KR101733308B1

KR101733308B1 - 위성체의 시뮬레이션 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101733308B1
Application number: KR1020150155455A
Authority: KR
Inventors: 이훈희; 정다운
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-24
Also published as: EP3373042A1; WO2017078221A1; US20180314775A1; EP3373042B1; US11036900B2; EP3373042A4

Abstract

위성체로 전송되는 명령 신호, 상기 위성체로부터 수신된 운영 데이터 및 비행 정보를 이용하여 시뮬레이터의 설정값을 업데이트하는 위성체의 시뮬레이션 장치가 제공된다. 상기 위성체의 시뮬레이션 장치는 상기 위성체로부터 운영 데이터를 수신하고, 상기 위성체로 명령 신호를 전송하는 통신부, 상기 수신된 운영 데이터를 이용하여 상기 위성체의 비행 정보를 계산하는 비행 제어부 및 상기 운영 데이터, 상기 명령 신호 및 상기 비행 정보 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 위성체의 동작을 시뮬레이팅하는 설정값을 업데이트하는 업데이트부를 포함할 수 있다.

Description

위성체의 시뮬레이션 장치 및 그 방법{SIMULATION APPARATUS AND METHOD FOR A SATELLITE}

위성체의 시뮬레이션 장치 및 그 방법에 연관되며, 보다 구체적으로 위성체로부터 수신된 운영 데이터를 이용하여 정확성을 높이는 시뮬레이션 장치 및 방법에 연관된다.

위성체를 원격 제어하기 위해 지상에서는 지상 안테나 관리, 임무 계획(MPS: Mission Planning Subsystem), 비행 동역학 계산(FDS: Flight Dynamics Subsystem), 실시간 동작 관리(ROS: Real Time Operation Subsystem), 운영 데이터 관리(PDM: Payload Data Management) 및 시뮬레이션 등을 수행하여야 할 필요성이 존재한다. 일반적으로, 각각의 기능에 상응하는 소프트웨어는 독립적으로 개발되고, 각각의 독립적 모듈끼리의 연결은 위성체를 원격 제어하기 위한 자체의 목적에 제한되었다.

다만, 시뮬레이터는 다른 모듈의 기능을 점검하고 시험하는데 이용되기 때문에 실제 위성체의 비행 환경과 최대한 유사하게 모사 환경을 구현하는 것이 시뮬레이션의 정확도 및 신뢰도를 높이기 위한 중요한 포인트로서 강조되고 있다.

일실시예에 따르면, 상기 업데이트부는 제1 운영 데이터에 상응하는 제1 설정값과 상기 제1 운영 데이터를 비교하여 그 차이값이 임계치 이상인 경우에 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로 새롭게 업데이트할 수 있다.

다른 일실시예에 따르면, 상기 업데이트부는 시뮬레이션이 멈춤 상태이거나 종료 상태인 경우에, 상기 운영 데이터, 상기 명령 신호 및 상기 비행 정보 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 설정값을 업데이트할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 업데이트부는 시뮬레이션 명령 신호와 상기 명령 신호를 비교하고, 시뮬레이션 되지 않은 상기 명령 신호를 이용하여 상기 설정값을 업데이트할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 비행 제어부는 상기 운영 데이터를 이용하여 상기 위성체의 위치, 상기 위성체의 자세, 상기 위성체의 궤도, 상기 운영 데이터가 수신된 우주 시각, 상기 우주 시각에 관측 가능한 우주 이벤트 중 적어도 하나를 상기 비행 정보로서 계산할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 위성체의 시뮬레이션 장치는 상기 업데이트된 설정값을 이용하여 시뮬레이션된 시뮬레이션 모델 상태 세트와 상기 수신된 운영 데이터를 매칭하여 식별 라벨과 함께 저장하는 데이터 관리부 및 상기 시뮬레이션 모델 상태 세트를 이용하여 상기 위성체의 임무 계획을 모니터링하는 임무 계획부를 더 포함할 수 있다.

다른 일측에 따르면, 운영 데이터와 설정값 각각을 매칭하여 저장하고, 기설정된 조건에 따라 시뮬레이션 모델 상태 세트를 업데이트하는 위성체의 시뮬레이션 장치가 제공된다. 상기 위성체의 시뮬레이션 장치는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는 상기 위성체로부터 수신된 적어도 하나의 운영 데이터 및 상기 위성체의 동작을 시뮬레이션 하는 적어도 하나의 설정값을 매칭하는 데이터 매칭부, 제1 운영 데이터를 매칭된 제1 설정값과 비교하고, 상기 비교의 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우에, 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로서 업데이트하는 업데이트부 및 상기 적어도 하나의 설정값에 연관되는 업데이트 기록을 관리하는 이벤트 저장부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 상기 이벤트 저장부는 상기 제1 설정값의 종류, 상기 제1 설정값의 업데이트된 크기 및 상기 제1 설정값의 업데이트된 시간 중 적어도 하나를 포함하는 알림 신호를 상기 시뮬레이션 장치로 전송할 수 있다.

다른 일실시예에 따르면, 상기 업데이트부는 상기 제1 운영 데이터와 상기 제1 설정값과의 차이가 임계치 이상이고, 상기 시뮬레이션 장치가 멈춤 상태인 경우에 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로서 업데이트할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 데이터 매칭부는 상기 위성체에 전송된 명령 신호를 상기 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 명령을 포함하는 제1 설정값과 매칭할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 데이터 매칭부는 상기 위성체로부터 수신된 측정값, 상기 위성체의 자세, 상기 위성체의 위치 중 적어도 하나를 상기 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 모델의 입출력 변수를 포함하는 제1 설정값과 매칭할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 데이터 매칭부는 상기 위성체의 궤도 정보 및 우주 공간의 이벤트 정보 중 적어도 하나를 상기 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 모델의 파라미터를 포함하는 제1 설정값과 매칭할 수 있다.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 데이터 매칭부는 상기 위성체로부터 수신된 제1 운영 데이터의 식별 라벨과 상기 제1 설정값의 식별 라벨을 매칭할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 데이터베이스에 저장된 시뮬레이션 모델 상태 세트를 이용하여 운영 데이터를 관리하고, 임무 계획을 모니터링하는 위성체의 시뮬레이션 장치가 제공된다. 상기 위성체의 시뮬레이션 장치는 상기 위성체의 운영 데이터에 상응하는 시뮬레이션 모델 상태 세트를 저장하는 데이터베이스, 제1 운영 데이터와 상기 시뮬레이션 모델 상태 세트의 제1 설정값을 매칭하여 식별 라벨을 입력하는 데이터 관리부 및 상기 시뮬레이션 모델 상태 세트를 이용하여 상기 위성체의 임무 계획을 모니터링하는 임무 계획부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 상기 데이터 관리부가 상기 제1 운영 데이터와 상기 제1 설정값의 차이가 임계치 이상인 것을 계산한 경우에, 상기 임무 계획부는 상기 임무 계획을 상기 제1 운영 데이터에 기초하여 업데이트할 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 상기 위성체의 동작을 시뮬레이션하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다. 상기 프로그램은 상기 위성체로부터 수신된 운영 데이터 및 상기 위성체의 동작을 시뮬레이션 하는 설정값을 매칭하는 명령어 세트, 상기 운영 데이터와 매칭된 설정값을 비교하는 명령어 세트 및 상기 비교의 결과에 따라 기설정된 조건을 만족하는 경우에, 상기 운영 데이터를 상기 설정값으로서 업데이트하는 명령어 세트를 포함할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 위성체와 관제 센터의 데이터 송수신을 도시하는 예시도이다.
도 2는 일실시예에 따른 위성체의 시뮬레이션 장치의 데이터 처리 과정을 설명하는 예시도이다.
도 3은 일실시예에 따라 시뮬레이터의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 위성체의 시뮬레이션 장치의 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따라 서로 매칭된 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트를 나타내는 예시도이다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결 되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 일실시예에 따른 위성체와 관제 센터의 데이터 송수신을 도시하는 예시도이다. 도 1을 참조하면, 우주 공간을 비행하는 위성체(110)와 지상에서 위성체(110)의 비행을 제어하는 관제 센터(120)가 도시된다. 오늘날 위성체(110)는 임무 계획 및 비행 스케쥴을 포함하는 명령 신호(telecommand)(131)를 지상에 있는 관제 센터(120)로부터 수신하는 방식으로 동작한다. 보다 구체적으로, 명령 신호(131)는 기설정된 기간에 대응하는 위성체(110)의 비행 스케쥴을 포함할 수 있다.

예시적으로, 위성체(110)가 특정 지역에 설치된 미사일 시설을 관측하는 경우에, 관제 센터(120)는 위성체(110)가 상기 미사일 시설을 관측하기 위한 시간, 임무 수행을 위해 위성체(110)가 유지해야 할 궤도, 위성체(110)의 자세 등을 포함하는 명령 신호(131)를 1주일 주기로 전송할 수 있다. 위성체(110)는 기설정된 1주일이라는 기간 동안에 정해진 시간 태그(tag)에 대응하는 비행 속도, 비행 위치, 비행 자세 등을 변경하는 식으로 관제 센터(120)로부터 수신된 명령 신호(131)에 따른 임무를 수행할 수 있다.

또한, 위성체(110)는 관제 센터(120)로 운영 데이터(132)를 전송할 수 있다. 운영 데이터(operational data)는 위성체(110)가 우주 공간에서 임무를 수행하는 동안 측정한 원격 측정 데이터(telemetry)뿐만 아니라, 위성체(110)를 통한 입출력 데이터 및 비행 데이터 등과 같은 운영 과정에서 획득되는 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

일실시예로서, 운영 데이터(132)는 반사된 태양광을 이용하여 측정되는 가시광선 영상 데이터를 포함할 수 있다. 다른 일실시예로서, 운영 데이터(132)는 지표면이나 대기에서 방출된 열적외 에너지를 이용하여 측정되는 열적외선 영상 데이터를 포함할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 운영 데이터(132)는 우주공간에서 발생하는 월식(lunar eclipse), 일식(solar eclipse) 등의 우주 이벤트 정보 등을 포함할 수 있다. 더하여, 운영 데이터(132)는 오늘날 위성체(110)를 통해 관측 가능한 다양한 형태의 데이터를 나타낼 수 있다.

본 실시예에서는 위성체(110)와 관제 센터(120)의 데이터 송수신에 있어서, 명령 신호(131)가 관제 센터(120)로부터 전송된 이후에 운영 데이터(132)를 관제 센터(120)가 수신하는 경우를 도시하고 있지만, 이는 본 발명의 사상을 설명하기 위한 예시적 기재일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것은 아닐 것이다. 관제 센터(120)가 위성체(110)로부터 운영 데이터를 먼저 수신하고, 명령 신호를 뒤에 전송하는 구성이나 복수의 운영 데이터를 수신하고, 복수의 명령 신호를 전송하는 구성뿐만 아니고 다양한 동기식 또는 비동기식 통신 형태를 포함하는 방식으로 변형될 수 있다는 것은 기술 분야에 속하는 전문가에게는 자명한 사실일 것이다.

관제 센터(120)는 위성체(110)로부터 수신된 운영 데이터(132)를 이용하여 비행 계획, 임무 계획 등을 계산하는 시뮬레이션(133)을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 관제 센터(120)는 운영 데이터(132)를 이용하여 시뮬레이션(133)을 수행하기 위한 파라미터, 설정값, 입출력 변수 값 중 적어도 하나를 업데이트할 수 있다.

또한, 관제 센터(120)는 운영 데이터(132)를 이용하여 시뮬레이션(133)을 수행하기 위한 비행 정보를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 비행 정보는 비행 자세(pose), 비행 궤도(ephemeris), 비행 위치(position) 및 우주 이벤트 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

종래의 관제 센터(120)에서 이용되는 시뮬레이터들은 시뮬레이션 플랫폼에 대한 업데이트나 동기화를 별도로 진행하지 않았다. 통상적으로, 위성체(110)의 시뮬레이터는 발사 전에 개발되어 장착되는 것이 일반적이었고, 시뮬레이터를 업데이트 하기 위해서는 외부의 개발 업체에게 위성체(110)의 관측 데이터를 제공해야 한다는 점에서 명확한 한계점이 존재하였다.

다만 본 발명에 따르는 경우에, 위성체(110)로부터 수신된 운영 데이터(132)를 관제 센터(120)에 존재하는 시뮬레이션 장치가 자동적으로 이용할 수 있고, 더하여 시뮬레이션 장치가 피드백 구조를 이용하여 스스로를 업데이트하는 구성은 오늘날 위성체(110)의 제어를 더욱 정확하게 할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있도록 한다.

따라서, 위성체(110)는 업데이트된 시뮬레이션(133) 결과를 이용하여 새로운 임무 계획(134)를 계산해내고, 계산된 임무 계획(134)을 새롭게 위성체(110)에 전달할 수 있어 보다 정확한 위성체(110)의 제어가 가능해질 것이다.

도 2는 일실시예에 따른 위성체의 시뮬레이션 장치의 데이터 처리 과정을 설명하는 예시도이다. 위성체의 시뮬레이션 장치(200)는 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 도 2를 참조하면, 위성체의 시뮬레이션 장치(200)는 통신부(210), 비행 제어부(220), 업데이트부(230), 시뮬레이터(240), 데이터 관리부(250) 및 임무 계획부(260)를 포함할 수 있다.

통신부(210)는 위성체로부터 운영 데이터를 수신하거나 위성체로 명령 신호를 전송할 수 있다. 더하여, 통신부(210)는 데이터베이스를 포함할 수 있고, 상기 데이터베이스에 운영 데이터 및 명령 신호 중 적어도 하나를 시간 태그(tag)와 함께 저장할 수 있다. 통신부(210)는 상기 데이터베이스를 이용하여 위성체와 관제 센터 사이에 송수신되는 데이터 전송 내역을 시뮬레이터(240)로 전송할 수 있다. 예시적으로, 데이터 전송 내역은 제1 시간 태그에 대응하는 제1 명령 신호 또는 제2 시간 태그에 대응하는 제1 운영 데이터를 포함할 수 있다.

일실시예로서, 위성체로부터 수신된 운영 데이터는 위성체에 햇빛이 조사되는 각도, 위성체에서 관측된 별의 밝기와 색깔, 위성체에서 센싱된 지구 자기장 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

비행 제어부(220)는 상기 명령 신호 및 상기 운영 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 실시간으로 위성체의 비행 정보를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 위성체의 비행 정보는 실시간 또는 기설정된 시간 동안의 위성체의 위치, 자세, 궤도 및 위성체에서 관측되는 우주 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일실시예로서, 통신부(210)가 위성체에서 관측된 북극성의 밝기와 색깔을 운영 데이터로서 수신한 경우에, 비행 제어부(220)는 수신된 운영 데이터를 별 카탈로그(star catalog) 정보와 비교하여 실시간으로 위성체에 대응되는 정확한 비행 정보를 계산해낼 수 있을 것이다.

업데이트부(230)는 통신부(210)로부터 운영 데이터 및 명령 신호 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 더하여, 업데이트부(230)는 비행 제어부(220)로부터 새롭게 계산된 비행 정보를 수신할 수 있다.

또한, 업데이트부(230)는 상기 운영 데이터, 상기 명령 신호 및 상기 비행 정보 중 적어도 하나를 이용하여 시뮬레이터(240)의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정할 수 있다. 업데이트부(230)가 시뮬레이터(240)의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정하는 과정에 대한 보다 상세한 설명은 아래 도면과 함께 추가적으로 설명될 것이다.

보다 구체적으로, 시뮬레이터(240)의 설정값은 시뮬레이터(240)가 동작하는 플랫폼을 구성하는 값일 수 있다. 상기 설정값은 시뮬레이션 명령, 시뮬레이션 모델의 입출력 변수, 시뮬레이션 모델의 파라미터 및 시뮬레이션 상의 임무 계획 중 적어도 하나를 정의하기 위한 변수일 수 있다.

업데이트부(230)가 시뮬레이터(240)의 설정값을 새롭게 업데이트한 경우에, 시뮬레이터(240)는 새로운 설정값을 이용하여 우주 환경을 보다 정확하게 모사하는 시뮬레이팅을 수행할 수 있다. 더하여, 시뮬레이터(240)는 상기 시뮬레이팅의 결과로서 생성된 시뮬레이션 모델 상태 세트(simulation model state set)를 데이터 관리부(250) 및 임무 계획부(260) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다.

데이터 관리부(250)는 시뮬레이터(240)로부터 전송된 시뮬레이션 모델 상태 세트와 미리 수신된 운영 데이터를 서로 매칭하고, 매칭된 시뮬레이션 모델 상태 세트를 식별 라벨과 함께 저장할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 장치(200)는 현재 위성체가 측정한 실제 운영 데이터와 시뮬레이션 모델 상태 세트를 동시에 사용자에게 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 시뮬레이션 장치(200)는 운영 데이터의 부분 집합과 시뮬레이션 모델 상태 세트의 부분 집합을 추출하여, 매칭된 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예시적으로, 운영 데이터 중 전송된 명령 신호, 원격 측정값, 위성체의 자세 정보, 위치 정보 및 궤도 정보, 우주 이벤트 정보, 임무 계획 정보 중 적어도 하나가 구성 요소로서 추출될 수 있다. 더하여, 시뮬레이션 모델 상태 세트는 시뮬레이션이 수행되는 동안 추출 가능한 플랫폼 내에 존재하는 다양한 상태 변수를 포함한다. 예시적으로, 시뮬레이션 장치(200)는 시뮬레이션 명령, 시뮬레이션 모델의 출력 변수, 시뮬레이션 모델의 파라미터 및 시뮬레이션 상의 임무 계획 중 적어도 하나를 시뮬레이션 모델 상태 세트의 구성 요소로서 추출할 수 있다.

사용자는 제공 받은 실제 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트를 비교하여, 현재 계획된 임무의 타당성을 검토할 수 있고 더하여 위성체의 정상 동작 여부를 검토할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 시뮬레이션 장치(200)를 이용하는 경우에, 기존의 시뮬레이터의 정확성을 개선하고, 위성체를 효율적으로 관리하도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

임무 계획부(260)는 시뮬레이터(240)로부터 전송된 시뮬레이션 모델 상태 세트를 이용하여 위성체의 임무 계획을 모니터링할 수 있다. 더하여, 시뮬레이션 모델 상태 세트와 현재 전송된 명령 신호에 상응하는 임무 계획의 차이값이 소정의 임계치를 초과하는 경우에, 임무 계획부(260)는 새로운 임무 계획을 생성할 수 있다. 임무 계획부(260)는 새로운 임무 계획을 통신부(210)에 전송하고, 통신부(210)는 새로운 임무 계획을 포함하는 명령 신호를 위성체에 전달할 수 있다.

본 실시예에 따른 시뮬레이션 장치(200)는 실제 운영 데이터에 기초하여 업데이트된 시뮬레이터(240)를 포함하는 제1 피드백 구조를 이용하고, 새롭게 생성된 시뮬레이션 모델 상태 세트에 기초하여 위성체의 임무 계획을 새롭게 조정하는 제2 피드백 구조를 이용한다는 점에서 위성체의 보다 정확한 제어가 가능하도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

도 3은 일실시예에 따라 시뮬레이터의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 시뮬레이터의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정하는 방법(300)은 시뮬레이터의 동작이 멈춤 상태 또는 종료 상태인지 여부를 판단하는 단계(310), 위성체로 전송된 명령 신호 중 시뮬레이터에서 실행되지 않은 명령 신호가 존재하는지 여부를 판단하는 단계(320), 시뮬레이터에서 실행되지 않은 명령 신호를 실행하는 단계(330), 기저장된 설정값과 운영 데이터의 차이값을 계산하는 단계(340), 상기 차이값이 소정의 임계치 이상인지 여부를 판단하는 단계(350) 및 상기 운영 데이터를 새로운 설정값으로 업데이트하는 단계(360)를 포함할 수 있다.

단계(310)에서 위성체의 시뮬레이션 장치는 시뮬레이터가 멈춤(pause) 상태 인지 또는 시뮬레이션이 종료된 상태 인지 여부를 판단할 수 있다. 통상적으로 위성체와 관제 센터의 데이터 송수신은 비동기적으로 진행되는 것이 일반적이다. 그에 따라 위성체로부터 새로운 운영 데이터가 전송되는 시간을 예측하기 어렵기 때문에 운영 데이터의 수신이라는 이벤트가 발생한 시점에 시뮬레이터는 이전에 시작된 시뮬레이션을 계속 진행 중일 수 있다.

시뮬레이터가 이전에 시작된 시뮬레이션을 계속 수행하고 있다고 판단된 경우에, 단계(310)는 위성체의 시뮬레이션 장치가 기설정된 시간 동안 백-오프(back off)를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 단계(310)에서 이전에 시작된 제1 시뮬레이션에 대한 인터럽트가 진행되지 않고, 그에 따라 상기 제1 시뮬레이션에 대응하는 제1 시뮬레이션 모델 상태 세트가 생성될 시간이 충분히 보장될 수 있다. 더하여, 위성체의 시뮬레이션 장치는 제1 시뮬레이션 모델 상태 세트에 기초하여 제1 명령 신호를 새롭게 업데이트하고, 위성체와의 비동기식 데이터 전송을 이어나갈 수 있을 것이다.

단계(310)에서 위성체의 시뮬레이션 장치가 백-오프를 수행한 경우에, 위성체의 시뮬레이션 장치는 기설정된 시간 이후에 다시 시뮬레이터의 동작이 멈춤 상태 또는 종료 상태인지 여부를 판단하는 단계(310)를 다시 수행할 수 있다.

단계(320)는 위성체로 전송된 명령 신호 중 시뮬레이터에서 실행되지 않은 명령 신호가 존재하는지 여부를 판단하는 단계이다. 위성체로 실제 전송된 명령 신호와 시뮬레이터에서 실행되지 않는 명령 신호에 차이가 존재한다면, 상기 차이값은 시뮬레이션 모델 상태 세트에 에러를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 그에 따라, 단계(320)에서 위성체의 시뮬레이션 장치는 실제 명령 신호와 시뮬레이션 명령 신호를 비교하고, 시뮬레이션되지 않은 명령 신호를 검출할 수 있다. 단계(320)에서 시뮬레이션되지 않은 명령 신호가 존재하지 않는다고 판단된 경우에는 단계(340)이 실행될 수 있다. 다만, 단계(330)에서 시뮬레이션되지 않은 명령 신호가 존재한다고 판단된 경우에는 단계(330)이 실행될 것이다.

단계(330)는 시뮬레이터에서 실행되지 않은 명령 신호를 실행하는 단계이다. 단계(330)에서 위성체의 시뮬레이션 장치는 누락된 명령 신호를 실행하여 시뮬레이션 입출력 변수에 에러가 누적되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라, 보다 신뢰성 높은 시뮬레이션 모델 상태 세트를 획득하는 것을 기대할 수 있다. 단계(330)이 실행된 경우에 시뮬레이터의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정하는 방법(300)이 다시 실행될 수 있다.단계(340)는 기저장된 설정값과 운영 데이터의 차이값을 계산하는 단계이다. 보다 구체적으로, 단계(340)는 기저장된 설정값에 대응하는 식별 라벨을 포함하는 운영 데이터를 비교하고, 그 차이값을 계산하는 단계이다. 보다 구체적으로, 단계(340)에서 비교되는 운영 데이터는 위성체로부터 전송된 전체 운영 데이터의 부분 집합(subset)일 수 있다.

예시적으로, 제1 운영 데이터가 위성체의 고도를 나타내는 경우에, 단계(340)에서 위성체의 시뮬레이션 장치는 제1 운영 데이터와 상기 제1 운영 데이터에 상응하는 제1 설정값을 비교할 수 있다. 만약, 위성체의 현재 고도가 제1 운영 데이터로서 560km로 수신되고, 현재 시뮬레이터가 이용하는 제1 설정값이 620km라면, 위성체의 시뮬레이션 장치는 60km의 차이값을 계산해낼 수 있다.

단계(350)는 단계(340)에서 계산된 차이값과 소정의 임계치를 비교하고, 상기 차이값이 상기 임계치 이상인지 여부를 결정하는 단계이다. 앞서 기재한 바와 같이, 단계(340)에서 위성체의 시뮬레이션 장치는 60km의 차이값을 계산해낼 수 있다. 더하여 소정의 임계치가 수신된 제1 운영 데이터의 10%에 대응하는 값으로 설정된다면, 위성체의 시뮬레이션 장치는 56km의 임계치를 계산해낼 수 있다. 이 경우에 60km의 차이값이 56km의 임계치를 초과하는 경우로서, 위성체의 시뮬레이션 장치는 단계(350)에 이어서 단계(360)을 수행할 수 있다.

다른 일실시예로서, 단계(350)에서 상기 차이값이 상기 임계치에 미치지 못하는 것으로 계산된 경우에, 위성체의 시뮬레이션 장치는 시뮬레이터의 설정값을 업데이트할 지 여부를 결정하는 방법(300)을 새롭게 시작할 수 있다.

단계(360)은 상기 운영 데이터를 새로운 설정값으로 업데이트 하는 단계이다. 앞서 기재한 실시예에 따를 때, 단계(360)에서 위성체의 시뮬레이션 장치는 수신된 560km의 제1 운영 데이터를 새로운 제1 설정값으로 업데이트할 수 있다. 단계(360)에 따라, 위성체의 시뮬레이션 장치는 주기적으로 시뮬레이터의 설정값을 보다 정확한 설정값으로 유지할 수 있다.

도 4는 다른 일실시예에 따른 위성체의 시뮬레이션 장치의 블록도이다. 위성체의 시뮬레이션 장치(400)는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는 데이터 매칭부(410), 업데이트부(420) 및 이벤트 저장부(430)를 포함할 수 있다.

데이터 매칭부(410)는 위성체로부터 수신된 적어도 하나의 운영 데이터 및 상기 위성체의 동작을 시뮬레이션 하는 적어도 하나의 설정값을 매칭할 수 있다. 더하여, 데이터 매칭부(410)는 서로 매칭된 제1 운영 데이터 및 제1 설정값에 제1 식별 라벨을 부여하고 저장할 수 있다.

일실시예로서, 데이터 매칭부(410)는 위성체에 전송된 명령 신호를 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 명령을 포함하는 제1 설정값과 매칭할 수 있다.

다른 일실시예로서, 데이터 매칭부(410)는 위성체로부터 수신된 원격 측정값(telemetry), 상기 위성체의 자세(attitude, pose) 및 상기 위성체의 위치(position) 중 적어도 하나를 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 모델의 입출력 변수(model input and output variables)를 포함하는 제1 설정값과 매칭할 수 있다.

또 다른 일실시예로서, 데이터 매칭부(410)는 위성체의 궤도 정보(ephemeris) 및 우주 공간의 이벤트 정보(space event) 중 적어도 하나를 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 모델의 파라미터를 포함하는 제1 설정값과 매칭할 수 있다.

업데이트부(420)는 제1 운영 데이터를 상기 제1 운영 데이터와 매칭된 제1 설정값과 비교하고, 상기 비교의 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우에 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로 업데이트할 수 있다. 업데이트부(420)의 동작에 관한 자세한 설명은 도 3에서 설명된 방법이 적용될 수 있기 때문에, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이벤트 저장부(430)는 상기 적어도 하나의 설정값에 연관되는 업데이트 기록을 관리할 수 있다. 보다 구체적으로, 이벤트 저장부(430)는 제1 설정값에 업데이트가 수행된 경우, 상기 제1 설정값의 종류, 상기 제1 설정값의 업데이트된 크기 및 상기 제1 설정값의 업데이트된 시간 중 적어도 하나를 이벤트 정보로서 저장할 수 있다. 더하여, 이벤트 저장부(430)는 상기 이벤트 정보에 연관되는 알림 신호를 주기적으로 위성체의 시뮬레이션 장치(400)로 전송할 수 있다. 위성체의 시뮬레이션 장치(400)를 이용하는 사용자는 새로운 설정값이 변경되는 이벤트에 연관되는 알림 신호를 수신하고, 현재의 위성체의 상태를 주기적으로 체크할 수 있고, 그에 따라 사용자의 편의성이 강화될 수 있다.

도 5는 일실시예에 따라 서로 매칭된 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트를 나타내는 예시도이다. 도 5를 참조하면, 데이터 매칭부(410)의 데이터베이스에 저장된 추출된 운영 데이터의 부분 집합 및 추출된 시뮬레이션 모델 상태 세트의 부분 집합이 도시된다. 데이터 매칭부(410)는 위성체로부터 수신된 운영 데이터 중 일부를 추출하고, 시뮬레이터에 의해 생성된 시뮬레이션 모델 상태 세트의 일부를 추출하여 서로 매칭할 수 있다. 데이터 매칭부(410)가 전체 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트에서 다양한 조합으로 일부 데이터를 추출하여 부분 집합을 생성할 수 있다는 것은 기술 분야에 속하는 전문가에게는 자명한 사실일 것이다.

식별 라벨 01에는 실제 위성체에게 전송된 명령 신호와 시뮬레이터 상에서 가상의 위성체에게 전송되는 시뮬레이션 명령이 제1 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트의 제1 설정값으로서 매칭될 수 있다.

식별 라벨 02에는 실제 위성체가 전송한 원격 운영값, 위성체의 자세 및 위치가 시뮬레이션의 결과로서 획득되는 시뮬레이션 모델의 입출력 변수와 제2 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트의 제2 설정값으로서 매칭될 수 있다.

식별 라벨 03에는 실제 위성체가 전송한 비행 궤도 및 관측 가능한 우주 이벤트가 시뮬레이션 모델의 파라미터와 제3 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트의 제3 설정값으로서 매칭될 수 있다.

식별 라벨 04에는 실제 위성체가 수행하게 될 임무 계획과 시뮬레이션 상에서 가상의 위성체에게 부여되는 임무 계획이 제4 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트의 제4 설정값으로서 매칭될 수 있다.

도 5에서 도시된 실시예는 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트의 매칭을 설명하기 위한 예시적 기재일 뿐, 위의 설명에서 제시된 매칭 조합에 본 발명의 권리범위가 한정되거나 제한되는 것을 아니다. 위성체의 시뮬레이션 장치는 필요에 따라, 다양한 조합으로 운영 데이터 및 시뮬레이션 모델 상태 세트의 구성요소를 매칭하고, 동일한 식별 라벨을 부여할 수 있다. 사용자는 상기 부여된 동일한 식별 라벨을 이용하여 실제 운영 데이터와 시뮬레이션 모델 상태 세트 각각을 함께 확인할 수 있어 임무 계획을 타당성을 검증하거나 획득된 데이터의 질적 평가를 수행할 수 있어 위성체의 활용도를 높이는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims

위성체로부터 운영 데이터를 수신하고, 상기 위성체로 명령 신호를 전송하는 통신부;
상기 수신된 운영 데이터를 이용하여 상기 위성체의 비행 정보 -상기 비행 정보는 상기 위성체의 위치, 상기 위성체의 자세, 상기 위성체의 궤도, 상기 운영 데이터가 수신된 우주 시각 및 상기 우주 시각에 관측 가능한 우주 이벤트 중 적어도 하나를 포함함- 를 계산하는 비행 제어부;
상기 운영 데이터, 상기 명령 신호 및 상기 비행 정보 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 위성체의 동작을 시뮬레이팅하는 설정값 -상기 설정값은 시뮬레이션 명령, 시뮬레이션 모델의 입출력 변수, 시뮬레이션 모델의 파라미터 및 시뮬레이션 상의 임무 계획 중 적어도 하나를 나타내는 변수임- 을 업데이트하는 업데이트부; 및
업데이트된 새로운 설정값을 이용하여 우주 환경을 모사하고, 시뮬레이션 모델 상태 세트를 계산하는 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이터
를 포함하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 업데이트부는 제1 운영 데이터에 상응하는 제1 설정값과 상기 제1 운영 데이터를 비교하여 그 차이값이 임계치 이상인 경우에 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로 새롭게 업데이트하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 업데이트부는 상기 시뮬레이터가 수행하는 시뮬레이션이 멈춤 상태이거나 종료 상태인 경우에, 상기 운영 데이터, 상기 명령 신호 및 상기 비행 정보 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 설정값을 업데이트하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 업데이트부는 시뮬레이션 명령 신호와 상기 명령 신호를 비교하여, 시뮬레이션되지 않은 상기 명령 신호를 이용하여 상기 설정값을 업데이트하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 업데이트된 설정값을 이용하여 시뮬레이션된 시뮬레이션 모델 상태 세트와 상기 수신된 운영 데이터를 매칭하여 식별 라벨과 함께 저장하는 데이터 관리부; 및
상기 시뮬레이션 모델 상태 세트를 이용하여 상기 위성체의 임무 계획을 모니터링하는 임무 계획부
를 더 포함하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
프로세서를 포함하며, 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는:
위성체로부터 수신된 적어도 하나의 운영 데이터 및 상기 위성체의 동작을 시뮬레이션 하는 적어도 하나의 설정값을 매칭하는 데이터 매칭부;
제1 운영 데이터를 상기 제1 운영 데이터와 매칭된 제1 설정값과 비교하고, 상기 비교의 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우에 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로서 업데이트하는 업데이트부; 및
상기 적어도 하나의 설정값에 연관되는 업데이트 기록을 관리하는 이벤트 저장부
를 포함하는 위성체의 데이터 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 이벤트 저장부는 상기 제1 설정값의 종류, 상기 제1 설정값의 업데이트된 크기 및 상기 제1 설정값의 업데이트된 시간 중 적어도 하나를 포함하는 알림 신호를 미리 지정된 시뮬레이션 장치로 전송하는 위성체의 데이터 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 업데이트부는 상기 제1 운영 데이터와 상기 제1 설정값과의 차이가 임계치 이상이고, 시뮬레이션 장치가 멈춤 상태인 경우에 상기 제1 운영 데이터를 상기 제1 설정값으로서 업데이트하는 위성체의 데이터 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 데이터 매칭부는 상기 위성체에 전송된 명령 신호를 상기 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 명령을 포함하는 제1 설정값과 매칭하는 위성체의 데이터 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 데이터 매칭부는 상기 위성체로부터 수신된 측정값, 상기 위성체의 자세, 상기 위성체의 위치 중 적어도 하나를 상기 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 모델의 입출력 변수를 포함하는 제1 설정값과 매칭하는 위성체의 데이터 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 데이터 매칭부는 상기 위성체의 궤도 정보 및 우주 공간의 이벤트 정보 중 적어도 하나를 상기 제1 운영 데이터로서 시뮬레이션 모델의 파라미터를 포함하는 제1 설정값과 매칭하는 위성체의 데이터 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 데이터 매칭부는 상기 위성체로부터 수신된 제1 운영 데이터의 식별 라벨과 상기 제1 설정값의 식별 라벨을 매칭하는 위성체의 데이터 관리 장치.
업데이트된 새로운 설정값을 이용하여 우주 환경을 모사하고, 시뮬레이션 모델 상태 세트를 생성하는 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이터;
위성체의 운영 데이터에 상응하는 상기 시뮬레이션 모델 상태 세트를 저장하는 데이터베이스;
제1 운영 데이터와 상기 시뮬레이션 모델 상태 세트의 제1 설정값을 매칭하여 식별 라벨을 입력하는 데이터 관리부; 및
상기 시뮬레이션 모델 상태 세트를 이용하여 상기 위성체의 임무 계획을 모니터링하는 임무 계획부
를 포함하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
제14항에 있어서,
상기 데이터 관리부가 상기 제1 운영 데이터와 상기 제1 설정값의 차이가 임계치 이상인 것을 계산한 경우에, 상기 임무 계획부는 상기 임무 계획을 상기 제1 운영 데이터에 기초하여 업데이트하는 위성체의 시뮬레이션 장치.
위성체의 동작을 시뮬레이션하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 프로그램은:
상기 위성체로부터 수신된 운영 데이터 및 상기 위성체의 동작을 시뮬레이션 하는 설정값을 매칭하는 명령어 세트;
상기 운영 데이터와 매칭된 설정값을 비교하는 명령어 세트; 및
상기 비교의 결과에 따라 기설정된 조건을 만족하는 경우에, 상기 운영 데이터를 상기 설정값으로서 업데이트하는 명령어 세트
를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.