KR101972851B1 - 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법 - Google Patents

스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법 Download PDF

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    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture

Abstract

본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 인공위성 제어 방법은 위성관제국 서버와 접속 가능한 스마트폰을 이용하여, 상기 스마트폰의 어플리케이션에 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 제어정보가 입력되는 단계; 상기 스마트폰으로 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계; 상기 위성관제국은 상기 스마트폰 사용자 인증을 획득하는 단계; 상기 제어대상 인공위성 제어권을 획득하는 단계 및 상기 스마트폰을 통해 상기 제어대상 인공위성을 제어하여 원하는 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법{Real time control method of satellite using smart phone}
본 발명은 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위성관제국 서버와 스마트폰을 유선 또는 무선으로 연결하여 실시간으로 스마트폰을 이용한 인공위성을 제어하는 방법에 관한 것이다.
우주기술을 대표하는 인공위성 기술은 전자공학, 재료공학, 기계공학, 서비스 서버 공학, 광학기술, 시스템공학 등 다양한 분야의 융복합 기술로 인공위성을 설계, 제작, 조립 및 성능검증을 수행하는 복합기술이다.
인공위성 기술은 우주 상공에서 부여받은 임무를 실질적으로 수행하는 탑재체 및 이를 지원하는 몇몇의 서브시스템과 부품을 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 탑재체는 지상에 설치되는 위성관제국과의 통신, 지구관측, 기상관측, 항행관측 및 측위, 우주과학 연구 등과 같은 임무를 수행할 수 있다. 위성관제국은 우주 상공을 돌고 있는 인공위성과 통신을 수행하기 위한 지상에 설치되는 통신장비와 소프트웨어로 이루어지는 서버이다. 위성관제국은 상기 통신장비와 소프트웨어로 이루어진 서버를 이용하여 우주 상공을 돌고 있는 인공위성을 원격으로 통제하거나 추적할 수 있다.
우주상공의 인공위성 시스템으로부터 위성관제국이 획득한 관측정보, 기상정보 등을 이용하여 지구의 지표면과 기상을 관측함으로써 물과 에너지의 순환, 대양의 변화, 대기의 화학반응, 지구의 지표면, 사람이 쉽게 접근할 수 없는 극지의 얼음이나 지형 등을 연구할 수 있다. 인공위성에 탑재된 관측 카메라가 촬영한 영상을 분석하여 지상의 지형을 관측하거나, 특정지역의 지상에서 발생하는 현상을 실시간으로 화면을 통해 직접 확인하는 것이 가능하며, 해수의 식물성 플랑크톤 농도, 부유퇴적물 농도, 용존 유기물 농도 등 넓은 지역에 대한 연속적인 해양환경 모니터링이 가능하다.
최근 원격 탐사위성을 활용한 고해상도 영상이 제공되고 있다. 고해상도와 고정밀도 영상에 의한 정보는 기존지도 제작의 축척을 향상시킴은 물론 저해상도의 판독한계를 자동화, 수치화함으로써 우리생활에 여러 가지의 응용분야를 창출시키고 있다. 이러한 고해상도 영상을 제공함에 있어서 인공위성 시스템의 한정된 자료전송 속도와 관측시간이 문제가 될 수 있으며, 관측시간을 최대한 효율적으로 이용하여 지구 관측임무를 수행해야 하는 필요성이 있다.
인공위성은 지구 적도면의 상공을 지구의 자전주기와 동일한 주기로 도는 동기위성, 즉 지상에서 바라보면 정지하고 있는 것처럼 보이는 정지위성을 사용하는 것과, 정지위성보다도 낮은 고도를 지구의 자전에 대하여 상대적인 속도를 가지고 주회하는 비정지 위성인 주회위성을 사용하는 것이 있다.
지상의 어느 한 지역의 위성관제국 상공 부근에 항상 1대 이상의 인공위성이 위치하도록 하기 위해서는 복수의 주회위성을 이용하여 인공위성이 항상 위성관제국 상공 부근에 1대 이상 위치하도록 제어함으로써 통신이 차단되는 것을 방지할 수 있다. 정지위성을 사용하는 경우에 비하여 고품질의 통신,방송서비스를 제공할 수 있게 된다.
특허문헌 1은 인공위성과의 통신은 지상기지국을 거쳐 이동통신 기지국을 경유하여 통신하거나, 방송시스템을 개발하는 기술로, 스마트폰을 통해 위성관제국 서버에 접속하여 인공위성을 스마트폰으로 제어하면서 원하는 특정지역에 대해 관측할 수 없다.
특허문헌 2는 인공위성 시스템의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 인공위성 제어 방법은 인공위성을 이용하여 관측하고자 하는 관측영역에 대한 제어정보를 획득하고, 상기 관측영역을 복수 개의 서브 관측영역으로 구분하며, 상기 제어정보에 기초하여 상기 복수개의 서브 관측영역 각각에 대한 유효성을 평가하고, 상기 인공위성을 이용하여 상기 복수개의 서브 관측영역에 대한 관측정보를 획득하고, 상기 유효성이 기준치 이상인 상기 서브 관측영역에 대한 상기 관측정보를 지상국으로 전송하는 단계를 포함한다.
특허문헌2는 지구 관측영역의 특성 또는 기상 상황을 고려하여 관측 최적 영역을 결정하는 인공위성 시스템의 제어 방법 및 장치에 관한 기술로, 스마트폰을 통해 위성관제국 서버에 접속하여 인공위성을 스마트폰으로 제어하면서 원하는 특정지역에 대해 관측할 수 없다.
우주산업은 선점으로 인한 무한한 부가가치 창출이 전제 될 수 있는 것이므로 지금까지는 위성관제국이 독점적으로 인공위성을 통한 정보를 획득해 왔으나, 사용자가 스마트폰을 통해 유선 또는 무선으로 위성관제국 서버에 접속하여 인공위성을 제어하고 활용함으로써, 원하는 지역의 관측영상을 획득할 수 있고, 태풍의 진로, 구름의 이동등 기상정보 및 화산활동 정보를 획득하여 데이터 처리함으로써 희망하는 사람들에게 인공위성을 통해 획득한 정보를 제공할 수 있을 것이다.
1. 한국공개특허공보 제10-2004-0034548호(2004.04.28.) 2. 한국등록특허공보 제10-1381292호(2014.03.28.)
상기의 필요성에 따라 안출된 본 발명은 전문가가 아닌 일반인이 상업용 또는 개인용 주회위성의 제어권을 스마트폰으로 확보하여 다양한 서비스를 제공할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
상기의 해결하는 과제를 위한 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 인공위성 제어 방법은, 위성관제국 서버와 접속 가능한 스마트폰을 이용하여, 위성관제국 서버와 접속 가능한 스마트폰을 이용한 인공위성 실시간 제어 방법에 있어서, 상기 스마트폰으로 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계; 상기 스마트폰에 탑재된 인공위성 제어 어플리케이션에 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 정보가 입력되어 상기 위성관제국 서버로 전송되는 단계; 상기 위성관제국 서버로부터 사용자 인증을 통하여 인공위성의 제어권을 획득하는 단계 및 상기 스마트폰을 통해 상기 제어대상 인공위성을 제어하여 원하는 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계는 상기 스마트폰에서 이동통신 기지국으로 접속하는 단계와 상기 이동통신 기지국에서 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계는, 서비스 서버에서 인터넷 통신망을 통해 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계와 상기 서비스 서버와 상기 스마트폰은 Wi-Fi 무선 통신으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 제어정보가 입력되는 단계는, 상기 위성관제국이 설정한 허용범위 내에서 입력하는 것을 특징으로 한다.
상기 인공위성 제어권을 획득하는 단계는, 상기 위성관제국의 정해진 우선순위에 따라 배정되는 것을 특징으로 한다.
상기 인공위성 제어권을 획득하는 단계는, 예약순서에 따라 배정되는 것을 특징으로 한다.
원하는 정보를 획득하는 단계는, 제어된 인공위성으로부터 수신된 데이터를 상기 위성관제국 서버의 데이터베이스에 저장하여 인터넷망으로 받아보는 것을 특징으로 한다.
복수의 주회위성에서 인공위성 제어권의 양도는, 주회위성간 통신을 통하여 선행 주회위성이 후행 주회위성으로 제어권을 양도하는 것을 특징으로 한다.
복수의 지상 위성관제국에서 인공위성 제어권의 양도는, 위성관제국간 통신을 통하여 선접속 지상 위성관제국이 다음 접속될 지상 위성관제국으로 제어권을 양도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 국가나 특정 기관 또는 기업이 독점하고 있는 인공위성 서비스를 스마트폰을 소유한 일반인에게도 확대제공하여 연구개발 및 다양한 서비스를 창출할 수 있다.
본 발명은 스마트폰으로 제어대상 인공위성을 제어하여 태풍의 진로, 구름의 이동등 기상정보 관측 및 화산활동 모니터링을 통해 자연재해 피해를 최소할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 스마트폰으로 제어대상 인공위성을 제어하여 활용함으로써 원하는 지역을 관측할 수 있으며, 관측영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 스마트폰으로 제어대상 인공위성을 제어하여 우주에서 실시간으로 관측한 정보를 제공하여 AR게임이나 War 게임 등에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰과 이동통신 기지국을 이용하여 인공위성을 제어하는 개략도를 도시한 예이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰과 서비스 서버를 이용하여 인공위성을 제어하는 개략도를 도시한 예이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰을 이용한 인공위성 제어 방법을 나타내는 흐름도를 도시한 예이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰을 이용한 인공위성 제어 방법의 일실시예이다.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
우주공간을 돌고 있는 인공위성은 지상에 있는 위성관제국 서버를 통해 무선으로 위성통신하는 것이 일반적이다.
도 1은 인공위성과 통신하는 위성관제국 서버에 이동통신 기지국을 통해 스마트폰과 접속하고 상기 스마트폰을 이용하여 실시간 인공위성을 제어하는 방법을 도시한 예이다.
상기 위성관제국 서버(111)에 이동통신 기지국(120)을 통해 접속하고 상기 스마트폰(140)을 이용한 인공위성을 제어하는 방법을 자세하게 설명해보면, 상기 스마트폰에서 이동통신 기지국으로 접속하고, 상기 이동통신 기지국에서는 상기 위성관제국 서버에 유선 또는 무선으로 접속하게 된다. 상기 위성관제국 서버에 접속하여 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 제어정보를 입력하여 상기 스마트폰 사용자 인증을 획득하는 단계를 거치게 된다. 상기 스마트폰 사용자 인증을 거쳐 상기 위성관제국의 승인 및 제어대상 인공위성 제어권을 획득하는 단계를 거치게 되면, 상기 위성관제국으로부터 제어대상 인공위성 제어권을 할당받게 되어 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성을 제어할 수 있게 된다.
도 2는 위성관제국 서버(111)에 인터넷 통신망을 통해 서비스 서버(130)와 접속하고 상기 서비스 서버와 상기 스마트폰은 무선 통신으로 연결하여 상기 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성을 제어하는 방법을 도시한 예이다.
상기 위성관제국 서버에 인터넷 통신망을 통해 서비스 서버와 접속하고 상기 서비스 서버와 상기 스마트폰은 이동통신 또는 무선 통신으로 연결할 수 있다. 상기 위성관제국 서버에 인터넷 통신망을 이용하여 서비스 서버와 접속하고, 상기 서비스 서버와 상기 스마트폰 간에는 Wi-Fi 무선 통신으로 연결할 수 있다. Wi-Fi 무선 통신은 스마트폰 무선 인터넷 접속 시 사용하는 것으로 무선랜을 이용해 데이터를 무선 송수신하는 데이터 기술로서, 일반적으로 무선 인터넷 공유기 설치만으로 AP(Access Point)를 설치해 반경 10∼20M 거리까지 무선 통신할 수 있다.
상기 스마트폰이 상기 서비스 서버를 통해 상기 위성관제국 서버에 접속되면 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 제어정보를 입력하여 상기 스마트폰 사용자 인증을 획득하는 단계를 거치게 된다. 상기 스마트폰 사용자 인증을 거쳐 상기 위성관제국의 승인 및 제어대상 인공위성 제어권을 획득하는 단계를 거치게 되면, 상기 위성관제국으로부터 상기 제어대상 인공위성의 제어권을 할당받게 되어 스마트폰을 이용하여 실시간으로 인공위성을 제어할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법을 나타내는 흐름도를 도시한 예이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 스마트폰은 인공위성 제어 어플리케이션(이하 '앱')이 탑재된다. 앱은 사용자 인증, 제어 대상 인공 위성 선택, 제어권 획득 및 정보 획득 메뉴 등으로 구성된다.
본 발명에 따른 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계는 스마트폰에서 상기 이동통신 기지국으로 접속하는 단계와 상기 이동통신 기지국에서 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계는 상기 서비스 서버에서 인터넷 통신망을 통해 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계와 상기 서비스 서버와 상기 스마트폰은 Wi-Fi 무선 통신으로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 제어정보를 입력하는 단계는 상기 위성관제국이 설정한 허용범위 내에서 입력할 수 있다. 상기 위성관제국은 상기 제어대상 인공위성에 따라 상기 허용범위를 설정할 수 있다.
상기 스마트폰 사용자 인증을 획득하는 단계는 상기 스마트폰을 통해 상기 위성관제국 서버에 접속하여 위성연결 일정에 등록하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 위상관제국은 상기 제어대상 인공위성에 따라 상기 위성연결 일정을 설정할 수 있다.
상기 위성관제국 승인 및 제어대상 인공위성 제어권을 획득하는 단계는 상기 위성연결 일정에 등록하면 지정된 시간에 상기 제어대상 인공위성 제어권을 할당받는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스마트폰을 통한 제어대상 인공위성을 제어하여 정보를 획득하는 단계는 사용자가 획득한 정보를 지정한 위치에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 획득한 정보를 저장하는 위치는 상기 스마트폰의 내장 메모리 또는 외장 메모리일 수 있다.
인공위성 제어권은 위성관제국의 정해진 우선순위에 따라 배정되는 것을 원칙으로 하나, 예약순서에 따라 배정되고, 긴급재난 또는 국가 위기 상황에서는 최고의 우선 순위가 될 수 있다.
인공위성으로부터 획득되어지는 사진 정보 등은 데이터량이 방대하기 때문에 스마트폰의 메모리 용량으로는 불가능하므로 제어 데이터만 스마트폰으로 송수신하고, 인공위성으로부터 수신된 정보 데이터는 위성관제국 서버의 데이터베이스에 저장하여 보관하고 인터넷망이나 이동통신망을 통하여 받아 볼 수 있다.
주회위성의 공전주기는 짧기 때문에 특정지역에서 위성을 제어할 수 있는 시간은 매우 짧다. 24시간 특정지역의 관찰을 위해서는 복수의 주회위성을 사용하여 360°를 분할하여 커버하도록 할 수 있다. 이때 제어권의 양도는 주회위성간의 통신으로 선행위성이 후행 위성에 양도할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰을 이용한 인공위성 제어 방법의 일실시예이다. 제어권 양도의 또 다른 양태로는 넓은 지역에서 복수의 지상 위성관제국에을 설치하여 구현될 수 있다. 인공위성은 복수의 지상 위성관제국의 위치를 저장하여 이동할 때 최단거리의 지상 위성관제국과 교신을 하며, 복수의 지상 위성관제국에서 인공위성 제어권의 양도는 위성관제국간 통신을 통하여 선접속 지상 위성관제국이 다음 접속될 지상 위성관제국으로 제어권을 양도하여 스마트폰과 인공위성이 통신을 유지하도록 하여 데이터를 송수신한다.
100: 인공위성 110: 지상 위성관제국
111: 위성관제국 서버 120: 이동통신 기지국
130: 서비스 서버 140: 스마트폰

Claims (9)

  1. 위성관제국 서버와 접속 가능한 스마트폰을 이용한 인공위성 실시간 제어 방법에 있어서,
    상기 스마트폰으로 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계;
    상기 스마트폰에 탑재된 인공위성 제어 어플리케이션에 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 정보가 입력되어 상기 위성관제국 서버로 전송되는 단계;
    상기 위성관제국 서버로부터 사용자 인증을 통하여 인공위성의 제어권을 획득하는 단계 및
    상기 스마트폰을 통해 상기 제어대상 인공위성을 제어하여 원하는 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
    복수의 주회위성에서 인공위성 제어권의 양도는, 주회위성간 통신을 통하여 선행 주회위성이 후행 주회위성으로 제어권을 양도하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계는, 상기 스마트폰에서 이동통신 기지국으로 접속하는 단계와 상기 이동통신 기지국에서 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계는, 서비스 서버에서 인터넷 통신망을 통해 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계와 상기 서비스 서버와 상기 스마트폰은 Wi-Fi 무선 통신으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 제어정보가 입력되는 단계는, 상기 위성관제국이 설정한 허용범위 내에서 입력하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인공위성 제어권을 획득하는 단계는, 상기 위성관제국의 정해진 우선순위에 따라 배정되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인공위성 제어권을 획득하는 단계는, 예약순서에 따라 배정되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  7. 제1항 있어서,
    원하는 정보를 획득하는 단계는, 제어된 인공위성으로부터 수신된 데이터를 상기 위성관제국 서버의 데이터베이스에 저장하여 인터넷망으로 받아보는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 위성관제국 서버와 접속 가능한 스마트폰을 이용한 인공위성 실시간 제어 방법에 있어서,
    상기 스마트폰으로 상기 위성관제국 서버에 접속하는 단계;
    상기 스마트폰에 탑재된 인공위성 제어 어플리케이션에 제어대상 인공위성, 조정범위, 제어목적, 제어시간에 대한 정보가 입력되어 상기 위성관제국 서버로 전송되는 단계;
    상기 위성관제국 서버로부터 사용자 인증을 통하여 인공위성의 제어권을 획득하는 단계 및
    상기 스마트폰을 통해 상기 제어대상 인공위성을 제어하여 원하는 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
    복수의 지상 위성관제국에서 인공위성 제어권의 양도는, 위성관제국간 통신을 통하여 선접속 지상 위성관제국이 다음 접속될 지상 위성관제국으로 제어권을 양도하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 실시간 인공위성 제어 방법.
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