KR100911162B1

KR100911162B1 - 위성 관제 장치

Info

Publication number: KR100911162B1
Application number: KR1020070134248A
Authority: KR
Inventors: 권재욱; 윤영수; 최종연; 조승원; 김영윤
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-08-06
Also published as: KR20090066623A

Abstract

본 발명은 지상 시험 장치와 명령 전송 모듈 및 텔레미트리 수신 모듈을 공유하는 지상국 위성 관제 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 인공위성과의 송수신 데이터를 CCSDS 포맷에 맞추어 처리하는 CCSDS 프로세싱부와, 패킷 테이블과 텔레미트리 테이블로 이루어진 데이터베이스 파일을 저장하는 메모리 DB와, 인공위성으로 전송해야 할 명령들을 순서대로 정렬시켜놓는 명령 플랜 매니저부와, 순서대로 정렬된 명령들을 패킷 테이블을 참조하여 미리 정해진 포맷대로 처리하여 명령 프레임을 생성한 후 CCSDS 프로세싱부로 전달하는 명령 프레임 생성부와, CCSDS 프로세싱부로부터 수신된 데이터에서 텔레미트리 테이블을 참조하여 실효값을 추출해내는 텔레미트리 수신부 및, 추출된 실효값을 표시하는 텔레미트리 뷰어부를 포함하고, 메모리 DB, 명령 프레임 생성부 및 텔레미트리 수신부를 지상 시험 장치의 위성 기능 시험 장비(SOCE)와 공유한다. 본 발명에 따르면 위성관제운용 및 위성기능시험 사이에서 발생하던 기존의 명령생성 및 데이터 해독 결과의 불일치를 방지할 수 있으며, 동일한 기능의 중복 개발에 의한 낭비를 방지할 수 있다.

위성, 공유, 텔레미트리, 지상국, SOCE, MCE

Description

위성 관제 장치{Satellite Mission Control Apparatus}

본 발명은 지상국 위성 관제 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 지상 시험 장치와 명령 전송 모듈 및 텔레미트리 수신 모듈을 공유하는 위성 관제 장치에 관한 것이다.

우주 기술을 대표하는 인공 위성 기술은 광학, 시스템 공학, 전자 공학, 재료 공학, 기계 공학, 컴퓨터 공학 및 기타 여러 학문분야가 종합되어 인공 위성을 설계, 제작, 조립 및 성능 검증을 수행하는 복합 기술이다.

특히 인공 위성 1대를 발사하는데 있어서 수천억 원이 소모될 정도로 인공위성 기술은 대자본 기술이며, 일단 발사 후 고장이 발생하면 지상으로 회수하여 수리가 불가능하기 때문에 이로 인한 경제적 손실이 막대하다.

따라서 인공 위성이 발사되어 실제로 운용될 우주 환경에서의 높은 안전성과 신뢰성을 보증하기 위하여 초기 설계부터 제작, 성능 검증 단계에 이르기까지 각 단계 별로 지상에서 엄격한 시험 평가 작업이 수반된다.

일반적으로 인공위성 설계와 조립 후 발사하기 전까지 위성체(Satellite)의 전력계, 자세제어계 및 원격측정 명령계 등의 요구에 따라 위성체가 정상적으로 기 능을 수행하는지 검증하기 위해서 지상에서 지상지원장비(Electronic Ground Support Equipment, EGSE)를 사용하여 위성체 기능 시험이 수행되고 있다. 특히 위성체 기능 시험을 위한 명령 및 데이터 송수신, 텔레미트리 분석 및 디스플레이 등의 기능을 위성 기능 시험 장치(Satellite Overall Control Equipment: SOCE)서 수행한다.

한편 이렇게 인공위성 발사 전까지 지상지원장비(EGSE)를 통해 위성 기능 시험을 수행한 후 이상이 없으면 발사체를 통해 인공위성을 우주 공간으로 발사한다. 그 후에는 지상국에서 인공위성을 관제하여 주어진 임무를 수행하게 하는데 이때 사용되는 장비가 MCE(Mission Control Equipment:위성 임무 관제 장치)이다. MCE도 위성기능시험장비에서 사용되는 SOCE와 마찬가지로 명령 및 데이터 송수신, 텔레미트리 분석 및 디스플레이 기능을 동일하게 수행한다.

그런데 SOCE 및 MCE는 각각 위성기능시험과 위성관제운용이라는 서로 다른 목적을 추구하기 때문에 서로 상이한 설계개념을 가지고 독자적으로 개발되어왔다. 이렇게 두 장비가 서로 상이한 설계개념을 가지고 독자 개발됨으로써 실제 위성관제운용을 할 때 위성기능시험을 할 때와 비교하여 명령생성 및 데이터 해독 결과가 불일치한 부분이 존재하는 경우가 있었다. 아울러 동일한 기능의 중복 개발이라는 낭비가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지상 시험 장치와 명령 전송 모듈 및 텔레미트리 수신 모듈을 공유하는 지상국 위성 관제 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 장치는 인공위성과의 송수신 데이터를 CCSDS 포맷에 맞추어 처리하는 CCSDS 프로세싱부와, 패킷 테이블과 텔레미트리 테이블로 이루어진 데이터베이스 파일을 저장하는 메모리 DB와, 인공위성으로 전송해야 할 명령들을 미리 순서대로 정렬시켜놓는 명령 플랜 매니저부와, 상기 순서대로 정렬된 명령들을 상기 패킷 테이블을 참조하여 미리 정해진 포맷대로 처리하여 명령 프레임을 생성한 후 상기 CCSDS 프로세싱부로 전달하는 명령 프레임 생성부와, 상기 CCSDS 프로세싱부로부터 수신된 데이터에서 상기 텔레미트리 테이블을 참조하여 실효값을 추출해내는 텔레미트리 수신부 및, 상기 추출된 실효값을 표시하는 텔레미트리 뷰어부를 포함하고, 상기 메모리 DB, 상기 명령 프레임 생성부 및 상기 텔레미트리 수신부를 지상 시험 장치의 위성 기능 시험 장비(SOCE)와 공유한다.

상기 CCSDS 프로세싱부에서 상기 인공 위성에서 수신된 데이터를 CCSDS 포맷에 따라 처리하여 구해지는 VCDU 데이터를 로데이터(Raw Data)로 상기 메모리 DB에 저장하는 것이 바람직하다.

상기 SOCE와 동일한 데이터베이스 스키마를 가지는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 위성관제운용 및 위성기능시험 사이에서 발생 하던 기존의 명령생성 및 데이터 해독 결과의 불일치를 방지할 수 있으며, 동일한 기능의 중복 개발에 의한 낭비를 방지할 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지상 시험 장치와 명령 전송 모듈 및 텔레미트리 수신 모듈을 공유하는 지상국 위성 관제 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 1을 참조하면, 지상 시험 장치(20)는 CCSDS 처리부(21), 명령 선택부(22), 텔레미트리 보고부(23), 명령 프레임 생성부(31), 메모리 데이터베이스(32), 데이터베이스관리부(33) 및 텔레미트리 수신부(34) 및 데이터베이스 파일 로더부(35)를 포함한다.

CCSDS 처리부(21)는 지상 시험 장치(20)의 TTCE(Telecommand Telemetry Control Equipment)의 CORTEX 장비로 구현될 수 있으며, 명령 선택부(22), 텔레미트리 보고부(23), 명령 프레임 생성부(31), 메모리 데이터베이스(32), 데이터베이스관리부(33), 텔레미트리 수신부(34) 및 데이터베이스 파일 로더부(35)는 지상 시험 장치(20)에서 사용하는 SOCE(Satellite Overall Control Equipment: SOCE)로 구현될 수 있다.

한편 본 발명에 따른 위성 관제 장치(Mission Control Equipment, MCE:10)는 CCSDS 프로세싱부(11), 명령 플랜 매니저부(12), 텔레미트리 뷰어부(13), 명령 프 레임 생성부(31), 메모리 데이터베이스(32), 데이터베이스관리부(33), 텔레미트리 수신부(34) 및 데이터베이스 파일 로더부(35)를 포함하며, 도 1에 예시한 바와 같이 구성요소 중에서 명령 프레임 생성부(31), 메모리 데이터베이스(32), 데이터베이스관리부(33), 텔레미트리 수신부(34) 및 데이터베이스 파일 로더부(35)는 SOCE의 장비를 공유하도록 구현된다.

먼저 지상 시험 장치(20)에 대해서 설명한다.

지상 시험 장치(20)는 인공위성 발사 전에 전력계, 자세제어계 및 원격측정 명령계 등이 제대로 동작하는지 검증하는 장비로서 위성명령을 전송하고 그에 대한 응답 신호를 수신하여 인공위성의 정상 동작 여부를 검증한다.

도 2를 참고하여 지상 시험 장치(20)의 동작에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 명령 선택부(22)는 위성 시험 관리자에 의해 인공위성에 전송하고자 하는 명령 니모닉(Command Mnemonic)이 선택되면 이를 명령 프레임 생성부(31)로 전달한다(S210). 보다 자세하게는 명령 선택부(22)는 지상 시험 장치(20)의 SOCE를 구성하는 RTTM(Real-Time Test Manager)에서 사용자로부터 명령 니모닉(Command Mnemonic)를 선택 받기 위한 모듈로 구현될 수 있다.

명령 프레임 생성부(31)는 명령 선택부(22)에서 선택된 명령 니모닉(Command Mnemonic)이 전달되면 명령 니모닉의 실제 헥사(Hexa)값을 메모리 데이터베이스(32:이하 '메모리 DB' 라함)을 참조하여 미리 정해진 명령 포맷대로 명령 프레임을 생성한다(S220).

이후 CCSDS 처리부(21)는 명령 프레임 생성부(31)로부터 전달된 명령 프레임 을 CCSDS(Consultative Committee for Space Data System) 규격에 맞추어 CLTU(Command Link Transmission Unit)로 캡슐화하여 인공위성(40)으로 케이블을 통해 베이스밴드(baseband)로 전송한다(S230).

다음으로 CCSDS 처리부(21)는 위성 명령에 대한 응답으로 내려오는 데이터를 CCSDS 프로세싱을 거쳐 동기 패턴 검출, 디랜덤마이징(De-randomizing), RS 디코딩을 완료하고 VCDU(Virtual Channel Data Unit) 데이터만을 추출하여 텔레미트리 수신부(34)로 전달한다(S240).

텔레미트리 수신부(34)는 수신된 VCDU 데이터 중에서 메모리 DB(32)를 참조하여 실효값(원격 측정값:telemetry)을 추출하여(S250), 텔레미트리 보고부(23)를 통해 사용자에게 시현해준다(S260). 이를 위해 텔레미트리 수신부(34)는 텔레미트리 파싱엔진(34a)을 포함한다. 한편 텔레미트리 수신부(34)는 수신된 VCDU를 나중에 과거 데이터로 검색하여 이용할 수 있기 때문에 DBMS관리부(33)를 통해 메모리 DB(32)에 저장한다(S270).

그러면 도 3을 참고하여 위성 관제 장치(10)의 동작에 대해 설명한다.

도 1 및 도 3을 참고하면, 명령 플랜 매니저부(12)는 인공 위성 운영 시 인공 위성(40)으로 전송해야 할 명령들을 미리 순서대로 정렬시켜 놓고 인공 위성(40)과 통신하는 그 순간에 명령 프레임 생성부(31)로 전달한다(S310).

명령 프레임 생성부(31)는 명령 플랜 매니저부(12)에서 전달된 명령을 미리 정해진 포맷대로 처리하여 명령 프레임을 생성한 후 CCSDS 프로세싱부(11)로 전달한다(S320).

CCSDS 프로세싱부(11)는 명령 프레임 생성부(31)로부터 전달된 명령 프레임을 CCSDS(Consultative Committee for Space Data System) 규격에 맞추어 CLTU로 캡슐화하여 RF 변조한 후 인공위성(40)으로 전송한다(S330). 여기서 CCSDS 프로세싱부(11)는 TTC(Tracking, Telemetry, and Command Subsystem)의 CORTEX 장비로 구현될 수 있다.

다음으로 CCSDS 프로세싱부(11)는 위성 명령에 대한 응답으로 내려오는 데이터를 CCSDS 프로세싱을 거쳐 동기 패턴 검출, 디랜덤마이징(De-randomizing), RS 디코딩을 완료하고 VCDU(Virtual Channel Data Unit) 데이터만을 추출하여 텔레미트리 수신부(34)로 전달한다(S340).

텔레미트리 수신부(34)는 수신된 VCDU 데이터 중에서 메모리 DB(32)를 참조하여 실효값(원격 측정값:telemetry)을 추출하여 텔레미트리 뷰어부(13)에 시현해준다(S350). 한편 텔레미트리 수신부(34)는 인공위성 시험 시와 마찬가지로 수신된 VCDU를 나중에 과거 데이터로 검색하여 이용할 수 있기 때문에 로데이터(Raw Data)형태로 DBMS관리부(33)를 통해 메모리 DB(32)에 저장한다(S360).

지금까지 설명한 것과 같이 위성 관제 장치(10)가 지상 지원 장치(20)의 구성요소 중에서 명령 프레임 생성부(31), 메모리 데이터베이스(32), 데이터베이스관리부(33), 텔레미트리 수신부(34) 및 데이터베이스 파일 로더부(35)를 서로 공유하여 사용하기 위해서는 다음과 같은 조건이 만족되어야 한다.

먼저 양 장치(10, 20)가 운영되기 위해서는 패킷 테이블과 텔레미트리 테이블로 이루어진 데이터베이스 파일을 데이터베이스 파일 로더(35)를 통해 업로드 하 여 메모리 DB(32)에 저장해야 한다. 패킷 테이블은 원격 측정값 전달에 사용되는 패킷들에 대한 정보를 저장한다. 보다 자세하게는 패킷 테이블은 각 패킷 별로 VCID, 패킷 ID, 해당 패킷을 구성하는 모 니모닉(Mom Mnemonics)에 대한 정보를 담고 있다. 텔레미트리 테이블은 모 니모닉과 그에 대한 자 니모닉(Child Mnemonics)에 대한 정보를 담고 있다. 이러한 데이터베이스 파일을 공유하여 사용하기 위해서 양 장치(10, 20)는 동일한 DB 스키마를 사용하도록 구현한다.

또한 SOCE에서 적용하고 있는 운영체계를 MCE에서도 사용하도록 구현한다. 아울러 SOCE를 개발할 때 3-Tier 구현을 통해 애플리케이션(Application)에서 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 분리하여 표현 계층(Presentation Layer)을 구성하도록 구현한다. 이에 의해 SOCE와 다른 사용목적을 가지는 MCE에서 GUI가 SOCE와 다르게 구현되더라도 서로 명령 전송 모듈 및 텔레미트리 수신 모듈을 공유할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 2는 지상 시험 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 3은 위성 관제 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

Claims

인공위성과의 송수신 데이터를 CCSDS 포맷에 맞추어 처리하는 CCSDS 프로세싱부;

패킷 테이블과 텔레미트리 테이블로 이루어진 데이터베이스 파일을 저장하는 메모리 DB;

인공위성으로 전송해야 할 명령들을 미리 순서대로 정렬시켜놓는 명령 플랜 매니저부;

상기 순서대로 정렬된 명령들을 상기 패킷 테이블을 참조하여 미리 정해진 포맷대로 처리하여 명령 프레임을 생성한 후 상기 CCSDS 프로세싱부로 전달하는 명령 프레임 생성부;

상기 CCSDS 프로세싱부로부터 수신된 데이터에서 상기 텔레미트리 테이블을 참조하여 실효값을 추출해내는 텔레미트리 수신부; 및,

상기 추출된 실효값을 표시하는 텔레미트리 뷰어부; 를 포함하고,

상기 메모리 DB, 상기 명령 프레임 생성부 및 상기 텔레미트리 수신부를 지상 시험 장치의 위성 기능 시험 장비(SOCE)와 공유하는 것을 특징으로 하는 위성 관제 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 CCSDS 프로세싱부에서 상기 인공 위성에서 수신된 데이터를 CCSDS 포 맷에 따라 처리하여 구해지는 VCDU 데이터를 로데이터(Raw Data)로 상기 메모리 DB에 저장하는 것을 특징으로 하는 위성 관제 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 SOCE와 동일한 데이터베이스 스키마를 가지는 것을 특징으로 하는 위성 관제 장치.