KR101440507B1 - Apparatus and method for measuring rotation speed - Google Patents

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KR101440507B1 KR1020130016307A KR20130016307A KR101440507B1 KR 101440507 B1 KR101440507 B1 KR 101440507B1 KR 1020130016307 A KR1020130016307 A KR 1020130016307A KR 20130016307 A KR20130016307 A KR 20130016307A KR 101440507 B1 KR101440507 B1 KR 101440507B1
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이재녕
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    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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    • B64G1/283—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect using reaction wheels

Abstract

본 발명은 회전 속도 측정 장치 및 회전 속도 측정 방법을 개시한다 본 발명에 따른 저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 장치는, 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력받는 입력부, 클럭 펄스를 발생하는 클럭 펄스 발생부, 기 정의된 시간 주기 동안에 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고, 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 카운터, 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하고, 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 회전 속도 연산부, 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도의 분해능을 연산하는 분해능 연산부 및 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도의 분해능을 비교하여 어느 하나의 회전 속도만을 선택하도록 연산부를 제어하는 제어부를 포함한다. An apparatus for measuring the rotational speed of a reaction wheel of a low orbit satellite according to the present invention includes an input unit for receiving a tacho pulse generated by rotation of a reaction wheel, A clock pulse generator, a counter for counting the frequency of the tach pulses during a predetermined time period, a counter for counting the period of the tach pulses using the frequency of the clock pulses, a first rotation speed calculator for calculating the first rotation speed based on the frequency of the tach pulses, A resolution calculator for calculating a resolution of the first rotation speed and the second rotation speed and a resolution calculator for comparing the resolutions of the first rotation speed and the second rotation speed to calculate a second rotation speed And a control unit for controlling the operation unit to select only one rotational speed.

Description

회전 속도 측정 장치 및 회전 속도 측정 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING ROTATION SPEED}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING ROTATION SPEED [0002]

본 발명은 회전 속도 측정 장치 및 회전 속도 측정 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 회전 속도별 정밀한 속도 측정이 가능한 회전 속도 측정 장치 및 회전 속도 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotational speed measuring apparatus and a rotational speed measuring method, and more particularly, to a rotational speed measuring apparatus and a rotational speed measuring method capable of precisely measuring a speed for each rotational speed.

인공 위성의 반작용 휠은 위성의 자세를 변화시킬 수 있는 대표적인 구동기 중 하나이다. 반작용 휠의 구동 모터가 회전하여 발생하는 회전 관성에 의해서 위성의 자세 제어를 수행할 수 있다. 이러한 반작용 휠의 회전 속도를 검출하는 방법은 크게 M-방식과 T-방식으로 나눌 수 있다. The reaction wheel of the satellite is one of the representative actuators that can change the attitude of the satellite. The attitude control of the satellite can be performed by the rotation inertia generated by the rotation of the driving motor of the reaction wheel. The method of detecting the rotational speed of the reaction wheel can be roughly divided into an M-system and a T-system.

구체적으로 M-방식은 일정한 주기(T) 동안 발생되는 반작용 휠 내부 타코 펄스의 개수를 카운팅하여 휠의 속도를 검출하는 방식이다. 그리고 T-방식은 반작용 휠 내부에서 발생되는 내부 타코 펄스 사이의 펄스 시간을 카운팅하여 휠의 속도를 검출하는 방식이다.Specifically, the M-method is a method of detecting the speed of a wheel by counting the number of reaction tacho pulses generated during a predetermined period (T). The T-method is a method of detecting the speed of the wheel by counting the pulse time between the internal taco pulses generated inside the reaction wheel.

M-방식은 구현이 간단하고 측정 시간이 일정하다는 장점이 있으나, 반작용 휠의 회전 속도가 저속일 경우에 속도 측정의 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 그에 반해, T-방식은 저속에서 정밀한 속도를 측정할 수 있으며, 측정에 따른 시간 지연이 작다는 장점이 있다. 그러나 T-방식의 경우에는 실제 구현에 있어서 연산이 복잡하고 휠의 회전 속도에 따라 연산 속도가 달라진다는 문제점이 있다.The M-system has the advantage of simple implementation and constant measurement time, but it has a disadvantage in that the accuracy of the speed measurement is degraded when the rotation speed of the reaction wheel is low. On the other hand, the T-method can measure a precise speed at a low speed and has a merit that the time delay according to the measurement is small. However, in the case of the T-system, there is a problem that the calculation is complicated in actual implementation and the calculation speed varies depending on the rotation speed of the wheel.

상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 본 발명은, 구현이 간단하면서도 회전 속도별 정확한 속도 측정이 가능한 회전 속도 측정 장치 및 회전 속도 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotational speed measuring apparatus and a rotational speed measuring method which can implement a simple and accurate measurement of a rotational speed.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 장치는, 상기 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력받는 입력부, 클럭 펄스를 발생하는 클럭 펄스 발생부, 기 정의된 시간 주기 동안에 입력되는 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고, 상기 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 카운터, 상기 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하고, 상기 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 회전 속도 연산부, 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도의 분해능을 연산하는 분해능 연산부 및 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도의 분해능을 비교하여 어느 하나의 회전 속도만을 선택하도록 상기 연산부를 제어하는 제어부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring the rotational speed of a reaction wheel of a low orbit satellite, the apparatus comprising: an input for receiving a taco pulse generated by rotation of the reaction wheel; a clock pulse generator for generating a clock pulse; A counter for counting a frequency of the tacho pulse input during a time period and counting a period of the tacho pulse using the frequency of the clock pulse, a first rotation speed calculator for calculating a first rotation speed based on the frequency of the tacho pulse, A resolution calculator for calculating a resolution of the first rotation speed and the second rotation speed and a resolution calculator for calculating a resolution of the first rotation speed and the second rotation speed, And controls the operation unit to select only one of the rotational speeds.

이 경우에, 상기 카운터는, 상기 기 정의된 시간 주기 동안에 입력되는 상기 타코 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고, 상기 클럭 펄스의 주기는, 상기 클럭 펄스의 기본 주기의 정수배일 수 있다. In this case, the counter counts the frequency of the tach pulses by counting the number of the tach pulses input during the predefined time period, and the period of the clock pulses is an integer multiple of the basic period of the clock pulses .

한편, 상기 카운터는, 상기 타코 펄스 사이에서 존재하는 상기 클럭 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하고, 상기 클럭 펄스의 주파수는 상기 타코 펄스의 주파수보다 고주파일 수 있다. The counter counts the number of the clock pulses existing between the taco pulses, and counts the period of the taco pulses. The frequency of the clock pulses may be higher than the frequency of the taco pulses.

한편, 상기 회전 속도 연산부는,

Figure 112014053485666-pat00001
(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, Tc는 상기 클럭 펄스의 주기, m1 은 Tc 동안 발생하는 타코 펄스 개수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산할 수 있다. On the other hand,
Figure 112014053485666-pat00001
(T ) is a period of the clock pulse, and m < 1 > is the number of tacho pulses generated during Tc . The speed (?) Of the reaction wheel can be calculated.

한편, 상기 회전 속도 연산부는,

Figure 112014053485666-pat00002
(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, m2 은 상기 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스 개수,
Figure 112014053485666-pat00003
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산할 수 있다. On the other hand,
Figure 112014053485666-pat00002
(Where, ω is the number of clock pulses present between the speed of the reaction wheels, P is the pulse number of the pulse generated during one rotation of the taco reaction wheel, m 2 is the taco pulse,
Figure 112014053485666-pat00003
(The frequency of the clock pulse) of the reaction wheel.

한편, 상기 분해능 연산부는,

Figure 112014053485666-pat00004
(여기서, P는 휠의 1회전시 발생하는 펄스의 개수, Tc는 기 정의된 시간 주기)에 의해서 제1 분해능(R)을 연산할 수 있다.On the other hand,
Figure 112014053485666-pat00004
(Where P is the number of pulses generated during one revolution of the wheel and T c is a predefined time period).

한편, 상기 분해능 연산부는,

Figure 112014053485666-pat00005
(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 휠의 1회전 시 발생하는 펄스의 개수,
Figure 112014053485666-pat00006
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 제2 분해능(R)을 연산할 수 있다.On the other hand,
Figure 112014053485666-pat00005
(Where? Is the velocity of the reaction wheel, P is the number of pulses generated during one rotation of the wheel,
Figure 112014053485666-pat00006
(The frequency of the clock pulse).

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 속도 측정 장치는, 상기 타코 펄스의 진동수 및 상기 타코 펄스의 주기를 저장하는 저장부를 더 포함한다. The rotation speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a storage unit for storing the frequency of the taco pulse and the period of the taco pulse.

본 발명의 다른 실시예에 따른 저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 방법은, 상기 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력하는 단계, 클럭 펄스를 발생하는 단계, 상기 클럭 펄스의 주기를 이용하여 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하는 제1 카운팅 단계, 상기 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 제2 카운팅 단계, 상기 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하는 단계, 상기 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 단계, 상기 제1 회전 속도의 제1 분해능을 연산하는 단계, 상기 제2 회전 속도의 제2 분해능을 연산하는 단계 및 상기 제1 분해능 및 상기 제2 분해능을 비교하여 어느 더 작은 분해능을 갖는 회전 속도를 선택하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a rotation speed of a reaction wheel of a low orbit satellite, comprising: inputting a taco pulse generated by rotation of the reaction wheel; generating a clock pulse; A first counting step of counting the frequency of the taco pulse, a second counting step of counting the period of the taco pulse using the frequency of the clock pulse, a step of calculating a first rotation speed based on the frequency of the taco pulse Calculating a second rotation speed based on the cycle of the taco pulse, computing a first resolution of the first rotation speed, computing a second resolution of the second rotation speed, And comparing the second resolution to select a rotational speed with a smaller resolution.

이 경우에, 상기 제1 카운팅 단계는, 상기 클럭 펄스의 주기 동안에 입력되는 상기 타코 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고, 상기 클럭 펄스의 주기는, 상기 클럭 펄스의 기본 주기의 정수배일 수 있다. In this case, the first counting step counts the number of tacho pulses input during the period of the clock pulse to count the frequency of the tacho pulse, and the period of the clock pulse is a period of the basic period of the clock pulse It can be an integer multiple.

한편, 상기 제2 카운팅 단계는, 상기 타코 펄스 사이에서 존재하는 상기 클럭 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하고, 상기 클럭 펄스의 주파수는 상기 타코 펄스의 주파수보다 고주파일 수 있다. The second counting step counts the number of the clock pulses existing between the taco pulses to count the period of the taco pulses. The frequency of the clock pulses may be higher than the frequency of the taco pulses.

한편, 상기 제1 회전 속도를 연산하는 단계는,

Figure 112013013740643-pat00007
(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, Tc는 상기 클럭 펄스의 주기, m1 은 Tc 동안 발생하는 타코 펄스 개수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산할 수 있다. Meanwhile, the step of calculating the first rotational speed may include:
Figure 112013013740643-pat00007
(T ) is a period of the clock pulse, and m < 1 > is the number of tacho pulses generated during Tc . The speed (?) Of the reaction wheel can be calculated.

한편, 상기 제2 회전 속도를 연산하는 단계는,

Figure 112013013740643-pat00008
(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, m2 은 상기 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스 개수,
Figure 112013013740643-pat00009
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산할 수 있다. On the other hand, the step of calculating the second rotation speed includes:
Figure 112013013740643-pat00008
(Where, ω is the number of clock pulses present between the speed of the reaction wheels, P is the pulse number of the pulse generated during one rotation of the taco reaction wheel, m 2 is the taco pulse,
Figure 112013013740643-pat00009
(The frequency of the clock pulse) of the reaction wheel.

한편, 상기 제1 분해능을 연산하는 단계는,

Figure 112014053485666-pat00010
(여기서, P는 휠의 1회전시 발생하는 펄스의 개수, Tc는 기 정의된 시간 주기)에 의해서 제1 분해능(R)을 연산할 수 있다.On the other hand, the step of calculating the first resolution,
Figure 112014053485666-pat00010
(Where P is the number of pulses generated during one revolution of the wheel and T c is a predefined time period).

한편, 상기 제2 분해능을 연산하는 단계는,

Figure 112014053485666-pat00011
(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 휠의 1회전 시 발생하는 펄스의 개수,
Figure 112014053485666-pat00012
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 제2 분해능(R)을 연산할 수 있다. On the other hand, in the step of calculating the second resolution,
Figure 112014053485666-pat00011
(Where? Is the velocity of the reaction wheel, P is the number of pulses generated during one rotation of the wheel,
Figure 112014053485666-pat00012
(The frequency of the clock pulse).

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전 속도 측정 방법은, 상기 타코 펄스의 진동수 및 상기 타코 펄스의 주기를 저장하는 단계를 더 포함한다. Meanwhile, the rotation speed measuring method according to another embodiment of the present invention further includes storing the frequency of the taco pulse and the period of the taco pulse.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 방법에 관한 코드를 기록하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 상기 회전 속도 측정 방법에 있어서, 상기 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력하는 단계, 클럭 펄스를 발생하는 단계, 상기 클럭 펄스의 주기를 이용하여 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하는 제1 카운팅 단계, 상기 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 제2 카운팅 단계, 상기 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하는 단계, 상기 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 단계, 상기 제1 회전 속도의 제1 분해능을 연산하는 단계, 상기 제2 회전 속도의 제2 분해능을 연산하는 단계 및 상기 제1 분해능 및 상기 제2 분해능을 비교하여 어느 더 작은 분해능을 갖는 회전 속도를 선택하는 단계를 실행하는 코드를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium for recording a code relating to a method for measuring a rotation speed of a reaction wheel of a low orbit satellite, the method comprising: A first counting step of counting the frequency of the tacho pulse using the period of the clock pulse, a second counting step of counting the period of the tacho pulse using the frequency of the clock pulse, 2 counting step, calculating a first rotation speed based on the frequency of the taco pulse, calculating a second rotation speed based on the cycle of the taco pulse, calculating a first resolution of the first rotation speed Calculating a second resolution of the second rotation speed, and comparing the first resolution and the second resolution Seine comprises code to run the step of selecting a rotational speed having a smaller resolution.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 회전 속도 측정 장치는, 구현이 간단하면서도 회전 속도별 정확한 속도 측정이 가능한 효과를 발휘한다.The rotational speed measuring device according to various embodiments of the present invention has an effect of enabling accurate measurement of speed at each rotation speed while being simple to implement.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 속도 측정 장치를 설명하기 위한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 M-메소드에 따라 회전 속도를 측정하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-메소드에 따라 회전 속도를 측정하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 회전 속도에 따른 M-메소드 및 T-메소드의 분해능을 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 M-메소드를 구현하기 위한 카운터의 타이밍도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-메소드를 구현하기 위한 카운터의 타이밍도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 M-메소드의 타이밍 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-메소드의 타이밍 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 속도 측정 장치의 테스트 결과를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전 속도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram for explaining a rotation speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram for explaining a method of measuring a rotation speed according to an M-method according to an embodiment of the present invention,
3 is a view for explaining a method of measuring a rotation speed according to a T-method according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram for explaining the resolution of M-method and T-method according to rotation speed,
5 is a timing diagram of a counter for implementing an M-method according to an embodiment of the present invention;
6 is a timing diagram of a counter for implementing a T-method according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram for explaining timing simulation results of an M-method according to an embodiment of the present invention,
8 is a diagram for explaining timing simulation results of a T-method according to an embodiment of the present invention,
9 is a view for explaining test results of a rotational speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and
10 is a flowchart for explaining a rotational speed measuring method according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 속도 측정 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.1 is a block diagram for explaining a rotation speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 회전 속도 측정 장치는 입력부(110), 클럭 펄스 발생부(120), 카운터(130), 회전 속도 측정부(140), 분해능 연산부(150), 제어부(160) 및 저장부(170)를 포함한다.1, a rotational speed measuring apparatus according to the present invention includes an input unit 110, a clock pulse generating unit 120, a counter 130, a rotational speed measuring unit 140, a resolution calculating unit 150, a controller 160 And a storage unit 170. [0033]

입력부(110)는 반작용 휠의 회전에 의해서 발생되는 타코 펄스를 입력받는다. 즉, 입력부(110)는 반작용 휠의 회전 관성에 의해서 발생된 진동을 아날로그 형식의 타코 펄스로 입력받거나 디지털 형식의 타코 펄스로 입력받을 수 있다. 이러한 입력부(110)는 아날로그 또는 디지털 신호를 입력받을 수 있는 입력 단자로 구현될 수 있다.The input unit 110 receives the taco pulse generated by the rotation of the reaction wheel. That is, the input unit 110 receives the vibration generated by the rotation inertia of the reaction wheel as an analog type taco pulse or the digital type taco pulse. The input unit 110 may be implemented as an input terminal capable of receiving analog or digital signals.

클럭 펄스 발생부(120)는 클럭 펄스(clock pulse)를 생성한다. 이때, 클럭 펄스 발생부(120)는 클럭 펄스의 주파수를 가변하여 생성할 수 있다. 클럭 펄스 발생부(120)는 수 헤르츠(Hz)에서부터 수십 메가헤르츠(MHz)까지 다양한 주파수를 갖는 클럭 펄스를 생성할 수 있다. 이러한 클럭 펄스 발생부(120)는 타코 펄스가 입력되는 시점에 동기화된 클럭 펄스를 생성할 수 있다. The clock pulse generator 120 generates a clock pulse. At this time, the clock pulse generator 120 may generate the clock pulse by changing the frequency of the clock pulse. The clock pulse generator 120 may generate a clock pulse having various frequencies from several hertz (Hz) to several tens of megahertz (MHz). The clock pulse generator 120 may generate a clock pulse synchronized with the input of the tach pulses.

카운터(130)는 타코 펄스의 주파수 또는 주기를 카운팅할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 카운터(130)는 타코 펄스의 주파수를 카운팅하기 위해서 소정의 샘플링 시간 동안에 타코 펄스의 개수를 카운팅할 수 있다(M-메소드 방식). 또는 카운터(130)는 타코 펄스의 주기를 카운팅하기 위해서 타코 펄스 간격에 포함된 클럭 펄스의 개수를 카운팅할 수 있다(T-메소드 방식).The counter 130 may count the frequency or period of the tach pulses. Specifically, the counter 130 may count the number of taco pulses during a predetermined sampling time (M-method method) in order to count frequencies of the taco pulses. Alternatively, the counter 130 may count the number of clock pulses included in the taco pulse interval to count the period of the taco pulse (T-method).

즉, 카운터(130)는 샘플링 시간 동안에 타코 펄스의 개수를 카운팅하거나 타코 펄스 간격에 포함된 클럭 펄스의 개수를 카운팅함으로써 타코 펄스의 주기 또는 주파수를 카운팅할 수 있다.That is, the counter 130 counts the number of taco pulses during the sampling time or counts the number of clock pulses included in the taco pulse interval, thereby counting the period or frequency of the taco pulse.

이하에서는 도 2를 참고하여 M-메소드에 대해서 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the M-method will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 M-메소드에 따른 타코 펄스의 주파수를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a method of calculating a frequency of a taco pulse according to an M-method according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 샘플링 시간(Sampling Time ; Tc)은 클럭 펄스의 주기를 기준으로 하여 기 정의된 시간이다. 이러한 샘플링 시간(Tc) 동안에는 복수의 타코 펄스가 입력될 수 있다. 즉, 카운터(130)는 기 정의된 시간 동안에 입력된 복수의 타코 펄스의 개수(m1)를 카운팅함으로써, 타코 펄스의 주파수를 카운팅할 수 있다.As shown in FIG. 2, the sampling time (Tc) is a predefined time based on the period of the clock pulse. During this sampling time Tc, a plurality of tacho pulses can be input. That is, the counter 130 counts the frequency of the taco pulse by counting the number (m 1 ) of the plurality of taco pulses input during the predefined time.

도 2를 참고하면, 샘플링 주기(Tc) 동안에 12개의 타코 펄스가 포함되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 타코 펄스의 주파수는 m1/Tc 와 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that twelve tacho pulses are included during the sampling period Tc. That is, the frequency of the tach pulses can be expressed as m 1 / T c .

다음으로, 도 3을 참고하여 T-메소드에 대해서 구체적으로 살펴본다.Next, the T-method will be described in detail with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-메소드에 따른 타코 펄스의 주기를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a method of calculating a period of a taco pulse according to a T-method according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 타코 펄스의 펄스 사이에는 클럭 펄스가 존재한다. 카운터(130)는 타코 펄스의 펄스 간격을 카운팅하기 위해서 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스의 개수(m2)를 카운팅할 수 있다. As shown in FIG. 3, there are clock pulses between the pulses of the tach pulses. The counter 130 may count the number of clock pulses (m 2 ) present between the taco pulses to count the pulse interval of the taco pulses.

도 3을 참고하면, 타코 펄스의 펄스 사이 간격(1주기)에는 복수의 클럭 펄스가 포함되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 클럭 펄스의 주파수(fc)는 타코 펄스의 주파수보다 고주파수임을 의미한다.Referring to FIG. 3, it can be seen that a plurality of clock pulses are included in the interval between pulses of the tach pulses (one cycle). That is, the frequency fc of the clock pulse is higher than the frequency of the tacho pulse.

회전 속도 연산부(140)는 카운터(130)에 의해서 카운팅된 타코 펄스의 개수에 기초하여 회전 속도를 연산할 수 있다. 다음의 수학식 1를 참고하여 보다 구체적으로 살펴본다.The rotation speed calculator 140 can calculate the rotation speed based on the number of taco pulses counted by the counter 130. [ This will be described in more detail with reference to Equation 1 below.

Figure 112013013740643-pat00013
Figure 112013013740643-pat00013

상기 수학식 1에서 P는 반작용 휠의 1회전에 의해서 발생되는 타코 펄스의 개수이다. Tc 는 클럭 펄스의 기본 주기의 정수배에 대응하는 샘플링 시간이다. m1 은 샘플링 시간 동안에 카운팅된 타코 펄스의 개수이다.In Equation (1), P is the number of tacho pulses generated by one revolution of the reaction wheel. Tc is a sampling time corresponding to an integral multiple of the fundamental period of the clock pulse. m 1 is the number of taco pulses counted during the sampling time.

회전 속도 연산부(140)는 샘플링 시간(Tc) 및 타코 펄스의 개수(m1)를 각각 클럭 펄스 발생부(120) 및 카운터(130)로부터 수신할 수 있다. 회전 속도 연산부(140)는 수신된 샘플링 시간(Tc) 및 타코 펄스의 개수(m1)에 기초하여 상기 수학식 1에 의해서 제1 회전 속도(ω)를 연산할 수 있다.The rotational speed calculator 140 may receive the sampling time T c and the number of tacho pulses m 1 from the clock pulse generator 120 and the counter 130, respectively. The rotation speed calculator 140 may calculate the first rotation speed? According to Equation 1 based on the received sampling time Tc and the number of tacho pulses m 1 .

또한, 회전 속도 연산부(140)는 카운터(130)에 의해서 카운팅된 클럭 펄스의 개수에 기초하여 회전 속도를 연산할 수 있다. 다음의 수학식 2를 참고하여 보다 구체적으로 살펴본다.The rotation speed calculator 140 can calculate the rotation speed based on the number of clock pulses counted by the counter 130. [ The following is a more detailed description with reference to Equation (2) below.

Figure 112013013740643-pat00014
Figure 112013013740643-pat00014

상기 수학식 2에서 P는 반작용 휠의 1회전에 의해서 발생되는 타코 펄스의 개수이다.

Figure 112013013740643-pat00015
는 클럭 펄스 발생부(120)에 의해서 생성된 클럭 펄스의 주파수이다. m2 는 타코 펄스의 1주기 동안에 존재하는 클럭 펄스의 개수이다.In Equation (2), P is the number of tacho pulses generated by one revolution of the reaction wheel.
Figure 112013013740643-pat00015
Is the frequency of the clock pulse generated by the clock pulse generator 120. m 2 is the number of clock pulses present during one period of the tach pulses.

회전 속도 연산부(140)는 클럭 펄스의 주파수(

Figure 112013013740643-pat00016
) 및 클럭 펄스의 개수(m2)를 각각 클럭 펄스 발생부(120) 및 카운터(130)로부터 수신할 수 있다. 회전 속도 연산부(140)는 수신된 클럭 펄스의 주파수(
Figure 112013013740643-pat00017
) 및 클럭 펄스의 개수(m2)에 기초하여 상기 수학식 2에 의해서 제2 회전 속도(ω)를 연산할 수 있다.The rotation speed calculator 140 calculates the rotation speed
Figure 112013013740643-pat00016
And the number of clock pulses m 2 from the clock pulse generator 120 and the counter 130, respectively. The rotation speed calculator 140 calculates the rotation speed
Figure 112013013740643-pat00017
) And the number (m 2 ) of clock pulses, the second rotation speed (?) Can be calculated by the above equation (2).

분해능 연산부(150)는 회전 속도 연산부(140)에 의해서 연산된 제1, 2 회전 속도에 대한 분해능을 각각 연산할 수 있다. The resolution calculator 150 can calculate the resolutions for the first and second rotational speeds calculated by the rotational speed calculator 140, respectively.

먼저 M-메소드의 경우를 살펴보면 다음과 같다. First, the case of the M-method is as follows.

분해능 연산부(150)는 회전 속도 측정 주기 동안 발생하는 타코 펄스의 개수가 최소 한 개일 때까지 측정할 수 있으므로, 다음의 수학식 3과 같이 분해능이 표현될 수 있다.Since the resolution calculator 150 can measure the number of tacho pulses generated during the rotation speed measurement period until at least one, the resolution can be expressed by the following equation (3).

Figure 112013013740643-pat00018
Figure 112013013740643-pat00018

상술한 수학식 3을 참고하면, M-메소드의 경우에는 반작용 휠의 회전 속도에 관계없이 분해능이 결정될 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, M-메소드 방식으로 연산된 제1 회전 속도는 휠의 회전 속도와 관계없고, 샘플링 주기와 관계되어 있다.Referring to Equation (3), it can be seen that in the case of the M-method, the resolution can be determined regardless of the rotational speed of the reaction wheel. That is, the first rotational speed calculated by the M-method is independent of the rotational speed of the wheel, and is related to the sampling period.

M-메소드 방식의 경우에, 샘플링 주기를 크게하면 분해능이 작아진다. 하지만, 앞서 살펴본 바와 같이 저속으로 회전 하는 반작용 휠의 회전 속도를 측정하기 위해서는 샘플링 주기를 짧게 설정하여야 하고, 이 겨웅에는 분해능이 커져서 회전 속도 측정의 정밀도가 떨어질 수 있다.In the case of the M-method method, increasing the sampling period reduces the resolution. However, as described above, in order to measure the rotation speed of the reaction wheel rotating at low speed, it is necessary to set a sampling period to be short. In this case, the accuracy of the rotation speed measurement may decrease due to the increased resolution.

다음으로 T-메소드의 경우를 살펴보면 다음과 같다.Next, the T-method will be described as follows.

T-메소드의 분해능의 경우에는 임의의 속도에서 클럭 펄스의 개수를 실제보다 한개 놓칠 때 발생하는 속도의 차이와 같으므로 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. In the case of the resolution of the T-method, it is the same as the difference in the speed that occurs when the number of clock pulses is missed by one at an arbitrary speed, and can be expressed by Equation (4).

Figure 112013013740643-pat00019
Figure 112013013740643-pat00019

상술한 수학식 4를 참고하면, T-메소드의 경우에는 M-메소드와 달리 회전 속도의 제곱에 비례하여 분해능이 증가하고, 클럭 펄스의 주파수가 낮을수록 분해능이 증가함을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 회전 속도가 빨라지면 분해능이 증가하여 정밀도가 떨어지고, 클럭 펄스의 주파수가 낮아지면 타코 펄스의 1주기 동안에 포함되는 클럭 펄스의 개수가 작아지므로 정밀도가 떨어지게 된다.Referring to Equation (4), it can be seen that the resolution increases in proportion to the square of the rotation speed, and the resolution increases as the frequency of the clock pulse decreases, unlike the M-method in the T-method. In other words, as the rotational speed increases, the resolution increases and the precision decreases. When the frequency of the clock pulse is lowered, the number of clock pulses included in one cycle of the tach pulses becomes smaller, resulting in a decrease in accuracy.

M-메소드의 경우에는 클럭 펄스의 주파수가 일정한 경우라면 회전 속도에 관계없이 분해능이 일정하므로, 회전 속도에 관계없이 일정한 정밀도를 나타낸다. 하지만, T-메소드의 경우에는 회전 속도가 증가하면 분해능이 커지므로, 정밀도가 떨어지게 된다.In the case of the M-method, if the frequency of the clock pulse is constant, the resolution is constant irrespective of the rotation speed. Therefore, the accuracy is constant irrespective of the rotation speed. However, in the case of the T-method, since the resolution increases as the rotational speed increases, the accuracy decreases.

반면에, M-메소드의 경우에는 샘플링 주기를 증가시키면 분해능이 감소하지만, 저속으로 회전하는 반작용 휠의 회전 속도를 측정하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 하지만, T-메소드의 경우에는 저속의 경우에 분해능이 낮으므로 회전 속도 측정의 정밀도가 높아지는 장점이 있다.On the other hand, in the case of the M-method, if the sampling period is increased, the resolution decreases, but the rotation speed of the reaction wheel rotating at a low speed can not be measured. However, in the case of the T-method, since the resolution is low in the case of the low speed, the accuracy of the rotation speed measurement is increased.

본 발명에 따른 회전 속도 측정 장치는, M-메소드 방식과 T-메소드 방식의 장점 및 단점을 혼용하기 위하여, M-메소드 방식과 T-메소드 방식으로 연산된 회전 속도의 분해능을 비교하여 회전 속도에 따라 어느 하나의 방식으로 회전 속도 측정을 수행하도록 함으로써, 회전 속도 측정 정밀도를 높일 수 있다.The rotational speed measuring apparatus according to the present invention compares the resolutions of the rotational speeds calculated by the M-method and the T-method in order to combine advantages and disadvantages of the M-method and the T-method, By performing the rotation speed measurement by any one of the methods, it is possible to increase the rotation speed measurement accuracy.

제어부(160)는 입력부(110), 클럭 펄스 발생부(120), 카운터(130), 회전 속도 측정부(140), 분해능 연산부(150) 및 저장부(170)를 전반적으로 제어할 수 있다.The control unit 160 may control the input unit 110, the clock pulse generator 120, the counter 130, the rotation speed measurement unit 140, the resolution calculator 150, and the storage unit 170 as a whole.

또한, 제어부(160)는 분해능 연산부(150)에 의해서 연산된 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도의 분해능을 비교하여 어느 하나의 회전 속도만을 선택하도록 제어한다. 즉, 제어부(160)는 M-메소드 방식 및 T-메소드 방식의 분해능을 비교하여 어느 하나의 방식만을 선택하고, 선택된 방식에 따라 회전 속도를 연산하도록 회전 속도 연산부(140)를 제어할 수 있다.In addition, the control unit 160 compares the resolutions of the first and second rotational speeds calculated by the resolution calculating unit 150 to select only one of the rotational speeds. That is, the controller 160 may compare the resolution of the M-method and the T-method to select only one method, and control the rotation speed calculator 140 to calculate the rotation speed according to the selected method.

이하에서는 도 4를 참고하여 이를 보다 구체적으로 살펴본다. Hereinafter, this will be described in more detail with reference to FIG.

도 4는 회전 속도에 따른 M-메소드 및 T-메소드의 분해능을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining the resolution of the M-method and the T-method according to the rotation speed.

도 4를 참고하면, M-메소드 방식은 회전 속도에 관계없이 일정한 분해능을 보이고 있음을 확인할 수 있다. 즉, M-메소드 방식의 경우에는 클럭 펄스의 주기를 가변하지 않는 이상 회전 속도에 관계없이 일정한 측정 성능을 발휘한다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the M-method method shows a constant resolution regardless of the rotation speed. That is, in the case of the M-method method, the measurement performance is constant irrespective of the rotation speed, unless the period of the clock pulse is varied.

반면에, T-메소드 방식은 회전 속도가 증가함에 따라 분해능의 크기가 지수적으로 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, T-메소드 방식의 경우에는 클럭 펄스의 주기에 관계없이 반작용 휠의 회전 속도가 증가함에 따라 측정 성능이 낮아지게 된다.On the other hand, it can be seen that the magnitude of the resolution exponentially increases as the rotation speed increases. That is, in the case of the T-method, the measurement performance is lowered as the rotational speed of the reaction wheel increases regardless of the period of the clock pulse.

도 4에 도시된 바와 같이, M-메소드 방식의 경우와 T-메소드 방식의 경우에 분해능의 크기가 같아지는 교차 지점은 회전속도가 800rpm인 지점임을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 회전 속도가 800 rpm 이하의 저속 회전 구간에서는 T-메소드 방식이 M-메소드 방식보다 분해능이 낮으므로 보다 정밀한 측정이 가능하다. 반대로 800rpm 이상의 고속 회전 구간에서는 M-메소드 방식이 T-메소드 방식 보다 분해능이 낮으므로 보다 정밀한 측정이 가능하다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the intersection point where the magnitude of resolution is the same in the case of the M-method method and the T-method method is the point where the rotation speed is 800 rpm. In other words, the T-method method has a lower resolution than the M-method method in a low-speed rotation section having a rotation speed of 800 rpm or less, so that more precise measurement is possible. On the contrary, in the high-speed rotation section of 800 rpm or more, the M-method method has a lower resolution than the T-method method, so that more precise measurement is possible.

제어부(160)는 제1 회전 속도의 분해능과 제2 회전 속도의 분해능을 비교하여 더 작은 분해능을 갖는 방식을 선택한다. 도 4의 경우에는 800 rpm 이하의 저속회전의 경우 제어부(160)는 T-메소드 방식을 선택한다. 800rpm 이상의 고속 회전의 경우 제어부(160)는 M-메소드 방식을 선택한다.The controller 160 compares the resolution of the first rotation speed with the resolution of the second rotation speed to select a scheme having a smaller resolution. In the case of FIG. 4, the controller 160 selects the T-method in the case of low-speed rotation of 800 rpm or less. In the case of high-speed rotation of 800 rpm or more, the controller 160 selects the M-method.

저장부(170)는 기 정의된 시간 동안의 타코 펄스의 개수 및 타코 펄스의 사이의 클럭 펄스의 개수에 관한 정보를 저장한다. 저장부(170)는 회전 속도 측정 방식의 종류에 따라 그 결과 값을 저장하는 레지스터의 종류가 달라질 수 있다. 예를들어, M-메소드 방식의 경우에는 Direction bit를 포함한 16비트 레지스터로 설계될 수 있다. 또는 T-메소드 방식의 경우에는 Direction bit를 포함한 32비트 레지스터로 설계될 수 있다.The storage unit 170 stores information on the number of taco pulses and the number of clock pulses between the taco pulses for a predefined time. The type of the register for storing the resultant value of the storage unit 170 may vary according to the type of the rotational speed measuring method. For example, in the case of the M-method method, a 16-bit register including a direction bit can be designed. Or a 32-bit register with a Direction bit for the T-method.

앞서서 살펴본 클럭 펄스 발생부(120), 카운터(130), 회전 속도 연산부(140) 및 분해능 연산부(150)는 하나의 통합 로직으로 설계될 수 있다. 그리고, 통합 로직은 M-메소드 방식 또는 T-메소드 방식별로 설계될 수 있다. 이하에서는 M-메소드 방식 및 T-메소드 방식을 구현하기 위한 로직 설계에 대해서 예시적으로 설명한다.The clock pulse generator 120, the counter 130, the rotation speed calculator 140, and the resolution calculator 150, which have been described above, can be designed as one integrated logic. And, the integration logic can be designed by M-method method or T-method method. Hereinafter, a logic design for implementing the M-method method and the T-method method will be described as an example.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 M-메소드를 구현하기 위한 로직 보드의 타이밍도이다.5 is a timing diagram of a logic board for implementing an M-method in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, M-메소드 방식의 경우에는 입력되는 타코 펄스 신호에 대해 8Hz 샘플링 시간을 기준으로 펄스 카운팅을 수행한다. 8Hz의 클럭 펄스를 이용한 샘플링 시간으로 Ping-Pong Up-Counter를 설계함으로써, 카운팅 결과 값의 요청 여부에 관계없이 카운팅을 계속 수행할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the case of the M-method method, pulse counting is performed based on a sampling time of 8 Hz with respect to an input tachometer pulse signal. By designing the Ping-Pong Up-Counter with the sampling time using 8-Hz clock pulse, counting can be continued regardless of whether the counting result value is requested or not.

M-메소드 로직의 경우에는 위성 탑재 컴퓨터의 컨트롤 주기마다 내부 더블 버퍼 레지스터를 갱신하게 되어 실제의 요청에 대해 데이터 충돌이 없도록 로직을 설계할 수 있다. In the case of M-method logic, the internal double buffer register is updated every control cycle of the satellite computer, so that the logic can be designed so that there is no data collision for the actual request.

M-메소드 로직의 코드는 다음의 표 1과 같다.The code of the M-method logic is shown in Table 1 below.

Figure 112013013740643-pat00020
Figure 112013013740643-pat00020

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-메소드를 구현하기 위한 로직 보드의 타이밍도이다.6 is a timing diagram of a logic board for implementing a T-method in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, T-메소드 방식의 경우에는 입력되는 타코 펄스 신호에 대해 25MHz 클럭 펄스 카운팅을 수행하며, 타코 펄스의 라이징 에지를 기준으로 Ping-Pong Up-Counter를 구동하도록 설계한다. Ping 또는 Pong Counter를 시작하면 반대편 Conuter는 M-메소드 방식 카운터와 마찬가지로 클리어된다.As shown in FIG. 6, in the case of the T-method method, 25 MHz clock pulses are counted for the inputted tacho pulse signal, and the ping-up counter is designed to be driven based on the rising edge of the tach pulses. When you start a Ping or Pong Counter, the opposite Conuter is cleared like an M-Method counter.

T-메소드 로직도 M-메소드 로직과 마찬가지로 일정 주기 마다 내부 더블 버퍼 레지스털르 갱신하게 되어 실제의 요청에 대해 데이터 충돌이 없도록 로직을 설계할 수 있다.As with the M-method logic, the T-method logic updates the internal double buffer register every cycle, so that the logic can be designed so that there is no data conflict for the actual request.

T-메소드 로직의 코드는 다음의 표 2와 같다.The code of the T-method logic is shown in Table 2 below.

Figure 112013013740643-pat00021
Figure 112013013740643-pat00021

앞서 설계된 로직은 25MHz의 클럭 주파수를 사용한다. FPGA는 스페이스 레벨의 Actel사 RT54SX32a-CQ208을 사용한다. 또한, M-메소드 방식에서 8Hz의 샘플링 주기를 가지고, T-메소드 방식에서 25MHz 샘플링 주파수를 사용한다. 이렇게 설계된 로직에 대한 시뮬레이션 결과에 대해서는 도 7 내지 도 9를 참고하여 살펴본다.The previously designed logic uses a clock frequency of 25 MHz. The FPGA uses space-level Actel's RT54SX32a-CQ208. It also uses a sampling frequency of 8 Hz in the M-method and a 25 MHz sampling frequency in the T-method. Simulation results of the logic thus designed will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 M-메소드의 타이밍 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining timing simulation results of an M-method according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 기 정의된 시간 동안 타코 펄스의 개수를 카운팅한다. 기 정의된 시간은 8Hz의 클럭 펄스의 주기를 기준으로 한다. Referring to FIG. 7, the number of taco pulses is counted for a predefined time. The predefined time is based on the period of the clock pulse of 8Hz.

회전 속도를 가변시키면서 타코 펄스의 개수를 카운팅한다. 이때, 8Hz의 클럭 펄스의 주파수는 일정하게 유지한다.The number of taco pulses is counted while varying the rotational speed. At this time, the frequency of the clock pulse of 8 Hz is kept constant.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-메소드의 타이밍 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining timing simulation results of a T-method according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스의 개수를 카운팅한다. 이때 클럭 펄스는 25MHz의 주파수를 갖는다.Referring to FIG. 8, the number of clock pulses existing between taco pulses is counted. At this time, the clock pulse has a frequency of 25 MHz.

회전 속도를 가변시키면서 클럭 펄스의 개수를 카운팅한다. 이때, 클럭 펄스의 주파수는 일정하게 유지한다.The number of clock pulses is counted while varying the rotational speed. At this time, the frequency of the clock pulse is kept constant.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 속도 측정 장치의 테스트 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a diagram for explaining test results of a rotational speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, M-메소드의 분해능은 일정하고, 반면에 T-메소드의 분해능은 회전 속도가 빨라질수록 증가함을 확인할 수 있다. 즉, 저속에서는 T-메소드 방식이 속도 분해능이 우수하고, 고속에서는 M-메소드 방식의 속도 분해능이 우수함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, the resolution of the M-method is constant, while the resolution of the T-method increases as the rotation speed increases. That is, it can be confirmed that the T-method method has excellent speed resolution at low speed and the M-method type speed resolution is excellent at high speed.

본 발명의 다른 실시 예는, 반작용 휠의 회전 속도를 측정하는 회전 속도 측정 장치에서 적용될 수 있는 회전 속도 측정 방법이다. 이러한 회전 속도 측정 방법은 입력부, 카운터, 연산부 및 제어부를 구비한 회전 속도 측정 장치에 적용될 수 있다.Another embodiment of the present invention is a rotational speed measuring method applicable to a rotational speed measuring apparatus for measuring a rotational speed of a reaction wheel. The rotational speed measuring method may be applied to a rotational speed measuring apparatus having an input unit, a counter, an arithmetic unit, and a control unit.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전 속도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart for explaining a rotational speed measuring method according to another embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전 속도 측정 방법은, 먼저 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력하는 단계(S1001)를 수행한다. 이때 타코 펄스는 반작용 휠의 회전 관성에 의해서 발생되는 진동이다. 반작용 휠의 1회전에 의해서 적어도 하나 이상의 타코 펄스가 발생한다. 이렇게 발생된 타코 펄스는 아날로그 신호일 수 있다. 이러한 아날로그 신호를 직접 입력받을 수 있다. 또는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 입력받을 수도 있다.As shown in FIG. 10, the rotational speed measuring method according to another embodiment of the present invention performs step S1001 of inputting a tacho pulse generated by the rotation of the reaction wheel. At this time, the tacho pulse is a vibration generated by the rotational inertia of the reaction wheel. At least one taco pulse is generated by one rotation of the reaction wheel. The thus generated tacho pulse can be an analog signal. These analog signals can be input directly. Alternatively, an analog signal may be converted into a digital signal and received.

타코 펄스의 주파수 및 주기를 카운팅하기 위한 레퍼런스 펄스인 클럭 펄스를 생성한다(S1002). 클럭 펄스는 타코 펄스의 신호 특성을 카운팅하기 위해서 기준 신호로 이용하기 위한 펄스이다. 이러한 클럭 펄스는 회전 속도 측정 방식에 따라 수 헤르츠의 저주파 신호이거나 수 메가 헤르츠의 고주파 신호일 수 있다.A clock pulse which is a reference pulse for counting the frequency and period of the taco pulse is generated (S1002). The clock pulse is a pulse for use as a reference signal to count the signal characteristics of the tacho pulse. Such a clock pulse may be a low frequency signal of several hertz or a high frequency signal of several megahertz depending on the rotational speed measurement method.

타코 펄스가 입력된 이후에, 타코 펄스의 라이징 에지에 동기화하여 클럭 펄스를 생성할 수 있다.After the taco pulse is input, a clock pulse can be generated in synchronization with the rising edge of the taco pulse.

클럭 펄스의 주기를 이용하여 타코 펄스의 진동수를 카운팅하는 단계(S1003)를 수행한다. 이때, 클럭 펄스의 주파수 및 주기는 기 설정된다. 따라서, 클럭 펄스의 주기에 정수배로 설정된 기 정의된 시간 동안에 타코 펄스의 개수를 카운팅한다.(S1003) of counting the frequency of the taco pulse using the period of the clock pulse. At this time, the frequency and period of the clock pulse are preset. Thus, the number of tacho pulses is counted during a predefined time that is set to an integer multiple in the period of the clock pulse.

클럭 펄스의 진동수를 이용하여 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 단계(S1004) 를 수행한다. 이때, 클럭 펄스의 주파수 및 주기는 기 설정된다. 따라서, 타코 펄스의 1주기를 측정하기 위해서 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스의 개수를 카운팅한다.A step S1004 of counting the cycle of the taco pulse using the frequency of the clock pulse is performed. At this time, the frequency and period of the clock pulse are preset. Therefore, the number of clock pulses existing between the taco pulses is counted to measure one period of the taco pulse.

단계 S1003 및 S1004에서 카운팅된 결과값을 상술한 수학식 1 및 수학식 2에 대입하여 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도를 연산한다(S1005). 이때, 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도를 연산하는 단계는 분해능 연산을 위해서 소정의 샘플링 시간 동안에만 수행될 수 있다. 즉, 이하에서 설명하는 선택 단계에 의해서 M-메소드 방식 또는 T-메소드 방식 중 하나의 방식이 선택되면, 선택된 방식에 기초하여 회전 속도를 연산한다.The resultant values counted in steps S1003 and S1004 are substituted into the above-described equations (1) and (2) to calculate the first rotational speed and the second rotational speed (S1005). At this time, the step of calculating the first rotational speed and the second rotational speed may be performed only for a predetermined sampling time for the resolution calculation. That is, when one of the M-method method and the T-method method is selected by the selection step described below, the rotation speed is calculated based on the selected method.

단계 S1005에서 연산된 결과값을 상술한 수학식 3 및 수학식 4에 대입하여 제1 분해능 및 제2 분해능을 연산한다(S1006). 이때, 제1 분해능 및 제2 분해능을 연산하는 단계는 M-메소드 방식 또는 T-메소드 방식 중 어느 하나를 선택하기 위해서 소정의 샘플링 시간 동안에만 수행될 수 있다. The resultant value calculated in step S1005 is substituted into the above-described equations (3) and (4) to calculate the first resolution and the second resolution (S1006). At this time, the step of calculating the first resolution and the second resolution may be performed only for a predetermined sampling time to select either the M-method method or the T-method method.

단계 S1006에서 연산된 제1 분해능 및 상기 제2 분해능의 크기를 서로 비교한다(S1007). The first resolution calculated in step S1006 and the magnitude of the second resolution are compared with each other (S1007).

단계 S1007의 비교 결과 제1 회전 속도의 분해능이 제2 회전 속도의 분해능 보다 작으면(S1007-N), 제1 회전 속도를 산출한 방식으로 회전 속도 산출 방식을 선택한다(S1008). 단계 S1007의 비교 결과 제1 회전 속도의 분해능이 제2 회전 속도의 분해능 보다 크면(S1007-Y), 제2 회전 속도를 산출한 방식으로 회전 속도 산출 방식을 선택한다(S1009).If the resolution of the first rotation speed is smaller than the resolution of the second rotation speed (S1007-N) as a result of the comparison in step S1007, the rotation speed calculation method is selected in a manner of calculating the first rotation speed (S1008). If the resolution of the first rotation speed is larger than the resolution of the second rotation speed (S1007-Y) as a result of the comparison in step S1007, the rotation speed calculation method is selected in a manner of calculating the second rotation speed (S1009).

본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전 속도 측정 방법은, 샘플링 시간 동안에 M-메소드 방식 및 T-메소드 방식 모두에 대한 회전 속도를 연산하고, 각각의 회전 속도에 대한 분해능을 연산하며, 이를 상호 비교하여 더 작은 분해능을 갖는 회전 속도 산출 방식을 선택한다.The rotational speed measuring method according to another embodiment of the present invention calculates rotational speeds for both the M-method and the T-method during the sampling time, calculates the resolution for each rotational speed, The rotational speed calculation method having a smaller resolution is selected.

이렇게 M-메소드 방식 및 T-메소드 방식으로 연산된 회전 속도를 샘플링 시간 동안에 비교하여, 회전 속도 별로 정밀도가 더 높은 방식으로 회전 속도를 측정함으로써, 회전 속도별 정확한 회전 속도를 측정할 수 있는 현저한 효과를 발휘한다.By comparing the rotational speed calculated by the M-method method and the T-method method during the sampling time and measuring the rotational speed in a manner that the accuracy is higher for each rotational speed, a remarkable effect .

구체적으로는, 상술한 방법들을 수행하기 위한 코드는, RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM 등과 같이, 단말기에서 판독 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있다. Specifically, the code for performing the above-described methods may be stored in a storage medium such as a RAM (Random Access Memory), a FLASH memory, a ROM (Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable ROM), an EEPROM (Electronically Erasable and Programmable ROM) Such as a floppy disk, a removable disk, a memory card, a USB memory, a CD-ROM, and the like.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100 : 회전 속도 측정 장치 110 : 입력부
120 : 클럭 펄스 발생부 130 : 카운터
140 : 회전 속도 연산부 150 : 분해능 연산부
160 : 제어부 170 : 저장부100: rotational speed measuring device 110: input part
120: clock pulse generator 130: counter
140: rotation speed calculation unit 150: resolution calculation unit
160: control unit 170:

Claims (17)

저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 장치에 있어서,
상기 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력받는 입력부;
클럭 펄스를 발생하는 클럭 펄스 발생부;
기 정의된 시간 주기 동안에 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고, 상기 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 카운터;
상기 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하고, 상기 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 회전 속도 연산부;
상기 제1 회전 속도의 제1 분해능 및 상기 제2 회전 속도의 제2 분해능을 연산하는 분해능 연산부; 및
상기 제1 회전 속도의 제1 분해능 및 상기 제2 회전 속도의 제2 분해능을 비교하여 어느 하나의 회전 속도만을 선택하도록 상기 회전 속도 연산부를 제어하는 제어부;를 포함하는 회전 속도 측정 장치.An apparatus for measuring the rotational speed of a reaction wheel of a low orbit satellite,
An input unit for receiving a taco pulse generated by rotation of the reaction wheel;
A clock pulse generator for generating a clock pulse;
A counter for counting a frequency of the taco pulse during a predefined time period and counting a period of the taco pulse using a frequency of the clock pulse;
A rotation speed calculator for calculating a first rotation speed based on the frequency of the tacho pulse and calculating a second rotation speed based on the cycle of the tacho pulse;
A resolution calculator for calculating a first resolution of the first rotation speed and a second resolution of the second rotation speed; And
And a controller for comparing the first resolution of the first rotation speed and the second resolution of the second rotation speed to control the rotation speed computing unit to select only one rotation speed. 제1항에 있어서,
상기 카운터는,
상기 기 정의된 시간 주기 동안에 입력되는 상기 타코 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고,
상기 기 정의된 시간 주기는, 상기 클럭 펄스의 기본 주기의 정수배인 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 장치.The method according to claim 1,
The above-
Counting the number of taco pulses input during the predefined time period to count the frequency of the taco pulses,
Wherein the predefined time period is an integral multiple of the fundamental period of the clock pulse. 제1항에 있어서,
상기 카운터는,
상기 타코 펄스 사이에서 존재하는 상기 클럭 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하고,
상기 클럭 펄스의 주파수는 상기 타코 펄스의 주파수보다 고주파인 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 장치.The method according to claim 1,
The above-
Counting the number of the clock pulses existing between the taco pulses, counting a period of the taco pulses,
Wherein the frequency of the clock pulse is higher than the frequency of the taco pulse. 제2항에 있어서,
상기 회전 속도 연산부는,
Figure 112013013740643-pat00022

(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, Tc는 상기 기 정의된 시간 주기, m1 은 Tc 동안 발생하는 타코 펄스 개수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 장치. 3. The method of claim 2,
The rotation speed calculating unit calculates,
Figure 112013013740643-pat00022

(Where ω is the velocity of the reaction wheel, P is the number of tach pulses generated during one revolution of the reaction wheel, T c is the predefined time period, m 1 is the number of tacho pulses occurring during T c ) And the speed (?) Of the reaction wheel is calculated. 제3항에 있어서,
상기 회전 속도 연산부는,
Figure 112013013740643-pat00023

(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, m2 은 상기 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스 개수,
Figure 112013013740643-pat00024
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 장치. The method of claim 3,
The rotation speed calculating unit calculates,
Figure 112013013740643-pat00023

(Where, ω is the number of clock pulses present between the speed of the reaction wheels, P is the pulse number of the pulse generated during one rotation of the taco reaction wheel, m 2 is the taco pulse,
Figure 112013013740643-pat00024
Is a frequency of a clock pulse) to calculate the rotational speed (?) Of the reaction wheel. 제1항에 있어서,
상기 분해능 연산부는,
Figure 112014053485666-pat00025

(여기서, P는 휠의 1회전시 발생하는 펄스의 개수, Tc는 상기 기 정의된 시간 주기)에 의해서 제1 회전 속도의 제1 분해능(R)을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the resolution calculator comprises:
Figure 112014053485666-pat00025

(R) of the first rotational speed is calculated according to the number of pulses generated during one rotation of the wheel, and Tc is the predefined time period. . 제1항에 있어서,
상기 분해능 연산부는,
Figure 112014053485666-pat00026

(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 휠의 1회전 시 발생하는 펄스의 개수,
Figure 112014053485666-pat00027
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 제2 회전 속도의 제2 분해능(R)을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the resolution calculator comprises:
Figure 112014053485666-pat00026

(Where? Is the velocity of the reaction wheel, P is the number of pulses generated during one rotation of the wheel,
Figure 112014053485666-pat00027
(R) of the second rotation speed is calculated based on the frequency of the clock pulse (the frequency of the clock pulse). 제1항에 있어서,
상기 타코 펄스의 진동수 및 상기 타코 펄스의 주기를 저장하는 저장부;를 더 포함하는 회전 속도 측정 장치.The method according to claim 1,
And a storage unit for storing a frequency of the taco pulse and a period of the taco pulse. 저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 방법에 있어서,
상기 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력하는 단계;
클럭 펄스를 발생하는 단계;
기 정의된 시간 주기 동안에 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하는 제1 카운팅 단계;
상기 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 제2 카운팅 단계;
상기 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하는 단계;
상기 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 단계;
상기 제1 회전 속도의 제1 분해능을 연산하는 단계;
상기 제2 회전 속도의 제2 분해능을 연산하는 단계; 및
상기 제1 분해능 및 상기 제2 분해능을 비교하여 어느 더 작은 분해능을 갖는 회전 속도를 선택하는 단계;를 포함하는 회전 속도 측정 방법.A method of measuring the rotational speed of a reaction wheel of a low orbit satellite,
Inputting a taco pulse generated by rotation of the reaction wheel;
Generating a clock pulse;
A first counting step of counting a frequency of the taco pulse during a predefined time period;
A second counting step of counting the cycle of the tacho pulse using the frequency of the clock pulse;
Calculating a first rotation speed based on a frequency of the taco pulse;
Calculating a second rotation speed based on a cycle of the taco pulse;
Calculating a first resolution of the first rotation speed;
Calculating a second resolution of the second rotation speed; And
And comparing the first resolution and the second resolution to select a rotational speed having a smaller resolution. 제9항에 있어서,
상기 제1 카운팅 단계는,
상기 기 정의된 시간 주기 동안에 입력되는 상기 타코 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하고,
상기 기 정의된 시간 주기는, 상기 클럭 펄스의 기본 주기의 정수배인 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first counting step comprises:
Counting the number of taco pulses input during the predefined time period to count the frequency of the taco pulses,
Wherein the predefined time period is an integral multiple of the fundamental period of the clock pulse. 제9항에 있어서,
상기 제2 카운팅 단계는,
상기 타코 펄스 사이에서 존재하는 상기 클럭 펄스의 개수를 카운팅하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하고,
상기 클럭 펄스의 주파수는 상기 타코 펄스의 주파수보다 고주파인 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the second counting step comprises:
Counting the number of the clock pulses existing between the taco pulses, counting a period of the taco pulses,
Wherein the frequency of the clock pulse is higher than the frequency of the taco pulse. 제10항에 있어서,
상기 제1 회전 속도를 연산하는 단계는,
Figure 112013013740643-pat00028

(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, Tc는 상기 기 정의된 시간 주기, m1 은 Tc 동안 발생하는 타코 펄스의 개수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 방법. 11. The method of claim 10,
Wherein the step of calculating the first rotation speed includes:
Figure 112013013740643-pat00028

(Where ω is the velocity of the reaction wheel, P is the number of tach pulses generated during one revolution of the reaction wheel, T c is the predefined time period, m 1 is the number of tacho pulses occurring during T c ) And the speed (?) Of the reaction wheel is calculated. 제11항에 있어서,
상기 제2 회전 속도를 연산하는 단계는,
Figure 112013013740643-pat00029

(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 반작용 휠의 1회전시 발생하는 타코 펄스의 펄스 개수, m2 은 상기 타코 펄스 사이에 존재하는 클럭 펄스 개수,
Figure 112013013740643-pat00030
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 상기 반작용 휠의 속도(ω)를 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 방법. 12. The method of claim 11,
The step of calculating the second rotation speed includes:
Figure 112013013740643-pat00029

(Where, ω is the number of clock pulses present between the speed of the reaction wheels, P is the pulse number of the pulse generated during one rotation of the taco reaction wheel, m 2 is the taco pulse,
Figure 112013013740643-pat00030
Is a frequency of a clock pulse) to calculate the rotational speed (?) Of the reaction wheel. 제9항에 있어서,
상기 제1 분해능을 연산하는 단계는,
Figure 112014053485666-pat00031

(여기서, P는 휠의 1회전시 발생하는 펄스의 개수, Tc는 상기 기 정의된 시간 주기)에 의해서 제1 분해능(R)을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of calculating the first resolution comprises:
Figure 112014053485666-pat00031

(R) is calculated based on the number of pulses generated during one rotation of the wheel, and Tc is the predefined time period. 제9항에 있어서,
상기 제2 분해능을 연산하는 단계는,
Figure 112014053485666-pat00032

(여기서, ω는 반작용 휠의 속도, P는 휠의 1회전 시 발생하는 펄스의 개수,
Figure 112014053485666-pat00033
는 클럭 펄스의 주파수)에 의해서 제2 분해능(R)을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전 속도 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of calculating the second resolution includes:
Figure 112014053485666-pat00032

(Where? Is the velocity of the reaction wheel, P is the number of pulses generated during one rotation of the wheel,
Figure 112014053485666-pat00033
(R) is calculated based on the frequency of the clock pulse). 삭제delete 저궤도 위성의 반작용 휠의 회전 속도 측정 방법에 관한 코드를 기록하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 회전 속도 측정 방법은,
상기 반작용 휠의 회전으로 발생되는 타코 펄스를 입력하는 단계;
클럭 펄스를 발생하는 단계;
기 정의된 시간 주기 동안에 상기 타코 펄스의 진동수를 카운팅하는 제1 카운팅 단계;
상기 클럭 펄스의 진동수를 이용하여 상기 타코 펄스의 주기를 카운팅하는 제2 카운팅 단계;
상기 타코 펄스의 진동수에 기초하여 제1 회전 속도를 연산하는 단계;
상기 타코 펄스의 주기에 기초하여 제2 회전 속도를 연산하는 단계;
상기 제1 회전 속도의 제1 분해능을 연산하는 단계;
상기 제2 회전 속도의 제2 분해능을 연산하는 단계; 및
상기 제1 분해능 및 상기 제2 분해능을 비교하여 어느 더 작은 분해능을 갖는 회전 속도를 선택하는 단계;를 실행하는 코드를 포함하는 기록 매체.A computer-readable recording medium for recording a code relating to a method for measuring the rotational speed of a reaction wheel of a low-earth orbit satellite,
Inputting a taco pulse generated by rotation of the reaction wheel;
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Calculating a first rotation speed based on a frequency of the taco pulse;
Calculating a second rotation speed based on a cycle of the taco pulse;
Calculating a first resolution of the first rotation speed;
Calculating a second resolution of the second rotation speed; And
And comparing the first resolution and the second resolution to select a rotation speed having a smaller resolution.
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