KR20060072423A - 발사체 지상제어시스템 - Google Patents

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KR20060072423A
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Abstract

본 발명에 따른 발사체 지상제어시스템은 a) 발사체와 연결되어 발사체에 명령 데이터를 전달하고, 발사체로부터 출력된 발사체 상태 신호를 수집하여 상태 정보 데이터로 변환한 후 전송하는 근격제어장치, b) 근격제어장치로부터 입력된 상태 정보 데이터를 분배하고, 발사체에 대한 최신 상태 정보 데이터의 업데이트, 입력된 명령 데이터의 수행 준비 확인, 상태 정보 데이터의 궤환을 통한 오차 조절 및 시간 설정에 따른 연속적 명령의 생성을 수행하는 원격제어장치 및 c) 원격제어장치로부터 입력된 상태 정보 데이터를 바탕으로 발사체 내부의 각 서브시스템에 대한 제어 및 감시를 수행하는 명령 데이터를 원격제어장치로 출력하는 발사체 제어컴퓨터를 포함한다. 본 발명에 따른 발사체 지상제어시스템은 TCP/IP 기반의 서버 및 클라이언트 관계의 네트워크를 형성하여 발사체를 제어함으로써 종래의 PLC 기반의 발사체 지상제어시스템에 비하여 복잡한 알로리듬의 처리, PCM 신호의 처리, 직류전원 공급 장치의 제어 및 모니터링, 시간 동기화 및 시간 정보 부여, 처리 로직의 손쉬운 변환, 명령 데이터 및 상태 정보 데이터의 독립적 처리 등과 같은 효과를 얻을 수 있다.

Description

발사체 지상제어시스템{Ground Control System for Launching Vehicle}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발사체 지상제어시스템의 블록구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 PCM데이터 접속장비의 블록구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 아날로그신호 접속부(120)의 블록구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 스위칭신호 접속부의 블록구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 직류전원공급부의 블록구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 원격제어장치에 포함된 명령 제어 서버의 블록구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 원격제어장치에 포함된 데이터 분배 서버의 블록구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 근격제어장치 110 : PCM 데이터 접속부
111 : PCM신호 수집부 112 : PCM신호 디코더
113 : 데이터 변환 처리부 114 : 데이터 최대값 변동검사부
115 : 제1 데이터전송부 117 : 제1 표준시간 변환부
120 : 아날로그신호 접속부 121 : 아날로그 제어신호 처리부
122 : 아날로그 제어신호 출력부 123 : 아날로그신호 수집부
124 : 데이터 변환 처리부 125 : 데이터 최대값 변동검사부
126 : 제2 데이터전송부 127 : 제2 표준시간 변환부
130 : 스위칭신호 접속부 133 : 스위칭 상태신호 수집부
134 : 상태변동검사부 135 : 제3 데이터전송부
136 : 제3 표준시간 변환부 131 : 스위칭 제어신호 처리부
132 : 스위칭 제어신호 출력부 140 : 직류전원 공급부
141 : 전원제어통신부 142 : 복수 개의 직류전원부
200 : 원격제어장치 210 : 명령 제어 서버
211 : 명령인증부 212 : 선행처리로직부
213 : 폐루프제어부 214 : 자동시퀀스명령부
215 : 명령전송부 216 : 표준시간 제공부
217 : 명령관리부 218 : 제1 발사체데이터부
220 : 데이터 분배 서버 221 : 데이터 수집부
222 : 데이터상태확인부 223 : 정상범위확인부
224 : 데이터분배부 225 : 제2 발사체데이터부
226 : 제4 데이터전송부 230 : 데이터 저장 서버
300 : 발사체 제어컴퓨터 450 : 엄비리컬 케이블
500 : 발사체
본 발명은 발사체 지상제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 근격제어장치와 원격제어장치를 포함하는 발사체 지상제어시스템에 관한 것이다.
종래의 발사체 지상제어시스템의 일종인 계장시스템은 발사체에 설치된 각종 센서로부터 출력되는 아날로그 신호를 전달받아 원거리에 위치한 발사체의 상태를 점검 및 분석한 후 정해진 수순에 따라 제어신호를 출력함으로써 원거리에 위치한 발사체를 제어한다.
그러나 원거리의 발사체를 제어하는 계장시스템은 발사체에서 실시간으로 출력하는 동작상태에 관련된 제어신호가 각종 센서의 내부 저항성분과 신호라인의 저항성분으로 인해 감쇠되어 원격제어에 많은 제한을 받게 된다.
이와 같은 계장시스템의 문제를 극복하기 위하여 PLC(Programmable Logic Controller) 기반의 발사체 지상제어시스템이 개발되었다. PLC 기반의 발사체 지상제어시스템은 원거리에 위치한 발사체와 무인통제장치가 케이블로 접속되어 있고 무인통제장치와 유인통제장치가 PLC 기반의 신호 접속으로 연결되어 있다.
무인통제장치와 유인통제장치를 구성하는 다수 개의 제어콘솔과 컴퓨터는 설정된 프로그램에 따라 발사체를 제어하고, 발사체에 장착된 각종 센서에서 출력되 는 신호를 전송받아 실시간으로 발사체를 점검하고 판단할 수 있다.
그러나 종래의 발사체 지상제어시스템은 채용된 PLC 기술의 한계로 인하여 여러 가지 문제점이 발생한다.
PLC 기술 자체는 주어진 몇 개의 기능을 조합하는 것 외에 필요한 함수를 추가할 수 없기 때문에 단순 제어 알고리듬(Algorithm) 외에 복잡한 알고리즘이 포함되는 프로그램을 작성하지 못하고, 발사체의 내부 시스템과 처리 로직이 필요에 따라 변경되기 힘들다.
또한, PLC 기술은 PCM(Pulse Code Modulation) 신호의 데이터 처리가 어렵기 때문에 종래의 PLC 기반의 발사체 지상제어시스템은 나날이 고도화되는 발사체 지상제어시스템에 적용하기가 힘들다.
종래의 PLC 기반의 발사체 지상제어시스템은 직류전원 공급부의 출력단에 있는 릴레이에 대한 ON/OFF 만을 제어할 수 있기 때문에 직류전원 공급부를 원격에서 제어하는 것이 어려워 사람이 직접 수동으로 제어해야 하고, 직류전원 공급부에 의하여 출력되는 전원 및 전류에 대한 제어 및 감시가 불가능하였다.
종래의 PLC 기반의 발사체 지상제어시스템은 무인통제장치와 유인통제장치를 구성하는 각 장비 간의 정확한 시간동기화와 수집신호에 대한 시간정보 부여가 힘들다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 복잡한 제어 알고리듬의 처리와 시기적절한 처리 로직의 변경, PCM 신호의 처리, 직류전원장치의 제 어 및 시간 동기화와 시간정보의 부여 등을 제공할 수 있는 발사체 지상제어시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발사체 지상제어시스템은 a) 발사체와 연결되어 발사체에 명령 데이터를 전달하고, 발사체로부터 출력된 발사체 상태 신호를 수집하여 상태 정보 데이터로 변환한 후 전송하는 근격제어장치, b) 근격제어장치로부터 입력된 상태 정보 데이터를 분배하고, 발사체에 대한 최신 상태 정보 데이터의 업데이트, 입력된 명령 데이터의 수행 준비 확인, 상태 정보 데이터의 궤환을 통한 오차 조절 및 시간 설정에 따른 연속적 명령의 생성을 수행하는 원격제어장치 및 c) 원격제어장치로부터 입력된 상태 정보 데이터를 바탕으로 발사체 내부의 각 서브시스템에 대한 제어 및 감시를 수행하는 명령 데이터를 원격제어장치로 출력하는 발사체 제어컴퓨터를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 발사체 지상제어시스템의 블록구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발상체 지상제어시스템은 근격제어장치(100), 원격제어장치(200) 및 복수 개의 발사체 제어컴퓨터(300)를 포함한다.
근격제어장치(100)는 발사체(500)와 엄비리컬 케이블(umbilical cable)(450)로 직접 연결되어 발사체(500)에 명령 데이터를 전달하고, 발사체(500)로부터 출력된 발사체 상태 신호를 수집하여 상태 정보 데이터로 변환한 후 전송한다. 발사체 상태 신호는 발사체(500)에 설치된 센서나 스위치 및 여러 장치의 상태에 대한 정 보를 담고 있는 신호로서 PCM 신호, 아날로그 신호 및 스위칭 상태신호를 포함한다. 이와 같은 근격제어장치(100)에서 구동되는 프로그램은 LabView를 이용하여 작성된다.
원격제어장치(200)는 근격제어장치(100)로부터 입력된 상태 정보 데이터를 해당 발사체 제어 컴퓨터(300)로 분배하고, 발사체 제어 컴퓨터(300)의 인증, 발사체(500)에 대한 최신 상태 정보 데이터의 저장, 발사체 제어 컴퓨터(300)로부터 입력된 명령 데이터의 수행 준비 확인, 상태 정보 데이터의 궤환을 통한 오차 조절 및 시간 설정에 따른 연속적 명령의 생성을 수행한다.
복수 개의 발사체 제어컴퓨터(300)는 발사체(500) 내부의 엔진시스템, 추진공급계, 추력기, 구동장치, 전자탑재, 제어시스템 등의 각 서브시스템에 대한 제어 및 감시를 수행한다. 발사체 제어컴퓨터(300)는 발사체(500)에 대한 최상위의 제어 및 감시를 수행한다.
이와 같은 제어컴퓨터(300)에서 구동되는 프로그램은 Visual C++/GUI 프로그램에 의하여 작성된다. LabView나 Visual C++/GUI에 의하여 근격제어장치(100)나 발사체 제어컴퓨터(300)에서 구동되는 프로그램이 작성되므로 PLC 기반의 지상제어시스템에 비하여 필요한 경우 제어 알고리듬을 손쉽게 제작할 수 있다.
근격제어장치(100), 원격제어장치(200) 및 발사체 제어컴퓨터(300)는 TCP/IP 기반의 네트워크를 형성한다. 또한, 원격제어장치(200)의 각 구성 요소와 발사체 제어컴퓨터(300)는 서버-클라이언트로서 작동한다. 따라서, 근격제어장치(100), 원격제어장치(200) 및 발사체 제어컴퓨터(300)는 데이터를 패킷(packet)화하고, 패킷 의 주소 정보에 따라 데이터 패킷을 송신하고, 수신받은 패킷을 재조립하여 처리한다.
다음으로 도 1을 참조하여 근격제어장치(100)에 대하여 상세히 설명한다.
근격제어장치(100)는 PCM 데이터 접속부(110), 아날로그신호 접속부(120), 스위칭신호 접속부(130) 및 직류전원 공급부(140)를 포함한다.
PCM 데이터 접속부(110)는 발사체(500)로부터 생성된 PCM 신호를 수신하여 디코딩(decoding)하고 디코딩된 신호를 실질적인 물리량을 표현하는 제1 상태 정보 데이터로 변환하여 데이터 분배 서버(220)로 전송한다. 실질적인 물리량이란 압력, 온도 및 가속도 등을 의미한다.
아날로그신호 접속부(120)는 발사체(500)에 장착된 센서 중 일부 센서로부터 출력된 아날로그 신호를 n 비트(=12 비트)로 샘플링 및 양자화한 후 양자화된 신호를 실질적인 물리량을 표현하는 제2 상태 정보 데이터로 변환하여 데이터 분배 서버(220)로 전송한다.
스위칭신호 접속부(130)는 발사체(500) 내에 장착된 각종 밸브나 전자장치의 스위칭 온/오프(On/Off) 상태를 나타내는 스위칭 상태 신호를 수집하여 제3 상태 정보 데이터를 전송하며, 각종 밸브나 전자장치의 스위칭 온/오프(On/Off) 상태를 제어하기 위한 스위칭 명령 데이터를 발사체(500)로 출력한다.
직류전원 공급부(140)는 복수 개의 직류 전원부를 포함하며 원격제어장치(200)로부터 출력된 명령 데이터에 따라 해당 직류 전원을 발사체(500)로 공급한다.
도 2 는 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 PCM 데이터 접속부의 블록구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 PCM데이터 접속장비는 PCM신호 수집부(111), PCM신호 디코더(112), 제1 데이터 변환처리부(113), 데이터 최대값 변동검사부(114) 및 제1 데이터 전송부(115)을 포함한다.
PCM신호 수집부(111)는 발사체(500)로부터 수신된 PCM신호를 일정 시간 마다 수집한다. 이 때, PCM 신호는 발사체(500)의 소정 센서로부터 출력된 것이다.
PCM신호 디코더(112)은 인코딩된 PCM 신호를 사전에 설정된 규칙에 의거하여 디코딩한다.
제1 데이터 변환처리부(113)는 디코딩된 PCM 신호를 실질적인 물리량에 대한 정보인 제1 상태 정보 데이터로 변환한다. 예를 들어, PCM 신호가 8bit이고, 발사체(500)의 온도가 0??에서 510??까지 변한다고 할 때 발사체(500)의 온도는 256(=28)개의 레벨로 표현될 수 있다. 즉, 발사체(500) 온도의 최대값을 255로 나누면 단위 레벨당 2??이므로 입력된 8비트 PCM 신호에 해당하는 발사체(500)의 온도가 계산된다.
데이터 최대값 변동검사부(114)는 제1 데이터 변환처리부(113)에 의하여 변환된 제1 상태 정보 데이터를 분석하여 상기 제1 상태 정보 데이터에 해당하는 특정 물리량이 최대값 안에 있는지를 검사한다.
제1 데이터 전송부(115)는 데이터 최대값 변동검사부(114)에 의하여 확인된 제1 상태 정보 데이터를 데이터 패킷으로 변환하여 데이터 분배 서버(220)로 전송 한다. 이와 같은 제1 데이터 전송부(115)는 TCP/IP 인터페이스를 포함한다.
미설명 도면부호 117은 제1 표준시간 변환부로서 제1 표준시간 변환부(117)는 명령 제어 서버(210)로부터 표준시간 데이터를 입력받아 제1 데이터 변환처리부(113)가 인식할 수 있는 형태의 데이터로 변환한다. 이에 따라 제1 데이터 변환처리부(113)는 발사체(500)의 실질적인 물리량이 발생한 시간을 제1 상태 정보 데이터에 추가하여 데이터 최대값 변동 검사부(114)로 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 아날로그신호 접속부(120)의 블록구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 아날로그신호 접속부(120)는 아날로그 제어신호 처리부(121), 아날로그 제어신호 출력부(122), 아날로그신호 수집부(123), 제2 데이터 변환 처리부(124), 데이터 최대값 변동검사부(125) 및 제2 데이터전송부(126)를 포함한다.
아날로그 제어신호 처리부(121)는 명령 제어 서버(210)로부터 전송된 아날로그 제어신호를 처리한다.
아날로그 제어신호 출력부(122)는 아날로그 제어신호 처리부(121)로부터 처리된 명령을 최종적으로 발사체(500)로 출력한다.
아날로그신호 수집부(123)는 발사체(500) 내의 각종 센서로부터 출력된 아날로그 신호를 수집한다. 이 때, 발사체(500) 내의 센서로부터 출력된 아날로그 신호는 발사체(500)에 대한 정밀한 데이터를 생성하기 위한 것이다.
제2 데이터 변환 처리부(124)는 아날로그신호 수집부(123)로부터 출력된 아날로그신호를 n 비트로 샘플링하여 이진 데이터를 형성한 후 형성된 이진 데이터를 실질적인 물리량에 대한 정보인 제2 상태 정보 데이터로 변환한다. 즉, 제2 데이터 변환 처리부(124)는 아날로그 신호를 10비트 이상으로 샘플링하여 이진 데이터를 형성한 후 제2 상태 정보 데이터를 생성하므로 제2 상태 정보 데이터의 해상도가 8비트 PCM 신호에 비하여 높다.
이 때, 제2 표준시간 변환부(127)는 명령 제어 서버(210)로부터 표준시간 데이터를 입력받아 제2 데이터 변환처리부(127)가 인식할 수 있는 형태의 데이터로 변환한다. 이에 따라 제1 데이터 변환처리부(113)는 발사체(500)의 실질적인 물리량이 발생한 시간을 추가하여 데이터 최대값 변동 검사부(125)로 출력한다.
데이터 최대값 변동검사부(125)는 제2 데이터 변환 처리부(124)로부터 입력된 제2 상태 정보 데이터를 분석하여 물리량이 기준값 이하로 변할 때에는 무시하고 기준값 이상으로 변동되었을 때만 원격제어장치(200)로 데이터를 전송한다. 이와 같은 동작을 통하여 전체 시스템이 처리해야 할 데이터 처리량을 감소시킬 수 있으며, 상기 기준값은 상기 제2 상태 정보 신호의 종류에 따라 별도로 설정될 수 있다.
제2 데이터전송부(126)는 데이터 최대값 변동검사부(125)에서 처리된 데이터를 데이터 분배 서버(220)로 전송한다. 이와 같은 제2 데이터전송부(126)는 TCP/IP 인터페이스를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 스위칭신호 접속부의 블록구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근격제어장치(100)에 포함된 스위칭신호 접속부(130)는 스위칭 제어신호 처리부(131), 스위칭 제어신호 출력부 (132), 스위칭 상태신호 수집부(133), 상태변동검사부(134) 및 제3 데이터전송부(135)를 포함한다.
스위칭 제어신호 처리부(131)는 발사체(500)내에 장착된 각종 밸브나 전자장치의 온/오프(On/Off)를 제어하기 위한 스위칭 명령 데이터를 명령 제어 서버(210)로부터 수신하여 스위치 구동신호로 변환한다.
스위칭 제어신호 출력부(132)는 스위칭 제어신호 처리부(131)로부터 입력된 스위칭 구동신호를 발사체(500)의 각종 밸브 및 전자장치로 출력한다.
스위칭 상태신호 수집부(133)는 발사체(500)의 각종 밸브나 전자장치의 온/오프(On/Off) 상태를 나타내는 스위칭 상태신호를 수집한다.
상태변동검사부(134)는 스위칭 상태신호 수집부(133)로부터 출력된 스위칭 상태신호의 변동 상황을 파악하여 상태가 변동된 스위칭 상태신호인 제3 상태 정보 데이터를 출력한다. 스위칭 상태신호가 변동되었다는 것은 발사체(500)의 각종 밸브나 전자장치의 온/오프(On/Off) 상태가 변동되었다는 것을 의미하므로 상태변동검사부(134)는 스위칭 상태신호의 변동 상황을 파악하여 변동된 스위칭 상태신호인 제3 상태 정보 데이터를 출력한다.
제3 데이터전송부(135)는 상태변동검사부(134)로부터 출력된 스위칭 상태신호를 데이터 분배 서버(220)로 출력한다. 이와 같은 제3 데이터전송부(135)는 TCP/IP 인터페이스를 포함한다.
이 때, 제3 표준시간 변환부(136)는 명령 제어 서버(210)로부터 표준시간 데이터를 입력받아 상태변동검사부(134)가 인식할 수 있는 형태의 데이터로 변환한 다. 이에 따라 상태변동검사부(134)는 발사체(500)의 각종 밸브나 전자장치의 온/오프(On/Off) 상태가 변동된 시간을 추가하여 스위칭 상태신호를 출력한다.
도 5는 본 발명에 따른 근격제어장치에 포함된 직류전원공급부의 블록구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 근격제어장치에 포함된 직류전원공급부(140)는 전원제어통신부(141) 및 복수 개의 직류전원부(142)를 포함한다.
전원제어통신부(141)는 원격제어장치(200)와 통신을 수행하여 수신된 전원 제어와 관련된 명령 데이터를 처리하여 전원 구동 신호로 변환한다.
직류전원부(142)는 직류전원을 공급하는 컨버터를 포함하며, 전원제어통신부(141)로부터 전원 제어와 관련된 명령 데이터를 수신하여 해당 직류 전원을 발사체(500)로 공급한다.
컨버터를 포함하는 직류전원부(142)는 네트워크에 직접 연결할 수 없다. 따라서 원격제어장치(200)와의 통신을 위한 전원제어통신부(141)를 통하여 직류전원부(142)는 전원 제어와 관련된 명령 데이터를 수신한다. 이 때, 원격제어장치(200)와 전원제어통신부(141) 간의 통신은 TCP/IP을 통하여 이루어지고, 전원제어통신부(141)와 직류전원부(142) 간의 통신은 GPIB(General Purpose Interface Bus) 통신을 통하여 이루어진다. GPIB는 센서나 프로그래밍이 가능한 기기 장치 등을 컴퓨터에 접속할 때 사용되는 IEEE 488 표준병렬인터페이스이다.
이와 같은 구성으로 인하여 종래의 PLC 기반의 발사체 지상제어시스템에서는 직류전원부의 릴레이(relay)에 대한 제어만이 가능하였으나 본 발명의 발사체 지상제어시스템은 원격에서 직류 전원에 대한 종합적인 제어와 모니터링이 가능하다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 발사체 지상제어시스템을 구성하는 원격제어장치(200)에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원격제어장치(200)는 명령 제어 서버(210), 데이터 분배 서버(220) 및 데이터 저장 서버(230)를 포함한다.
명령 제어 서버(210)는 다수의 발사체 제어컴퓨터(300)로부터 발생되는 명령들을 인증하여 근격제어장치(100)로 전달하고, 복수 개의 발사체 제어컴퓨터(300)로부터 발생되는 명령을 총괄 관리한다. 명령 제어 서버(210)는 운용상의 안정성을 위해 유닉스(unix) 운영체제를 채택한다.
데이터 분배 서버(220)는 근격제어장치(100)의 PCM 데이터 접속부(110), 아날로그신호 접속부(120) 및 디지털신호 접속부(130)로부터 전송된 발사체(500)의 데이터 패킷을 수집하여 필요한 장치로 분배한다.
데이터 저장 서버(230)는 데이터분배부(224)에서 전송받은 데이터를 사전에 설정된 저장주기에 따라 데이터를 저장하여, 추후 분석을 위한 자료 요청시 열람할 수 있도록 한다.
이와 같은 명령 제어 서버(210)나 데이터 분배 서버(220)에서 구동되는 프로그램은 Unix 기반의 C/C++ 프로그램을 이용하여 작성된다.
도 6은 본 발명에 따른 원격제어장치에 포함된 명령 제어 서버(210)의 블록구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원격제어장치(200)에 포함된 명령 제어 서버(210)는 명령인증부(211), 선행처리로직부(212), 폐루프제어부(213), 자동시퀀스명령부(214), 명령전송부(215), 표준시간 제공부(216), 명령관리 부(217) 및 제1 발사체데이터부(218)를 포함한다.
명령인증부(211)는 미리 저장되어 있는 발사체 제어 컴퓨터(300)의 IP 주소와 발사체 제어 컴퓨터(300)를 통하여 접속 가능한 로그인(log-in) 데이터와 접속된 장치의 IP 주소 및 발사체 제어 컴퓨터(300)로부터 입력된 로그인 데이터를 비교하여 인증하고, 그 결과를 명령관리부(217)로 보고한다.
제1 발사체 데이터부(218)는 공유 메모리를 포함하며 일정 시간마다 업데이트되어 최신 데이터를 저장한다.
선행처리로직부(212)는 발사체 제어 컴퓨터(300)로부터 수신된 명령 데이터를 근격제어장치(100)로 전달하기 전에 발사체(500)가 해당 명령 데이터를 수행할 준비가 되었는지를 제1 발사체데이터부(218)에 저장된 데이터를 활용하여 판단한다. 발사체(500)의 발사준비 작업은 단계적으로 이루어지기 때문에 선행처리로직부(212)는 해당 명령 데이터가 전달되기 전에 그 이전 단계의 작업이 완료되었는지 또는 관련 데이터가 정상범위인지를 확인한다.
폐루프제어부(213)는 발사체(500)의 상태 정보 데이터의 일부를 데이터 분배 서버(220)로 궤환하여 목표값 또는 기준값과 비교한 후 차이를 제어하기 위한 조작 신호를 생성하고 조작 신호를 근격제어장치(100)를 통하여 발사체(500)로 출력한다. 폐루프제어부(213)의 시작과 종료는 발사체 제어컴퓨터(300)를 통하여 수동으로 조작할 수 있다.
자동시퀀스명령부(214)는 사전에 설정된 시간에 따라 일련의 명령을 연속적으로 생성하며, 발사체(500)에 대한 관련 데이터가 정상범위를 벗어나게 되면 자동 시퀀스를 중지한다.
명령전송부(215)는 명령관리부(217)의 요청에 따라 발사체 제어 컴퓨터(300)로부터 수신된 명령 데이터를 근격제어장치(100)의 해당 접속장비로 전송하게 된다. 이와 같은 명령전송부(215)는 TCP/IP 인터페이스를 포함한다.
표준시간 제공부(216)는 명령관리부(217)의 제어가 이루어지는 표준시간을 제공하고 근격제어장치(100)의 동작에 대한 표준 시간을 제공한다. 즉, 표준시간 제공부(216)는 PCM 데이터 접속부(110)의 제1 데이터 변환처리부(113)의 동작에 대한 표준 시간을 제공하고, 아날로그신호 접속부(120)의 제2 데이터 변환처리부(124)의 동작에 대한 표준 시간을 제공하고, 스위칭신호 접속부(130)의 상태변동검사부(134)의 동작에 대한 표준 시간을 제공한다.
명령 관리부(217)는 명령인증부(211), 선행처리로직부(212), 폐루프제어부(213) 및 자동시권스명령부(214)의 동작을 제어한다.
도 7은 본 발명에 따른 원격제어장치에 포함된 데이터 분배 서버(220)의 블록구성도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원격제어장치에 포함된 데이터 분배 서버(220)는 데이터 수집부(221), 데이터상태확인부(222), 정상범위확인부(223), 데이터분배부(224), 제2 발사체데이터부(225) 및 제4 데이터전송부(226)을 포함한다.
데이터 수집부(221)는 버퍼 메모리(buffer memory)를 포함하여 근격제어장치(100)의 PCM 데이터 접속부(110), 아날로그신호 접속부(120) 및 디지털신호 접속부(130)로부터 전송된 데이터 패킷을 일정 시간마다 일괄적으로 수신하여 각 데이터 패킷을 주소 정보에 해당하는 장치로 전송한다.
데이터상태확인부(222)은 미리 저장되어 있는 기준 패킷 포맷(format)과 데이터 수집부(221)으로부터 전송받은 데이터 패킷의 포맷을 비교하여 데이터 패킷의 사용여부를 판단한 후 데이터분배부(224)로 전송한다.
정상범위확인부(223)은 포맷이 정상인 데이터 패킷에 포함된 데이터의 정보가 사전에 설정된 범위 내에 포함되는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 정상범위확인부(223)은 발사체(500)의 온도 측정 센서의 출력값이 설정된 범위 내에 포함되어 있는지를 판단한다.
데이터분배부(224)는 데이터상태확인부(222)에 의하여 포맷이 정상적이라고 판단된 데이터 패킷을 전송받아 정상범위확인부(223)로 송신하고 정상범위확인부(223)에 의하여 판단된 결과를 추가하여 제2 발사체데이터부(225), 제4 데이터전송부(226), 데이터 저장 서버(230)로 전송한다.
제2 발사체데이터부(225)는 공유메모리를 포함하여 기존의 데이터를 계속적으로 갱신하여 항상 최신의 데이터가 유지되도록 한다.
제4 데이터전송부(226)는 제2 발사체데이터부(225)에 있는 정보를 명령 제어 서버(210)와 필요한 발사체 제어컴퓨터(300)로 전송한다. 이와 같은 제4 데이터전송부(226)는 TCP/IP 인터페이스를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 명령 제어 서버(210)는 발사체(500)에 대한 명령 데이터의 전반을 처리한다. 또한 데이터 분배 서버(220)는 발사체(500)로부터 생성되어 근격 제어 장치(100)로부터 출력된 상태 정보 데이터를 전반적으 로 처리한다. 이와 같이 명령 데이터와 상태 정보 데이터가 각각 독립적인 장치에 의하여 일괄적으로 처리됨으로써 처리 로직이 단순화되고 오류발생이 최소화된다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 발사체 지상제어시스템은 TCP/IP 기반의 서버 및 클라이언트 관계의 네트워크를 형성하여 발사체를 제어함으로써 종래의 PLC 기반의 발사체 지상제어시스템에 비하여 복잡한 알로리듬의 처리, PCM 신호의 처리, 직류전원 공급 장치의 제어 및 모니터링, 시간 동기화 및 시간 정보 부여, 처리 로직의 손쉬운 변환, 명령 데이터 및 상태 정보 데이터의 독립적 처리 등과 같은 효과를 얻을 수 있다.

Claims (23)

  1. 발사체를 지상에서 제어하는 발사체 지상제어시스템에 있어서,
    상기 발사체와 연결되어 상기 발사체에 명령 데이터를 전달하고, 상기 발사체로부터 출력된 발사체 상태 신호를 수집하여 상태 정보 데이터로 변환한 후 전송하는 근격제어장치;
    상기 근격제어장치로부터 입력된 상태 정보 데이터를 분배하고, 상기 발사체에 대한 최신 상태 정보 데이터의 업데이트, 입력된 명령 데이터의 수행 준비 확인, 상태 정보 데이터의 궤환을 통한 오차 조절 및 시간 설정에 따른 연속적 명령의 생성을 수행하는 원격제어장치; 및
    상기 원격제어장치로부터 입력된 상태 정보 데이터를 바탕으로 상기 발사체 내부의 각 서브시스템에 대한 제어 및 감시를 수행하는 명령 데이터를 상기 원격제어장치로 출력하는 발사체 제어컴퓨터를 포함하는 발사체 지상제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근격제어장치에서 구동되는 프로그램은 LabView를 이용하여 작성되는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발사체 제어컴퓨터에서 구동되는 프로그램은 Visual C++/GUI를 이용하 여 작성되는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 근격제어장치, 상기 원격제어장치 및 상기 발사체 제어컴퓨터는 TCP/IP 기반의 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원격제어장치와 상기 발사체 제어컴퓨터는 서버-클라이언트로서 작동하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 근격제어장치는,
    상기 발사체로부터 생성된 PCM 신호를 수신하여 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호를 물리량을 표현하는 제1 상태 정보 데이터로 변환하여 상기 원격제어장치로 전송하는 PCM 데이터 접속부;
    상기 발사체에 장착된 센서로부터 출력된 아날로그 신호를 n 비트로 샘플링 및 양자화한 후 상기 양자화된 신호를 물리량을 표현하는 제2 상태 정보 데이터로 변환하여 상기 원격제어장치로 전송하는 아날로그신호 접속부;
    상기 발사체 내에 장착된 장치의 스위칭 온/오프 상태를 나타내는 스위칭 상태 신호를 수집하여 제3 상태 정보 데이터를 상기 원격제어장치로 전송하며, 상기 스위칭 온/오프 상태를 제어하기 위한 스위칭 명령 데이터를 상기 발사체로 출력하는 스위칭신호 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아날로그신호 접속부는,
    상기 아날로그 신호를 12 비트로 샘플링 및 양자화하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 근격제어장치는,
    상기 원격제어장치로부터 출력된 명령 데이터에 따라 해당 직류 전원을 상기 발사체로 공급하는 직류전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 PCM 데이터 접속부는,
    상기 발사체로부터 수신된 PCM신호를 일정 시간 마다 수집하는 PCM신호 수집부;
    상기 인코딩된 PCM 신호를 사전에 설정된 규칙에 의거하여 디코딩하는 PCM신호 디코더;
    상기 디코딩된 PCM 신호를 물리량에 대한 정보인 제1 상태 정보 데이터로 변환하는 제1 데이터 변환처리부;
    상기 제1 상태 정보 데이터에 해당하는 물리량이 최대값 안에 있는지를 검사하는 데이터 최대값 변동검사부; 및
    상기 데이터 최대값 변동검사부에 의하여 확인된 제1 상태 정보 데이터를 데이터 패킷으로 변환하여 상기 원격제어장치로 전송하는 제1 데이터 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 PCM 데이터 접속부는,
    상기 원격제어장치로부터 표준시간 데이터를 입력받아 상기 제1 데이터 변환처리부가 인식할 수 있는 형태의 데이터로 변환하는 제1 표준시간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 아날로그신호 접속부는,
    상기 원격제어장치로부터 전송된 아날로그 제어신호를 처리하는 아날로그 제어신호 처리부;
    상기 아날로그 제어신호 처리부로부터 처리된 아날로그 제어신호를 상기 발사체로 출력하는 아날로그 제어신호 출력부;
    상기 발사체 내의 각종 센서로부터 출력된 아날로그 신호를 수집하는 아날로그신호 수집부;
    상기 아날로그신호를 n 비트로 샘플링하여 형성된 이진 데이터를 물리량에 대한 정보인 제2 상태 정보 데이터로 변환하는 제2 데이터 변환 처리부;
    상기 제2 상태 정보 데이터를 분석하여 물리량이 기준값 이상으로 변동되었을 때만 상기 원격제어장치로 데이터를 전송하는 데이터 최대값 변동검사부; 및
    상기 데이터 최대값 변동검사부에서 처리된 데이터를 상기 원격제어장치로 전송하는 제2 데이터전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 아날로그신호 접속부는,
    상기 원격제어장치로부터 표준시간 데이터를 입력받아 상기 제2 데이터 변환처리부가 인식할 수 있는 형태의 데이터로 변환하는 제2 표준시간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭신호 접속부는,
    상기 발사체 내에 장착된 장치의 온/오프를 제어하기 위한 스위칭 명령 데이터를 상기 원격제어장치로부터 수신하여 스위치 구동신호로 변환하는 스위칭 제어 신호 처리부;
    상기 스위칭 구동신호를 상기 발사체의 장치로 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;
    상기 발사체의 장치의 온/오프 상태를 나타내는 스위칭 상태신호를 수집하는 스위칭 상태신호 수집부;
    상기 스위칭 상태신호의 변동 상황을 파악하여 상태가 변동된 스위칭 상태신호인 제3 상태 정보 데이터를 출력하는 상태변동검사부;
    상기 스위칭 상태신호를 상기 원격제어장치로 출력하는 제3 데이터전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위칭신호 접속부는,
    상기 원격제어장치로부터 표준시간 데이터를 입력받아 상기 상태변동검사부가 인식할 수 있는 형태의 데이터로 변환하는 제3 표준시간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 직류전원 공급부는,
    상기 원격제어장치와 통신을 수행하여 수신된 전원 제어와 관련된 명령 데이터를 처리하여 전원 구동 신호로 변환하는 전원제어통신부; 및
    상기 전원제어통신부로부터 전원 제어와 관련된 명령 데이터를 수신하여 해당 직류 전원을 상기 발사체로 공급하는 직류전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전원제어통신부는 상기 원격제어장치와 TCP/IP 기반의 통신을 수행하고, 상기 직류전원부와 GPIB 기반의 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 원격제어장치는,
    상기 발사체 제어컴퓨터로부터 발생되는 명령들을 인증하여 상기 근격제어장치로 전달하고, 상기 발사체 제어컴퓨터로부터 발생되는 상기 명령 데이터를 총괄 관리하는 명령 제어 서버;
    상기 근격제어장치로부터 전송된 상기 상태 정보 데이터를 수집하여 분배하는 데이터 분배 서버; 및
    상기 데이터 분배 서버에서 전송받은 상태 정보 데이터를 사전에 설정된 저장주기에 따라 저장하여 추후 데이터 요청시 열람할 수 있도록 하는 데이터 저장 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 명령 제어 서버는 유닉스(unix) 운영체제로 동작하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 명령 제어 서버 및 상기 데이터 분배 서버에서 구동되는 프로그램은 Unix 기반의 C/C++ 프로그램을 이용하여 작성되는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  20. 제6항 또는 제17항에 있어서,
    상기 데이터 분배 서버는,
    상기 PCM 데이터 접속부로부터 출력된 제1 상태 정보 데이터, 상기 아날로그신호 접속부로부터 출력된 제2 상태 정보 데이터 및 상기 스위칭신호 접속부로부터 출력된 제3 상태 정보 데이터를 입력받는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 명령 제어 서버는,
    상기 발사체 제어 컴퓨터의 IP 주소 및 상기 발사체 제어 컴퓨터를 통하여 접속 가능한 로그인 데이터와 접속된 장치의 IP 주소 및 입력된 로그인 데이터를 비교하여 인증하는 명령인증부;
    일정 시간마다 업데이트되어 상기 발사체에 대한 최신 데이터를 저장하는 제1 발사체 데이터부;
    상기 발사체 제어 컴퓨터로부터 수신된 명령 데이터를 상기 근격제어장치로 전달하기 전에 상기 발사체가 해당 명령 데이터를 수행할 준비가 되었는지를 상기 발사체 데이터부에 저장된 데이터를 활용하여 판단하는 선행처리로직부;
    상기 발사체의 상태 정보 데이터 일부를 상기 데이터 분배 서버로 궤환하여 목표값 또는 기준값과 비교한 후 차이를 제어하기 위한 조작 신호를 생성하고, 상기 조작 신호를 상기 근격제어장치로 출력하는 폐루프제어부;
    사전에 설정된 시간에 따라 일련의 명령을 연속적으로 생성하며, 상기 발사체에 대한 상태 정보 데이터가 정상범위를 벗어나게 되면 자동시퀀스를 중지하는 자동시퀀스명령부;
    상기 발사체 제어 컴퓨터로부터 수신된 명령 데이터를 상기 근격제어장치의 해당 접속장비로 전송하는 명령전송부; 및
    표준시간을 제공하고 상기 근격제어장치의 동작에 대한 표준 시간을 제공하는 표준시간 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 데이터 분배 서버는,
    상기 근격제어장치으로부터 출력된 상태 정보 데이터를 일괄적으로 수신하여 해당 장치로 전송하는 데이터 수집부;
    미리 저장되어 있는 상태 정보 데이터의 포맷과 상기 데이터 수집부로부터 전송받은 상태 정보 데이터의 포맷을 비교하여 상태 정보 데이터의 사용여부를 판단하는 데이터상태확인부;
    상기 포맷이 정상인 상태 정보 데이터에 포함된 정보가 사전에 설정된 범위 내에 있는지 여부를 판단하는 정상범위확인부;
    포맷이 정상적이라고 판단된 상태 정보 데이터를 상기 정상범위확인부로 송신하고, 상기 정상범위확인부에 의하여 판단된 결과를 추가하여 전송하는 데이터분배부;
    상기 데이터 분배부로부터 전송받은 상태 정보 데이터를 계속적으로 갱신하여 항상 최신의 데이터가 유지되도록 하는 제2 발사체데이터부; 및
    상기 제2 발사체데이터부에 저장된 데이터를 전송하는 제4 데이터전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
  23. 제9항 또는 제11항 또는 제13항 또는 제21항 또는 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 데이터 전송부, 제2 데이터전송부, 제3 데이터전송부, 명령전송부 및 제4 데이터전송부 중 적어도 하나는 TCP/IP 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체 지상제어시스템.
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