가 수신되면 위성의 궤도 결정을 위한 위성 추적 데이터를 수집하여 저장한다. 그리고 위성의 원격 측정 데이터를 수신하고 처리하여 이를 정상 상태 데이터베이스의 데이터와 비교하여 위성의 상태를 자동으로 감시한다. 이 때 상태 데이터의 비정상 상태가 감지되면 이 데이터를 주 관제소에 송신하고 주 관제소에서는 이를 처리하여 원격 명령을 생성하여 원격제어를 수행한다. 이 방법은 주 관제소에서는 자동감시 방법을 이용하여 기존의 그래픽 화면을 이용한 운용자의 경험에 의한 위성 상태 감시에서 자동감시로 인한 운용 비용 절감 및 운용자의 실수를 줄이는 효과를 가질 수 있고, 감시소의 경우, 자동감시 및 원격제어 방법을 이용한 시스템으로 주 관제소에서 직접 수행하는 것과 같은 효과를 가지므로 주 관제소의 확실한 백업 기능을 수행할 수 있는 동시에 여러 개의 관제소를 갖는 효과로 위성과의 접속 시간을 길게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

저궤도 다중위성의 자동감시에 의한 원격제어 방법

본 발명은 저궤도 다중위성의 자동감시에 의한 원격제어 방법에 관한 것으로서, 특히 지구 상공에 운용 중인 위성들을 추적하고 감시하며 제어하는 위성관제기술 분야에 이용되는 저궤도 다중위성의 자동감시에 의한 원격제어 방법에 관한 것이다.

기존의 관제시스템은 위성을 추적하고 위성으로부터의 데이터를 송,수신하는 안테나 부분과 실시간 처리를 위한 위성 운용 부분, 그리고 위성의 동역학 및 임무 계획을 위한 임무 분석 부분으로 나뉘어져 있으며, 위성의 운용은 안테나를 구동하여 위성의 신호를 수신하고, 처리하여 실시간으로 위성의 상태를 운용자가 그래픽 화면을 통하여 감시하고 이를 바탕으로 위성이 비정상 상태에 있을 경우 이를 운용자가 판단하여 위성을 제어하고 이 처리 결과를 데이터베이스에 저장하는 방법으로 이루어 진다. 그리고 위성의 동역학 및 임무 계획에 대한 분석은 비실시간으로 수행되며 이를 근거로 안테나와 위성의 제어 데이터를 생성한다. 그러므로 이러한 시스템을 운용하기 위하여서는 부분별로 별도의 운용자가 필요하며 특히 실시간 운용에는 운용자의 판단이 필요하므로 운용자의 경험이 중요하게 된다. 또한 주 관제소에서 위성에 관련된 모든 데이터 처리가 수행되고 위성의 상태와 동역학에 대한 정보를 모두 소유하므로, 위성의 추적 및 감시, 제어를 위한 감시소는 주 관제소에서 송신된 명령과 데이터를 수신하여 그 자료로부터 위성을 추적하고, 위성에서 송신된 신호를 수신하여 주 관제소로 송신하며, 주 관제소에서 지정한 원격 명령을 위성으로 송신하고 그 결과를 주 관제소에 송신한다. 또한 감시소에 주 관제소와 동일한 위성 감시 및 제어 시스템이 있다 하더라도 이 동일한 시스템을 운용하기 위하여 주 관제소와 마찬가지의 인원과 자원이 필요하므로 이는 주 관제소가 제 기능을 수행하지 못하거나 비상 사태에서만 가동되는 비상 시스템일 뿐이다.

따라서, 본 발명은 정상 상태에서는 지구 상공에 운용 중인 위성들의 초기 궤도요소로부터 생성된 안테나 제어 데이터를 이용하여 지상 안테나를 구동하고, 위성으로부터 실시간으로 수신된 원격 측정 데이터를 이용하여 위성의 상태를 자동으로 감시하는 방법과 위성의 상태가 비정상일 경우에는 비정상 상태 데이터를 주 관제소로 송신하여 주 관제소의 원격제어를 수행하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위성들의 초기 궤도요소로부터 위성의 출몰 시각 및 안테나의 제어각과 시선거리, 시선거리 변화율을 생성하고, 위성이 뜨는 시각에 따라 워크스테이션의 시스템 기능을 이용하여 대기상태의 시스템을 자동으로 시동하며, 안테나 제어각을 이용하여 지상 안테나를 구동 함은 물론, 위성의 신호가 수신되기 시작하면 위성의 궤도를 결정하기 위한 시선 거리와 시선 거리 변화율을 측정하고, 위성의 원격 측정 데이터를 실시간으로 수신하여 처리하고 위성의 상태 데이터를 추출하여 정상 상태 데이터베이스의 정상 상태 데이터와 비교하여 위성의 상태를 자동으로 감시하며, 위성의 상태가 비정상일 경우, 비정상 상태 데이터를 주 관제소에 송신하고 주 관제소에서 이 데이터를 이용하여 생성된 원격 명령을 수신하여 수행하고 이 결과를 주 관제소에 보고하고, 위성과의 접속이 완료되면 위성 추적 데이터와 원격 측정 데이터와 함께 자동감시 처리 결과를 주 관제소에 송신하고 시스템이 종료되어 다음 위성이 접속될 때까지 대기 상태로 들어가도록 하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 시스템 구성도.

도 2는 저궤도 다중위성 자동감시에 의한 원격제어 장치의 구성도.

도 3(a) 및 도 3(b)는 저궤도 다중위성 자동감시에 의한 원격제어 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 기호 설명>

1: 위성 2: 지상 안테나

9: LAN 장치

10: 전용선

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 위성의 상태를 감시 및 추적하고 제어하는 위성관제시스템의 구성을 나타내는 도면으로서, 위성(1)을 추적하고 위성으로부터 신호를 수신하고 이 신호를 시스템에서 사용할 수 있도록 변환하는 지상 안테나 및 신호 변환시스템(2), 위성의 비정상 상태 발생 시 위성을 원격제어할 주 관제소(3), 위성의 상태를 자동으로 감시하고 위성의 상태를 점검하여 원격제어를 수행하는 지상 감시시스템(4)으로 구성된다. 지상 감시시스템(4)은 위성의 초기 궤도요소로부터 위성의 출몰 시각 및 안테나 제어 데이터를 생성하는 안테나 제어 데이터 생성기(5), 위성이 뜨는 시각에 따라 자동으로 시스템을 구동하고 안테나 제어 데이터를 이용하여 위성 추적 데이터를 수신하여 저장하는 시스템 구동 및 추적 데이터 처리기(6), 위성의 원격 측정 데이터를 수신하고 처리하여 이를 정상 상태 데이터베이스의 상태 데이터와 비교하여 위성의 상태를 자동 점검하고, 위성 추적 데이터와 원격 측정 데이터 및 자동감시 보고 데이터를 주 관제소로 송신하는 정상 상태 처리기(7), 그리고 원격 측정 데이터가 비정상일 경우, 비정상 상태 데이터를 주 관제소에 송신하고 주 관제소의 원격제어를 처리하는 비정상 상태 처리기(8)로 구성된다. 지상 안테나 및 신호 변환시스템(2)과 지상 감시시스템(4)은 LAN장치(9)로 연결되며, 주 관제소(3)와 지상 감시시스템(4)은 전용선(10)으로 연결하여 필요한 데이터를 송수신한다.

도 2는 저궤도 다중위성 자동감시에 의한 원격제어 구성도로서, 위성들을 자동으로 감시하고 비정상 상태에서는 원격제어를 수행하는 처리부들을 나타낸다. 시스템을 위성의 출몰 시각과 사용자가 지정한 시각에 따라 자동으로 시동하고 종료하는 사용자 입력 데이터(11)로부터 시스템 자동 구동부(12)에서 시스템을 시동하면 위성들의 초기 입력 데이터(13)를 이용하여 사용자 지정 기간 동안 위성의 출몰 시각과 안테나 제어각, 위성의 시선거리와 시선거리 변화율을 생성하고 안테나 제어 데이터베이스(14)에 저장하는 안테나 제어 데이터 생성부(15), 이 데이터를 위성이 뜨는 시각에 따라 안테나에 자동으로 송신하고 위성 추적 데이터를 수신하여 위성 추적 데이터(16)에 저장하는 안테나와의 송수신부(17), 원격 측정 데이터(18)를 수신하고 처리하고 저장하는 원격 측정 데이터 관리부(19), 정상 상태 데이터베이스(20)를 이용하여 위성의 비정상 상태를 검색하는 위성 상태 점검부(21), 만약 위성의 비정상 상태 발생 시 비정상 상태 데이터(22)를 저장하고 이를 주 관제소로 송신하는 비정상 상태 송신부(23), 주 관제소의 원격 명령을 수신하여 수행하고 이를 원격 명령 데이터베이스(24)에 저장하는 원격제어 처리부(25), 위성의 비정상 상태 처리 결과(26)를 저장하고 이를 주 관제소로 송신하는 비정상 상태 처리 결과 송신부(27), 위성이 정상 상태에 있을 경우, 자동감시시스템의 자동감시 처리 결과(28)를 저장하는 자동감시 처리 결과 저장부(29)하고, 이를 저장된 위성 추적 데이터(16), 원격 측정 데이터(18)와 함께 주 관제소로 송신하는 자동감시 처리 결과 송신부(30) 등으로 구성된다.

도 3(a) 및 도 3(b)는 저궤도 다중위성 자동감시에 의한 원격제어 흐름도로 위성을 자동감시하고 비정상 상태 시 원격제어를 수행하는 시스템들의 처리 흐름을 나타낸다. 시스템은 대기 상태(31)로 있다가 사용자 입력 데이터베이스(32)에서 사용자 지정 시각과 제한 시간을 읽는다. 시스템 시각이 사용자 지정 시각과 같은지를 비교(33)하여 사용자 지정 시각이라면 시스템을 자동으로 시동(34)하여 초기 입력 데이터베이스(35)로 부터 위성들의 초기 궤도요소와 사용자 지정 기간을 읽어 초기 궤도요소로부터 사용자 지정 기간 동안 위성들의 출몰 시각과 안테나 제어각, 그리고 위성의 시선거리와 시선거리 변화율을 생성(36)하고 이를 안테나 제어 데이터베이스(37)에 저장하고 시스템을 종료(38)한다. 만약 안테나 제어 데이터베이스(37)에서 위성이 뜨는 시각을 읽어서 이 시각을 시스템 시각과 비교(39)하여 사용자가 지정한 제한 시간 보다 크면 다시 대기상태(31)로 돌아가고 제한 시간 이내이면 시스템을 시동(33)하고 안테나 제어 데이터를 안테나로 송신(40)하고 위성의 신호가 수신되는지를 점검(41)하다가 신호가 수신되면 안테나로부터 송신된 위성 추적 데이터(42)를 수집하여 저장(43)한다. 원격 측정 데이터(44)를 수신하고 처리하여 저장(45)하고 정상 상태 데이터(46)를 원격 측정 데이터와 비교(47)하고 정상 상태에서 벗어날 경우 비정상 상태 데이터(48)를 저장(49)하고 주 관제소에 비정상 상태 데이터(48)를 송신(50)하고 주 관제소의 원격 명령(51)이 수신(52)되면 이를 처리하고 처리 결과를 비정상 상태 처리 결과(53)에 저장(54)하고 이를 주 관제소에 송신(55)한다. 비정상 상태가 처리되면 위성과의 접속이 완료되었는지 체크(56)하고 완료될 때까지 위성의 원격 측정 데이터 수신에서부터 이 과정를 반복한다. 위성과의 접속이 완료되면 자동감시 처리 결과를 자동감시 보고 데이터베이스(57)에 저장(58)하고 이 데이터를 위성 추적 데이터(42)와 원격 측정 데이터(44)와 함께 주 관제소에 송신(59)한 후 시스템을 종료(38)하고 대기 상태(31)로 들어간다.

본 발명은 저궤도상에 운용되는 여러 위성을 인공지능적으로 자동으로 감시할 수 있는 방법과 위성의 비정상 상태 발생시 주 관제소와의 전용선 네트워크를 통하여 비정상 상태 데이터를 송신하고 이에 따른 처리 명령을 수신하여 처리하는 원격제어 방법을 제시하므로서 다음과 같은 우수한 효과가 있다.

현재 지상의 관제 시스템들이 수행하는 여러 가지 기능을 감시에 필요한 기능만 축소/통합하여 한 시스템에서 한꺼번에 처리함으로써 시간 지연이나 번거러움을 해소하고 신속하게 위성의 현 상태를 감시할 수 있는 자동감시 방법과 위성의 비정상 상태 발생시 전용선 네트워크를 통하여 이러한 상태를 주 관제소에 통보하고, 주 관제소의 원격 명령을 수신하여 원격제어를 수행하는 방법을 이용한다면 주 관제소에서 수행하는 감시와 제어를 동일하게 실시간으로 수행할 수 있으므로, 주 관제소의 확실한 백업 기능을 수행할 수 있는 동시에, 여러 개의 감시소를 이용한다면 위성과의 접속 시간이 연장되므로 위성의 상태를 더 정확하게 파악하고 제어할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한 주 관제소에서 이러한 자동감시 방법을 이용한다면, 기존의 운용자의 축소는 물론, 기존의 그래픽 화면을 통한 운용자의 경험에 따른 위성 상태 감시로부터 시스템에 의한 자동감시로의 전환으로 운용 비용 절감 및 운용자의 실수를 줄이는 탁월한 효과를 가질 수 있다.

Claims (1)

1. 시스템은 대기 상태로 있다가 사용자 입력 데이터베이스에서 사용자 지정 시각과 제한 시간을 읽는 단계와,

   상기 시스템 시각이 사용자 지정 시각과 같은지를 비교하여 사용자 지정 시각이라면 시스템을 자동으로 시동하여 초기 입력 데이터베이스로 부터 위성들의 초기 궤도요소와 사용자 지정 기간을 읽는 단계와,

   상기 궤도요소로부터 사용자 지정 기간 동안 위성들의 출몰 시각과 안테나 제어각, 그리고 위성의 시선거리와 시선거리 변화율을 생성하는 단계와,

   상기 안테나 제어각과 위성의 시선거리와 시선거리 변화율을 데이터베이스에 저장하고 시스템을 종료하거나, 안테나 제어 데이터베이스에서 위성이 뜨는 시각을 읽어서 이 시각을 시스템 시각과 비교하여 사용자가 지정한 제한 시간 보다 크면 다시 대기상태로 돌아가고 제한 시간 이내이면 시스템을 시동하는 단계와,

   상기 시스템을 시동하는 단계로부터 안테나 제어 데이터를 안테나로 송신하고 위성의 신호가 수신되는지를 점검하는 단계와,

   상기 위성의 신호가 수신되면 안테나로부터 송신된 위성 추적 데이터를 수집하여 저장하는 단계와,

   상기 위성 추적 데이터를 수집하여 저장하는 단계로부터 원격 측정 데이터를 수신하고 처리하여 저장하는 단계와,

   상기 원격 측정 데이터와 정상 상태 데이터를 비교하는 단계와,

   상기 원격 측정 데이터와 정상 상태 데이터의 비교값이 정상 상태에서 벗어날 경우 비정상 상태 데이터를 저장하고 주 관제소에 비정상 상태 데이터를 송신하는 단계와,

   상기 주 관제소의 원격 명령이 수신되면 이를 처리하고 처리 결과를 비정상 상태 처리 결과에 저장하고 이를 상기 주관제소에 송신하는 단계와,

   상기 비정상 상태가 처리되면 위성과의 접속이 완료되었는지 체크하고 완료될 때까지 위성의 원격 측정 데이터 수신에서부터 이 과정를 반복하는 단계와,

   상기 위성과의 접속이 완료되면 자동감시 처리 결과를 자동감시 보고 데이터베이스에 저장하는 단계와,

   상기 데이터 베이스에 저장된 데이터를 위성 추적 데이터와 원격 측정 데이터와 함께 주 관제소에 송신한 후 시스템을 종료하고 대기 상태로 들어가는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저궤도 다중위성의 자동감시에 의한 원격제어 방법.

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