KR102260149B1 - 호스티드 페이로드를 위한 근거리 접속성 - Google Patents

호스티드 페이로드를 위한 근거리 접속성 Download PDF

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Abstract

우주선의 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 무선으로 통신하기 위한 시스템 및 방법. 하나의 구성에 있어서, 호스트 버스와 2차 페이로드 각각은 라디오 또는 광 통신을 수립하기 위한 무선 인터페이스를 포함하고, 그에 의해 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에 연결된 복잡한 배선 하니스의 제거하는 것을 허용한다.

Description

호스티드 페이로드를 위한 근거리 접속성{NEAR-FIELD CONNECTIVITY FOR HOSTED PAYLOADS}
여기에 제공되는 실시예의 분야는 우주선 상에서의 호스티드 페이로드(hosted payloads)에 관한 것으로, 특히 우주선의 호스트 버스의 리소스와 호스티드 페이로드 간에서 무선으로 인터페이싱하는 것(wirelessly interfacing)에 관한 것이다.
민간 및 정부 기관은 시간과 비용을 절약하기 위해 궤도에 대해 페이로드를 획득하는 대체 수단을 점차적으로 고려한다. 호스티드 페이로드(hosted payloads)가 전체 우주선을 건조 및 진수하는 비용을 지불해야하는 것 없이 궤도에서 성능들을 갖도록 추구하는 사람들에 의해 이용된다. 호스티드 2차 페이로드(hosted secondary payload)는, 우주선의 1차 페이로드(primary payload)와 독립적으로 동작하지만, 전원 공급기와 같은 우주선의 리소스를 공유하는, 우주선에 부착된 임무-특정 회로(mission-specific circuitry)를 구비하는 모듈이다. 본 개념은 때때로 "피기 백킹(piggy backing)"으로 불리워지고, 우주에서 성능을 얻는데 필요한 비용 및 시간 양쪽을 감소시킬 수 있다.
전형적으로 우주선은, 통신 위성과 같은, 1차 페이로드를 수용하는 호스트 버스(host bus)와, 추진 시스템(propulsion system)을 포함한다. 2차 페이로드는 이어 복잡한 배선 하니스(wiring harness)로 호스트 버스에 기계적 및 전기적으로 연결된다. 따라서, 호스트 버스의 리소스는 1차 및 2차 페이로드 사이에서 공유된다. 그러나, 호스트 버스 및 2차 페이로드는 전형적으로 여러 기업에 의해 제조된다. 따라서, 무선 하니스(wireless harness)는 우주선에 중량을 부가할 뿐만 아니라 우주선의 제조 및 진수에 시간 및 비용을 부가하는 다양한 주문형 연결(customized connections)을 초래한다.
본 발명은 여기서 제시되는 이들 및 다른 고려 사항에 관한 것이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 호스티드 페이로드를 위한 근거리 접속성을 제공함에 그 목적이 있다.
본 요약은 상세한 설명란에서 이하 더욱 상세하게 설명되는 간단화된 형태로 개념의 선택을 소개하기 위해 제공됨을 인지해야 한다. 본 요약은 주장된 주제의 범위를 제한하는데 이용되도록 의도되는 것은 아니다.
여기에 개시된 1실시예에 따르면, 2차 페이로드를 호스팅하기 위한 호스트 버스를 갖춘 우주선이 제공된다. 호스트 버스 무선 인터페이스는 버스에 결합되고 2차 페이로드 무선 인터페이스는 2차 페이로드에 결합된다. 호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스는 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 양방향적으로 정보를 교환하도록 구성된다. 우주선은 원격 측정 및 제어 정보(telemetry and control information)와 같은 정보를 교환하기 위해 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 연결된 배선 하니스를 더 이상 요구하지 않는다.
여기에 개시된 다른 실시예에 따르면, 근거리 통신 시스템이 제공된다. 근거리 통신 시스템은 1차 페이로드를 구비하는 호스트 버스를 갖춘 제1 우주선을 포함한다. 근거리 통신 시스템은 또한 2차 페이로드를 포함한다. 무선 인터페이스는 호스트 버스와 2차 페이로드에 결합된다. 무선 인터페이스는 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 원격 측정 및 명령 정보의 자유-공간 포인트-포인트 라디오 및 자유-공간 포인트-포인트 광 통신 중 적어도 하나를 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 구성에 있어서, 하드와이어 전원 연결(hardwire power connection)은 단지 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서만의 하드와이어 연결이다. 또한, 하나 이상의 구성에 있어서, 무선 인터페이스를 구비하는 근거리 통신 시스템은 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 저 전력(low power) 및 낮은 데이터 율(low data rate) 연결을 제공한다.
여기에 개시된 또 다른 실시예에 따르면, 정보를 교환하기 위한 루틴이 제공된다. 루틴은 제1 우주선의 호스트 버스를 제공하는 단계를 포함한다. 루틴은 또한 호스트 버스를 구비하는 1차 페이로드를 호스팅하는 단계와 호스트 버스를 구비하는 2차 페이로드를 호스팅하는 단계를 포함한다. 이어 루틴은 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 무선 통신 링크를 수립하는 단계와 무선 통신 링크를 매개로 정보를 교환하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구성에 있어서, 무선 통신 링크를 수립하는 단계는 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 근거리 자유-공간 라디오 통신 링크 또는 근거리 자유-공간 광 통신 링크를 포함한다.
논의된 특징, 기능 및 이점은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 달성될 수 있거나 또 다른 실시예에 결합될 수 있고, 그 더욱 상세 내용은 이하의 설명 및 도면을 참조하여 알 수 있다.
도 1은 여기에 개시된 적어도 하나의 실시예에 따른 1차 및 2차 페이로드를 호스팅하는 우주선의 하나의 구성의 투시도이다.
도 2는 여기에 개시된 적어도 하나의 실시예에 따른 1차 및 2차 페이로드를 갖춘 우주선의 하나의 구성의 분해 투시도이다.
도 3은 여기에 개시된 적어도 하나의 실시예에 따른 우주선의 호스트 버스의 무선 인터페이스와 자유-공간 통신(free-space communications)을 위해 구성된 2차 페이로드의 무선 인터페이스의 하나의 구성의 블록도를 나타낸다.
도 4는 여기에 개시된 적어도 하나의 실시예에 따른 무선 통신 링크를 구비하는 2개의 인접하는 우주선 간의 투시도이다.
도 5는 여기에 개시된 실시예의 측면을 구현할 수 있는 도식적 무선 인터페이스를 나타내는 블록도의 하나의 구성을 나타낸다.
도 6은 여기에 개시된 적어도 하나의 실시예에 따른 하나 이상의 우주선의 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 정보를 교환하기 위한 루틴의 하나의 구성을 나타낸다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
본 명세서에서 제공되는 다수의 도면은 본 발명의 실시예의 다양한 여러 측면을 나타낸다. 따라서, 각 실례에 대한 상세한 설명은 대응하는 실례에서 식별된 차이를 설명한다.
이하의 상세한 설명은 호스티드 페이로드를 위한 근거리 접속성에 관한 것이다. 본 발명은 많은 여러 형태의 실시예를 허용한다. 특정의 개시된 실시예로 본 발명의 원리를 제한하기 위한 의도는 없다. 이하의 상세한 설명에 있어서, 그 부품을 형성하고 실례를 특정하는 실시예 또는 예에 의해 도시된 첨부되는 도면에 대해 참조부호가 만들어진다. 도면을 참조하면, 동일한 참조부호가 여러 도면에 걸쳐 동일한 엘리먼트를 나타내는 본 발명의 태양을 제시하게 된다.
본 발명의 태양을 설명함에 있어 간단화를 위해, 이하 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 도 1은 주요 예로서 예시적 우주선(10)을 도시한다. 그러나, 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 많은 태양이 우주선(10)으로 제한되지는 않는다. 우주선(10)은 또한 일반적으로 궤도 유닛(orbital unit)으로서 또는 다단 로켓이나 다른 우주 운송수단에 의해 궤도로 운반되는 위성으로서 간단히 언급될 수 있다.
또한, 간단화를 위해, 용어 정보는, 그를 유용하게 만들기 위해, 전형적으로 정보로서 언급될 수 있고, 하나의 지점으로부터 다른 곳으로 전기적으로 전송되도록 하기 위해 하나 이상의 신호로 변환된 데이터로 또한 언급될 수 있는, 비조직화된 데이터 또는 처리, 조직, 구성, 분석 또는 제공된 다른 데이터를 포함하는 데이터의 많은 형태로 언급될 수 있다. 신호는 디지털 또는 아날로그의 어느 한 쪽일 수 있다. 원격 측정(telemetry), 추적(tracking) 및 명령(command) 서브 시스템은 우주선(10)에 실려 여러 가지 일상적인 기능을 수행한다. 원격 측정은 측정된 양에 비례하는 전기적 신호를 발생시키고 이들 신호를 인코딩 및 전송하는 전체 동작을 언급한다. 데이터는 센서로부터 획득된 속성 정보(attribute information), 환경 정보(environmental information), 및 온도, 전원 공급기 전압 및 저장된 연료 압력과 같은 우주선 정보를 포함하는 원격 측정 신호로서 전송된다. 명령 시스템 수신기 지시(command systems receivers instructions)는 지상으로부터의 명령으로서 언급되고 지시를 디코드하고 우주선(10)의 다른 시스템으로 명령을 보낸다.
당업자에 의해 잘 알려진 바와 같이, 우주선(10)은 호스트 버스(host bus; 20), 태양 전지판 어레이(solar panel arrays; 22), 및 안테나 반사기(antenna reflectors; 24)를 포함한다. 지구 위의 궤도로 다단 로켓의 상부 상의 우주선(10)을 추진하는 동안, 우주선(10)은 다단 로켓의 단 중 하나 이상을 점화시키는 동안 우주선(10)을 보호하는 페이로드 페어링(payload faring)(도시되지 않았음) 내에 넣어진다. 우주선(10)이 궤도에 있을 때, 우주선(10)의 열 및 전력 요구를 만족하도록 우주선(10)이 이동함에 따라 태양 전지판 어레이(22)는 태양 쪽으로 배치되어 가리켜지게 된다.
호스트 버스(20)는, 인클로저(enclosure)를 형성하기 위해, 통상적으로 선반(shelves)으로서 언급되는, 4개의 측면, 상부 및 바닥을 포함한다. 그러나, 우주선(10)는 소정의 특정 수의 선반으로 제한되는 것은 아니다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 우주선(10)은 4개의 선반(26)(2개가 도시됨)과 우주선(10)이 지구를 선회하는 동안 적절히 지향될 때 우주선(10)의 아래쪽으로 면하는 선반이기 때문에 통상적으로 밑바닥 선반(nadir shelf)으로 언급되는 상부 선반(28)을 포함한다. 호스트 버스(20)는, 궤도에 있을 때 우주선(10)을 조종하기 위해 밑바닥 선반(28)에 대향되게 탑재된, 연료 탱크, 배터리, 및 바닥 상의 반동추진엔진(thruster)(도시되지 않았음)을 포함하는, 추진 시스템(30)을 또한 포함한다. 전형적으로, 호스트 버스(20)는 안테나 반사기(24)가 펼쳐질 때 안테나 반사기(24)로 가리켜진 피드 혼(feed horns; 32)을 또한 포함한다. 피드 혼(32)은 호스트 버스(20)의 밑바닥 선반(28) 상에 탑재된 프레임(frame; 34)에 부착된다.
당업자에 의해 잘 이해되는 바와 같이, 호스트 버스(20)는 선반(26)과 밑바닥 선반(28)에 의해 형성된 인클로저 내에, 상업용 통신 위성과 같은, 1차 페이로드(도시되지 않았음)를 수용한다. 하나 이상의 2차 페이로드(40)가 바람직하기는 밑바닥 선반(28)에서 호스트 버스(20)에 부착되고, 그에 따라 2차 페이로드(40)의 안테나 어셈블리(42)가 지구를 향해 아래쪽으로 가리켜지게 된다. 하나의 2차 페이로드(40)가 도시됨에도 불구하고, 본 발명의 태양은 호스트 버스(20)와 결부되는 소정 수의 2차 페이로드(40)를 고려한다. 예컨대, 다중 2차 페이로드는 호스트 버스(20)의 리소스를 공유하기 위해 서로 피기백(piggybacked)될 수 있다.
하나 이상의 구성에 있어서, 2차 페이로드(40)는 우주선(10)의 호스트 버스(20)로부터 유선 전력 연결을 매개로 1차 페이로드의 전원 공급기를 공유하지만, 그 외 2차 페이로드(40)는 우주선(10)의 호스트 버스(20)의 다른 리소스 및 1차 페이로드와 독립적으로 동작하도록 그 자신의 통신 회로와 소정의 다른 임무 특정 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다. 서로 인터페이싱시키기 위해, 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40)는 각각, 하니스(harness)를 배선하는 비용, 복잡성 및 무게를 제거하도록, 전형적인 배선 하니스(wire harness) 대신, 무선 인터페이스(wireless interface; 50)를 포함한다. 배선 하니스의 병렬 배선으로부터의 간섭의 결과로서 요구된 차폐(shielding)가 또한 제거될 수 있다. 원격 측정 및 명령 신호와 같은 데이터 및 정보는 서로 인접하거나 링크 범위일 때 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 전송될 수 있다.
예컨대, 지상 관제소(ground control)는 우주선(10)에 대해 업링크(uplink)를 매개로, 그리고 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)를 통해 명령 신호를 보낼 수 있다. 이어 호스트 버스(20)로부터 2차 페이로드(40)로 무선 통신 링크 또는 크로스링크(crosslink)를 가로지르는 명령 신호는 2차 페이로드(40)를 구성하거나 2차 페이로드(40)의 상태를 변화시키는데 이용될 수 있다. 2차 페이로드(40)는 2차 페이로드(40)의 상태, 구성, 건전성을 설명하는 호스트 버스(20)로 무선 통신 링크를 가로질러 원격 측정 신호를 되돌려 전송할 수 있다. 또한, 2차 페이로드(40)로부터 호스트 버스(20)로의 명령 신호는 호스트 버스(20) 또는 1차 페이로드의 상태를 구성하거나 변경시키는데 이용될 수 있다. 이어 호스트 버스(20)는 호스트 버스(20) 또는 1차 페이로드의 상태, 구성, 및 건전성을 설명하는 2차 페이로드(40)로 원격 측정 신호를 전송할 수 있다. 예컨대, 2차 페이로드(40)가 이미징 장비(imaging equipment)를 갖춘 이미징 위성(imaging satellite)이었고 지상 관제소에 대해 그 자신의 다운링크(downlink)를 갖지 않았다면, 2차 페이로드(40)는 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)로 화상 또는 비디오와 같은 데이터 또는 정보를 출력하게 되고 이어 1차 페이로드의 다운링크가 지상 관제소로 이미지 또는 비디오를 전송하는데 이용될 수 있다.
도 3은 무선 인터페이스(50)를 갖춘 호스트 버스(20)와 무선 인터페이스(50)를 또한 갖춘 2차 페이로드(40)를 나타낸다, 호스트 버스(20)는 그 무선 인터페이스(50)를 매개로 정보를 교환하기 위한 데이터 입력/출력(52)을 포함하고 2차 페이로드는 그 무선 인터페이스(50)를 매개로 정보를 교환하기 위한 데이터 입력/출력(54)을 포함한다. 도 3은 서로의 전망선(line-of-sight)에 있을 때 무선 인터페이스(50)를 매개로 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 간의 양-방향 자유 공간 통신을 또한 도시한다. 따라서, 예컨대 통신이 자유 공간 광 통신(free-space optical communications) 또는 자유 공간 라디오 주파수 통신(free-space radio frequency (RF) communications)일 수 있다.
예컨대 1차 페이로드와 2차 페이로드(40)가 여러 사양으로 여러 기업에 의해 제조되는 결과로서 배선 하니스를 이용하는데 요구되는 다수의 해석(translations) 때문에, 원격 측정 및 명령 데이터와 같은 정보는 배선 하니스 보다 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 간에서 무선으로 더욱 용이하게 전송될 수 있다. 예컨대 2차 페이로드(40)가 호스트 버스(20)에 대해 배선되기 어렵고 연결이 표준화되지 않았다면, 이어 전기적 해석(electrical translations)은 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 간에서 전송된 전압 및 전류를 변경시키도록 요구하게 된다. 이들 전기적 해석은 호스트 버스(20)가 여러 제조업체로부터의 여러 2차 페이로드(40)에 연결될 때마다 매번 야기되는 것이 필요로 된다. 이들 전기적 해석은 호스트 버스(20)의 제조업체와 여러 2차 페이로드(40) 제조업체에 대해 비용 및 시간 소모성 시도로 된다.
호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)와 2차 페이로드(40) 간의 무선 전송은 전기적 도전체(electrical conductor)와 같은 물리적 연결에 의해 연결되지 않는 2 이상의 지점 간에서 정보를 전송 또는 교환할 수 있는 소정 형태의 무선 또는 비접촉 통신일 수 있다. 예컨대, 무선 인터페이스(50)는 무선 전송기 및 수신기/트랜시버 또는 레이저 전송기 및 수신기/트랜시버를 구비하는 무선 라디오 통신(radio communications) 또는 광 통신(optical communications)에 대해 구성될 수 있다. 이러한 경우, 전기적 및 라디오 또는 광학 신호 간의 해석은 여러 제조업자로부터 다양한 표준화되지 않은 2차 페이로드(40)에 호스트 버스(20)를 어렵게 배선할 때 요구되는 전기적 해석에 비해 비교적 간단하다. 무선 라디오 통신은 그 전망선이 요구되지 않는다는 점에서 더욱 유연하다. 한편, 무선 광 통신은 우주선(10)의 나머지로부터의 간섭(interference)에 대해 영향을 받기는 쉽지 않다.
WiFi 또는 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서, 엔드포인트(endpoints)로서 작용하는 무선 인터페이스(50)를 구비하는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 다이렉트 통신 링크(direct communication link)를 생성하는 와이파이 다이렉트(WiFi Direct)와 같은 중앙 허브(central hub)로서 무선 억세스 포인트(wireless access point)를 요구하지 않는 바람직하기는 몇몇 다른 포인트-포인트 무선 기술과 같은 다양한 형태의 양-방향 무선 라디오 기술이 이용될 수 있다. 바람직하기는, 표준-기반 무선 기술에 의해 이용된 것과 다른 무선 주파수의 범위가 이용될 수 있다. 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이의 포인트-포인트 통신(point-to-point communications)은 또한 레이저 기술을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구성에 있어서, 무선 통신은 바람직하기는 서로 가깝게 근접할 때 정보가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 전송 또는 교환될 수 있다는 점에서, 이에 한정되는 것은 아니지만, NFC(near field), ANT, ANT+, 또는 Bluetooth 라디오 무선 통신과 같은 무선 인터페이스(50)에 집적된 저전력 및 근거리 무선 기술이다. 예컨대 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)와 2차 페이로드(40)가 근거리 무선 통신의 구성에 따라 단지 수 인치 이하로 떨어지도록 떨어져 수 야드 내의 링크 범위에서 서로에 대해 국소적(local)일 때, 예컨대, 근거리 무선 통신이 수립될 수 있다. 블루투스는 종종 10미터 기술로서 언급된다. 어떠한 경우에 있어서, 무선 기술의 범위는 수신기의 무선 주파수 민감도와 전송기의 전력에 비례한다. 2차 페이로드(40)를 갖는 우주선(10)과 관련하여, 무선 통신은 밑바닥 선반(28)을 통해 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 오직 무선 인터페이스(50)와 링크를 수립하는데에만 필요하다. 전형적으로, 이 거리는 오직 수 인치, 단지 1인치의 일부, 또는 거의 제로이고, 따라서 가까운 근접은 더 낮은 주파수 및 더 낮은 데이터 속도(data rates)에 대해 맞추어지도록 저 전력 무선 링크의 성능을 허용한다. 위성 간에서 링크를 거쳐 데이터를 전송하는 소정의 레이저 통신은 오직 높은 데이터 속도에서 그리고 수 천 마일 떨어지거나 국소적 이외와 같은 더 먼 거리에서의 원거리 통신의 맥락에서 실증되었음이 이해되어져야 한다. 본 발명의 하나 이상의 태양은 초 당 킬로 비트의 낮은 데이터 속도를 선호하는 반면 먼 위성 사이에서의 높은 데이터 속도는 초 당 기가비트의 범위에 있게 된다.
하나 이상의 구성에 있어서, 무선 인터페이스(50)는 예컨대 레이저 또는 LED들(light emitting diodes)을 이용해서 공간에서 전망선 광 빔(line-of-sight light beams)에 의해 정보를 전송하고 수신하기 위한 자유-공간 포인트-포인트 광통신 시스템을 포함한다. 예컨대, 낮은 데이터 속도 적외선 레이저(low data rate infrared laser)와 같은 광 빔은 밑바닥 선반(28)을 통해 호스트 버스(20)과 2차 페이로드(40) 사이에서 전파된다. 하나 이상의 다른 구성에 있어서, 제1 우주선(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 제2 우주선(10)과 랑데부하기 위해 공간의 궤도에 도착하게 된다. 제1 우주선(10)은, 예컨대 수 야드 내 또는 시각적 접촉 내에서, 도킹(docking) 또는 접안(berthing)을 필요로 하지 않는, 인접하는 거리에서의 링크 범위 내에서 제2 우주선(10)에 접근하고, 제1 우주선(10)이 인접하는 제2 우주선(10)과 통신 링크를 수립할 수 있도록 궤도 속도를 매치할 수 있다. 제1 우주선(10) 상의 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)는 제1 우주선(10)의 링크 범위에서 다른 우주선(10) 상의 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)와 인터페이스된다.
하나 이상의 다른 구성에 있어서, 명령 신호(command signals)는 어떠한 주파수가 동조(tune)되는가를 나타내는 2차 페이로드(40)의 수신기에 대해 2차 페이로드(40)로 보내지게 된다. 각 수신기는 이어 어느 주파수가 동조되었는가에 관하여 호스트 버스(20)로 원격 측정을 되돌려 보낸다. 2차 페이로드(40)의 임무가 무었인가에 따라 온/오프 명령이 또한 2차 페이로드(40)의 수신기로 보내진다. 다른 형태의 명령은 특정 방향을 가리키기 위해 어떻게 이동하는가에 대해 안테나 어셈블리(42)를 설명하기 위해 조종 명령(steering commands)을 포함한다. 이미징 장비의 해상도 모드를 스위칭하거나 기록을 초기화(initiating) 또는 엔딩(ending)하기 위한 명령이 또한 2차 페이로드(40)로 보내진다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 각 무선 인터페이스(50)의 하나의 구성을 나타낸다. 무선 인터페이스(50)를 매개로, 데이터가 하나 이상의 RF 또는 광 캐리어(optical carrier) 신호에 대해 다중화 및 변조(multiplexed and modulated)되고 데이터가 수신된 신호를 디멀티플렉싱(demultiplexing) 및 디모듈레이팅(demodulating)에 의한 수신 후 복구(recovered)된다. 예컨대, 안테나(62)에서 무선으로 수신된 2차 페이로드(40)로부터의 변조된 캐리어 신호(modulated carrier signal) 상의 디지털 데이터는 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)로 입력된다. 복조기(64)는 RF 캐리어 신호로부터 디지털 데이터를 복구하고 소정의 필요한 신호 변환을 수행한다. 복조기로부터의 신호의 전부 또는 일부가 암호화(encrypted)되면, 무선 인터페이스(50)는 해독기(decryptor; 66)를 포함할 수 있다. 이어, 다중화된 신호는 디멀티플렉서(68)에 의해 디멀티플렉스될 수 있고 데이터를 되돌리며 원격 측정 신호가 디멀티플렉서(68)로부터 출력되고 호스트 버스(20) 내의 리소스로 보내진다. 한편, 호스트 버스(20)의 리소스로부터의 포워드 데이터(forward data) 및 명령 신호(command signals)는 멀티플렉서(70)로 입력되고 멀티플렉스된 신호의 전부 또는 일부는 선택적 암호화기(72)에 의해 암호화된다. 멀티플렉서(70)로부터의 멀티플렉스된 신호는 2차 페이로드(40)의 무선 인터페이스(50)로 전송되고 그에 의해 수신되는데 필요한 변환을 만들기 위해 변조기(74)에서 수신된다. 도 5가 호스트 버스(20)의 무선 인터페이스(50)에 의해 처리된 데이터 및 신호의 맥락에서 위에서 설명되었음에도 불구하고, 2차 페이로드(40)의 무선 인터페이스(50)에 의해 처리된 데이터 및 신호가 유사한 방법으로 야기될 수 있다. 전원이 우주선(10)의 DC 전원 버스로부터 무선 인터페이스(50)의 전원 공급기(76)로 제공될 수 있다. 각 무선 인터페이스(50)는 또한 무선 인터페이스(50)에 의해 교환된 동기화 신호에 대한 마스터 클럭(master clock)으로서 주파수 발생 및 타이밍 어셈블리(frequency generation and timing assembly; 78)를 포함할 수 있다. 다양한 형태의 변조, 암호화 및 멀티플렉싱은 2차 페이로드(40)의 임무에 따라 이용될 수 있다.
도 6은 하나 이상의 우주선(10)과 정보를 교환하기 위한 루틴(100)을 나타낸다. 달리 언급하지 않는 한, 도면에 도시되고 여기서 설명 보다 더 많거나 더 적은 동작이 수행될 수 있다. 부가적으로, 달리 언급하지 않는 한, 이들 동작은 여기서 설명 것과는 다른 순서로 또한 수행될 수 있다. 루틴(100)은 동작(110)에서 수행할 수 있고, 제1 우주선(10)의 호스트 버스(20)가 제공된다. 동작(120)은 1차 페이로드를 호스트 버스(20)와 호스팅하는 것을 포함한다. 동작(130)은 2차 페이로드(40)를 호스트 버스(20)와 호스팅하는 것을 포함한다. 동작(140)에서, 루틴(100)은 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 무선 통신 링크를 수립하는 것을 포함한다. 예컨대, 무선 통신 링크를 수립하는 동작(140)은 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 근거리 자유-공간 라디오 통신 링크(near-field free-space radio communications link) 또는 근거리 자유-공간 광 통신 링크(near-field free-space optical communications link) 중 어느 하나를 수립하는 것을 포함할 수 있다.
경로(100)는 또한 무선 통신 링크를 매개로 정보를 교환하는 동작(150)을 포함할 수 있다. 경로(100)는 또한 무선 통신 링크를 매개로 호스트 버스(20)로부터 2차 페이로드(40)를 명령하는(commanding) 동작을 포함할 수 있다. 경로(100)는 또한 무선 통신 링크를 수립하기 위해 2차 페이로드(40)를 포함하는 제2 우주선(10)과 랑데부하는 동작을 포함할 수 있다. 경로(100)는 또한 제1 우주선(10)으로부터 제2 우주선(10)의 2차 페이로드(40)를 명령하는(commanding) 동작을 또한 포함할 수 있다.
조항 1.
우주선(10)이:
2차 페이로드(40)와;
2차 페이로드(40)를 호스팅하기 위한 호스트 버스(20);
호스트 버스(20)에 결합된 호스트 버스 무선 인터페이스(50); 및
2차 페이로드(40)에 결합된 2차 페이로드 무선 인터페이스(50);를 구비하여 구성되되, 호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 양방향적으로 정보를 교환하도록 구성된다.
조항 2.
조항 1의 우주선(10)으로서,
원격 측정 및 제어 정보를 교환하기 위해 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에 연결된 배선 하니스가 없는 것을 특징으로 한다.
조항 3.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 자유-공간 라디오 통신을 제공하는 것을 특징으로 한다.
조항 4.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 자유-공간 광 통신을 제공하는 것을 특징으로 한다.
조항 5.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 근거리 통신을 제공하는 것을 특징으로 한다.
조항 6.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 저 전력 및 낮은 데이터 율 연결을 제공하는 것을 특징으로 한다.
조항 7.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 포인트-포인트 연결을 제공하는 것을 특징으로 한다.
조항 8.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 무선으로 교환된 정보의 적어도 일부가 암호화되는 것을 특징으로 한다.
조항 9.
조항 1의 우주선(10)으로서,
정보가 원격 측정 및 명령 정보를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
조항 10.
조항 1의 우주선(10)으로서,
호스트 버스 무선 인터페이스(50)는 우주선(10)에 근접할 때 다른 우주선(10)의 페이로드(40)와 정보를 교환하도록 더 구성되는 것을 특징으로 한다.
조항 11.
조항 10의 우주선(10)으로서,
다른 우주선(10)의 페이로드가 1차 페이로드인 것을 특징으로 한다.
조항 12.
조항 10의 우주선(10)으로서,
다른 우주선(10)의 페이로드가 2차 페이로드(40)인 것을 특징으로 한다.
조항 13.
조항 1의 우주선(10)으로서,
하드와이어 전원 연결이 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에만 존재하는 것을 특징으로 한다.
조항 14.
근거리 통신 시스템이:
1차 페이로드를 갖는 호스트 버스(20)를 포함하는 제1 우주선(10)과;
2차 페이로드(40); 및
호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 원격 측정 및 명령 정보의 자유-공간 포인트-포인트 라디오 및 자유-공간 포인트-포인트 광 통신 중 적어도 하나를 제공하도록 구성된 2차 페이로드(40)와 호스트 버스(20)에 결합된 무선 인터페이스(50);를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
조항 15.
조항 14의 근거리 통신 시스템으로서,
무선 인터페이스가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 저 전력 및 낮은 데이터 율 연결을 제공하는 것을 특징으로 한다.
조항 16.
조항 14의 근거리 통신 시스템으로서,
호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 무선으로 교환된 원격 측정 및 명령 정보의 적어도 일부가 암호화되는 것을 특징으로 한다.
조항 17.
조항 14의 근거리 통신 시스템으로서,
2차 페이로드(40)가 호스트 버스(20)에 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
조항 18.
조항 14의 근거리 통신 시스템으로서,
2차 페이로드(40)가 1차 우주선(10)의 호스트 버스(20)에 근접하여 제2 우주선(10)에 결합되는 것을 특징으로 한다.
조항 19.
조항 14의 근거리 통신 시스템으로서,
호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 하드와이어 전원 연결을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
조항 20.
정보를 교환하는 방법(100)이:
제1 우주선의 호스트 버스를 제공하는 단계(110)와;
제1 페이로드를 호스트 버스와 호스팅하는 단계(120);
제2 페이로드를 호스트 버스와 호스팅하는 단계(130);
호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 무선 통신 링크를 수립하는 단계(140); 및
무선 통신 링크를 매개로 정보를 교환하는 단계(150);를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 한다.
조항 21.
조항 20의 방법으로서,
무선 통신 링크를 매개로 호스트 버스(20)로부터 2차 페이로드(40)를 명령하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
조항 22.
조항 20의 방법으로서,
무선 통신 링크를 수립하는 단계가 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 근거리 자유-공간 라디오 통신 링크를 수립하는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
조항 23.
조항 20의 방법으로서,
무선 통신 링크를 수립하는 단계가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 근거리 자유-공간 광 통신 링크를 수립하는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
조항 24.
조항 20의 방법으로서,
무선 통신 링크를 수립하기 위해 2차 페이로드(40)를 갖춘 제2 우주선(10)과 랑데부하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
조항 25.
조항 24의 방법으로서,
제1 우주선(10)으로부터 제2 우주선(10)의 2차 페이로드(40)를 명령하는 단계를 더 작추어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 요지는 단지 실례로서 제공되고 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다양한 변형 및 변경이 이하의 청구항에서 설명되는 본 발명의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않고서, 예시적인 실시예 및 도시되고 설명된 적용을 따르는 것 없이 여기서 설명된 주제로 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 2차 페이로드(40)와;
    2차 페이로드(40)를 호스팅하기 위한 호스트 버스(20);
    호스트 버스(20)에 결합된 호스트 버스 무선 인터페이스(50); 및
    2차 페이로드(40)에 결합된 2차 페이로드 무선 인터페이스(50);를 구비하여 구성되되,
    호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)의 각각이 데이터를 수신하기 위해 통신 가능하게 결합된 복조기 및 디멀티플렉서와, 데이터를 송신하기 위해 통신 가능하게 결합된 변조기 및 멀티플렉서를 포함하고, 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 양방향적으로 정보를 교환하도록 구성되며, 2차 페이로드에 결합된 2차 페이로드 무선 인터페이스는 멀티플렉서를 이용하여 원격 측정 신호를 명령 신호로 멀티플렉스하도록 구성되고, 호스트 버스에 의해 수신된 명령 신호는 호스트 버스의 상태를 구성하거나 변경시키며,
    호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스의 각각은 해독기 및 암호화기를 더 포함하고, 호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스는 복조기를 이용하여 수신된 정보를 먼저 복조하고 그 다음에 해독기를 이용하여 복조된 정보를 해독하며 그 다음에 디멀티플렉서를 이용하여 해독된 정보를 디멀티플렉스하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 우주선.
  2. 제1항에 있어서,
    원격 측정 및 제어 정보를 교환하기 위해 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에 연결된 배선 하니스가 없는 것을 특징으로 하는 우주선.
  3. 제1항에 있어서,
    호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 자유-공간 라디오 통신을 제공하는 것을 특징으로 하는 우주선.
  4. 제1항에 있어서,
    호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 자유-공간 광 통신을 제공하는 것을 특징으로 하는 우주선.
  5. 제1항에 있어서,
    호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 근거리 통신을 제공하는 것을 특징으로 하는 우주선.
  6. 제1항에 있어서,
    호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50)가 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 포인트-포인트 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 우주선.
  7. 제1항에 있어서,
    정보가 원격 측정 및 명령 정보를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 우주선.
  8. 제1항에 있어서,
    호스트 버스 무선 인터페이스(50)는 우주선(10)에 근접할 때 다른 우주선(10)의 페이로드(40)와 정보를 교환하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 우주선.
  9. 제8항에 있어서,
    다른 우주선(10)의 페이로드가 1차 페이로드인 것을 특징으로 하는 우주선.
  10. 제8항에 있어서,
    다른 우주선(10)의 페이로드가 2차 페이로드(40)인 것을 특징으로 하는 우주선.
  11. 제1항에 있어서,
    하드와이어 전원 연결이 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에만 존재하는 것을 특징으로 하는 우주선.
  12. 1차 페이로드를 갖는 호스트 버스(20)를 포함하는 제1 우주선(10)과;
    2차 페이로드(40); 및
    호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40)에 각각 결합되어, 호스트 버스(20)와 2차 페이로드(40) 사이에서 원격 측정 및 명령 정보의 자유-공간 포인트-포인트 라디오 및 자유-공간 포인트-포인트 광 통신 중 적어도 하나를 제공하도록 구성된 호스트 버스 무선 인터페이스(50) 및 2차 페이로드 무선 인터페이스(50);를 구비하여 구성되되,
    각 무선 인터페이스는 데이터를 수신하기 위해 통신 가능하게 결합된 복조기 및 디멀티플렉서와, 데이터를 송신하기 위해 통신 가능하게 결합된 변조기 및 멀티플렉서를 포함하고,
    2차 페이로드에 결합된 2차 페이로드 무선 인터페이스는 멀티플렉서를 이용하여 원격 측정 신호를 명령 신호로 멀티플렉스하도록 구성되고, 호스트 버스에 의해 수신된 명령 신호는 호스트 버스의 상태를 구성하거나 변경시키며,
    호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스의 각각은 해독기 및 암호화기를 더 포함하고, 호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스는 복조기를 이용하여 수신된 정보를 먼저 복조하고 그 다음에 해독기를 이용하여 복조된 정보를 해독하며 그 다음에 디멀티플렉서를 이용하여 해독된 정보를 디멀티플렉스하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 근거리 통신 시스템.
  13. 제1 우주선의 호스트 버스를 제공하는 단계(110)와;
    제1 페이로드를 호스트 버스와 호스팅하는 단계(120);
    제2 페이로드를 호스트 버스와 호스팅하는 단계(130);
    각각이 데이터를 수신하기 위해 통신 가능하게 결합된 복조기 및 디멀티플렉서와, 데이터를 송신하기 위해 통신 가능하게 결합된 변조기 및 멀티플렉서를 포함하고, 각각이 해독기 및 암호화기를 더 포함하는, 호스트 버스 상의 호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 상의 2차 페이로드 무선 인터페이스를 이용하여, 호스트 버스와 2차 페이로드 사이에서 무선 통신 링크를 수립하는 단계(140);
    호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스의 복조기를 이용하여 수신된 정보를 복조하는 단계;
    호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스의 해독기를 이용하여 복조된 정보를 해독하는 단계;
    호스트 버스 무선 인터페이스 및 2차 페이로드 무선 인터페이스의 디멀티플렉서를 이용하여 해독된 정보를 디멀티플렉스하는 단계; 및
    2차 페이로드 무선 인터페이스의 멀티플렉서를 이용하여 원격 측정 신호를 명령 신호로 멀티플렉스하는 단계를 구비하여 구성되되;
    호스트 버스에 의해 수신된 명령 신호는 호스트 버스의 상태를 구성하거나 변경시키는 것을 특징으로 하는 정보를 교환하는 방법(100).
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