KR100797387B1

KR100797387B1 - Satellite simulation system by component based satellite modeling

Info

Publication number: KR100797387B1
Application number: KR1020060032491A
Authority: KR
Inventors: 이상욱; 정옥철; 정성균; 김재훈
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2008-01-28
Also published as: KR20070057604A

Abstract

본 발명은 위성에 의존적인 데이터와 모델링 대상의 고유특성을 분리하여 컴포넌트 기반의 모델을 구성하고, 상기 모델을 구동시켜 각 구성요소를 이루는 프로세스의 스케줄링 및 시간관리를 하여 시뮬레이션을 하는 컴포넌트 기반 위성 모델링에 의한 위성 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 사용자로부터 제어명령과 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부; 시뮬레이션 대상 위성에 의존적인 정보와, 시뮬레이션 대상 모델의 고유특성 및 그에 따른 파라미터 정보를 분리하여 저장하고, 상기 제어명령에 따라 요구되는 시뮬레이션을 수행하는 위성 모델부; 및 상기 사용자 인터페이스부로부터 입력된 제어명령에 의해 상기 위성 모델부와 온보드 시뮬레이션부와 외부 인터페이스부의 시뮬레이션 제어를 위한 스케줄 제어명령을 생성하여 제어하고, 시뮬레이션 결과를 수집 및 관리하는 시뮬레이션 커널부를 포함하되, 상기 위성 모델부는 상기 시뮬레이션 커널부로부터 시뮬레이션 초기화에 대한 제어명령을 입력받아 시뮬레이션 대상 모델, 위성의존 정보, 고유특성 정보를 설정하여 위성 모델링 구조를 생성하는 것을 특징으로 한다.The present invention constructs a component-based model by separating the satellite-dependent data and the intrinsic characteristics of the modeling target, and performs component-based satellite modeling to simulate the scheduling and time management of the processes constituting each component by driving the model. A satellite simulation system comprising: a user interface unit for receiving control commands and information from a user; A satellite model unit which separately stores information dependent on a simulation target satellite, unique characteristics of the simulation target model, and parameter information thereof, and performs a simulation required according to the control command; And a simulation kernel unit generating and controlling a schedule control command for simulation control of the satellite model unit, the onboard simulation unit, and an external interface unit by a control command input from the user interface unit, and collecting and managing simulation results. The satellite model unit receives a control command for simulation initialization from the simulation kernel unit, and generates a satellite modeling structure by setting a simulation target model, satellite dependency information, and unique characteristic information.

위성 시뮬레이션, 위성 모델, 컴포넌트 기반, 객체지향 기반 Satellite simulation, satellite model, component-based, object-oriented

Description

Satellite simulation system by component based satellite modeling

도 1은 본 발명에 따른 컴포넌트 기반 위성 모델링에 의한 위성 시뮬레이션 시스템에 대한 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of a satellite simulation system using component-based satellite modeling according to the present invention;

도 2는 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 위성 모델링 구조에 대한 일실시예 구성도,2 is a configuration diagram of an embodiment of a component-based satellite modeling structure to which the present invention is applied;

도 3a는 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 모델링에 대한 일실시예 예시도,3A illustrates an embodiment of component-based modeling to which the present invention is applied;

도 3b는 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 모델링에 대한 다른 실시예 예시도.3b illustrates another embodiment of component-based modeling to which the present invention is applied.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

10; 사용자 인터페이스부10; User interface

20; 시뮬레이션 커널부20; Simulation kernel part

30; 위성 모델부30; Satellite model

40; 온보드 시뮬레이션부40; Onboard simulation section

50; 외부 인터페이스부50; External interface

본 발명은 컴포넌트 기반 위성 모델링에 의한 위성 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성에 의존적인 데이터와 모델링 대상의 고유특성을 분리하여 컴포넌트 기반의 모델을 구성하고, 상기 모델을 구동시켜 각 구성요소를 이루는 프로세스의 스케줄링 및 시간관리를 하여 시뮬레이션을 하는, 컴포넌트 기반 위성 모델링에 의한 위성 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite simulation system by component-based satellite modeling, and more particularly, to construct a component-based model by separating the satellite-dependent data and the inherent characteristics of the modeling target, and to drive each model by driving the model. The present invention relates to a satellite simulation system based on component-based satellite modeling, which performs simulation by scheduling and time management of a process that forms a system.

전세계 각국은 고도의 정보화 사회를 지향하여 다양한 통신시스템의 개발에 박차를 가하고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 전세계 각국은 저궤도 다목적 위성 등 여러 위성들을 연구개발하고 있다. 상기와 같은 위성 시스템을 효과적으로 운영하기 위해서 위성 시뮬레이션 시스템은 매우 중요한 역할을 수행한다.Countries around the world are speeding up the development of various communication systems for the highly information society. As part of this effort, countries around the world are researching and developing satellites, including low-orbit multipurpose satellites. In order to effectively operate such a satellite system, the satellite simulation system plays a very important role.

일반적으로, 위성 시뮬레이션 시스템은 다양한 특성의 기계 장치를 포함하고 3차원 공간에서의 자세와 궤도 운동을 하는 위성을 다양한 시나리오 모델에 따라 운용 시뮬레이션한다. 즉, 상기 위성 시뮬레이션 시스템은 위성의 개발단계에서 위성관제시스템을 검증하기 위한 가상의 위성으로서 기능, 위성의 발사전 단계에서 위성운용자의 운용훈련 및 위성운용 리허설에 활용되는 기능, 위성 운용단계에서 위성에 전송될 원격명령(telecommand) 검증 및 위성의 이상상태 분석 기능 등에 대 한 시뮬레이션을 수행한다.In general, a satellite simulation system includes a mechanical device of various characteristics and simulates a satellite performing posture and orbital motion in three-dimensional space according to various scenario models. That is, the satellite simulation system functions as a virtual satellite for verifying the satellite control system at the satellite development stage, a function that is used for the training of the satellite operator at the pre-launch stage of the satellite and the rehearsal of the satellite operation, and the satellite at the satellite operation stage. Simulation of the telecommand to be transmitted to the system and analysis of the abnormal condition of the satellite are performed.

한편, 위성 시뮬레이션 시스템은 위성의 시뮬레이션을 수행하기 위해 위성이 운용되는 우주환경을 나타내는 우주환경 모델, 위성의 자세와 궤도운동을 나타내는 비행역학 모델, 위성의 센서/구동기/신호 송수신 장비를 비롯한 하드웨어 유닛 모델에 대한 다양한 모델링이 필요하다.On the other hand, the satellite simulation system is a hardware unit including a space environment model representing the space environment in which the satellite is operated to perform the simulation of the satellite, a flight dynamics model representing the attitude and orbital motion of the satellite, and a sensor / driver / signal transmission / reception device of the satellite. Various modeling of models is required.

종래의 위성 시뮬레이션 시스템은 위성이 개발될 때마다 시뮬레이션을 수행하기 위한 시뮬레이션 모델이 새롭게 개발되는 비용부담과 위험부담이 크고, 시뮬레이션 대상인 위성들이 비슷한 모듈로 제작되고 있다는 점에서 차츰 객체지향 설계기법에 의한 시뮬레이션 모델의 재사용성이 강조되고 있다.The conventional satellite simulation system has a large cost and risk of newly developing a simulation model for performing the simulation every time the satellite is developed, and gradually increases the object-oriented design technique in that the satellites to be simulated are made of similar modules. Reusability of simulation models is emphasized.

이러한 객체지향 설계기법에 의한 위성 시뮬레이션 방식은 시뮬레이션 모델간의 공통점을 추출하여 이를 아우르는 추상모델을 도입하고, 특정 시뮬레이션 시스템은 상기 추상모델로부터 특성을 상속받아 하위모델을 구성하는 방식이다.The satellite simulation method using the object-oriented design technique introduces an abstract model that extracts the commonness between the simulation models and includes it, and a specific simulation system is a method of inheriting characteristics from the abstract model to construct a submodel.

이와 같은 종래의 방식은 특성이 유사한 여러 개의 추상모델을 도입하거나 제1 추상모델로부터 상속받은 제2 추상모델을 도입하여 모델을 구현하게 되어 여러 단계의 상속에 의하여 모델링되는 단점이 있다. 즉, 상기와 같은 종래의 방식은 탑다운(top-down)방식으로 추상모델로부터 출발하여 하위 모델을 작성하게 되므로 추상모델과 다른 특성을 갖는 경우에 또 다른 추상모델을 작성해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 종래의 방식은 다양한 모델들을 모두 포함할 수 있는 일반화된 추상모델을 작성하는 것이 사실상 불가능하다.Such a conventional method has a disadvantage in that the model is implemented by introducing a plurality of abstract models having similar characteristics or by implementing a model by introducing a second abstract model inherited from the first abstract model. In other words, the conventional method as described above creates a sub-model starting from an abstract model in a top-down method, and thus, there is a need to prepare another abstract model when the abstract model has different characteristics. . In addition, the conventional approach is virtually impossible to create a generalized abstract model that can include all of the various models.

한편, 종래의 방식에서 위성 시뮬레이션 시스템의 개발에 충분히 적용되기 위해 각 모델의 컴포넌트(component) 기반의 설계기법을 이용해야 한다. 상기와 같은 종래의 컴포넌트 기반 방식은 부품 조립식 소프트웨어 개발이 가능하도록 하여 이미 정의되어 있는 각각의 컴포넌트 모델을 이용하여 전체 위성 시뮬레이션 시스템을 구성한다. On the other hand, in order to be sufficiently applied to the development of the satellite simulation system in the conventional method, the component-based design technique of each model should be used. The conventional component-based method as described above enables component assembly software development to construct an entire satellite simulation system using each component model that is already defined.

또한, 종래의 컴포넌트 기반 방식의 일례로 유럽 우주국(European Space Agency; ESA)에서 작성 배포중인 SMP 표준안은, 모델의 각종 형식을 카탈로그 파일로 정의하고 인터페이스 및 상속성을 고려하여 상세한 모델을 작성하며, 어셈블리 파일을 통해 모델 인스턴스를 연결한다. 또한, 상기 SMP 표준안에는 구성된 모델간의 혹은 모델과 시뮬레이션 환경 간의 각종 정보의 교환은 인터페이스를 통해 이루어진다. In addition, as an example of a conventional component-based method, the SMP standard, which is being prepared and distributed by the European Space Agency (ESA), defines various types of models as catalog files, creates detailed models in consideration of interfaces and inheritance, and generates assemblies. Connect model instances through a file. In addition, in the SMP standard, various types of information exchange between configured models or between a model and a simulation environment are performed through an interface.

하지만, 상기 SMP 표준안은 실제 시뮬레이션을 위해서는 정의된 모델을 특정 프로그래밍 언어로 매핑(mapping)하고, 각 모델의 고유특성이나 알고리즘과 같은 핵심 부분을 작성하는 과정이 요구되는 단점이 있다.However, the SMP standard has a disadvantage in that a process of mapping a defined model to a specific programming language and creating a core part such as a unique characteristic or an algorithm of each model is required for the actual simulation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 위성에 의존적인 데이터와 모델링 대상의 고유특성을 분리하여 컴포넌트 기반의 모델을 구성하고, 상기 모델을 구동시켜 각 구성요소를 이루는 프로세스를 스케줄링 및 시간관리를 하여 시뮬레이션을 하는, 컴포넌트 기반 위성 모델링에 의한 위성 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems and to meet the above demands, and to separate the satellite-dependent data and the intrinsic characteristics of the modeling object to construct a component-based model, and to drive the model. An object of the present invention is to provide a satellite simulation system by component-based satellite modeling, which performs simulation by scheduling and time management of a component forming process.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용자로부터 제어명령과 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부; 시뮬레이션 대상 위성에 의존적인 정보와, 시뮬레이션 대상 모델의 고유특성 및 그에 따른 파라미터 정보를 분리하여 저장하고, 상기 제어명령에 따라 요구되는 시뮬레이션을 수행하는 위성 모델부; 및 상기 사용자 인터페이스부로부터 입력된 제어명령에 의해 상기 위성 모델부와 온보드 시뮬레이션부와 외부 인터페이스부의 시뮬레이션 제어를 위한 스케줄 제어명령을 생성하여 제어하고, 시뮬레이션 결과를 수집 및 관리하는 시뮬레이션 커널부를 포함하되, 상기 위성 모델부는 상기 시뮬레이션 커널부로부터 시뮬레이션 초기화에 대한 제어명령을 입력받아 시뮬레이션 대상 모델, 위성의존 정보, 고유특성 정보를 설정하여 위성 모델링 구조를 생성하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the user interface for receiving a control command and information from the user; A satellite model unit which separately stores information dependent on a simulation target satellite, unique characteristics of the simulation target model, and parameter information thereof, and performs a simulation required according to the control command; And a simulation kernel unit generating and controlling a schedule control command for simulation control of the satellite model unit, the onboard simulation unit, and an external interface unit by a control command input from the user interface unit, and collecting and managing simulation results. The satellite model unit receives a control command for simulation initialization from the simulation kernel unit, and generates a satellite modeling structure by setting a simulation target model, satellite dependency information, and unique characteristic information.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또 한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features, and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 컴포넌트 기반 위성 모델링에 의한 위성 시뮬레이션 시스템에 대한 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of a satellite simulation system by component-based satellite modeling according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 위성 시뮬레이션 시스템은, 사용자 인터페이스부(user interface, 10), 시뮬레이션 커널부(simmulation kernel, 20), 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(onboard simulation, 40), 외부 인터페이스부(50)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the satellite simulation system according to the present invention includes a user interface 10, a simulation kernel 20, a satellite model unit 30, and an onboard simulation unit. 40, an external interface unit 50.

사용자 인터페이스부(10)는 위성 시뮬레이션 시스템의 운용자 즉, 사용자로부터 시뮬레이션을 전체적으로 운용 및 제어할 수 있도록 인터페이스를 제공한다. 이를 통해, 상기 사용자 인터페이스부(10)는 사용자에 의해 입력받은 각종 제어명령을 시뮬레이션 커널부(20)에 제공한다. 특히, 상기 사용자 인터페이스부(10)는 위성 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이션에 필요한 데이터와 그에 따른 파라미터(parameter)값을 입력받는다.The user interface unit 10 provides an interface for operating and controlling the simulation as a whole from the operator of the satellite simulation system, that is, the user. Through this, the user interface unit 10 provides various control commands input by the user to the simulation kernel unit 20. In particular, the user interface unit 10 receives data necessary for simulation of the satellite simulation system and parameter values accordingly.

시뮬레이션 커널부(20)는 사용자 인터페이스부(10)로부터 입력받은 제어명령을 처리하여 전체적인 시뮬레이션을 관리한다. 즉, 상기 시뮬레이션 커널부(20)는 입력받은 제어명령을 처리하여 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)를 관리한다.The simulation kernel 20 processes the control command received from the user interface 10 to manage the overall simulation. That is, the simulation kernel 20 processes the received control command to manage the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50.

이에 대해 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.In detail, it is as follows.

시뮬레이션 커널부(20)는 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40) 및 외부 인터페이스부(50)의 위성모델 프로세스를 스케줄링(scheduling) 제어를 통해 실행시키고, 이의 결과로 발생되는 각종 이벤트(event)를 수집 및 관리한다.The simulation kernel unit 20 executes the satellite model process of the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50 through scheduling control, and generates various events ( Collect and manage events.

시뮬레이션 커널부(20)는 앞서 언급한 기능을 수행하기 위해, 시뮬레이션 제어모듈(21), 타이머 모듈(22), 스케줄링 모듈(23), 시간관리 모듈(24), 이벤트 관리모듈(25), 이벤트 로그모듈(26)을 포함한다.The simulation kernel unit 20 performs a simulation control module 21, a timer module 22, a scheduling module 23, a time management module 24, an event management module 25, and an event in order to perform the aforementioned functions. And a log module 26.

시뮬레이션 제어모듈(21)은 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)의 프로세서로 전송하기 위한 제어명령을 타이머 모듈(22)로 전송한다. The simulation control module 21 transmits a control command to the timer module 22 for transmitting to the processor of the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50.

상기 타이머 모듈(22)은 시뮬레이션 제어모듈(21)에서 전송된 제어명령에 대응된 타임틱(time tick)을 생성하여 스케줄링 모듈(23)로 전송한다. The timer module 22 generates a time tick corresponding to the control command transmitted from the simulation control module 21 and transmits the time tick to the scheduling module 23.

상기 스케줄링 모듈(23)은 상기 타이머 모듈(22)에서 전송된 타임틱에 따라 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)의 위성모델 프로세서의 실행 스케줄을 제어한다.The scheduling module 23 controls the execution schedule of the satellite model processor of the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50 according to the time tick transmitted from the timer module 22. .

한편, 상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 시간관리 모듈(24)로부터 컴퓨터의 시스템 시간과 시뮬레이션 시간을 전송받는다. 이때, 상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 전송받은 컴퓨터의 시스템 시간과 시뮬레이션 시간을 동기화하여 시뮬레이션을 진행한다.On the other hand, the simulation control module 21 receives the computer system time and simulation time from the time management module 24. At this time, the simulation control module 21 performs a simulation by synchronizing the system time and the simulation time of the computer received.

시뮬레이션 제어모듈(21)은 시뮬레이션 초기화단계에서 타이머 모듈(22)을 통해 타임틱을 1회 발생시킨다. 이때, 스케줄모듈(23)은 상기 시뮬레이션 제어모듈(21)의 요청에 의해 상기 타이머 모듈(22)로부터 발생된 타임틱 1회에 의해 위성 모델부(20), 온보드 시뮬레이션부(30), 외부 인터페이스부(50)의 위성모델 프로세스를 한번 수행시켜 시뮬레이션을 초기화시킨다. 이에 따라, 위성 모델부(30)는 후술할 위성의존 정보를 설정함으로써 해당 위성의 구성에 따른 시뮬레이션이 가능하게 된다.The simulation control module 21 generates the time tick once through the timer module 22 in the simulation initialization step. At this time, the schedule module 23 is the satellite model unit 20, the onboard simulation unit 30, the external interface by one time tick generated from the timer module 22 at the request of the simulation control module 21 The satellite model process of the unit 50 is performed once to initialize the simulation. Accordingly, the satellite model unit 30 enables the simulation according to the configuration of the satellite by setting satellite dependent information to be described later.

부가적으로, 상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 시뮬레이션이 초기화되면, 각종 파라미터들을 초기화하고 시뮬레이션 시간과 컴퓨터 시스템 시간을 동기화시켜 실시간 시뮬레이션이 가능하도록 한다.In addition, when the simulation is initialized, the simulation control module 21 initializes various parameters and synchronizes the simulation time with the computer system time to enable real-time simulation.

시뮬레이션 제어모듈(21)은 시뮬레이션 스케줄에 따라 시뮬레이션이 초기화된 후 시뮬레이션의 시작단계에서 타이머 모듈(22)을 통해 타임틱을 연속적으로 발생시켜 시뮬레이션을 시작한다.After the simulation is initialized according to the simulation schedule, the simulation control module 21 continuously generates time ticks through the timer module 22 to start the simulation.

상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 타이머 모듈(22)의 단위시간당 타임틱의 발생주기를 변화시킴으로써, 시뮬레이션의 진행속도를 제어한다. 즉, 상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 시뮬레이션을 실시간보다 빠르게 수행하려면 타이머 모듈(22)로 단위시간당 타임틱의 발생주기를 빠르게 하도록 요청하고, 시뮬레이션을 실시간보다 느리게 수행하려면 타이머 모듈(22)로 단위시간당 타임틱의 발생주기를 느리게 하도록 요청한다.The simulation control module 21 controls the speed of simulation by changing the generation period of time ticks per unit time of the timer module 22. That is, the simulation control module 21 requests the timer module 22 to speed up the generation cycle of time ticks per unit time to perform the simulation faster than the real time, and the unit to the timer module 22 to perform the simulation slower than the real time. Request to slow down the occurrence of time ticks per hour.

상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 타이머 모듈(22)을 통해 타임틱 발생을 중 지시켜 시뮬레이션의 일시정지를 수행한다. 이후, 상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 타이머 모듈(22)를 통해 타임틱을 계속 발생시켜 일시정지된 시뮬레이션을 재시작한다. The simulation control module 21 stops the time tick generation through the timer module 22 to perform the pause of the simulation. Thereafter, the simulation control module 21 continuously generates a time tick through the timer module 22 to restart the paused simulation.

상기 시뮬레이션 제어모듈(21)은 타이머 모듈(22)에서 타임틱 발생을 중지시킴으로써 시뮬레이션을 종료하는데, 이때 상기 타이머 모듈(22)은 스케줄링 모듈(23)로 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)의 프로세스로 종료명령을 전송하도록 한다.The simulation control module 21 terminates the simulation by stopping the generation of time ticks in the timer module 22. At this time, the timer module 22 is the scheduling module 23, the satellite model unit 30, the onboard simulation unit ( 40), the termination command is transmitted to the process of the external interface unit 50.

타이머(timer) 모듈(22)은 시뮬레이션 제어모듈(21)로부터 제어명령을 전송받고, 상기 제어명령에 대응하는 타임틱을 생성하여 스케줄링 모듈(23)로 전송한다. 이때, 상기 타이머 모듈(22)은 타임틱 생성에 대한 정보를 시간관리 모듈(24)로 전송하여 시뮬레이션 시간을 갱신하게 한다.The timer module 22 receives a control command from the simulation control module 21, generates a time tick corresponding to the control command, and sends the control command to the scheduling module 23. At this time, the timer module 22 transmits information on the time tick generation to the time management module 24 to update the simulation time.

스케줄링 모듈(23)은 타이머 모듈(22)로부터 제어명령에 대응하는 타임틱을 제공받고 스케줄링 시간에 계획된 시뮬레이션 스케줄을 호출하여 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)로 실행명령을 전달한다.The scheduling module 23 receives the time tick corresponding to the control command from the timer module 22 and calls the simulation schedule planned at the scheduling time, so that the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50 are provided. Pass the command to.

시간관리 모듈(24)은 컴퓨터의 시스템 시간과 시뮬레이션 시간을 관리한다. 특히, 상기 시간관리 모듈(24)은 시뮬레이션 시간의 진행을 타이머 모듈(22)의 타임틱에 따라 관리한다. 또한, 상기 시간관리 모듈(24)은 컴퓨터의 시스템시간과 시뮬레이션 시간을 시뮬레이션 제어모듈(21)에 제공한다. 또한, 상기 시간관리 모듈(24)은 시뮬레이션 시간을 GPS 위성 표준시(GPS constellation time), 그리니치 표준시(Greenwich Mean Time; GMT), 한국 표준시(Korea Standard Time; KST), GPS 시간 등의 시간으로 상호 변환한다.The time management module 24 manages computer system time and simulation time. In particular, the time management module 24 manages the progress of the simulation time according to the time tick of the timer module 22. In addition, the time management module 24 provides the system control time and the simulation time of the computer to the simulation control module 21. In addition, the time management module 24 converts the simulation time into time such as GPS constellation time, Greenwich Mean Time (GMT), Korea Standard Time (KST), GPS time, and the like. do.

이벤트 관리모듈(25)은 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)의 프로세스로부터 발생하는 모든 이벤트정보를 수집하여 중요도에 따라 관리한다. 또한, 상기 이벤트 관리모듈(25)은 수집한 상기 이벤트정보를 시뮬레이션 제어모듈(21)과 이벤트 로그모듈(26)로 전송한다.The event management module 25 collects all event information generated from the processes of the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50 and manages them according to importance. In addition, the event management module 25 transmits the collected event information to the simulation control module 21 and the event log module 26.

이벤트 로그모듈(26)은 이벤트 관리모듈(25)로부터 전송받은 이벤트를 저장한다. 이때, 상기 이벤트 로그모듈(26)은 상기 이벤트 정보를 사용자에게 제공한다(예를 들어, 이벤트 정보를 화면에 디스플레이, 이벤트 정보를 프린터로 출력 등).The event log module 26 stores the event received from the event management module 25. At this time, the event log module 26 provides the event information to the user (for example, display the event information on the screen, output the event information to the printer, etc.).

이하, 위성 모델부(30), 온보드 시뮬레이션부(40), 외부 인터페이스부(50)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the satellite model unit 30, the onboard simulation unit 40, and the external interface unit 50 will be described.

위성 모델부(30)는 위성의 하드웨어 유닛(unit) 모델, 위성의 궤도 및 자세 역학모델을 포함하는 비행역학모델, 위성이 운용되는 우주환경을 모델링하는 우주환경모델로 구성된다. 특히, 상기 위성 모델부(30)는 온보드 시뮬레이션부(40)와 폐쇄반복(closed loop)을 이뤄 시뮬레이션을 수행한다.The satellite model unit 30 is composed of a hardware unit model of a satellite, a flight dynamics model including a satellite orbit and attitude dynamics model, and a space environment model for modeling a space environment in which the satellite is operated. In particular, the satellite model unit 30 performs a simulation by forming a closed loop with the onboard simulation unit 40.

온보드 시뮬레이션부(40)는 위성의 온보드 컴퓨터에 탑재되어 위성을 제어하는 비행 소프트웨어의 기능을 시뮬레이션한다. 이때, 상기 온보드 시뮬레이션부(40)는 비행 소프트웨어(flight software)를 크로스 컴파일(cross compile)하거나 프로세스 에뮬레이터(emulator) 상의 실행파일에 상기 비행 소프트웨어를 탑재시켜 시뮬레이션한다.The onboard simulation unit 40 is mounted on the satellite's onboard computer to simulate the function of the flight software controlling the satellite. In this case, the onboard simulation unit 40 cross-compiles flight software or simulates by mounting the flight software on an executable file on a process emulator.

외부 인터페이스부(50)는 사용자가 위성을 운용하기 위한 위성관제시스템과의 인터페이스를 제공한다. 특히, 상기 외부 인터페이스부(50)는 시뮬레이션 커널부(20)가 위성관제시스템으로부터 원격명령(telecommand)을 수신하여 원격측정(telemetry)을 주기적으로 전송할 수 있게 한다.The external interface unit 50 provides an interface with the satellite control system for the user to operate the satellite. In particular, the external interface unit 50 allows the simulation kernel unit 20 to receive a telecommand from the satellite control system and periodically transmit a telemetry.

도 2는 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 위성 모델링 구조에 대한 일실시예 구성도이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a component-based satellite modeling structure to which the present invention is applied.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 위성 모델링 구조는, 모델(100), 입력데이터(input, 101), 위성에 의존적인 정보(이하, "위성의존 정보"라 함, 102), 출력데이터(output, 103), 모델링 대상의 고유특성 정보(이하, "고유특성 정보"라 함, 104)로 구성된다. 본 발명의 컴포넌트 기반의 위성 모델링 구조는 위성 모델부(30)에 의해 구현되며, 위성의존 정보와 고유특성 정보를 분리하여 컴포넌트 기반의 모델을 구성한다. As shown in FIG. 2, the component-based satellite modeling structure to which the present invention is applied includes the model 100, input data 101, and satellite-dependent information (hereinafter, referred to as "satellite zone information"). 102), output data 103, and unique characteristic information (hereinafter, referred to as "unique characteristic information") 104 to be modeled. The component-based satellite modeling structure of the present invention is implemented by the satellite model unit 30, and separates the satellite dependency information and the unique characteristic information to form a component-based model.

이하, 본 발명의 위성 모델링 구조에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the satellite modeling structure of the present invention will be described in detail.

모델(100)은 시뮬레이션 모델이 가지는 알고리즘(algorithm)으로 입/출력데이터(101, 103), 위성의존 정보(102) 및 고유특성 정보(104)를 이용한다.The model 100 uses input / output data 101 and 103, satellite dependency information 102, and unique characteristic information 104 as algorithms of the simulation model.

위성의존 정보(102)는 모델링 대상 모델이 시뮬레이션 대상 위성에 어떻게 연결되는지를 나타내는 부분이다. 특히, 상기 위성의존 정보(102)는 변경할 수 있게 하여 서로 다른 위성에서도 모델을 재활용할 수 있도록 한다.The satellite dependency information 102 is a part that shows how the model to be modeled is connected to the satellite to be simulated. In particular, the satellite dependent information 102 can be changed to allow models to be reused in different satellites.

고유특성 정보(104)는 모델링 대상 모델이 가지고 있는 고유특성이나 그에 따른 파라미터 값을 설정해 준다.The unique characteristic information 104 sets the unique characteristic of the model to be modeled and the parameter value accordingly.

부가적으로, 위성 모델링 구조는 모델명(model name), 모델에 대한 설명(model description), 모델 카테고리(model category), 개발자(author), 수정사항(modification) 등의 모델 상세 부분(model specification)이 작성되어, 해당 모델을 다른 사용자가 쉽게 접근하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the satellite modeling structure may include model specifications such as model name, model description, model category, author, and modification. It is desirable to create a model so that other users can easily access the model.

한편, 위성 모델부(30)는 시뮬레이션 커널부(20)로부터 시뮬레이션 초기화에 대한 제어명령을 입력받아 모델(100), 위성의존 정보(102), 고유특성 정보(104)를 설정하여 위성 모델링 구조를 생성한다.Meanwhile, the satellite model unit 30 receives the control command for the simulation initialization from the simulation kernel unit 20 and sets the model 100, the satellite dependency information 102, and the unique characteristic information 104 to construct the satellite modeling structure. Create

또한, 위성 모델부(30)는 시뮬레이션 스케줄에 따라 시뮬레이션이 수행될 때 입력데이터(101)를 제공받아 해당 모델의 시뮬레이션을 수행하고, 상기 시뮬레이션이 진행되어 발생된 이벤트 정보인 해당 모델의 출력데이터(103)를 시뮬레이션 커널부(30)에 제공한다. In addition, the satellite model unit 30 receives the input data 101 when the simulation is performed according to a simulation schedule to perform the simulation of the corresponding model, and output data of the corresponding model which is event information generated by the simulation. 103 is provided to the simulation kernel unit 30.

또한, 위성 모델부(30)는 시뮬레이션 커널부(20)로부터 전송받은 시뮬레이션 스케줄의 종료명령에 따라 해당 모델의 시뮬레이션을 종료한다.In addition, the satellite model unit 30 terminates the simulation of the model in accordance with the command to end the simulation schedule received from the simulation kernel unit 20.

도 3a는 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 모델링에 대한 일실시예 예시도이다.3A is a diagram illustrating an embodiment of component-based modeling to which the present invention is applied.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 모델은, 위성의 하드웨어 유닛에 대한 모델의 예로서 위성의 정밀태양센서 모델(Fine Sun Sensor; FSS, 110)이다.As shown in FIG. 3A, the component-based model to which the present invention is applied is a fine sun sensor (FSS) 110 of a satellite as an example of a model for a hardware unit of a satellite.

정밀태양센서 모델(110)은 입력데이터(111)로서 정밀태양센서의 스위치 온/오프 상태, 정밀태양센서의 동작상태, 위성 몸체 좌표계에서의 태양벡터, 일식상황, 이상상태 요청, 잡음 플래그를 입력받아 정밀태양센서 모델(110) 내의 알고리즘에 따라 출력데이터(113)로서 정밀태양센서의 카운트값과 정밀태양센서의 전류값을 출력한다. The precision solar sensor model 110 inputs the switch on / off state of the precision solar sensor, the operation state of the precision solar sensor, the sun vector in the satellite body coordinate system, the eclipse situation, the abnormal state request, and the noise flag as the input data 111. And outputs the count value of the precision solar sensor and the current value of the precision solar sensor as output data 113 according to the algorithm in the precision solar sensor model 110.

또한, 정밀태양센서 모델(110)은 자신의 FOV(Field Of View), 데이터 변환 Scale Factor, 요구전력, 전압정보 등의 정밀태양센서만의 특성을 나타내는 데이터 즉, 고유특성 정보(114)를 가져야 한다. In addition, the precision solar sensor model 110 should have data indicating unique characteristics of the precision solar sensor such as its field of view (FOV), data conversion scale factor, required power, and voltage information, that is, unique characteristic information 114. do.

또한, 정밀태양센서 모델(110)은 위성마다 정밀태양센서의 장착 지향방향이 다르므로, 이를 위해 정밀태양센서의 지향방향 정보(FSS Orientation, 즉 Direction Cosine Matrix)와 같은 위성의존 정보(112)를 외부에서 설정할 수 있는 컴포넌트 기반의 정밀태양센서 모델을 구성한다.In addition, since the precision solar sensor model 110 has different mounting orientation directions of the precision solar sensor for each satellite, for this purpose, satellite dependent information 112 such as FSS Orientation (ie, Direction Cosine Matrix) of the precision solar sensor is used for this purpose. Construct a component-based precision solar sensor model that can be configured externally.

이를 통해, 상기 정밀태양센서 모델(110)은 특성에 따라 상기와 같은 하드웨어 유닛 모델 컴포넌트로 모델링 및 구현이 되어 다른 위성의 시뮬레이션에서 활용할 수 있다.Through this, the precision solar sensor model 110 can be modeled and implemented as the hardware unit model components according to the characteristics can be utilized in the simulation of other satellites.

도 3b는 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 모델링에 대한 다른 실시예 예시도이다.3B is a diagram illustrating another embodiment of component-based modeling to which the present invention is applied.

도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 컴포넌트 기반의 모델은, 위성 궤도 및 자세 역학모델을 포함하는 비행역학모델에 대한 모델의 예로서 위성의 궤도역학 모델(Orbit Dynamics, 120)이다.As shown in FIG. 3B, the component-based model to which the present invention is applied is an orbit dynamics model 120 of an satellite as an example of a model for a flight dynamics model including a satellite orbital and attitude dynamics model.

궤도역학 모델(120)은 뉴턴의 운동 법칙과 만유인력 법칙을 근거로 미분 방정식 형태로 표현되고, 지구 비대칭 중력장, 대기 항력, 태양과 달의 인력, 태양 복사압 등과 같은 교란력 성분, 위성체 추력기 사용에 따른 추력 성분이 포함된다. The orbital dynamics model 120 is expressed in the form of a differential equation based on Newton's law of motion and the universal gravitational law, and is used for the use of satellite thrusters, such as earth asymmetric gravitational fields, atmospheric drag, sun and moon attraction, solar radiation, etc. According to the thrust component is included.

즉, 상기 궤도역학 모델(120)은 입력데이터(121)로서 위성의 위치 및 속도 또는 궤도요소를 나타내는 초기조건, 교란력 성분, 사용자의 선택에 따라 달라질 수 있는 교란력 포함 플래그, 일식상황, 추력 성분, 추진제 질량을 입력받아 궤도역학 모델(120) 내의 알고리즘에 따라 출력데이터(123)로서 위성의 위치 및 속도를 출력한다.That is, the orbital dynamics model 120 is an input data 121 as an initial condition indicating the position and velocity of the satellite or the orbital element, a disturbance force component, a flag including a disturbance force that can vary according to the user's selection, solar eclipse, thrust The component and the propellant mass are input to output the position and velocity of the satellite as output data 123 according to an algorithm in the orbital dynamics model 120.

또한, 궤도역학 모델(120)은 시뮬레이션하고자 하는 궤도의 특성에 따라 필요한 파라미터 즉, 고유특성 정보(124)를 가져야 한다. 이때, 상기 궤도역학 모델(120)은 고유특성 정보(124)로서 지구중력상수를 갖는데, 이를 통해 지구를 중심으로 운동하는 궤도를 계산하는 모델임을 알 수 있다.In addition, the orbital dynamics model 120 should have the necessary parameters, that is, the unique characteristic information 124 according to the characteristics of the track to be simulated. In this case, the orbital dynamics model 120 has a global gravity constant as the intrinsic characteristic information 124, through which the orbital dynamics model 120 calculates the orbit around the earth.

또한, 궤도역학 모델(120)은 위성의 형태나 운용기간에 따라 건조질량(dry mass)이 다르므로, 이를 위성의존 정보(122)로 취급하여 외부에서 설정할 수 있는 컴포넌트 기반의 궤도역학 모델을 구성한다.In addition, since the orbital dynamics model 120 has a dry mass different according to the type or operation period of the satellite, the orbital dynamics model 120 constitutes a component-based orbital dynamics model that can be set externally by treating it as satellite dependency information 122. do.

이를 통해, 상기 궤도역학 모델(120)은 상기와 같은 궤도 및 자세 역학모델을 포함하는 비행역학모델에 대한 부분을 컴포넌트로 모델링 및 구현이 되어 다른 위성의 시뮬레이션에서 활용할 수 있다.In this way, the orbital dynamics model 120 is modeled and implemented as a component of the flight dynamics model including the orbital and attitude dynamics model as described above can be utilized in the simulation of other satellites.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

상기와 같은 본 발명은 실제하드웨어 유닛과 같이 검증된 하드웨어 컴포넌트를 이를 새로운 위성의 시뮬레이션 장치의 구현에 활용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 시뮬레이션 대상 위성이 변경되어도 쉽게 확장하여 적용할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect that can be utilized in the implementation of a new satellite simulation device using the verified hardware components, such as the actual hardware unit. In addition, the present invention has the effect that can be easily extended and applied even if the simulation target satellite is changed.

Claims

A user interface which receives a control command and information from a user;

A satellite model unit which separately stores information dependent on a simulation target satellite, unique characteristics of the simulation target model, and parameter information thereof, and performs a simulation required according to the control command; And

It includes a simulation kernel unit for generating and controlling a schedule control command for the simulation control of the satellite model unit, on-board simulation unit and the external interface unit by the control command input from the user interface unit, and collects and manages the simulation results,

The satellite model unit receives a control command for simulation initialization from the simulation kernel unit and sets a simulation target model, satellite dependency information, and unique characteristic information to generate a satellite modeling structure. system.

The method of claim 1,

The simulation kernel unit,

A time management module for managing simulation time and system time of the computer;

A simulation control module which receives a simulation time and a system time of a computer from the time management module and generates a control command according to time when a control command is input through the user interface unit;

A timer module generating a time tick corresponding to a control command transmitted from the simulation control module and transmitting information on the time tick generation to the time management module;

A scheduling module for transmitting a command to control a simulation schedule according to the time tick transmitted from the timer module to the satellite model unit, the onboard simulation unit, and the external interface unit;

An event management module for collecting and managing event information on output data transmitted from the satellite model unit, the onboard simulation unit, and the external interface unit; And

An event log module for storing the event information

Satellite simulation system by component-based satellite modeling comprising a.

The method of claim 2,

The simulation control module is a satellite simulation system by component-based satellite modeling, characterized in that for controlling the progress speed of the simulation by controlling the time tick generation period of the timer module.

The method of claim 2,

The simulation control module is a satellite simulation system according to the component-based satellite modeling, characterized in that to stop the generation of the time tick of the timer module to stop the simulation, and continue generating the time tick to restart the stopped simulation.

According to claim 1,

The satellite model unit is a satellite simulation system by component-based satellite modeling, characterized in that for performing the simulation by performing a closed iteration with the onboard simulation unit.

According to claim 1,

Satellite dependent information of the satellite model unit is a satellite simulation system by component-based satellite modeling, characterized in that can be changed by the user.

delete

According to claim 1,

And the satellite model unit terminates the simulation of the corresponding model according to the termination command of the simulation schedule received from the simulation kernel unit.