KR101518997B1 - 위성데이터를 수신하고 저장하는 지상국 그리드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위성그리드라고 하는 장치에 관한 것으로서, 저장수단(13)이 구비된 다수의 수신/저장 지상국(5)을 포함한다. 각 지상국(5)은 지구 주위의 궤도를 도는 적어도 하나의 위성으로부터 관측데이터를 수신하는 수단을 포함한다. 각 지상국(5)은 적어도 하나의 디지털망(15)에 연결되며, 적어도 하나의 관리 모듈을 포함하여, 서로 다른 지상국들이 서로 협동함으로써 적어도 하나의 위성으로부터 수신되어 서로 다른 지상국들(5)에 저장되는 상기 관측데이터를 공유하여 영구적으로 투명하게 액세스할 수 있도록 한다. 여기서 상기 위성그리드는 디지털망(15)의 어느 접속점에서라도 하나의 컴퓨터 자원으로서 보여지며 액세스가능하다.

Description

위성데이터를 수신하고 저장하는 지상국 그리드 {GRID OF GROUND STATIONS FOR RECEIVING AND STORING SATELLITE DATA}
본 발명은 데이터를 수신하고 저장하며 서로 통신하는 다수의 지상국들을 포함하는 장치(본 명세서 전체에서 "위성그리드"라 명명함)에 관한 것이다. 데이터를 수신하고 저장하는 지상국(수신/저장 지상국)에는, 지구 주위의 궤도를 도는 적어도 하나의 위성으로부터 송출된 관측데이터를 수신하는 수단과, 이들 데이터를 저장하는 수단(대용량 기억장치(들))이 구비된다.
본 발명은 또한,
- 지구 주위의 궤도에 배치되는 적어도 하나의 위성군 - 위성군의 각 위성은 적어도 하나의 관측데이터 취득 장치, 그리고 이들 관측데이터를 지구 표면에 위치한 수신안테나들로 전송하는 적어도 하나의 전송 장치를 포함함,
- 지구 표면에 분포되어 관측 데이터를 수신하고 저장하는 다수의 지상국(수신/저장 지상국) - 각 수신/저장 지상국은 적어도 하나의 수신안테나(구체적으로는, 수신/저장 지상국에 설치되어 있는 수신안테나)에 연결되며, 이들 지상국은 서로 통신함,
- 관측데이터를 임의의 수신안테나로 전송가능한 각 위성의 전송장치 - 여기서 수신안테나는 이 전송장치가 보이는 영역(가시범위, field of view)에 위치하며, 각 수신안테나는 이 수신안테나가 상기 위성의 전송장치의 가시범위에 위치할 때에 위성에서 전송된 관측데이터를 수신함 - 를 포함하는 관측 장치(특히, 지구 관측 장치)에 관한 것이다.
본 명세서 전체에서 전반적으로, "관측"이라는 용어는 데이터의 여하한 취득을 의미하는 것으로, 이에는 물리적 파라미터(온도, 방사, 지형 데이터, 다양한 가시광 또는 비가시광 영상 등)의 측정도 포함된다. 그리고 "지구 관측"이라는 용어는 지구 관측 데이터(특히, 지구로부의 데이터)의 여하한 취득을 의미한다.
본 발명의 목적은 특히(전적으로는 아님), 이러한 지구 관측 장치를 제공하는 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 이 지구 관측 장치는 지상관측 영상을 취득 및 출력하며 높은 지상 분해능(ground resolution)(10m 이하, 구체적으로는 1m급) 및 짧은 전역취득주기(global coverage frequency)(2주 이하, 구체적으로는 1일급)를 갖는다.
본 명세서 전체에서, 전역취득주기는 관측 장치가 완전한 지구 영상을 취득할 수 있는 주기를 의미한다.
위성에 탑재된 장치에 의한 지구 관측은, 구체적으로, 기상예보 전용 장치의 개발에 따라 1950년대에 시작되었다. 이후 이러한 장치들은, 원하는 응용분야에 따라 지상분해능 또는 리프레시(refresh) 주기에 대한 선호도를 바꿔가면서 계속 발전되어 왔다.
현재, LANDSAT, MODIS, IKONOS, QUICK BIRD, EROS, SPOT-5, SPOT-4 등을 포함하여 많은 수의 지상관측 장치들이 있다. 이들 장치들은 농업, 지도제작, 지적 측량, 방위, 환경, 도시 계획, 통신, 위험관리, 재생자원 관리 등의 다양한 분야에서의 수많은 영상 필요성을 충족시켜 줄 수 있다. 모든 경우에, 지상국이 위성으로부터 수신한 관측데이터는 중앙 처리 및 자료 저장 사이트에 취합되어, 이들 다양한 데이터를 합리화하고 갱신하고 선택적인 방법으로써 이들을 서로 일관되도록 한다. 이 중앙사이트는 또한 관측데이터를 그 날짜와 내용이 일관되고 균등하도록 사용자에게 분산한다. 이렇게 위성 관측데이터를 중앙사이트로 전달할 경우에는, 이들 데이터 크기가 매우 크기 때문에 연결성 및 대역폭의 문제가 자주 발생한다. 예를 들어, GB 2432486에서는 데이터를 지상에 있는 사용자 스테이션에 전달하기 위하여 위성군의 위성들을 재사용하는 것을 제안하고 있다. 이러한 해법은 매우 비용이 크고 복잡하며, 전적으로 만족스럽지도 않다.
IKONOS, QUICKBIRD, EROS 등의 장치는 분해능이 매우 높은 위성들로서, 1m급의 지상분해능을 가능케 한다. 반면에, 이들은 지구 전체를 리프레시 하는데 1달 이상이 소요된다.
MODIS, MERIS 등의 장치는 분해능은 낮지만 지구 전체 리프레시속도는 빨라서 3일 내지 1주일 정도이다.
다시 말해서, 종래기술에 있어서, 관측위성 데이터를 취득하고 출력하는 장치(구체적으로 지상관측 장치)의 설계시에는 제약사항들이 충돌하게 된다. 따라서 높은 공간분해능(1m급)을 갖지만 긴 전역취득주기(1주 또는 1개월급)를 갖는 장치와, 짧은 전역취득주기(1일급)를 갖지만 낮은 공간분해능(100m급)을 갖는 장치와의 사이에서 선택을 해야 한다.
효과적인 공간분해능으로부터의 이익을 얻으면서도, 소정의 특정 지역에 대한 짧은 전역취득주기의 이익을 얻을 수 있는 대안들이 제안되었다. 이 대안에 따르면, 하나 이상의 위성에 영상 취득용 광학장치들이 설치되며, 이 위성에서 광학장치들은 재조정될 수 있다. 구체적으로, 위성의 본연의 경로(track) 밖의 영상을 취득할 수 있는 능력이 있어서, 동일한 지리적 영역을 이 위성을 수 회전시키는 동안에 관측할 수 있다.
예를 들어, SPOT 위성군은 매일 지구의 소정 영역 영상을 취득할 수 있는 영상취득 성능과 리프레시 속도를 제공한다. 이 위성군은 지구와 동상(in phase)으로 극형 원형 태양동기형(polar, circular, heliosynchronous) 궤도에 자리잡은 다수의 위성들을 포함한다. 각 위성은 26일의 주기를 갖는다. 각 위성은 광학장치, 데이터 저장기, 및 지상의 수신국에 영상을 전송하는 시스템을 포함한다. 광학장치는 파라미터화 가능한 비스듬한 시각(sight)을 갖기 때문에, 26일의 주기 동안에 동일한 영역을 여러 차례 관측할 수 있다. 데이터 저장기는, 지상국에서 위성이 보이지 않을 경우에, 영상을 위성체에 저장할 수 있다.
따라서 이 위성군은 특정의 지구 영역에서 짧은 전역취득주기를 가질 수 있다. 그러나 전역취득주기가 26일보다 짧을 수는 없다. 또한, 26일 주기 동안에 많은 재조정을 하도록 위성군이 프로그램된다면, 지구의 전역취득주기가 26일보다도 더 길어질 수도 있다.
이러한 해법의 또다른 단점은 재조정식 위성군의 제작, 설치, 관리, 보수 비용에 있다. 구체적으로, 이러한 위성군은 다수의 지상국(상호간에 자율적으로 동작되며, 영상 분산을 위하여 수신 영상을 중앙서버로 전송하여 저장토록 하는 일을 한다) 때문에 설치 및 관리를 필요로 한다. 또한, 각 위성에 있는 각 장치는, 지상에서 요구사항에 따라 광학장치의 최적화 및 재조정을 결정할 책임이 있는 전문가팀에 의해 컨트롤된다. 게다가, 각 위성은 지상국의 가시성 부족을 극복하기 위하여 저장기를 구비하여야 한다. 또한 각 위성에는 지상으로의 전송을 위한 특정 시스템이 구비된다.
아울러, 이러한 해법에는 큰 실무적 어려움이 봉착된다. 구체적으로, 1m급의 공간분해능과 1일급의 전역취득주기를 갖는 영상을 출력하기 위하여 지구 전체를 이러한 위성군으로 덮으려면, 하루에 1500테라바이트의 데이터(즉, 170기가바이트/초)를 관리하는 중앙서버가 필요하게 되어, 현재의 서버 기술과 구조로써 접근할 수 있는 위성 전송 능력 및 지상 처리 능력을 훨씬 초과하게 된다. 또한, 이러한 문제점은 위성으로부터 우주를 관측하기 위한 장치로부터 송출된 데이터에 대해서도 마찬가지로 일어난다.
본 발명의 목적은 이들 단점을 극복하여, 이러한 어려움을 해결하고 위성 관측데이터 저장 장치의 새로운 개념을 제공함으로써, 매우 높은 데이터속도(특히 100 기가바이트/초 이상)로 저장하도록 하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 데이터를 분산 및/또는 저장하는 중앙서버를 필요로 하지 않는 관측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한, 인터넷을 통해 이용가능한 대량 정보 매체를 공급하는 관측 장치를 제공하는 것이다.
이 목적을 위해서, 본 발명은 데이터를 수신하고 저장하는 다수의 지상국(수신/저장 지상국)(여기에는 데이터 저장수단이 구비됨)을 포함하는 장치에 관한 것으로서, 각 수신/저장 지상국에는, 지구 주위의 궤도에 있는 적어도 하나의 위성에서 송출된 관측데이터를 수신하는 수단이 연계된다. 이 장치에 있어서,
- 적어도 하나의 위성으로부터 수신된 관측데이터(구체적으로 상기 적어도 하나의 위성 각각으로부터 수신된 관측데이터)는 다수의 수신/저장 지상국에 구비된 저장수단에 분산되어 저장된다.
- 각 수신/저장 지상국은 적어도 하나의 디지털망에 의해서 다른 수신/저장 지상국들과 기능적으로 연결되고, 적어도 하나의 모듈(관리 모듈이라 함)이 구비된다. 위성그리드라고 하는 구조에 따라서, 다수의 수신/저장 지상국이 다수의 관리 모듈에 의해 상기 적어도 하나의 디지털망을 통하여 서로 연결된다. 위성그리드는, 적어도 하나의 위성(구체적으로, 상기 적어도 하나의 위성의 각각)으로부터 송출된 상기 관측데이터를 공유시키고 영구적이며 투명하게 액세스가능토록 한다. 여기서 관측데이터는 다수의 수신/저장 지상국에 구비된 상기 저장수단에 분산적으로 저장되며, 상기 위성그리드를 통해서, 다수의 수신/저장 지상국에 분산되어 있는 모든 관측데이터는, 하나의 관측데이터 집합으로서 상기 적어도 하나의 디지털망의 어느 임의의 접속점으로부터도 보여지고 액세스가능하다.
이러한 본 발명에 따른 위성그리드는 여기에 결합되어 있는 위성 관측 장치의 설계와 동작 양식을 완전히 혁신시키는 새로운 대상을 구성하고 있다. 이 위성그리드에 있어서는, 위성데이터를 수신하고 저장하는 다수의 지상국이 서로 기능적으로 연결되어서 각 지상국에 저장하고 다수의 수신/저장 지상국에 분산되어 있는 관측데이터를, 중앙사이트로 이동하지 않고도 자동으로 영구적으로 완전히 투명하게 공유할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 위성그리드가 없어서 상기 관측 장치가 완전히 동작하지 않게 되는 한, 상기 위성그리드는 본 발명에 따른 하나 이상의 관측 장치(들)의 구성요소가 된다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 새로운 기능성들을 갖는다. 즉, 이 장치의 저장 성능에는 거의 제한이 없다(왜냐하면 저장성능과 데이터속도를 증대시키기 위해서 수신/저장 지상국의 개수를, 해당 위성이 전송할 수 있는 데이터 속도의 한계 내에서 충분히 증가시킬 수 있기 때문이다); 데이터를 참조(reference)하거나 분산하는데 중앙서버가 필요없다; 모든 관측데이터를 위성그리드의 접속점에서 즉시 실시간으로 이용가능하다; 장치의 동작이 특별한 유지보수없이도 자동으로 이루어진다(구체적으로, 수신/저장 지상국들 중에서 어느게 고장이 생겨도 다른 수신/저장 지상국 및 장치 전체에는 영향이 없다); 하나 이상의 위성 및/또는 하나 이상의 위성군에 동적으로 연계가능하다; 다수의 지상국에 저장된 데이터의 읽기 및/또는 쓰기 및/또는 관리에 대한 가능하고 적절한 모든 액세스제어 변경을 사용자가 매우 간단하고 안전하고 신뢰적인 방식으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서는 또한, 각 수신/저장 지상국이 적어도 하나의 위성에 데이터를 송출하는 수단과 연계되고, 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 명령을 생성하고 이 명령을 위성그리드로 전송할 수 있는 적어도 하나의 원격제어 모듈을 포함하는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 장치는, 따라서, 위성 관측데이터의 수신 및 저장을 위해서뿐만 아니라, 본 발명에 따른 장치에 연계된 각 위성을 제어하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 위성그리드의 디지털망은 공공 지상 디지털망(가령, 인터넷)을 포함하는 것이 유리하다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 상기 디지털망에 의해서 상기 위성그리드에 연결된 지상 서버(지리정보 포털서버)를 포함하는 것이 유리하다. 이 지리정보 포털서버는 이 디지털망을 통하여 사용자가 액세스가능하며, 사용자의 위성그리드에 대한 액세스권한을 관리한다. 이러한 지리정보 포털서버는, 그러나, 데이터를 저장하거나 참조하는 중앙서버는 아니다. 본 발명에 따른 장치는 따라서 관측데이터를 저장 및/또는 참조 및/또는 분산하기 위한 중앙서버 또는 중앙사이트를 전혀 갖고 있지 않다.
본 발명은 앞에서 언급한 관측 장치로 확장된다. 이 장치는 상기 수신/저장 지상국에 의해 구성되는, 본 발명에 따른 지상 장치를 포함한다. 다른 말로, 본 발명에 따른 관측 장치에 있어서, 모든 수신/저장 지상국들은 서로 연결되어 본 발명에 따른 지상 장치(위성그리드)를 구성한다.
따라서, 본 발명에 따른 관측 장치에 있어서, 각 수신/저장 지상국은 적어도 하나의 디지털망과 기능적으로 연결되고, 적어도 하나의 모듈(관리 모듈이라 함)이 구비된다. 위성그리드라고 하는 구조에 따라서, 다수의 수신/저장 지상국이 이 관리 모듈에 의해 상기 적어도 하나의 디지털망을 통하여 서로 연결된다. 위성그리드는, 다수의 수신/저장 지상국의 저장수단에 저장되어 있는 관측데이터를 공유하여 영구적이며 투명하게 액세스가능케 한다. 이 위성그리드는 상기 적어도 하나의 디지털망의 임의의 접속점으로부터 하나의 컴퓨터 자원으로서 보여질 수 있으며 액세스가능하다.
본 발명에 따른 장치의 각 수신/저장 지상국의 관리 모듈은 그리드 모듈로 구성될 수 있는데, 그리드 모듈은 그 자체로서 컴퓨터 그리드(즉, 네트웍에 기반한 컴퓨터 구조)를 생성할 수 있고, 이종 시스템 및 어플리케이션을 통해서 데이터 및/또는 컴퓨터 자원들(구체적으로, http://fr.wikipedia.org/wiki/grid_computing, Globus ToolKit; 또는 gLite (EGEE), UNICORE, 또는 Synfiniway(Fujitsu)에 적합한 소프트웨어; 또는 e-mule 소프트웨어)을 투명하게 공유할 수 있도록 한다. 그러나, 마찬가지로 특정 그리드 모듈이 개발되는 것을 방해할 것은 아무것도 없다.
컴퓨터 그리드 기술은, 구체적으로, 네트웍 및 강력한 컴퓨터 수단의 연결에 의해서 큰 계산 능력을 분산 공유할 수 있도록 한다. 따라서 이 기술은 검색 센터와 대용량 처리가 필요한 기업에서 기본적으로 이용된다.
비록 이러한 계산능력이 관측 장치(구체적으로, 지구 관측 장치)의 설계시에 절대적인 요소는 아니지만, 본 발명자는 관측데이터 수신/저장 지상국의 영구적인 연결을 위한 그리드 기술을 사용함으로써 신규의 기능을 얻을 수 있고, 훨씬 감축된 비용으로 전례없는 성능을 갖는 분산 관측 장치를 얻을 수 있는 것으로 판단하게 되었다. 구체적으로, 관측데이터는 다수의 수신/저장 지상국에 분산될 수 있으며, 이에도 불구하고 네트웍의 어느 접속점에서도 즉시 실시간으로 액세스가능하다. 또한, 필요요건에 따라서 또는 부과된 제약에 따라서, 관측데이터를 수신/저장 지상국들 간에 완전 투명하게 전송 및/또는 교환가능하다. 마찬가지로, 그리드 형태로 수신/저장 지상국을 연결함으로써, 위성군을 지상으로부터 원격제어할 수 있다.
본 발명은 특히, 지구 관측데이터를 저장하는데 적용하는 것이 유리하다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치는 또한, 각 위성의 관측데이터 취득 장치가, 이 취득 장치에 의해 보이는 지상 영역에 해당되는 사전 정의된 가시범위(field of view)를 가지며, 각 수신/저장 지상국은 적어도 하나의 지상 영역(관측데이터 저장영역)에서 온 관측데이터를 저장하는 수단을 포함하는 것이 유리하다. 여기서 적어도 하나의 지상 영역은, 적어도 각 위성(여기에 수신/저장 지상국의 수신안테나가 위치하고 있음)의 취득 장치의 가시범위의 외곽경계(envelope)를 포함한다. 상기 다수의 수신/저장 지상국의 개수와 분포는 상기 해당 관측데이터 저장영역이 상보적이며 관측대상 지역의 전역취득을 허용할 수 있도록 설정되며, 관측대상 지역에 해당하는 다양한 관측데이터는 다수의 수신/저장 지상국의 저장수단에 분산 저장되며, 상기 위성그리드는 다수의 수신/저장 지상국에 저장되는 모든 관측데이터가 상기 위성그리드의 디지털망의 임의의 접속점으로부터 하나의 컴퓨터 자원으로서 영구적으로 액세스가능하게끔 적용되는 저장 그리드이다.
본 발명에 따른 장치에 있어서, 수신/저장 지상국의 수신 안테나의 가시권에 반드시 해당되지 않으며 이 안테나 위를 날아가는 위성의 가시범위(field of view)에도 해당되지 않도록 수신/저장 지상국에 연계된 관측데이터 저장영역을 가상적으로 생성할 수 있음을 알아야 한다. 따라서 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 수신/저장 지상국의 관측데이터 저장영역은, 수신/저장 지상국의 수신안테나를 포함하는 가시범위의 외곽경계 밖에 위치하는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것이 유리하다. 이로써, 한편으로는 관측데이터가 다수의 수신/저장 지상국 사이에서 최적으로 분산될 수 있으며, 관측데이터의 저장용량과 효율적인 사용 둘 다를 얻을 수 있다(구체적으로, 각 잠재 사용자와, 해당 관측데이터가 저장되어 있는 수신/저장 지상국 사이의 거리를 최소화하여 네트웍의 점유율을 감소시킴으로써). 그러나 이는 또한 위성이 관측데이터를 수신/저장 지상국 중 어느 하나(이는 위성으로부터 이 관측데이터를 최초로 수신한 것일 수도 있고 아닐 수도 있다)로 전송할 수 있도록 해준다. 그 이유는 다수의 수신/저장 지상국의 그리드 구조는 임의 형식의 소정 프로토콜에 의해서 관측데이터를 적절한 수신/저장 지상국으로 단순하고 투명하게 자동으로 라우팅할 수 있도록 해 주기 때문이다.
본 발명의 유익한 변형예에서, 각 수신/저장 지상국은, 관측데이터 저장영역이 자신이 갖고 있는 것에 근접한 각 수신/저장 지상국의 관측데이터를 탐색하고 이를 자신의 저장수단에 저장시킨다. 이로써 각 수신/저장 지상국은 자신이 갖고 있는 것에 인접하는 다수의 관측데이터 저장영역들로 이루어지는 "로컬 모자이크(local mosaic)"를 갖게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 관측 영역의 위치 및 관측 일시를 나타내는 메타 데이터 및/또는 국지화(geolocalization) 데이터를 통합하는 포맷에 따라서, 관측데이터를 위성의 각 전송장치에 의해 전송하는 것이 유리하다. 따라서, 지상관측의 경우에, 지구 관측데이터는, 각 위성에 의해 전송될 때에 "국지화된다(geolocalized)". 즉, 관측데이터에는 해당되는 지상 부분을 결정할 수 있게 하는 정보가 통합되어, 위성그리드를 통해서 저장되어야 할 수신/저장 지상국으로 자동으로 라우팅될 수 있다. 그리고, 그 다음에, 사용자의 요청에 응답하여 위성그리드를 통해서 자동으로 선택될 수 있다. 이러한 점에서, 위성에서 전송된 관측데이터는 수신/저장 지상국의 처리 수단에 데이터를 저장하기 전에 수신/저장 지상국 (관측데이터를 수신한 수신안테나에 연계된 수신/저장 지상국 및/또는 데이터가 저장되어 있는 수신/저장 지상국)에 의해서 적어도 하나의 처리 동작을 겪음을 알아야 한다. 그러나, 어느 경우든, 이 처리에 의해서 국지화 데이터는 보존된다.
또한, 효과적인 변형예로서, 본 발명에 따른 장치에서는, 각 수신/저장 지상국이 위성으로 데이터를 송출하는 안테나에 연계된다. 그리고, 수신 및 송출안테나, 위성의 전송장치, 및 수신/저장 지상국이 위성과 수신/저장 지상국 사이의 양방향 데이터 교환이 가능해진다. 이로써 특히, 위성군의 제어가 간단하고 분산적인 방법에 의해 가능해지고, 따라서 단일의 제어센터가 더이상 필요없어지며 그리드의 임의의 접속점으로부터 각 위성으로 항상 명령을 보낼 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 명령을 각 위성으로 보낼 수 있는 적어도 하나의 원격제어 모듈을 포함하는 것이 유리하다. 그리고 각 원격제어 모듈은 상기 디지털망과, 각 명령이 위성으로 전송되도록 지시를 하는 수신/저장 지상국의 그리드에 연결되는 것이 유리하다.
제1변형예에서, 원격제어 모듈은 명령을 원하며 이 명령을 목표 위성으로 전송할 책임이 있는 적어도 하나의 수신/저장 지상국을 결정한다.
다른 변형예에서, 상기 명령들은 송출안테나가 연계된 모든 수신/저장 지상국들에 의해서 동시에 전송된다. 다음에, 이러한 명령은 위성에 가장 가까운 송출안테나와 연결된 수신/저장 지상국으로부터 각 위성에 의해서 수신된다. 명령을 원하는 위성의 식별 코드가 명령에 포함되고, 각 위성은 이 명령이 위성에서 원한 것인지 여부를 결정할 수 있다.
공간 위성군은, 위성그리드를 구성하는 디지털망의 일부를 구성하지 않는 특정 링크 및 통신 수단을 이용하여 수신/저장 지상국의 위성그리드에 연결될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 효과적이고 바람직한 변형예에 따르면, 각 위성은 자체로서 그리드 모듈을 포함하여 다수의 수신/저장 지상국과 이를 연결하는 디지털망으로 구성되는 위성그리드 내에 통합될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 장치에서, 각 수신/저장 지상국처럼, 각 위성은 위성그리드의 한 노드가 되고, 이로써 통신이 아주 수월해지며 이러한 위성그리드에 의해서 모든 이점과 모든 진보적 기능(데이터 공유의 단순하고 투명한 관리, 다수의 수신/저장 지상국에 대한 다수 위성의 액세스 및 그 반대방향 액세스의 단순한 관리, 예컨대 위성들 중 하나 또는 수신/저장 지상국들 중 하나가 고장인 경우의 동작상 강인성)의 이익을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 위성그리드의 디지털망은 공공 지상 디지털망(구체적으로 인터넷)이어서, 특히, 다수의 수신/저장 지상국 사이의 링크를 지원하는 것이 유리하다. 이러한 점에서 그리드의 다양한 노드들 사이의 물리적 통신링크의 성질은 중요하지 않으며, 이는 동일한 그리드 내에서 임의의 형태로 구현되거나 변형될 수 있는 것으로 알려져 있다(유선 링크, 광섬유 링크, 통신위성을 통한 링크, GSM 등의 셀룰라 링크 등). 사실상, 그리드 모듈은, 동작면에서 하나 이상의 네트웍 상에 부가된 소프트웨어층이며, 네트웍과 플랫폼의 모든 형식에 호환성이 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치에 의한 관측에는, 상기 공공 디지털망에 의해서 상기 위성그리드에 연결되는 지상 서버(지리정보 포털서버)를 포함하는 것이 유리하다. 이 지리정보 포털서버는, 공공 디지털망을 통해서 사용자가 액세스 가능하며, 사용자의 위성그리드 액세스 권한을 관리한다. 이러한 점에서, 이 지리정보 포털서버는 중앙사이트 또는 중앙서버를 갖지 않음을 알아야 한다(이 중앙사이트나 중앙서버에는 사용자에게 전달해야 할 관측데이터가 저장되며, 이들은 사용자 요청의 항목을 구성하는 관측데이터의 저장 위치를 결정 및/또는 상기 관측데이터를 각 사용자에게 이동하는데 필요했을 것들이다). 사실상, 본 발명에 따른 장치에서, 위성그리드에 의해서 이 그리드에 연결된 각 사용자들 간에, 정보를 선택하고 전송하는 별도의 중앙사이트 없이도, 관측데이터를 자동으로 투명하게 공유할 수 있다. 본 발명에 따른 관측 장치에 있어서, 지리정보 포털서버는 본 장치를 구성하는 그리드 제어에 대한 사용자의 액세스를 관리하는 기능만을 갖는다.
바람직하게, 본 발명에 따른 관측 장치에 있어서, 상기 관측데이터는 영상의 형태로서 표시될 수 있는 데이터이며, 각 수신/저장 지상국은 위성으로부터 수신한 관측데이터를 처리하여 사용자가 직접 이용할 수 있는 영상을 형성하여 자신의 저장수단에 저장한다. 이와 같이 구성된 위성그리드는 모든 관측 영상(많은 관측 영역에 대하여 다수의 위성으로부터 송출되고 다수의 수신/저장 지상국에 저장된 영상)을 사용자가 직접 액세스 가능하도록 만든다. 구체적으로, 각 수신/저장 지상국은 자신의 저장수단에 자신의 관측데이터 저장영역 및 다른 수신/저장 지상국들의 많은 인접한 관측데이터 저장영역으로 이루어지는 로컬 모자이크를 갱신하여 유지한다. 여기서, 많은 해당 관측데이터는 사용자에 의해 직접적으로 이용될 수 있도록 균일하게 포맷, 교정, 및 처리된다.
이러한 점에서 본 발명의 몇가지 변형예가 가능하다. 본 발명의 제1변형예에 따르면, 각 수신/저장 지상국의 관리 모듈은 위성그리드 상의 저장수단에 최근에 저장되어 있는 관측데이터를 실시간으로 동적으로 이용가능토록 한다. 다른 말로, 이 변형 실시예에서, 관측데이터가 해당 수신/저장 지상국에 최신으로 수신되어 저장되기 때문에 각 사용자는 지리정보 포털서버를 통해서 임의의 관측 영역의 최근의 관측데이터를 얻을 수 있다. 이 변형 실시예에 의해서 위성군이 관측한 다양한 관측 영역의 최근 영상을(위성군의 위성 개수가 충분하다면 지구 전체의 영상을) 영구적으로 제공받을 수 있다.
다른 한편, 제2변형예에서, 다수의 수신/저장 지상국에서 수신되는 다양한 관측데이터를, 사용자가 이용가능하도록 관측데이터를 완전하게 갱신하기 위하여(예를 들어, 지구를 묘사하는 형태의 데이터를 지리정보 포털 서비스를 통해 제공하기 위하여), 주기적으로 전체 처리(예를 들어, 매일 또는 매주)하는 것을 방해하는 것은 없다.
본 발명은 특히, 지구 표면 전체를 관측할 수 있는, 앞에서 설명한 특징을 갖는 장치에 적용된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 각 위성은 궤도수 ORB가 1일 1회 보다 크도록 하는 족적 F와 낮은 궤도를 갖는 것이 유리하다. 그리고 위성의 개수를 관측대상 지역이 지구 표면 전체에 해당할 수 있도록 설정하는 것이 유리하다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 또한 관측 범위 및/또는 관측 공간이 더 제한적인 다른 위성군에도 적용된다.
본 발명은, 따라서, 다양한 구성요소들(수신/저장 지상국 및/또는 위성 및/또는 안테나)의 투명하고 영구적이며 자동적인 연결 그리드에 기반하여, 지구 관측 장치의 설계에 있어서 큰 발전을 보인다. 이 그리드가 관측장치의 필수 요소를 구성한다.
본 발명은 또한, 앞에서 또는 아래에서 설명한 특징의 전부 또는 일부의 조합으로 특징지어지는 장치(구체적으로 관측장치)에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징, 목적, 그리고 장점은 이하의 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다. 이 상세한 설명은 본 발명의 실시예를 비한정적인 예시를을 통해서 그리고 아래와 같은 첨부 도면을 참조하여 설명하고 있다.
- 도 1은 본 발명에 따른 지구관측데이터 취득 및 분배 장치의 개요도이다.
- 도 2는 본 발명에 따른 위성그리드를 이루고 있는 지상 장치의 개요도이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 위성그리드의 수신/저장 지상국의 개요도이다..
도면들에서, 도해의 목적 및 명확성을 위해서 축척과 비율을 정확하게 표현하지는 않았다.
도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 지구 관측 장치는 위성(4)이 모인 위성군과, 데이터를 수신하고 저장하는 다수의 지상국들(5)을 포함한다. 지상국들은 서로 통신을 하며 본 발명에 따른 지상 장치(위성그리드라 명명함)를 구성한다.
각 위성(4) 또한 고정된 시각으로 관측데이터를 취득하는 적어도 하나의 장치(구체적으로 광학장치)를 포함한다.
이러한 관측데이터 취득 장치는, 예를 들어, 지구를 향해 있으며 위성(4)이 날아가는 지상의 상공 및/또는 지표의 영역의 다중 범위의 관측데이터(구체적으로, 영상)를 취득하는 고정형 카메라이다.
본 발명의 가능한 실시예에 따르면, 이러한 위성은 예를 들어 WO2005110848에 기재된 광학적 낙하산(optical parachute)이다. 따라서 본 발명에 따른 장치의 위성(4)은 특별한 정렬 프로그램을 필요치 않아 제작비용과 유지비용을 실질적으로 감소시킨다.
각 위성(4) 또한, 관측데이터를 전송하는 적어도 하나의 모듈을 포함하는데, 이 모듈은 위성(4)에 있는 관측데이터 취득 장치에 의해서 각 관측데이터를 취득한 연후에 이 관측데이터를 지상층(지상국(5))으로 전송한다. 이러한 송출 모듈은 어떠한 형태로도 가능하기 때문에 여기서는 자세히 설명하지 않는다.
본 발명에 따른 장치는 위성그리드를 이루는 다수의 수신/저장 지상국(5)을 포함한다.
각 수신/저장 지상국(5)은 적어도 하나의 관측데이터 수신 모듈(12)을 포함한다. 이 모듈(12)은 관측데이터를 취득하는 공간층에서 송출한 관측데이터를 수신한다.
도 3에 나타낸 것과 같이, 각 수신/저장 지상국(5) 또한, 이 수신/저장 지상국(5)의 수신 모듈(12)에 의해 수신된 관측데이터(9)를 처리하는 처리부(11)를 포함한다.
수신/저장 지상국(5)의 관측데이터 처리부(11)는 예를 들어, 컴퓨터 처리장치(구체적으로, 마이크로컴퓨터 형태)이다. 이 컴퓨터 처리 장치는 정보 처리를 위한 하드웨어/소프트웨어 수단(마이크로프로세서(들), 연관구조 ROM 및 RAM 메모리(들), 운영체제 및 소프트웨어 어플리케이션, 주변장치 및 드라이버, 관련 카드 및 버스, 인간-기계 인터페이스 등)을 포함한다. 구체적으로, 처리부(11)는 관측데이터의 처리 및 저장을 수행할 수 있고, 적어도 하나의 디지털망(15)에 연결된다.
각 수신/저장 지상국(5)은 구체적으로, 처리부(11)가 처리한 관측데이터를 저장하는 저장수단(13)을 포함한다. 이들 저장수단(13)은 처리부와 국부적으로 연결되며, 어떠한 형태로도 구현가능하다. 예를 들어, 이들 저장수단(13)은 대용량 기억장치(하나 이상의 하드디스크를 갖는 기억장치)로 구성된다.
각 수신/저장 지상국(5)은 또한, 디지털망(15)과의 연결부(14)를 포함하여, 한편으로는 다른 수신/저장 지상국들(5)과 연결되도록 하고, 다른 한편으로는 저장수단(13)에 저장된 관측데이터를 디지털망(15)에 연결되어 있는 사용자가 이용할 수 있도록 한다. 사용자가 이용할 경우에는, 옵션사항으로서, 디지털망(15)에 연결되어 사용자가 그리드에 액세스할 권한을 컨트롤하고 요금관리를 하는 서버(지리정보 포털서버라 함)에 사용자가 권한을 받아서 이루어질 수 있다.
각 수신/저장 지상국(5)과 디지털망(15)을 연결하는 연결부(14)는 관리 모듈(8)에 의해 관리되는데, 이 모듈은 수신/저장 지상국(5)의 처리부(11)에 의해 제어 및 실행된다. 이로써, 컴퓨터 자원의 투명하고 영구적인 공유를 가능케 하는, 그리고 특히, 다수의 수신/저장 지상국(5)의 저장수단(13)에 저장된 (위성군으로부터 온) 관측데이터로의 투명하고 영구적인 공유 액세스를 가능케 하는 그리드 컴퓨터 구조에 따라, 다수의 수신/저장 지상국(5)이 상기 디지털망(15)을 통해서 서로 영구적으로 연결된다. 각 수신/저장 지상국(5)의 기본 기능은, 따라서, 한편으로는 각각에 설치된 로컬 대용량 기억장치(저장수단(13))에 관측데이터를 저장하고, 다른 한편으로는 위성그리드를 통해서 이들 관측데이터 판독을 연동 및 공유시킴으로써, 이 위성그리드의 어떠한 접속점에서도 관측데이터를 볼 수 있도록 하는 것이다.
따라서, 디지털망(15)에 연결된 다수의 수신/저장 지상국(5)은 위성그리드를 이룬다. 위성그리드는 임의의 접속점으로부터 상기 디지털망(15)으로 액세스가능하며, 이 접속점에서 볼 때 단일의 전체적인 컴퓨터 자원으로 볼 수 있다. 구체적으로, 지리정보 포털서버에 관측데이터(예를 들어 지상의 소정 영역에 대한 관측데이터)에 관련하여 정보 요청을 할 수 있는 권한을 가진 사용자는 직접 또는 지리정보 포털서버를 통해서 이 그리드 전체에 액세스한다. 이로써, 이 정보가 저장되어 있는 수신/저장 지상국(5)에 상관없이 위성그리드를 통해서 투명하게 해당 관측데이터를 읽을 수 있다(옵션사항으로서, 다운로드도 가능할 수 있다).
따라서, 본 발명에 따른 관측 장치에 있어서, 다수의 수신/저장 지상국(5)과 디지털망(15)으로 이루어지는 위성그리드는, 이 그리드의 전부 또는 일부가 동작가능하지 않은 경우에는 이 관측 장치의 기능성이 상실되거나 어떤 경우에는 크게 저하되기 때문에, 사실상 본 관측 장치에 통합되어 있는 일부이다. 이러한 위성그리드의 개요를 도 2에 나타내었다.
관리 모듈(8)은 임의의 공지된 컴퓨터 그리드 모듈로 구성할 수 있다(구체적으로, Globus ToolKit; 또는 gLite (EGEE), UNICORE, 또는 Synfiniway (Fujitsu)에 적합한 소프트웨어; 또는 e-mule 소프트웨어(www.emule-project.net)).
각 수신/저장 지상국(5)은 링크(7)를 통해서 적어도 하나의 수신안테나(6)(구체적으로는, 수신 및 저장(5)에 설치되어 있는 단일 안테나(6))와 연결된다. 이 링크는 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 예를 들어, 링크(7)는 유선 링크, 무선 링크, 와이파이(wifi) 등일 수 있다.
수신안테나(6)는 수신/저장 지상국(5)과 다소 떨어져 설치될 수도 있지만, 바람직하게는, 각 수신/저장 지상국에 자체적으로 수신안테나(6)가 포함되는 것이 좋다. 변형예에 있어서, 각 수신안테나(6)는, 수신안테나가 연결되며 수신/저장 지상국(5)의 안테나와는 분리되는 컴퓨터 처리부를 포함하는 독립적인 수신국의 일부를 구성한다. 이 경우에, 각 수신국은 컴퓨터 네트웍(15)에 연결되며, 또한, 위성그리드에 통합되어 수신/저장 지상국(5)에 연결되는 관리 모듈(8)을 포함한다.
이렇게 구성된 본 발명에 따른 장치의 위성그리드는, 우선, 각 수신/저장 지상국(5)의 대용량 기억장치(13)에 저장된 관측데이터를, 디지털망(15)을 통해서 자동으로 투명하게 실시간으로 이용할 수 있도록 하는 기능을 갖는다.
또한, 이들 관측데이터가 영상의 형태로 표시될 수 있는 아주 빈번한 경우에, 이들 관측데이터는 사용자가 이용할 수 있도록 직접적으로 영상으로서 처리된다. 그리고 각 수신/저장 지상국(5)은 자신의 대용량 기억장치(13)에 자신의 가시권에 정확하게 해당되는 관측데이터 뿐만 아니라, 바로 인접한 수신/저장 지상국들(5)에 해당되는 모든 관측데이터(즉, 수신/저장 지상국(5)의 가시권에 인접한 가시권을 갖는 관측데이터)를 저장할 수 있다. 따라서, 각 수신/저장 지상국(5)은 저장된 자신의 관측 영역 및 그 저장에 관련있는 이 영역과 바로 인접한 영역들 사이의 경계에 해당되는 모든 관측데이터의 로컬 모자이크를 자신의 대용량 기억장치(13)에 보관한다. 또한, 각 수신/저장 지상국(5)의 로컬 모자이크는 위성그리드를 통해서 사용자가 직접 액세스가능하다.
이렇게 구성된 위성그리드는 또한, 반대방향으로도 위성(4)을 아주 단순하고 신뢰적으로 원격 제어하도록 한다. 이 목적을 위해서, 각 수신/저장 지상국(5) (또는 이들 중 적어도 일부)에 송출안테나가 구비되는데, 송출안테나의 가시영역을 통과하는 임의의 위성(4)에 업링크를 설정할 수 있다. 이러한 송출안테나는 수신/저장 지상국(5)에 통합된 일부분일 수 있다. 또는 수신안테나(6)에 관련하여 앞에서 설명한 것의 변형으로서, 위성그리드와 연결되고 관리 모듈(8)이 구비된 별도의 독립된 송출국의 일부일 수 있다.
위성그리드를 통해서 위성(4)에 이러한 원격제어 명령을 보내는 것은 매우 간단하다. 구체적으로, 이 원격제어 명령은 그 자체로 잘 알려져 있는, 하나 이상의 위성(4)을 위한 적절한 원격제어 모듈에 의해 우선적으로 구축가능하다. 원격제어 모듈은 스스로, 한편으로는 각 대상 위성을, 다른 한편으로는 이 원격제어 명령을 전송할 책임이 있는 각 지상국(5)을 결정할 수 있고, 각 목표 위성 및/또는 각 수신/저장 지상국의 식별데이터를 주소 및/또는 메타데이터 및/또는 원격제어 명령의 데이터에 삽입할 수 있다. 바람직한 변형예로서, 원격제어 모듈은 원격제어 명령을 위성그리드로 송출하고, 위성그리드의 지상국(5) 중 적어도 하나의 송출안테나와 연계되어 있는 지상국은 이 원격제어 명령을 이 송출안테나의 송출 범위를 통과하는 각 위성으로 송신한다. 다수의 위성들(4)이 이 원격제어 명령을 수신하고 각 위성(4)이 이 원격제어 명령이 원하는 것인지 여부를 판단한다.
지구 표면 및 위성군 상의 수신안테나(6)(및 옵션으로서 송출안테나)의 개수와 분포는 아래와 같이 정해진다.
- 각 위성(4)이 적어도 하나의 수신안테나(6)(및 옵션으로서 적어도 하나의 송출안테나) 위를 날아가도록
- 각 수신안테나(6)(및 옵션으로서 각 송출안테나)가 적어도 하나의 위성(4)에 의해서 잉여로 취급되도록.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 장치는 또한,
Figure 112011022645375-pct00001
(
Figure 112011022645375-pct00002
)개의 수신/저장 지상국을 포함한다. 여기서,
Figure 112011022645375-pct00003
는 수신/저장 지상국(5)의 수신모듈(12)에 연결된 수신안테나(6)에 연계된 가시권의 평균 반경, α 는 가시권들의 중첩 정도를 설정하는 사전 정의된 계수이다.
α 는 수신모듈들에 연계된 안테나들의 다양한 가시권의 중첩도 설정 계수이다. 실제로, α 는 1.1 내지 1.25 사이의 값인데, 이는 가시 영역에 대해서 10% 내지 25% 사이의 중첩도를 갖도록 한다.
따라서, 위성의 위치가 어디든, 위성은 적어도 하나의 수신안테나(6)에 의해 보일 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 중첩도 계수 α 는 1.2로 고정되어서 20%의 중첩도를 가능케 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지상관측 데이터 저장 장치의 수신/저장 지상국(5)의 개수는 관측데이터를 취득하는 공간층(1)의 위성(4)의 개수와 같다.
수신/저장 지상국(5)의 수신 모듈(12)에 연계된 수신안테나(6)는 어떠한 형태로도 구현가능하다. 구체적으로, 안테나(6)는, 상승함에 따라 다양한 가시권을 가질 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 안테나(6)의 가시권은 2500km이다.
이 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 지구 표면에 분포되어 있는 25개의 수신/저장 지상국에 연계된 25개의 안테나(6)를 포함할 수 있다.
디지털망(15)이 인터넷인 경우에, 본 발명에 따른 장치는 특히 구축이 쉽고 경제적이 된다.
또한, 수신안테나(6) 및/또는 송출안테나가 수신/저장 지상국(5)과 떨어져 있는 경우에는, 이들 안테나의 수신국 및/또는 송출국과 수신/저장 지상국(5) 사이의 링크 또한 디지털망(15)에 의해서 구성되는 것이 유리하며, 바람직하게는 수신/저장 지상국(5)과 디지털망(15)으로 구성되는 위성그리드에 의해서 구성되는 것이 좋다. 즉, 안테나의 수신국 자체가 디지털망(15)망에 연결되고 그리드 모듈(8)을 구비한다. 여기서 그리드 모듈(8)은, 각 안테나를 통과하는 모든 정보와 데이터가 이 관리 모듈(8)에 의해 관리되고 이에 따라 위성그리드 상에서 공유되도록 구성된다. 구체적으로, 관리 모듈(8)은, 관측데이터 저장 전용의 적어도 하나의 디렉토리가 처리부(11) 내에 설정되고, 위성그리드를 통해 어떠한 사용자라도 이 디렉토리를 읽을 수 있도록 액세스 가능하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 위성들(4)은 또한 자체적으로 관리 모듈(8)을 갖는 처리부를 구비하는 것이 유리하다. 이로써 이들은 위성(4)과 수신/저장 지상국(5) 사이에 설정된 통신 링크를 통해서 수신/저장 지상국들(5)과 디지털망(15)에 의해서 구성되는 위성그리드 내에 통합된다. 따라서 본 발명에 따른 장치에 있어서, 위성(4)은 위성그리드 상에서 관측데이터가 이용될 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서 이 정보는 수신/저장 지상국(5)에서 직접 액세스 가능하고, 그 다음에 이 수신/저장 지상국은 이 정보를, 구체적으로, 사용자가 직접 접근가능한 영상으로서, 자신의 특정 저장수단(13)에 저장 저장할 수 있다.
다른 말로, 본 발명에 따른 관측장치는, 한편으로는 수신/저장 지상국(5), 수신안테나(6) 및/또는 송출안테나로 구성되며, 다른 한편으로는 관측데이터를 취득하기 위한 궤도에 위치하는 위성(4)으로 구성되는 다수의 서버를 포함하는 네트웍 그리드로 볼 수 있다.
관측데이터 취득 공간층과 지상관측 데이터 저장 장치 사이의 통신은 어떠한 방식으로도 구현가능하다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따르면, 관측데이터 취득 공간층과 지상관측 데이터 저장 장치 사이의 통신에 UMTS 프로토콜을 사용할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 이 통신에 다른 종류의 프로토콜, 예를 들어 미래형 기술에 근거한 프로토콜(예컨대, OFDM 기술(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 또는 HSPA 기술(High Speed Downlink Package Access))을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 관측데이터는 위성(4) 자체에서 압축된 다음에 지상관측 데이터 저장 장치로 전송된다. 압축은 어떠한 방식으로도(예를 들어 JPEG 압축) 구현가능하다.
본 발명에 따른 관측 장치에 의해서 간단하고 경제적인 방법으로 지구 전체의 메트릭영상(metric image)을 매일 획득할 수 있다.
이들 영상은 사용자 연결이 승인된 서버의 제어가 필요한 경우 이외에는 위성그리드에 의해서 분산되는 것이 유리할 수 있다.
이 목적을 위해서, 앞에서 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 장치는 공공 디지털망(15)에 의해서 수신/저장 지상국(5)의 그리드에 연결되는 서버(지리정보 포털서버)를 포함하는 것이 유리하다.
이 서버는 원격지 사용자가 보내온 연결 요청을 수신하는 수단, 이 요청을 분석하는 수단, 이 사용자의 액세스 권한을 검증하는 수단, 그리고 이 사용자가 그리드에 액세스하는 것을 승인하거나 거부하는 수단을 포함한다.
그럼에도 불구하고, 이러한 지리정보 포털서버는 어떤 식이로든, 각종 정보가 저장되고 관리되는 중앙사이트 또는 중앙서버를 구성하지 않음을 알아야 한다. 왜냐하면, 사용자가 액세스할 수 있는 각종 정보 또는 영상은, 반대로, 위성그리드에 연결되어 있는 많은 수신/저장 지상국들(5)의 저장수단(13)에서 분산 처리되기 때문이다.
본 발명에 따른 장치의 관측에 의해 얻어진 지구 영상은 지구 표면 전체로 분산된다. 한편, 사용자에게는 이 분산이 투명한데, 그 이유는 사용자가 자신에게 속하는 그리드 모듈을 통하여 요청한 항목을 구성하는 관측데이터가 그리드를 통하여 사용자에게 자동으로 전달되어 이용가능하기 때문에 그러하다.
이러한 지리정보 포털서버는 예를 들어 계산 수단, 저장수단, 요청을 분석하고 처리하는 소프트웨어 등을 포함하는 마이크로컴퓨터이다.
본 발명에 따른 장치에 의한 관측에 의해서 정보(구체적으로 공간분해능 및 시간분해능이 높은(구체적으로 각각 1m급 및 1일급) 지상관측 영상)의 취득 및 출력이 가능하다.
본 발명에 따른 장치에 의한 관측에 의해서 모든 취득 관측데이터가 지구 상에 물리적으로 분산되어 이 데이터를 이동시키고 처리할 수 있다. 구체적으로, 사용되는 대역폭은 현재 가능한 기술에 호환된다.
본 발명에 따른 장치에 의한 관측에서는 위성체에 탑재된 관측데이터 취득 장치들의 재조정이 전혀 필요없다.
또한, 본 발명에 따른 장치에 의한 관측은 관측데이터를 저장 및/또는 조회 및/또는 분산하는 중앙서버가 전혀 필요없다. 이 관측데이터는 지속적으로 지구 상에서 분산되어서 다수의 수신/저장 지상국의 저장수단에 저장된다.
본 발명에 따른 장치는 특히, 지구 관측데이터를 인터넷 형태의 공공 디지털망에 연결된 사용자들에게 제공하는데 적합하다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치에 의해서, 이 디지털망에 연결되어 있는 모든 사용자들은, 1m급 및 1일 전 이내의 분해능을 갖는 지구 영상을 복원할 수 있다. 따라서 본 발명은, 많은 응용분야(구체적으로, 농업, 지도제작, 방위, 환경, 도시 계획, 통신, 위험관리, 재생자원 관리 등)에서 새로운 길을 열게 될 것이다.
본 발명은, 앞에서 구체적으로 설명하지 않은 많은 변형예들을 가질 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치는 다른 비행체에 설치되거나 심지어는 지상의 건물(예컨대 타워블록) 꼭대기에 설치되어 취득 관측데이터를 관측데이터 처리층으로 통신층을 통해서 전송할 수 있다. 이 통신층은 또한, 관측데이터를 관측데이터 취득층으로부터 광측데이터를 저장하는 본 발명에 따른 지상 장치로 전달하는 다양한 부가 장치들을 포함할 수 있다. 이들 부가 장치들은, 예를 들어 중계 안테나, 중간 네트웍 등이다. 관측데이터를 저장하는 본 발명에 따른 지상 장치는 지구 표면에 분포되어 있는 수많은 수신/저장 지상국들을 포함할 수 있다. 이들 수신/저장 지상국들은 인터넷 등의 공공 네트웍에 연결된 마이크로컴퓨터, 그리고 영상(또는 다른 관측데이터)을 수신하여 처리하고 대용량 기억장치에 저장하여 네트웍의 사용자가 이용가능토록 하는 일반적인 모든 장치일 수 있다.
또한, 수신/저장 지상국(5)은 다수의 디지털망, 구체적으로 인터넷 이외의 적어도 하나의 특정 디지털망(이 특정 디지털망 자체가 인터넷을 통한 통신의 전부 또는 일부에 기반할 수 있다 하더라도)에 연결될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 지상 장치는 앞에서 설명한 위성군과 함께 사용할 수도 있고, 필요시에는 위성들이 병렬 연결된 다수의 위성군과 함께 사용할 수도 있다. 예를 들어, 동일한 지상 장치를 이용하여 가시 영역에서 관측을 수행하는 제1위성군으로부터의 관측데이터, 및 다른 한편으로는 제2위성군(예를 들어, 우주 관측 및/또는 지상 환경(예컨대, 자기장 측정 및/또는 마이크로파대 관측 등)의 물리적 파라미터를 관측하는 위성)으로부터의 관측데이터를 모두 수신할 수 있다.

Claims (15)

  1. 데이터를 수신하고 저장하는 다수의 지상국(수신/저장 지상국)(5)을 포함하는 장치로서, 각 수신/저장 지상국(5)에는 상기 데이터를 저장하는 저장수단(13)이 구비되고, 각 수신/저장 지상국(5)에는 지구 주위의 궤도에 있는 적어도 하나의 위성에서 송출된 관측데이터를 수신하는 수단이 연계되며,
    - 적어도 하나의 위성으로부터 수신된 관측데이터가 상기 다수의 수신/저장 지상국(5)의 상기 저장수단(13)에 분산되어 저장되고,
    - 각 수신/저장 지상국(5)은 적어도 하나의 디지털망(15)에 의해서 다른 수신/저장 지상국(5)들과 기능적으로 연결되고, 적어도 하나의 모듈(관리 모듈(8)이라 함)이 구비되며, 위성그리드라고 하는 구조에 따라서 다수의 수신/저장 지상국(5)이 다수의 관리 모듈(8)에 의해 상기 적어도 하나의 디지털망(15)을 통하여 서로 연결되는바 여기서 상기 위성그리드는, 적어도 하나의 위성으로부터 송출된 상기 관측데이터를 공유시키고 영구적이며 투명하게 액세스가능토록 하고, 관측데이터는 다수의 수신/저장 지상국(5)에 구비된 상기 저장수단(13)에 분산적으로 저장되며, 상기 위성그리드를 통해서, 다수의 수신/저장 지상국(5)에 분산되어 있는 모든 관측데이터는, 관측데이터의 단일 집합으로서 상기 적어도 하나의 디지털망(15)의 임의의 접속점으로부터 액세스가능하고 보여질 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각 수신/저장 지상국(5)은 또한 적어도 하나의 위성(4)에 데이터를 전송하는 수단(10)과 연계되고, 적어도 하나의 위성(4)에 대한 적어도 하나의 명령을 생성하고 이 명령을 상기 위성그리드로 전송할 수 있는 적어도 하나의 원격제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위성그리드의 상기 적어도 하나의 디지털망(15)은 공공 지상디지털망(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관측데이터는 영상의 형태로서 표시될 수 있는 데이터이며, 각 수신/저장 지상국(5)은 각 위성(4)으로부터 수신한 관측데이터를 처리하여 사용자가 직접 이용할 수 있는 해당 영상을 형성하여 자신의 저장수단(13)에 저장하고, 이와 같이 구성된 위성그리드는 다수의 수신/저장 지상국(5)에 저장된 모든 관측 영상을 사용자가 직접 액세스 가능하도록 만드는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 지구 주위의 궤도에 배치되는 위성(4)이 모인 적어도 하나의 위성군으로서, 각 위성(4)은 적어도 하나의 관측데이터 취득 장치와 이들 관측데이터를 지구 표면에 위치한 수신안테나들(6)로 전송하는 적어도 하나의 전송 장치를 포함하고, 각 수신/저장 지상국(5)에 적어도 하나의 수신안테나(6)가 연계되는, 적어도 하나의 위성군을 포함하고,
    - 각 위성(4)의 전송장치는, 상기 전송장치가 보이는 범위(가시범위)에 위치하는 임의의 수신안테나(6)로 관측데이터를 전송할 수 있고, 각 수신안테나(6)는 상기 위성(4)의 전송장치의 가시범위에 위치할 때 위성(4)에서 전송된 관측데이터를 수신할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    각 위성(4)의 관측데이터 취득 장치는 지구 관측데이터를 취득하고 이 취득 장치에 의해 보이는 지구 표면의 영역에 해당되는 사전 정의된 가시범위을 가지며, 각 수신/저장 지상국(5)은 적어도 하나의 지상 영역(관측데이터 저장영역)에서 온 관측데이터를 저장하는 수단을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 지상 영역은, 적어도 각 위성(4)(여기에 수신/저장 지상국의 수신안테나(6)가 위치하고 있음)의 취득 장치의 가시범위의 외곽경계(envelope)를 포함하고, 상기 다수의 수신/저장 지상국(5)의 개수와 분포는 상기 해당 관측데이터 저장영역이 상보적이며 관측대상 지역의 전역취득을 허용할 수 있도록 설정되며, 관측대상 지역에 해당하는 다양한 관측데이터는 다수의 수신/저장 지상국(5)의 저장수단(13)에 분산 저장되며, 상기 위성그리드는 다수의 수신/저장 지상국(5)에 저장되는 모든 관측데이터가 상기 위성그리드의 적어도 하나의 디지털망(15)의 임의의 접속점으로부터 단일의 컴퓨터 자원으로서 영구적으로 액세스 가능하게 적용되는 저장 그리드인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 수신/저장 지상국(5)의 관측데이터 저장영역은, 수신/저장 지상국(5)의 수신안테나(6)를 포함하는 위성(4) 가시범위의 외곽경계 밖에 위치하는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    각 수신/저장 지상국(5)은, 관측데이터 저장영역이 자신이 갖고 있는 것에 근접한 각 수신/저장 지상국(5)의 관측데이터를 탐색하고 이를 자신의 저장수단(13)에 저장시킴으로써 각 수신/저장 지상국(5)은 자신이 갖고 있는 것에 인접한 다수의 관측데이터 저장영역들의 로컬 모자이크를 포함하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    위성(4)의 각 전송장치는, 관측 영역의 위치 및 관측 일시를 나타내는 메타 데이터 및/또는 국지화(geolocalization) 데이터를 통합하는 포맷에 따라, 관측데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    각 수신/저장 지상국(5)은 또한 위성(4)으로 데이터를 송출하는 안테나(10)에 연계되며, 수신 및 송출안테나(10), 위성(4)의 전송장치, 및 수신/저장 지상국(5)이 위성(4)과 수신/저장 지상국(5) 사이의 양방향 데이터 교환을 가능케하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    명령을 각 위성(4)으로 보낼 수 있는 적어도 하나의 원격제어 모듈을 포함하고, 각 원격제어 모듈은 상기 적어도 하나의 디지털망(15)과 각 명령이 위성(4)으로 전송되도록 지시를 하는 수신/저장 지상국(5)의 위성그리드에 연결되며, 상기 명령은 모든 수신/저장 지상국(5)에 의해서 동시에 전달되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    각 위성(4)은 또한 다수의 수신/저장 지상국(5) 및 이들을 연결하는 디지털망(15)에 의해 형성되는 위성그리드에 통합되는 관리 모듈(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 위성그리드는 공공 지상 디지털망(15)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    각 수신/저장 지상국(5)은 각 위성(4)으로부터 수신한 관측데이터를 처리하여 사용자가 직접 이용할 수 있는 해당 영상을 형성하여 자신의 저장수단(13)에 저장하고, 이와 같이 구성된 위성그리드는 다수의 수신/저장 지상국(5)에 저장된 모든 관측 영상을 사용자가 직접 액세스 가능하도록 만드는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제5항에 있어서,
    각 수신/저장 지상국(5)의 관리 모듈(8)은 위성그리드 상의 저장수단(13)에 최근에 저장되어 있는 관측데이터를 동적으로 이용가능토록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
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