KR102527870B1 - Satellite reference coordinate system setting method - Google Patents
Satellite reference coordinate system setting method Download PDFInfo
- Publication number
- KR102527870B1 KR102527870B1 KR1020220147272A KR20220147272A KR102527870B1 KR 102527870 B1 KR102527870 B1 KR 102527870B1 KR 1020220147272 A KR1020220147272 A KR 1020220147272A KR 20220147272 A KR20220147272 A KR 20220147272A KR 102527870 B1 KR102527870 B1 KR 102527870B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- satellite
- coordinate system
- reference coordinate
- setting
- laser tracker
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 15
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
이하의 설명은 위성체 기준 좌표계 설정 방법에 관한 것이다.The following description relates to a satellite reference coordinate system setting method.
인공위성은 임무에 따라 통신, 지구 자원탐사, 기상, 항행 천문, 우주 환경 계측 및 군사 정찰 등 다양한 위성으로 나눌 수 있다. 이러한 위성들의 공통점은 임무를 하기 위한 다양한 장치들이 탑재되어 있으며, 이 탑재체의 임무들을 지원하기 위한 버스(Bus) 혹은 플랫폼이 포함되어 있다. 여기서 탑재체들의 경우 지구 혹은 심우주를 관측하기 위해 매우 정밀한 정렬이 필요하며, 이러한 정렬을 지원하기 위한 다수의 센서나 구동기들 또한 정렬이 필요하게 된다.Artificial satellites can be divided into various satellites such as communication, earth resource exploration, meteorology, navigational astronomy, space environment measurement, and military reconnaissance according to their missions. What these satellites have in common is that they are equipped with various devices for missions, and include a bus or platform to support the missions of the payload. Here, in the case of payloads, very precise alignment is required to observe the earth or deep space, and a plurality of sensors or actuators to support such alignment also require alignment.
인공위성은 일반적으로 지표면에서 수백~수천km 떨어진 지구 궤도에서 회전하고 있어서 매우 작은 각도의 틀어짐에 의해서도 관측 대상을 놓치거나 관측 지역을 벗어날 수 있게 된다. 이에 따라 탑재 장비나 센서/구동기들의 회전 방향에 대한 정밀한 정렬이 필요하게 되며, 상대적으로 위치에 대한 정렬의 요구사항은 크지 않게 된다. 또한 일반적으로 인공위성 시스템에서는 위성의 자세의 기준을 별 추적기와 같은 가장 정밀한 센서를 기준으로 설정하고, 최종 탑재 장비와의 관계를 측정하여 정렬을 수행하게 되며, 이때 위성 전체를 대표할 수 있는 좌표계는 크게 중요하지 않게 된다. 따라서 종래의 위성의 정렬 방법은 센서, 구동기 및 탑재 장비 사이의 회전 방향 틀어짐을 측정하여 관계를 파악하는 정렬 방법을 사용하게 된다.Since artificial satellites generally rotate in Earth's orbit hundreds to thousands of kilometers away from the surface of the earth, they may miss an observation target or deviate from an observation area even by a very small angle deflection. Accordingly, precise alignment with respect to the rotational direction of the mounting equipment or sensors/actuators is required, and the requirements for alignment with respect to the position are relatively small. In addition, in general, in the artificial satellite system, the standard for the posture of the satellite is set based on the most precise sensor such as a star tracker, and alignment is performed by measuring the relationship with the final mounted equipment. At this time, the coordinate system that can represent the entire satellite is won't matter much. Therefore, a conventional satellite alignment method uses an alignment method of determining a relationship by measuring a rotation direction deviation between a sensor, an actuator, and a mounted device.
그러나 탑재 장비가 위성체의 기준 좌표계와의 관계가 필요한 경우 혹은 탑재 장비들 사이의 위치에 대한 정렬이 필요한 경우 위성체를 대표할 수 있는 기준좌표계를 생성해야 하는 상황이 발생한다. 그러나 일반적인 위성의 제작 및 조립 시 정밀한 기준 좌표계를 설정하고 이를 제작 및 조립에 반영하는 것은 매우 제한적일 수밖에 없다. 위성체를 대표할 수 있는 매우 정밀한 좌표계가 필요할 경우 제작된 위성 형상의 정밀한 측정을 통해 대표할 수 있는 기준좌표계를 설정할 필요성이 증대되고 있는 실정이다.However, when the mounted equipment needs a relationship with the reference coordinate system of the satellite or when position alignment between the mounted equipment is required, a situation arises in which a reference coordinate system capable of representing the satellite must be created. However, when manufacturing and assembling a general satellite, setting a precise reference coordinate system and reflecting it in manufacturing and assembling is inevitably very limited. When a very precise coordinate system capable of representing a satellite is required, the need to establish a reference coordinate system capable of representing the satellite through precise measurement of the manufactured satellite shape is increasing.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.
일 실시 예에 따른 목적은 위성체 기준 좌표계 설정 방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a method for setting a satellite reference coordinate system.
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법은, 레이저 트래커 측정을 통해 위성체의 부분 중 상기 위성체가 연결될 발사체의 인터페이스 면과 평행한 부분들을 스캐닝하여 최적화 시킨 수평 평면에 기초하여 상기 위성체의 기준 좌표계를 구성할 수직축을 생성하는 단계; 상기 레이저 트래커 측정을 통해 상기 위성체의 부분 중, 상기 위성체가 연결될 발사체의 인터페이스 면과 수직한 측면 부분들을 스캐닝하여 최적화시킨 수평 평면에 기초하여 상기 위성체의 기준 좌표계를 구성할 2 개의 수평축을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 수직축 및 상기 2 개의 수평축을 상기 위성체의 3차원 직교 좌표계를 구성하는 3개의 기준축으로 설정함으로써, 상기 위성체의 상기 기준 좌표계를 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.In the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, the reference coordinate system of the satellite is configured based on a horizontal plane optimized by scanning parts of the satellite that are parallel to the interface surface of the projectile to which the satellite is connected, among parts of the satellite through laser tracker measurement. creating a vertical axis to do; Generating two horizontal axes to configure the reference coordinate system of the satellite based on a horizontal plane optimized by scanning side parts perpendicular to the interface surface of the projectile to which the satellite is connected, among the parts of the satellite through the laser tracker measurement ; and setting the reference coordinate system of the satellite body by setting the generated vertical axis and the two horizontal axes as three reference axes constituting the 3D Cartesian coordinate system of the satellite body.
상기 수직축을 생성하는 단계는, 상기 레이저 트래커의 측정을 통해 상기 위성체의 부분 중 수평 평면의 레퍼런스로 활용하기 위한 복수의 참조 수평 평면을 설정하는 단계; 및 상기 복수의 참조 수평 평면을 평균화한 평균 수평 평면을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.The generating of the vertical axis may include setting a plurality of reference horizontal planes to be used as references of a horizontal plane among parts of the satellite through measurement of the laser tracker; and generating an average horizontal plane obtained by averaging the plurality of reference horizontal planes.
상기 복수의 참조 수평 평면은, 상기 레이저 트래커를 통해, 상기 위성체의 상부 표면, 하부 표면 및 상기 위성체의 본체가 하측으로부터 발사체와 체결되도록 연결되는 어댑터 각각의 형상을 스캐닝하여 최적화될 수 있다.The plurality of reference horizontal planes may be optimized by scanning, through the laser tracker, the shape of each of the upper surface, the lower surface of the satellite body, and the adapter connected so that the main body of the satellite body is fastened to the projectile from the lower side.
상기 수평축을 생성하는 단계는, 상기 레이저 트래커의 측정을 통해 상기 위성체의 부분 중 수직 평면의 레퍼런스로 활용하기 위한 측면 패널들을 스캐닝하여 복수의 참조 수직 평면을 설정하는 단계; 및 상기 복수의 참조 수직 평면을 평균화한 평균 수직 평면을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.The generating of the horizontal axis may include setting a plurality of reference vertical planes by scanning side panels to be used as references for a vertical plane among parts of the satellite through measurement of the laser tracker; and generating an average vertical plane obtained by averaging the plurality of reference vertical planes.
상기 참조 수직 평면을 설정하는 단계는, 상기 레이저 트래커를 통해, 상기 위성체의 서로 대향하는 측면 각각에 서로 마주보도록 설치되는 복수의 쌍의 측면 패널들 중, 서로 대향하는 방향이 직교하는 적어도 2 쌍의 측면 패널의 형상을 각각 스캐닝하여, 상기 기준 좌표계의 제 1 수평축을 생성하기 위한 복수개의 제 1 참조 수직 평면과, 상기 기준 좌표계의 제 2 수평축을 생성하기 위한 복수개의 제 2 참조 수직 평면을 생성할 수 있다.The setting of the reference vertical plane may include at least two pairs of side panels in which opposite directions are orthogonal to each other, among a plurality of pairs of side panels installed to face each other on opposite sides of the satellite through the laser tracker. A plurality of first reference vertical planes for generating a first horizontal axis of the reference coordinate system and a plurality of second reference vertical planes for generating a second horizontal axis of the reference coordinate system are generated by scanning the shape of the side panel, respectively. can
상기 평균 수직 평면을 생성하는 단계는, 상기 복수개의 제 1 참조 수직 평면 및 상기 복수개의 제 2 참조 수직 평면 각각을 평균화한 제 1 평균 수직 평면 및 제 2 평균 수직 평면을 생성하여, 각 평면의 수직축을 각각 제 1 수평축 및 제 2 수평축으로 설정할 수 있다.The generating of the average vertical plane may include generating a first average vertical plane and a second average vertical plane obtained by averaging the plurality of first reference vertical planes and the plurality of second reference vertical planes, respectively, to form a vertical axis of each plane. may be set as the first horizontal axis and the second horizontal axis, respectively.
상기 위성체는, 상기 수직축을 기준으로, 측면 주위를 따라 8개의 측면 패널이 한 쌍씩 서로 마주보도록 설치되는 8각형의 구조를 가질 수 잇다.The satellite may have an octagonal structure in which eight side panels are installed to face each other along the periphery of the side with respect to the vertical axis.
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법은, 상기 레이저 트래커 측정을 통해, 상기 위성체에 설치된 미러 큐브와, 상기 미러 큐브 외부에 설치되고 상기 미러 큐브의 표면으로부터 반사되는 반사구의 위치 정보에 기초하여 미러 큐브 좌표계를 설정하는 단계; 및 상기 위성체의 기준 좌표계와 상기 미러 큐브 좌표계 각각의 단위 벡터 사이의 상관 관계를 나타내는 방향 코사인 행렬을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment may include position information of a mirror cube installed on the satellite and a reflector installed outside the mirror cube and reflected from the surface of the mirror cube through the measurement of the laser tracker. setting a cube coordinate system; and generating a direction cosine matrix representing a correlation between a reference coordinate system of the satellite and unit vectors of each of the mirror cube coordinate systems.
상기 수직축을 생성하는 단계는, 상기 레이저 트래커를 통해 상기 위성체의 본체가 하측으로부터 발사체와 체결되도록 연결되는 어댑터의 형상을 측정하여, 스캐닝된 상기 어댑터의 원형 형상의 중심점의 좌표에 기반하여 최적 원점을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준 좌표계를 설정하는 단계는, 상기 최적 원점을 상기 기준 좌표계의 원점으로 설정할 수 있다.The generating of the vertical axis may include measuring the shape of an adapter connected so that the main body of the satellite is fastened to the projectile from the lower side through the laser tracker, and finding an optimal origin based on the coordinates of the center point of the circular shape of the scanned adapter. The step of setting may further include setting the reference coordinate system, wherein the optimal origin may be set as the origin of the reference coordinate system.
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법에 의하면, 기제작된 위성체의 형상 중 부분별 대표 측정 항목들에 대해 레이저 트래커만을 이용한 간단한 측정을 통해 위성체의 기준 좌표계를 설정할 수 있고, 이에 해당 기준 좌표계를 위성체에 설치된 미러 큐브의 좌표계 사이의 상관 관계를 생성할 수 있다.According to the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, the reference coordinate system of the satellite can be set through simple measurement using only a laser tracker for representative measurement items for each part of the shape of a pre-manufactured satellite. It is possible to create a correlation between the coordinate systems of the mirror cube installed on the satellite.
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법에 의하면, 미러 큐브의 간단한 측정 만으로도 위성체의 기준 좌표계에서의 좌표 정보를 즉각적으로 확인할 수 있다.According to the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, coordinate information in the reference coordinate system of the satellite can be immediately checked by simply measuring the mirror cube.
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법에 의하면, 위성체에 설치되는 탑재체를 비롯하여 각종 구동기 및 주요 센서들의 정렬 상태를 확인하기 위한 기준을 제시할 수 있다.According to the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, it is possible to present a criterion for confirming the alignment state of various actuators and major sensors, including a payload installed on a satellite.
도 1은 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치를 통해 위성체를 측정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 위성체의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 위성체의 저면 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법의 순서도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 수직축을 생성하는 단계의 순서도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 수직축을 생성하는 단계의 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 수평축을 생성하는 단계의 순서도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 수직축을 생성하는 단계의 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 미러 큐브 좌표계를 설정하는 단계의 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11는 일 실시 예에 따른 방향 코사인 행렬을 도시하는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 기준 좌표계와 미러 큐브 좌표계의 방향 코사인 관계를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a state of measuring a satellite through an apparatus for setting a satellite reference coordinate system according to an embodiment.
2 is a block diagram of an apparatus for setting a satellite reference coordinate system according to an embodiment.
3 is a perspective view of a satellite according to an embodiment.
4 is a bottom perspective view of a satellite according to an embodiment.
5 is a flowchart of a method for setting a satellite reference coordinate system according to an embodiment.
6 is a flowchart of a step of generating a vertical axis according to an embodiment.
7 is a diagram schematically illustrating a process of generating a vertical axis according to an exemplary embodiment.
8 is a flowchart of a step of generating a horizontal axis according to an embodiment.
9 is a diagram schematically illustrating a process of generating a vertical axis according to an exemplary embodiment.
10 is a diagram schematically illustrating a process of setting a mirror cube coordinate system according to an exemplary embodiment.
11 is a diagram illustrating a direction cosine matrix according to an exemplary embodiment.
12 is a diagram illustrating a direction cosine relationship between a reference coordinate system and a mirror cube coordinate system according to an exemplary embodiment.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the embodiments, and the following description forms part of a detailed description of the embodiments.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing an embodiment, a detailed description of a known function or configuration will be omitted to clarify the gist of the present invention.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 한다.In addition, the terms or words used in this specification and claims should not be interpreted in a conventional or dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that there is, it is a meaning and concept corresponding to the technical idea of the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one most preferred embodiment of the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, and all of the technical ideas of the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment are Since it is not a representative, it should be understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of this application.
도 1은 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치를 통해 위성체의 기준 좌표계를 설정하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치의 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 위성체의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 위성체의 저면 사시도이다.1 is a diagram showing how to set a reference coordinate system of a satellite through a satellite reference coordinate system setting device according to an embodiment, FIG. 2 is a block diagram of a satellite reference coordinate system setting device according to an embodiment, and FIG. It is a perspective view of a satellite according to an embodiment, and FIG. 4 is a bottom perspective view of a satellite according to an embodiment.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치(2)는, 기 제작된 위성체(1)의 형상 중 부분별 대표 측정 항목들에 대해 레이저 트래커(21)를 이용한 측정을 수행하고, 각 부분에서 측정된 정보를 종합하여 위성체(1)의 기준 좌표계를 설정하고, 해당 기준 좌표계를 위성체(1)에 설치된 미러 큐브(23)의 좌표계 사이의 상관 관계를 생성할 수 있다.1 to 4, the satellite reference coordinate system setting
일 실시 예에 따른 위성체(1)는, 본체(11)와, 본체(11)의 대향 측면(111)에 설치되는 측면 패널(12)과, 본체(11)의 하부 표면(113)에 설치되어 하측으로부터 발사체와 체결되도록 연결되는 어댑터(14)와, 본체(11)의 상부 표면(112)에 설치되어 상측으로부터 탑재체와 체결되도록 연결되는 상부 인터페이스부(13)를 포함할 수 있다.The
본체(11)는, 임무 수행을 위한 탑재체를 비롯하여 다양한 탑재 장비, 센서 및 구동기를 내부 및 외부에서 수용 및 지지할 수 있는 하우징형 구조를 가질 수 있다.The main body 11 may have a housing-type structure capable of receiving and supporting various mounted equipment, sensors, and actuators inside and outside, including payloads for performing missions.
예를 들어, 본체(11)는 상하 방향을 기준으로 8각형 형상의 단면을 갖고 기둥형으로 연장되는 형태의 구조를 가질 수 있다.For example, the main body 11 may have a structure having an octagonal cross section in a vertical direction and extending in a columnar shape.
이상의 구조에 따라서, 본체(11)의, 측면은 도 1 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 8개의 측면들이 한 쌍씩 서로 마주보는 8각형 구조를 가질 수 있다.According to the above structure, the side surface of the main body 11 may have an octagonal structure in which eight side surfaces face each other in pairs, as shown in FIGS. 1 to 4 .
다만, 이는 하나의 실시 예의 형상에 불과하며, 측면들이 이루는 형상이 8각형이 아닌, 4각형, 6각형 또는 12 각형 등, 어느 하나의 측면이 마주보는 다른 측면과 정확하게 대향하는 형상의 구조 역시, 본체(11)의 형상으로 채용될 수 있다는 점을 밝혀둔다.However, this is only the shape of one embodiment, and the shape formed by the sides is not an octagon, but a square, hexagonal, or decagonal, such as a structure in which one side is exactly opposite to the other side facing each other, It is noted that it can be employed in the shape of the body 11.
예를 들어, 본체(11)는 측부 둘레를 따라서 8각형 형상을 이루는 8개의 대향 측면(111)과, 상측을 향해 마주보는 상부 표면(112)와, 하측을 향해 마주보는 하부 표면(113)을 포함할 수 있다.For example, the main body 11 includes eight
대향 측면(111)은, 각각 서로 마주보는 방향을 따라서 다른 대향 측면(111) 각각에 정확하게 대향하는 형상을 가질 수 있다.The
예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 8개의 대향 측면(111)들은 한 쌍씩 서로 마주보는 총 4 쌍의 대향 측면(111)의 구조를 가질 수 있다. 이상의 구조에 의하면, 4 쌍의 대향 측면(111) 중 2 쌍의 대향 측면들(111) 각각이 서로 마주보는 대향 방향은, 나머지 2 쌍의 대향 측면들(111) 각각이 서로 마주보는 대향 방향과 정확하게 직교하는 형상을 가질 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 to 4 , the eight
따라서, 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치(2)는, 이들 대향 측면들(111) 중 서로 대향 방향이 직교하는 2 쌍의 대향 측면들(111)을 레퍼런스로 설정함으로써, 위성체(1)의 기준 좌표계의 2 개의 수평축(A2, A3)을 생성할 수 있다.Therefore, the satellite reference coordinate
상부 표면(112)은, 본체(11)의 상면을 형성하는 평면형 부재일 수 있다. 상부 표면(112)은 상측을 향해 대향하는 표면을 형성할 수 있고, 복수개의 대향 측면들(111)과 수직할 수 있다.The
하부 표면(113)은, 본체(11)의 하면을 형성하는 평면형 부재일 수 있다. 하부 표면(113)은 하측을 향해 대향하는 표면을 형성할 수 있고, 복수개의 대향 측면들(111)과 수직할 수 있다.The
예를 들어, 하부 표면(113)은 하측으로부터 연결되는 발사체의 인터페이스 면과 평행할 수 있다. 예를 들어, 하부 표면(113)은 발사체의 인터페이스면과 평행한 표면을 갖는 패널형 부재일 수 있다.For example, the
상부 표면(112) 또는 하부 표면(113)에 의하면, 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치(2)는, 상부 표면(112) 또는 하부 표면(113)을 레퍼런스로 설정함으로써, 위성체(1)의 기준 좌표계의 수직축(A1)을 생성할 수 있다.According to the
예를 들어, 상부 표면(112)은 하측으로부터 연결되는 발사체의 인터페이스 면과 평행할 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(112)은 발사체의 인터페이스면과 평행한 표면을 갖는 패널형 부재일 수 있다.For example, the
측면 패널(12)은, 복수개의 대향 측면들(111) 각각에 설치되는 평면형 부재일 수 있다. 측면 패널(12)은 각각이 설치되는 대향 측면(111)에 평행한 상태로 설치될 수 있다.The
예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 각각의 대향 측면(111)에 설치되는 측면 패널(12)은, 각각 상하 방향을 따라서 나뉘어지는 2 개의 패널(12a, 12b)을 포함할 수 있고, 이 경우 2 개의 패널(12) 중 상측에 위치한 패널을 상부 패널(12a)이라 할 수 있고, 하측에 위치한 패널을 하부 패널(12b)이라 할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 to 4 , the
다른 예로, 복수의 측면 패널(12) 각각은, 상하측으로 분리되는 구성이 아닌 단일의 구성을 가질 수 있다는 점을 밝혀둔다.As another example, it should be noted that each of the plurality of
어댑터(14)는, 하부 표면(113)에 설치되어 본체(11)와 발사체 사이의 체결을 수행할 수 있다.The
예를 들어, 어댑터(14)는 하부 표면(113)의 부분 중 본체(11)의 수직 중심축이 통과하는 영역에 설치되는 환형의 부재일 수 있다.For example, the
예를 들어, 어댑터(14)의 부분 중 본체(11)로부터 하측으로 돌출되는 말단이 형성하는 형상 역시, 본체(11)의 수직 중심축과 동일한 중심축을 공유하는 환형의 형상을 이룰 수 있다.For example, the shape formed by the end protruding downward from the main body 11 of the
예를 들어, 어댑터(14)의 부분 중 본체(11)로부터 하측으로 돌출되는 말단 부분은 하측 방향을 마주보는 평면 형상을 가질 수 있다.For example, an end portion of the
상부 인터페이스부(13)는, 상부 표면(112)에 설치될 수 있고, 외부로부터 탑재체가 설치되는 부분일 수 있다.The
예를 들어, 상부 인터페이스부(13)는 상부 표면(112)의 부분 중 본체(11)의 수직 중심축이 통과하는 영역에 설치되는 원형의 구조를 가질 수 있다.For example, the
예를 들어, 상부 인터페이스부(13)의 부분 중 본체(11)로부터 상측으로 돌출되는 말단이 형성하는 형상 역시, 본체(11)의 수직 중심축과 동일한 중심축을 공유하는 원형의 형상을 이룰 수 있다.For example, the shape formed by the end protruding upward from the main body 11 among the parts of the
예를 들어, 상부 인터페이스부(13)의 부분 중 본체(11)로부터 상측으로 돌출되는 말단 부분은 상측 방향을 마주보는 평면 형상을 가질 수 있다.For example, an end portion of the
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치(2)는, 위성체(1)의 형상을 측정하는 레이저 트래커(21)와, 레이저 트래커(21)로부터 측정되는 형상 정보를 통해 좌표계를 설정하는 제어부(22)와, 위성체(1)에 설치되는 미러 큐브(23)와, 미러 큐브(23)의 방향 벡터 측정에 사용되는 반사구(24)를 포함할 수 있다.A satellite reference coordinate
레이저 트래커(21)는, 레이저를 통해 위성체(1)의 외부 형상을 스캐닝하여, 위성체(1)의 외부 형상에 따른 3차원 모델링 정보를 계측할 수 있다.The
레이저 트래커(21)는, 레이저를 통해 위성체(1)에 설치된 미러 큐브(23) 및 반사구(24)의 위치 정보를 계측할 수 있다.The
예를 들어, 레이저 트래커(21)를 통한 위성체(1)의 측정에 있어서, 측정하려는 부분들(예를 들어, 측면 패널들, 어댑터, 상부 표면, 하부 표면, 인터페이스부 등) 중 연결을 위한 체결 부위를 주요 마커로 사용하여 3차원 형상 및 좌표를 형성할 수 있다.For example, in the measurement of the
제어부(22)는 레이저 트래커(21)로부터 계측되는 미러 큐브(23) 및 반사구(24)의 위치 정보에 기초하여, 위성체(1)에 설치된 미러 큐브(23)의 좌표계를 설정할 수 있다.The
예를 들어, 레이저 트래커(21)를 통해 측정되는 여러 마커는 자체적인 3차원 좌표로 측정 되며, 각 마커의 좌표는 측정 정밀도 및 측정 정확도를 함께 확인할 수 있으며, 각 마커의 측정 정밀도 및 정확도를 확인하여 마커의 측정이 제대로 되었는지 확인할 수 있다.For example, several markers measured by the
일부 마커의 정밀도/정확도가 다른 마커에 비해 통계적인 범위 이상의 값을 가지면 해당 마커의 측정치는 신뢰도가 낮아 재측정을 수행하여 정밀도를 높이거나 결과 분석 시 제외함으로써 정확도를 높일 수 있다.If the precision/accuracy of some markers has a value higher than the statistical range compared to other markers, the reliability of the measurement of the corresponding marker is low, so it can be remeasured to increase the precision or exclude it from the analysis of the results to increase the accuracy.
예를 들어, 제어부(22)는, 레이저 트래커(21)를 통해 구조물별로 대표되는 다수의 마커를 측정하여 각각의 구조물이 대변하는 평면을 생성할 수 있다.For example, the
예를 들어, 제어부(22)는, 측정되는 마커들의 3차원 좌표를 통한 최적 평면을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(22){는 일반적으로 생성되는 평면으로부터 각 마커 사이 거리의 제곱근의 합의 평균이 가장 작아지는 least square 방법을 통해 3차원 좌표를 통한 최적의 평면인 참조 수평 평면(P1)과, 참조 수직 평면(P2, P3)을 생성할 수 있다.For example, the
다만, 레이저 트래커(21)의 측정을 통해 최적의 평면을 생성하는 방법은 least square 방법에 국한되지 않고 다른 방법의 사용도 가능하다는 점을 밝혀둔다.However, it should be noted that the method of generating the optimal plane through the measurement of the
제어부(22)는 레이저 트래커(21)로부터 계측되는 위성체(1)의 3차원 정보에 기초하여 위성체(1)의 기준 좌표계 설정을 위한 하나의 수평 평면과 2 개의 수직 평면을 레퍼런스로 설정할 수 있고, 이를 통해 위성체(1)의 기준 좌표계를 구성하는 직교하는 3개의 기준축을 설정할 수 있다.The
예를 들어, 제어부(22)는, 설정된 위성체(1)의 기준 좌표계와 미러 좌표계에 상관 관계에 기초하여 2 개의 좌표계 사이의 변환을 위한 방향 코사인 행렬을 생성할 수 있다.For example, the
미러 큐브(23)는 본체(11)의 대향 측면(111)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 미러 큐브(23)는 복수의 대향 측면(111) 중 서로 마주보는 한 쌍의 대향 측면(111) 각각에 설치되는 한 쌍의 구성을 가질 수 있고, 이 경우 본체(11)의 중심축을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 설치될 수 있다.The
예를 들어, 미러 큐브(23)는 대향 측면(111)의 하측 부분에 설치될 수 있다.For example, the
반사구(24)는 레이저 트래커(21)를 통해 미러 큐브(23)의 좌표계를 측정하기 위해, 미러 큐브(23)로부터 이격된 지점에 배치될 수 있다.The
도 5는 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법의 순서도이다.5 is a flowchart of a method for setting a satellite reference coordinate system according to an embodiment.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법은, 일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 장치(2)를 통해 기 제작된 위성체(1)의 형상 중 부분별 대표 측정 항목들에 대해 레이저 트래커(21)를 이용한 측정을 수행하고, 각 부분에서 측정된 정보를 종합하여 위성체(1)의 기준 좌표계를 설정하고, 해당 기준 좌표계를 위성체(1)에 설치된 미러 큐브(23)의 좌표계 사이의 상관 관계를 생성할 수 있다.5 to 10, a method for setting a satellite reference coordinate system according to an embodiment includes representative measurement of each part of the shape of a
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법은, 수직축을 생성하는 단계(31)와, 수평축을 생성하는 단계(32)와, 기준 좌표계를 설정하는 단계(33)와, 미러 큐브 좌표계를 설정하는 단계(34)와, 방향 코사인 행렬을 생성하는 단계(35)를 포함할 수 있다.A satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment includes the steps of creating a vertical axis (31), creating a horizontal axis (32), setting a reference coordinate system (33), and setting a mirror cube coordinate system. (34) and generating (35) a direction cosine matrix.
도 6은 일 실시 예에 따른 수직축을 생성하는 단계의 순서도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 수직축을 생성하는 단계의 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.6 is a flowchart of a step of generating a vertical axis according to an embodiment, and FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a process of generating a vertical axis according to an embodiment.
도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 수직축을 생성하는 단계(31)에서, 제어부(22)는 위성체(1)의 기준 좌표계 중 상하 방향으로 대표되는 수직축(A1)을 생성할 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7 , in
예를 들어, 수직축을 생성하는 단계(31)는, 레이저 트래커(21)의 스캐닝을 통해 위성체(1)의 구조물 중 수평 평면의 레퍼런스로 활용하기 위한 복수의 참조 수평 평면을 설정하는 단계(311)와, 복수의 참조 수평 평면들을 평균화한 평균 수평 평면을 생성하는 단계(312)와, 기준 좌표계의 원점으로 설정 될 최적 원점을 설정하는 단계(313)를 포함할 수 있다.For example, the step of creating a vertical axis (31) is the step of setting a plurality of reference horizontal planes to be used as references for horizontal planes among the structures of the satellite object (1) through scanning of the laser tracker (21) (311) and generating an average horizontal plane obtained by averaging a plurality of reference horizontal planes (step 312), and setting an optimal origin to be set as the origin of the reference coordinate system (step 313).
참조 수평 평면을 설정하는 단계(311)에서, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해 스캐닝한 위성체(1)의 부분 중, 수평한 대표 평면 부분, 즉 위성체(1)가 연결될 발사체의 인터페이스 면과 평행한 부분을 스캐닝하여, 해당 부분에 대한 참조 수평 평면들(P1a, P1b, P1c, P1d)을 3차원의 형상으로 생성할 수 있다.In
예를 들어, 참조 수평 평면을 설정하는 단계(311)에서, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해, 위성체(1)의 상부 표면(112), 하부 표면(113), 어댑터(14) 및 상부 인터페이스부(13) 중 적어도 하나 이상을 스캐닝 함으로써, 해당 부분들에 대한 참조 수평 평면들(P1a, P1b, P1c, P1d)을 생성할 수 있다.For example, in
예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해 상부 표면(112)에 대응하는 제1참조 수평 평면(P1a)과, 하부 표면(113)에 대응하는 제 2 참조 수평 평면(P1b)과, 어댑터(14)에 대응하는 제 3 참조 수평 평면(P1c)과,상부 인터페이스부(13)에 대응하는 제 4 참조 수평 평면(P1d)을 각각 3차원 평면으로 형상화 할 수 있다.For example, as shown in FIG. 7 , the
평균 수평 평면을 생성하는 단계(312)에서, 제어부(22)가 복수의 참조 수평 평면(P1a, P1b, P1c, P1d)을 평균화하여 평균 수평 평면(AP1)을 생성할 수 있다.In
예를 들어, 제어부(22)는 생성된 복수의 참조 수평 평면들(P1a, P1b, P1c, P1d) 각각의 수직축, 즉 각각의 법선 벡터의 평균 벡터를 계산함으로써, 이상의 참조 수평 평면들(P1a, P1b, P1c, P1d)을 평균화한 평균 수평 평면(AP1)을 생성할 수 있으며, 결과적으로 평균 수평 평면(AP1)의 수직축(A1)이 위성체(1)의 기준 좌표계의 수직축(A1)으로서 설정될 수 있다.For example, the
최적 원점을 설정하는 단계(313)에서, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해 위성체(1)의 본체(11)가 하측으로부터 발사체와 체결되도록 연결되는 원형의 어댑터(14)의 형상을 측정하여, 스캐닝된 어댑터(14)의 원형 형상의 중심점(C1)의 좌표를 계산할 수 있고, 이를 최적 원점(C1)으로 설정할 수 있다.In
예를 들어, 상부 인터페이스부(13)가 환형의 형상을 가질 경우, 제어부(22)는 어댑터(14) 뿐만 아니라 상부 인터페이스부(13)의 원형 형상의 중심점(C2)의 좌표를 계산할 수 있고, 이를 최적 원점(C1) 및 이를 통과하는 수직축(A1)과의 관계에 기초하여, 최적 원점(C1)의 위치를 최적화하거나 상부 인터페이스부(13)를 비롯한 다른 참조 부분들(상부 표면(112), 하부 표면(113))과의 정렬 상태를 측정할 수도 있다.도 8은 일 실시 예에 따른 수평축을 생성하는 단계의 순서도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 수평축을 생성하는 단계의 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.For example, when the
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 수평축을 생성하는 단계(32)에서, 제어부(22)는 위성체(1)의 기준 좌표계 중 상하 방향에 수직한 2개의 수평축을 생성할 수 있다.8 and 9, in
예를 들어, 수평축을 생성하는 단계(32)는, 레이저 트래커(21)의 스캐닝을 통해 위성체(1)의 구조물 중 수직 평면의 레퍼런스로 활용하기 위한 복수의 참조 수직 평면을 설정하는 단계(321)와, 복수의 참조 수직 평면들을 평균화한 평균 수직 평면을 생성하는 단계(322)를 포함할 수 있다.For example, the step of creating a horizontal axis (32) is the step of setting a plurality of reference vertical planes to be used as references for vertical planes among the structures of the satellite object (1) through scanning of the laser tracker (21) (321) and generating an average vertical plane obtained by averaging a plurality of reference vertical planes (322).
참조 수직 평면을 설정하는 단계(321)에서, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해 스캐닝한 위성체(1)의 부분 중, 수직한 대표적인 평면 부분, 즉 위성체(1)가 연결될 발사체의 인터페이스 면과 수직한 측면 부분을 스캐닝하여, 해당 측면 부분에 대한 참조 수직 평면들(P2a, P2b, P3a, P3b)을 3차원 평면 형상으로 생성할 수 있다.In
예를 들어, 참조 수직 평면을 설정하는 단계(321)에서, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해, 위성체(1)의 서로 마주보는 4 쌍의 복수의 측면 패널들(12) 중 적어도 2 쌍의 측면 패널들(12)을 스캐닝 함으로써, 제 1 수평축(A2)을 생성하기 위한 제 1 참조 수직 평면(P2a, P2b)와, 제 2 수평축(A3)을 생성하기 위한 제 2 참조 수직 평면(P3a, P3b)을 생성할 수 있다.For example, in
예를 들어, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해 측정된 위성체(1)의 서로 마주보는 4 쌍의 측면 패널들(12) 중, 대향 방향이 직교하는 2 쌍의 측면 패널들(12)을 선택하여, 각각의 평면 형상에 대응하는 수직 평면들(P2, P3)을 생성할 수 있다.For example, the
도 9에 도시되는 바와 같이, 제어부(22)는 서로 마주보는 어느 한 쌍의 측면 패널들(12)에 대응하는 한 쌍의 제 1 참조 수직 평면(P2a, P2b)과, 직교하는 다른 한 쌍의 측면 패널들(12)에 대응하는 한 쌍의 제 2 참조 수직 평면(P3a, P3b)을 각각 3차원으로 형상화 할 수 있다.As shown in FIG. 9 , the
예를 들어, 도 9에 도시되는 바와 같이, 복수의 측면 패널들(12) 각각이 상하부로 나뉘어 지는 구조를 가질 경우, 제어부(22)는 하나의 측면 패널(12) 부분마다 2 개의 참조 수직 평면을 설정할 수도 있으며, 이 경우 참조 수직 평면들(P2, P3)의 개수가 증가됨에 따라 보다 정확한 평균 수직 평면(AP2, AP3)을 생성할 수 있는 이점이 존재한다.For example, as shown in FIG. 9, when each of the plurality of
평균 수직 평면을 생성하는 단계(322)에서, 제어부(22)는 복수의 제 1 참조 수직 평면(P2a, P2b)을 평균화하여 제 1 평균 수직 평면(AP2)을 생성할 수 있고, 복수의 제 2 참조 수직 평면(P3a, P3b)을 평균화하여 제 2 평균 수직 평면(AP3)을 생성할 수 있다.In
예를 들어, 제어부(22)는 생성된 복수의 제 1 참조 수직 평면들(P2a, P2b) 각각의 수직축, 즉 각각의 법선 벡터의 평균 벡터를 계산함으로써, 이상의 제 1 참조 수평 평면들(P2a, P2b)을 평균화한 제 1 평균 수직 평면(AP2)을 생성할 수 있으며, 이를 통해, 제 1 평균 수직 평면(AP2)의 수직축을 위성체(1)의 기준 좌표계의 제 1 수평축(A2)으로서 설정할 수 있다.For example, the
이와 마찬가지로, 제어부(22)는, 생성된 복수의 제 2 참조 수직 평면들(P3a, P3b) 각각의 수직축, 즉 각각의 법선 벡터의 평균 벡터를 계산함으로써, 이상의 제 2 참조 수평 평면들(P3a, P3b)을 평균화한 제 2 평균 수직 평면(AP3)을 생성할 수 있으며, 이를 통해, 제 2 평균 수직 평면(AP3)의 수직축을 위성체(1)의 기준 좌표계의 제 2 수평축(A3)으로서 설정할 수 있다.Similarly, the
다른 예로, 제어부(22)는 어느 한 쌍 이상의 마주보는 측면 패널(12)들로부터 생성한 평균 수직 평면들(AP2, AP3)의 수평축(A2) 하나와, 이전 단계에서 생성된 수직축(A1), 그리고 2 개의 축 중 어느 하나의 축을 다른 하나의 축을 대표하는 평면에 정사시켜 만든 축을 상기 다른 하나의 축과 외적함으로써 또 다른 수평축(A3)을 생성할 수도 있다.As another example, the
이상과 같이, 수평축을 생성하는 단계(32)에서 평균 수직 평면을 생성하기 위해 측정 또는 선택되는 측면 패널들(12)의 위치 또는 개수는 통상의 기술자들이 실제 측정하는 위성체(1)의 형상 및 구조에 따라 다양하게 적용될 수 있다는 점을 밝혀둔다.As described above, the position or number of the
기준 좌표계를 설정하는 단계(33)는, 이상의 수직축을 생성하는 단계(31) 및 수평축을 생성하는 단계(32) 각각에서 생성된 수직축(A1), 제 1 수평축(A2) 및 제 2 수평축(A3)을 위성체(1)의 3차원 직교 좌표계를 구성하는 3개의 기준축으로 설정함으로써, 위성체(1)의 기준 좌표계를 설정할 수 있게 된다.In the
예를 들어, 제어부(22)는 기준 좌표계를 형성하는 3차원 직교 좌표계의 원점을 최적 원점(C1)으로 설정할 수 있다.For example, the
도 10은 일 실시 예에 따른 미러 큐브 좌표계를 설정하는 단계의 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.10 is a diagram schematically illustrating a process of setting a mirror cube coordinate system according to an exemplary embodiment.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 미러 큐브 좌표계를 설정하는 단계(34)에서, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 통해 위성체(1)에 설치된 미러 큐브(23) 및 미러 큐브(23) 외부에 설치된 반사구(24)를 측정함으로써, 미러 큐브(23) 중 서로 직교하는 2 개의 표면 각각에서의 법선 벡터(N1, N2)를 계산할 수 있고, 2 개의 법선 벡터(N1, N2)의 외적을 통하여 서로 직교하는 3 방향의 벡터를 생성하게 됨으로써, 결과적으로 미러 큐브(23)의 3차원 직교 좌표계인 미러 큐브 좌표계를 설정할 수 있게 된다.Referring to FIG. 10 , in
예를 들어, 제어부(22)는 레이저 트래커(21)를 이용하여 측정하여 미러 큐브(23)의 두 방향 벡터(N1, N2)를 구할 수 있고, 두 벡터의 외적을 통하여 제3의 방향벡터를 생성할 수 있으며, 이를 통해 1개의 3차원 좌표계를 생성할 수 있다. For example, the
여기서 첫 번째 방향 벡터와 두 번째 방향 벡터로 생성되는 평면을 기준으로 두 번째 방향 벡터를 첫 번째 방향 벡터와 수직이 되도록 회전시키면 세 개의 축은 모두 직각을 이루게 되어 직교 좌표계로 만들 수 있다.Here, if the second direction vector is rotated so as to be perpendicular to the first direction vector based on the plane created by the first and second direction vectors, all three axes form right angles, making it a Cartesian coordinate system.
한편, 도 10에 도시되는 바와 같이, 미러 큐브의 방향 벡터 측정 시 반사구(24)의 위치를 변경하여 다수의 방향 벡터를 측정하고 이를 평균하면 보다 정밀한 미러 큐브의 방향벡터 측정이 가능하다.Meanwhile, as shown in FIG. 10 , when measuring the direction vector of the mirror cube, by changing the position of the
이 경우, 측정되는 다수 반사구의 직선 경로 상의 위치 및 반사 경로 상의 위치들을 잇는 선을 생성할 수 있으며, 이 두 선은 모두 미러 큐브의 반사면을 향하며, 이 두 선이 교차하는 점이 미러 큐브(23)의 반사면을 대표하여 좌표계의 원점으로 활용할 수 있다. 이 방법을 이용하면 미러 큐브(23)에 방향 벡터와 원점을 모두 특정할 수 있어 명확한 직교 좌표계를 생성할 수 있다.In this case, a line connecting the positions on the straight path and the positions on the reflection path of the plurality of reflecting spheres to be measured may be created, and both of these lines are directed toward the reflection surface of the mirror cube, and the point where these two lines intersect is the mirror cube (23). ) and can be used as the origin of the coordinate system. By using this method, both the direction vector and the origin can be specified in the
도 11은 일 실시 예에 따른 방향 코사인 행렬을 도시하는 도면이고 도 12는 일 실시 예에 따른 기준 좌표계와 미러 큐브 좌표계의 방향 코사인 관계를 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating a direction cosine matrix according to an exemplary embodiment, and FIG. 12 is a diagram illustrating a direction cosine relationship between a reference coordinate system and a mirror cube coordinate system according to an exemplary embodiment.
도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시 예에 따른 방향 코사인 행렬을 생성하는 단계(35)를 통해 위성체(1)의 기준 좌표계와 미러 큐브 좌표계 사이의 변환 행렬인 방향 코사인 행렬(Direction Cosine Matrix, DCM)을 생성할 수 있다.11 and 12, in
일 실시 예에 따른 방향 코사인 행렬을 생성하는 단계(35)에서, 전술한 단계들을 통해 위성체(1)의 기준 좌표계와, 미러 큐브(23)의 좌표계는 모두 동일한 레이저 트래커(21)를 이용하여 측정하였으므로, 제어부(22)는 각각의 좌표계 사이의 상관 관계를 생성할 수 있고, 이 관계를 아래의 수학식 1과 같이 3X3의 방향 코사인 행렬(M1) 형태로 생성할 수 있다.In the
(여기서, a: 위성체 기준 좌표계, b: 미러 큐브 좌표계, M1 (Cb a):미러 큐브 좌표계에서 기준 좌표계로의 방향 코사인 행렬, : 위성체 기준 좌표계의 i축 단위 벡터, : 미러 큐브 좌표계의 j축 단위 벡터)(Where, a: satellite reference coordinate system, b: mirror cube coordinate system, M1 (C b a ): direction cosine matrix from the mirror cube coordinate system to the reference coordinate system, : i-axis unit vector of satellite reference coordinate system, : j-axis unit vector of the mirror cube coordinate system)
이상의 수학식 1에서 생성된 방향 코사인 행렬(M1)을 통해서, 제어부(22)는 미러 큐브 좌표계에서 표현되는 3차원 좌표가 (x, y, z)일 경우, 여기에 방향 코사인 행렬(M1)의 곱셈 연산을 통해 위성체(1)의 기준 좌표계에서 표현되는 좌표는 (x, y, z)·M1로 계산될 수 있다.Through the direction cosine matrix M1 generated in
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법을 통해 계산된 방향 코사인 행렬(M1)에 의하면, 향후 미러 큐브의 간단한 측정 만으로도 위성체(1)의 기준 좌표계에서의 좌표 정보를 즉각적으로 확인할 수 있다.According to the direction cosine matrix M1 calculated through the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, coordinate information in the reference coordinate system of the
일 실시 예에 따른 위성체 기준 좌표계 설정 방법에 의하면, 향후 위성체(1)에 설치되는 탑재체를 비롯하여 각종 구동기 및 주요 센서들의 정렬 상태를 확인하기 위한 기준을 제시할 수 있다.According to the satellite reference coordinate system setting method according to an embodiment, it is possible to present a criterion for confirming the alignment state of various actuators and major sensors, including a payload to be installed in the
예를 들어, 탑재체, 구동기 또는 센서들의 정렬을 수행하기 위해, 각각의 구성물들에 설치되는 미러 큐브와 위성체(1)의 미러 큐브(23)를 레이저 트래커(21) 또는 세오돌라이트(theodolite)와 같은 다른 관측 장비를 통해 측정할 수 있으며, 여기서 각각의 구성물들의 미러 큐브 좌표계와 위성체(1)의 미러 큐브 좌표계 사이의 관계를 계산함으로써, 결과적으로 각각의 구성물들의 정렬 상태를 위성체(1)의 기준 좌표계를 기준으로 파악할 수 있게되어, 위성체(1)에 설치되는 각종 구성물들의 정렬 상태를 보다 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.For example, in order to align the payload, actuators or sensors, the
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in the embodiments, the embodiments have been described by specific details such as specific components, limited embodiments, and drawings, but these are provided to help overall understanding. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 레이저 트래커 측정을 통해 상기 위성체의 부분 중, 상기 위성체가 연결될 발사체의 인터페이스 면과 수직한 측면 부분들을 스캐닝하여 최적화시킨 수평 평면에 기초하여 상기 위성체의 기준 좌표계를 구성할 2 개의 수평축을 생성하는 단계; 및
생성된 상기 수직축 및 상기 2 개의 수평축을 상기 위성체의 3차원 직교 좌표계를 구성하는 3개의 기준축으로 설정함으로써, 상기 위성체의 상기 기준 좌표계를 설정하는 단계;를 포함하고,
상기 수직축을 생성하는 단계는,
상기 레이저 트래커의 측정을 통해 상기 위성체의 부분 중 수평 평면의 레퍼런스로 활용하기 위한 복수의 참조 수평 평면을 설정하는 단계; 및
상기 복수의 참조 수평 평면을 평균화한 평균 수평 평면을 생성하는 단계;를 포함하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
Generating a vertical axis constituting a reference coordinate system of the satellite based on a horizontal plane optimized by scanning parts parallel to the interface plane of the projectile to which the satellite is connected, among parts of the satellite through laser tracker measurement;
Generating two horizontal axes to configure the reference coordinate system of the satellite based on a horizontal plane optimized by scanning side parts perpendicular to the interface surface of the projectile to which the satellite is connected, among the parts of the satellite through the laser tracker measurement ; and
Setting the reference coordinate system of the satellite body by setting the generated vertical axis and the two horizontal axes as three reference axes constituting the 3-dimensional Cartesian coordinate system of the satellite body; including,
The step of creating the vertical axis,
Setting a plurality of reference horizontal planes to be used as references of horizontal planes among parts of the satellite through measurement of the laser tracker; and
A satellite reference coordinate system setting method comprising: generating an average horizontal plane obtained by averaging the plurality of reference horizontal planes.
상기 복수의 참조 수평 평면은,
상기 레이저 트래커를 통해, 상기 위성체의 상부 표면, 하부 표면 및 상기 위성체의 본체가 하측으로부터 발사체와 체결되도록 연결되는 어댑터 각각의 형상을 스캐닝하여 최적화시킨 것을 특징으로 하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
According to claim 1,
The plurality of reference horizontal planes,
Through the laser tracker, the shape of each of the adapters connected to the upper surface, the lower surface and the body of the satellite body from the lower side is scanned and optimized through the laser tracker.
상기 수평축을 생성하는 단계는,
상기 레이저 트래커의 측정을 통해 상기 위성체의 부분 중 수직 평면의 레퍼런스로 활용하기 위한 측면 패널들을 스캐닝하여 복수의 참조 수직 평면을 설정하는 단계; 및
상기 복수의 참조 수직 평면을 평균화한 평균 수직 평면을 생성하는 단계;를 포함하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
According to claim 1,
The step of creating the horizontal axis,
Setting a plurality of reference vertical planes by scanning side panels to be used as references for vertical planes among parts of the satellite through measurement of the laser tracker; and
A satellite reference coordinate system setting method comprising: generating an average vertical plane obtained by averaging the plurality of reference vertical planes.
상기 참조 수직 평면을 설정하는 단계는,
상기 레이저 트래커를 통해, 상기 위성체의 서로 대향하는 측면 각각에 서로 마주보도록 설치되는 복수의 쌍의 측면 패널들 중, 서로 대향하는 방향이 직교하는 적어도 2 쌍의 측면 패널의 형상을 각각 스캐닝하여, 상기 기준 좌표계의 제 1 수평축을 생성하기 위한 복수개의 제 1 참조 수직 평면과, 상기 기준 좌표계의 제 2 수평축을 생성하기 위한 복수개의 제 2 참조 수직 평면을 생성하는 것을 특징으로 하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
According to claim 4,
Setting the reference vertical plane,
Through the laser tracker, among a plurality of pairs of side panels installed to face each other on each of the opposite sides of the satellite, the shapes of at least two pairs of side panels in which opposing directions are orthogonal to each other are scanned, respectively, A satellite reference coordinate system setting method comprising generating a plurality of first reference vertical planes for generating a first horizontal axis of a reference coordinate system and a plurality of second reference vertical planes for generating a second horizontal axis of the reference coordinate system. .
상기 평균 수직 평면을 생성하는 단계는,
상기 복수개의 제 1 참조 수직 평면 및 상기 복수개의 제 2 참조 수직 평면 각각을 평균화한 제 1 평균 수직 평면 및 제 2 평균 수직 평면을 생성하여, 각 평면의 수직축을 각각 제 1 수평축 및 제 2 수평축으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
According to claim 5,
The step of generating the average vertical plane,
A first average vertical plane and a second average vertical plane are generated by averaging the plurality of first reference vertical planes and the plurality of second reference vertical planes, respectively, and the vertical axis of each plane is defined as a first horizontal axis and a second horizontal axis, respectively. A method for setting a satellite reference coordinate system, characterized in that for setting.
상기 위성체는,
상기 수직축을 기준으로, 측면 주위를 따라 8개의 측면 패널이 한 쌍씩 서로 마주보도록 설치되는 8각형의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
According to claim 5,
The satellite,
Based on the vertical axis, the satellite reference coordinate system setting method, characterized in that it has an octagonal structure in which eight side panels are installed to face each other along the side circumference.
상기 레이저 트래커 측정을 통해, 상기 위성체에 설치된 미러 큐브와, 상기 미러 큐브 외부에 설치되고 상기 미러 큐브의 표면으로부터 반사되는 반사구의 위치 정보에 기초하여 미러 큐브 좌표계를 설정하는 단계; 및
상기 위성체의 기준 좌표계와 상기 미러 큐브 좌표계 각각의 단위 벡터 사이의 상관 관계를 나타내는 방향 코사인 행렬을 생성하는 단계;를 더 포함하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.
According to claim 4,
setting a mirror cube coordinate system based on positional information of a mirror cube installed on the satellite and a reflector installed outside the mirror cube and reflected from a surface of the mirror cube through measurement of the laser tracker; and
generating a direction cosine matrix representing a correlation between the reference coordinate system of the satellite and unit vectors of each of the mirror cube coordinate systems;
상기 수직축을 생성하는 단계는,
상기 레이저 트래커를 통해 상기 위성체의 본체가 하측으로부터 발사체와 체결되도록 연결되는 어댑터의 형상을 측정하여, 스캐닝된 상기 어댑터의 원형 형상의 중심점의 좌표에 기반하여 최적 원점을 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 기준 좌표계를 설정하는 단계는,
상기 최적 원점을 상기 기준 좌표계의 원점으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 위성체 기준 좌표계 설정 방법.According to claim 1,
The step of creating the vertical axis,
Measuring the shape of an adapter connected so that the main body of the satellite is fastened to the projectile from the lower side through the laser tracker, and setting an optimal origin based on the scanned coordinates of the center point of the circular shape of the adapter;
The step of setting the reference coordinate system,
The method of setting the satellite reference coordinate system, characterized in that setting the optimal origin as the origin of the reference coordinate system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220147272A KR102527870B1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Satellite reference coordinate system setting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220147272A KR102527870B1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Satellite reference coordinate system setting method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102527870B1 true KR102527870B1 (en) | 2023-05-02 |
Family
ID=86387525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220147272A KR102527870B1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Satellite reference coordinate system setting method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102527870B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170077026A (en) * | 2015-12-25 | 2017-07-05 | 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Optical characteristic measurement apparatus and optical system |
CN212158611U (en) * | 2020-09-22 | 2020-12-15 | 上海格思信息技术有限公司 | Aerospace satellite optical and mechanical measurement reference unified precision measurement equipment |
CN112129319A (en) * | 2020-08-12 | 2020-12-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Incident optical axis calibration method of satellite-borne double-grating modulation type imaging instrument |
-
2022
- 2022-11-07 KR KR1020220147272A patent/KR102527870B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170077026A (en) * | 2015-12-25 | 2017-07-05 | 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Optical characteristic measurement apparatus and optical system |
CN112129319A (en) * | 2020-08-12 | 2020-12-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Incident optical axis calibration method of satellite-borne double-grating modulation type imaging instrument |
CN212158611U (en) * | 2020-09-22 | 2020-12-15 | 上海格思信息技术有限公司 | Aerospace satellite optical and mechanical measurement reference unified precision measurement equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Estler et al. | Large-scale metrology–an update | |
Fraser | Network design considerations for non-topographic photogrammetry | |
CN103323855B (en) | A kind of precision acquisition methods of baseline dynamic measurement system | |
CN110646016B (en) | Distributed POS calibration method and device based on theodolite and vision-assisted flexible base line | |
JP2005331499A (en) | Land-based surveying method at site having one or more unstable zones, and apparatus thereof | |
AU2862192A (en) | Method and system for point by point measurement of spatial coordinates | |
CN108180926B (en) | Ground detection method for IMU collimation axis error of area-array camera | |
CN110849338A (en) | Control network measuring method | |
CN107727118B (en) | Method for calibrating GNC subsystem equipment attitude measurement system in large aircraft | |
CN109238247A (en) | A kind of six degree of freedom measurement method towards the complicated scene of large space | |
US6594582B1 (en) | GPS compound eye attitude and navigation sensor and method | |
RU2620288C1 (en) | Method and device for determining orientation of space or air crafts | |
Ruel et al. | 3DLASSO: Real-time pose estimation from 3D data for autonomous satellite servicing | |
KR102527870B1 (en) | Satellite reference coordinate system setting method | |
RU2723199C1 (en) | Method and system for determining orientation of spacecraft in space with autonomous correction of light aberration effect | |
CN109238246A (en) | The adaptive six degree of freedom measurement method of multistation multiple spot based on complete cycle angle restriction | |
US9091530B1 (en) | Calibration system and method for a three-dimensional measurement system | |
CN107991684B (en) | GNC subsystem equipment attitude measurement system in large aircraft | |
Zhang et al. | Space-to-plane decoupling method for six-degree-of-freedom motion measurements | |
CN112033434A (en) | Combined calibration method of re-entry aircraft in vertical state | |
RU2645432C1 (en) | Method of videogrammetry systems calibration and control device for its implementation | |
CN114994622A (en) | Static boresight method of airborne radar system based on POS | |
Gao et al. | Integrated calibration of a 3D attitude sensor in large-scale metrology | |
RU2620448C1 (en) | Method and device for determining orientation of space or air crafts | |
RU2608176C1 (en) | Method of positioning remote object by range-and-angular measuring devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |