KR20120089517A - 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법 - Google Patents

인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120089517A
KR20120089517A KR1020100128326A KR20100128326A KR20120089517A KR 20120089517 A KR20120089517 A KR 20120089517A KR 1020100128326 A KR1020100128326 A KR 1020100128326A KR 20100128326 A KR20100128326 A KR 20100128326A KR 20120089517 A KR20120089517 A KR 20120089517A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
satellite
space
collision
probability
space debris
Prior art date
Application number
KR1020100128326A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101222501B1 (ko
Inventor
김해동
Original Assignee
한국항공우주연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공우주연구원 filed Critical 한국항공우주연구원
Priority to KR1020100128326A priority Critical patent/KR101222501B1/ko
Publication of KR20120089517A publication Critical patent/KR20120089517A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101222501B1 publication Critical patent/KR101222501B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • B64G1/56—Protection against meteoroids or space debris
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/242—Orbits and trajectories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
    • B64G1/68—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for of meteoroid or space debris detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G3/00—Observing or tracking cosmonautic vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Critical Care (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 인공위성과의 충돌위험이 있는 복수의 우주파편이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 우주파편의 궤도를 예측하고, 인공위성이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 인공위성의 궤도를 예측하는 궤도예측부, 궤도예측부에서 예측된 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 우주파편과 인공위성의 충돌확률을 산출하는 확률계산부 및 확률계산부에서 산출된 충돌확률에 기초하여 인공위성의 궤도를 조정하는 기동분석부를 포함한다.

Description

인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법{System and Method for Collision Risk Management between Satellite and Space Debris}
본 발명은 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 우주파편과 인공위성의 이동궤적에 따른 추적정보에 근거하여 미래궤적을 예측하고, 우주파편과 인공위성 사이의 충돌확률을 산출한 후, 충돌확률에 따라 인공위성의 궤도조정계획을 생성하는 과정을 자동화하기 위한 인공위성 충돌위험관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우주파편(Space Derbis)은 우주공간에 부유하는 물체들로써 우주쓰레기(Space Junk)로 불리우기도 한다.
우주파편은 운용이 중지되거나 임무가 종료되어 우주공간에 방치된 인공위성 및 이들 인공위성들간의 충돌 또는 인위적인 충격으로 인하여 발생된 우주파편, 발사체의 외벽에 도색되었던 페인트, 인공위성의 엔진에서 배출되는 미세한 연료분진 및 우주비행사가 우주공간에서 작업 수행 중에 분실한 각종 도구들을 나타낸다.
실제로 1kg인 우주파편이 10km/s로 우주공간을 부유하다 1,000kg 중량의 인공위성과 충돌할 경우 인공위성이 완전히 파괴가 될 수 있을 만큼의 파괴력을 지니고 있다.
현재 우주공간 상에는 충돌 시 인공위성의 기능 일부 혹은 전체를 상실시킬 수 있는 직경 1cm 이상 크기의 우주파편이 약 600,000여개 이상 있는 것으로 추정되며, 추적이 가능한 직경 10cm 이상 크기의 우주파편은 약 19,200여개 인 것으로 관측되어지고 있다. 또한, 우주파편의 개수는 해마다 기하급수적으로 증가할 것으로 예측되어지고 있다.
이러한 우주파편들의 증가로 인한 우주환경의 악화는 현재 운용중인 인공위성들의 정상적인 운용을 중단시키거나 인공위성의 영구적인 기능상실을 유발할 수 있으며, 향후 인공위성 발사 시 인공위성의 정상운용을 위한 임무궤도 선정에 큰 영향을 줄 수 있다.
이에, 지난 1990년대부터 우주선진국들은 우주파편 충돌위험으로부터 자국의 인공위성들을 보호하기 위해 우주파편 충돌위험분석 시스템을 개발하고 있다. 대표적인 충돌위험 확률계산 시스템으로는 미국 NASA의 ORDEM, 유럽우주기구 ESA의 MASTER등이 있다. 프랑스 CNES의 CRASS는 미국 NORAD의 TLE (Two-line elements)를 이용한 자국 위성들과 우주파편들간의 상호 충돌위험을 예측, 관리하는 기능을 보유하고 있다.
하지만, 이들 시스템들은 대부분 사용자가 수동으로 운용하거나 일부 기능들을 사용자가 수동적으로 판단, 조작하도록 함으로써 관련 업무에 대해 장기간 훈련 받거나 익숙한 전문가의 분석작업을 필요로 한다. 특히, 우주파편 충돌위험에 대한 전반적인 관리를 위한 충돌확률모델 적용결과 비교분석, 우주파편 궤도예측에 따른 오차분석, 충돌회피를 위한 기동계획 (Maneuvering Plan) 수립 및 기동 전후 충돌위험 재평가, 기동계획 수립 시 연료절감을 위한 최적화 고려 등과 같은 다양한 분석작업들을 사용자가 수동으로 처리하여야 한다.
이로 인해, 시스템운용에 따른 비용이 증가하는 문제점이 발생하고, 각 분석작업에 소요되는 시간도 증가하므로 예기치 않은 인공위성과 우주파편과의 충돌위험분석 및 회피를 위한 방어책 마련에 어려움이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 인공위성과의 충돌위험성이 있는 우주파편의 궤도를 예측하여 운용 중인 인공위성의 궤도조정을 수행할 수 있도록 하여 인공위성이 우주파편과의 충돌할 수 있는 위험을 방지할 수 있도록 하기 위한 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수 개의 인공위성과 복수 개의 우주파편 사이의 충돌위험을 동시다발적으로 자동 관리할 수 있도록 하기 위한 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템은 인공위성과의 충돌위험이 있는 복수의 우주파편이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 우주파편의 궤도를 예측하고, 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 상기 인공위성의 궤도를 예측하는 궤도예측부, 상기 궤도예측부에서 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 충돌확률을 산출하는 확률계산부 및 상기 확률계산부에서 산출된 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 기동분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률계산부는, 상기 궤도예측부에서 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 1차 충돌확률을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 궤도예측부는, 상기 1차 충돌확률이 임계치를 초과하면, 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 추가 정보를 기초로 상기 인공위성의 궤도를 재예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률계산부는, 상기 재예측된 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 2차 충돌확률을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률계산부는, 상기 2차 충돌확률이 임계치를 초과하면 상기 2차 충돌확률을 상기 기동분석부로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기동분석부는, 상기 2차 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하고, 상기 조정된 궤도에 따라 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기동분석부는, 상기 시뮬레이션의 수행결과가 특정 조건을 만족하면 상기 시뮬레이션의 결과를 저장하고, 상기 인공위성의 관리단말로 상기 결과를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확률계산부는, 상기 인공위성과 상기 우주파편과의 최소충돌거리, 최대충돌확률, 상기 우주파편의 위치에 대한 오차 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 충돌확률을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인공위성의 이동궤적에 대한 추가 정보를 수신하기 위해 관제국과의 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법은 충돌위험관리 시스템은 상기 인공위성과의 충돌위험이 있는 복수의 우주파편이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 우주파편의 궤도를 예측하는 단계, 상기 시스템은 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 상기 인공위성의 궤도를 예측하는 단계, 상기 시스템은 상기 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 충돌확률을 산출하는 단계 및 상기 시스템은 상기 산출된 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 우주파편의 궤도를 예측하는 단계 이후에, 상기 시스템은 상기 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 1차 충돌확률을 산출하는 단계 및 상기 시스템은 상기 1차 충돌확률이 임계치를 초과하면 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 추가 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 우주파편과 상기 인공위성의 충돌확률을 산출하는 단계는, 상기 시스템은 상기 수신된 추가 정보로 상기 인공위성의 궤도를 재예측하고, 상기 우주파편의 궤도를 재예측하는 단계 및 상기 시스템은 상기 재예측된 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 2차 충돌확률을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계는, 상기 시스템은 상기 2차 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계 이후에, 상기 시스템은 상기 조정된 궤도에 따라 시뮬레이션을 수행하는 단계 및 상기 시스템은 상기 시뮬레이션의 수행결과가 특정 조건을 만족하면 상기 시뮬레이션의 결과를 저장하고, 상기 인공위성의 관리단말로 상기 결과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 본 발명은 인공위성과의 충돌위험성이 있는 우주파편의 궤도를 예측하여 운용 중인 인공위성의 궤도조정을 수행함으로써, 인공위성이 우주파편과의 충돌할 수 있는 위험을 방지할 수 있는 효과가 있고, 궤도조정 시 소모되는 연료 및 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 인공위성과 복수 개의 우주파편 사이의 충돌위험을 동시다발적으로 자동 관리할 수 있도록 함으로써, 시스템 운용비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템의 주요 구성을 나타내는 블록도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법을 나타내는 순서도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템(100, 이하 시스템이라 함)은 통신부(110), 입력부(120), 출력부(130), 저장부(140), 제어부(150)를 포함하고, 저장부(140)는 위성정보DB(141), 파편정보DB(142)를 구비하며, 제어부(150)는 궤도예측부(151), 확률계산부(152), 기동분석부(153)를 구비한다.
통신부(110)는 제어부(150)의 제어 하에 접속된 관제부(미도시), 인공위성의 관리단말(미도시), 우주파편 정보를 제공하기 위한 서버(예컨대, NORAD TLE DB site)와의 유선통신 또는 무선통신을 수행한다. 일례로 통신부(110)는 유무선 인터넷망에 접속 가능한 통신모듈이다. 통신부(110)는 공지의 모뎀과 유무선 랜 등으로 이루어질 수 있다.
입력부(120)는 시스템(100)의 동작을 제어하기 위하여 사용자로부터 입력된 키에 대응되는 신호를 생성한 후, 이를 제어부(150)로 제공한다. 입력부(120)는 통상적인 키패드로 구성될 수 있으며, 터치스크린, 터치패드 등으로 구성될 수 있다.
출력부(130)는 제어부(150)의 제어에 의해 시스템(100)의 내부 블록에서 이루어지는 일련의 동작상태와 동작결과 및 다수의 정보를 표시한다. 이때, 출력부(130)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode), AM OLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 디스플레이 장치로 구성될 수 있다.
본 발명에서 출력부(130)의 디스플레이 장치가 터치스크린으로 구성될 경우 터치스크린은 입력부(120) 및 출력부(130)의 기능을 동시에 수행한다. 또한, 터치스크린은 사용자의 손이나 스타일러스(stylus)에 의해 정보를 입력받는다.
저장부(140)는 제어부(150)의 제어에 의해 시스템(100)을 제어하기 위한 프로그램의 동작과 관련된 정보 및 프로그램(예컨대, 응용소프트웨어인 STK)을 저장한다.
위성정보DB(141)는 통신부(110)를 통해 관제국으로부터 수신된 인공위성의 정보를 저장하고, 파편정보DB(142)는 NORAD TLE DB Site를 통해 수신된 우주파편의 정보를 저장한다.
제어부(150)는 시스템(100)에서 이루어지는 전반적인 동작에 대한 제어를 담당한다. 제어부(150)의 구체적인 제어기능에 대해서는 이하 각 구성요소에 대한 설명에서 함께 설명하기로 한다.
궤도예측부(151)는 인공위성의 관리단말(미도시)로부터 인공위성의 궤도조정여부 확인요청이 수신되거나, 입력부(120)를 통해 관리자로부터 입력된 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험분석 시작시각이 도래하면 위성정보DB(141) 및 파편정보DB(142)에 저장된 인공위성 및 우주파편의 정보를 1차적으로 획득한다. 이때, 1차적으로 획득한 정보를 1차 정보라 하며, 1차 정보는 인공위성 및 우주파편의 궤도데이터를 나타낸다.
궤도예측부(151)는 획득된 1차 정보에 기초하여 인공위성 및 우주파편의 궤도를 예측한다. 궤도예측부(151)는 NORAD TLE 데이터를 이용하게 되므로 SGP4 궤도전파기를 구동하여 인공위성 및 우주파편의 궤도를 예측하는 것이 바람직하다.
또한, 궤도예측부(151)는 확률계산부(152)로부터의 요청에 따라 인공위성 및 우주파편의 정밀한 궤도 정보 및 위치오차정보 등의 정보를 2차적으로 획득하고, 획득된 2차 정보를 기초로 인공위성의 궤도를 재예측한다. 이때, 궤도예측부(151)는 NORAD TLE 데이터를 이용하여 위치오차정보를 별도로 분석하고 TLE 데이터를 관측데이터로 이용함으로써, 원본 NORAD TLE 데이터보다 정밀도가 상향된 궤도를 예측할 수 있다. 궤도예측부(151)는 정밀궤도예측모델(High Precision Orbit Propagator, HPOP)를 이용하여 인공위성의 궤도를 재예측하는 것이 바람직하다.
한편, 궤도예측부(151)는 재예측된 인공위성의 궤도를 기초로 인공위성과 충돌가능성이 있는 우주파편의 궤도를 보다 상세하게 재예측한다.
확률계산부(152)는 궤도예측부(151)에서 예측된 인공위성과 우주파편의 궤도를 기초로 인공위성과 우주파편의 1차 충돌확률을 계산한다. 이때, 확률계산부(152)는 포와송방법, Kessler 플럭스방법, CPA(Closest Point Approach) 등과 같은 다양한 방법에 의한 1차 충돌확률을 계산하는 것이 바람직하다. 확률계산부(152)는 인공위성과 우주파편의 기본적인 충돌확률 및 최소충돌거리(,?)를 계산하여, 충돌확률 즉, 계산치와 기저장된 임계치를 비교하여 계산치가 임계치를 초과하면 계산치를 인공위성의 관리단말로 계산결과를 전송한다.
그리고 확률계산부(152)는 계산된 계산치가 임계치를 초과하면 인공위성과 우주파편의 보다 정밀한 궤도정보를 포함하는 2차 정보를 기초로 하는 인공위성의 궤도 재예측을 궤도예측부(151)에 요청한다.
확률계산부(152)는 궤도예측부(151)에서 재예측된 인공위성과 우주파편의 궤도를 기초로 1차 충돌확률보다 신뢰성이 높은 인공위성과 우주파편의 2차 충돌확률을 계산한다. 이때, 확률계산부(152)는 2차 출동확률의 결과가 임계치를 초과하면 2차 충돌확률의 결과를 기동분석부(153)로 제공한다.
한편, 확률계산부(152)는 기동분석부(153)에 의해 생성된 충돌회피 궤도기동 계획의 시뮬레이션 결과를 토대로 인공위성이 궤도를 이동한 경우 우주파편과의 충돌위험이 소멸되는지 여부를 재해석한다.
기동분석부(153)는 인공위성의 궤도를 조정할 수 있는 궤도조정계획을 수립하고, 수립된 궤도조정계획에 기초하여 시뮬레이션을 수행한다.
기동분석부(153)는 시뮬레이션의 결과 우주파편과 인공위성 간의 최소충돌거리가 일정 조건을 만족하는지 확인한 후, 궤도조정계획의 시뮬레이션 결과가 일정 조건을 만족하면 시뮬레이션의 결과를 최종 상세궤도조정계획으로 저장하고, 인공위성의 관리단말로 최종 상세궤도조정계획을 전송한다.
이때, 기동분석부(153)는 확률계산부(152)에서 계산된 최소충돌거리를 기초로 최소한의 연료소모 상태에서 궤도기동효과를 극대화할 수 있는 최적화된 충돌회피 궤도기동 계획을 생성한다. 이때, 기동분석부(153)는 최적화 알고리즘으로 유전알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, S11단계에서 제어부(150)는 인공위성의 관리단말(미도시)로부터 인공위성의 궤도조정여부 확인요청이 수신되면 저장부(140)에 저장된 인공위성 및 우주파편의 1차 정보를 획득한다. 이때, 1차 정보는 인공위성 및 우주파편의 궤도데이터를 나타낸다.
S12단계에서 제어부(150)는 획득된 1차 정보에 기초하여 인공위성 및 우주파편의 궤도를 예측한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 SGP4 궤도전파기를 구동하여 인공위성 및 우주파편의 궤도를 예측하는 것이 바람직하다.
이후, S13단계에서 제어부(150)는 예측된 인공위성과 우주파편의 궤도를 기초로 인공위성과 우주파편의 1차 충돌확률을 계산한다. 이때, 제어부(150)는 인공위성과 우주파편의 기본적인 충돌확률 및 최소충돌거리(,?)를 계산한다.
S14단계에서 제어부(150)는 S13단계의 계산결과 즉, 계산치와 기저장된 임계치를 비교하여 계산치가 임계치를 초과하면 S15단계로 진행하여 계산결과를 저장하고 S16단계로 진행하여 인공위성의 관리단말로 계산결과를 전송한 후 S17단계로 진행한다.
반대로, 계산치가 임계치를 초과하지 않으면 제어부(150)는 인공위성마다 설정된 수행시각까지 대기한 이후에 수행시각이 되면 S11단계로 회귀하여 상기의 단계들을 반복하여 수행한다.
S17단계에서 제어부(150)는 인공위성의 2차 정보를 획득한다. 이때, 제어부(150)는 관제국으로부터 인공위성의 정밀한 궤도데이터를 수신하는 것으로 2차 정보는 1차 정보보다 상세한 궤도데이터를 나타낸다.
S18단계에서 제어부(150)는 2차 정보를 기초로 인공위성의 궤도를 재예측한다. 이때, 제어부(150)는 정밀궤도예측모델(High Precision Orbit Propagator, HPOP)를 이용하여 인공위성의 궤도를 재예측하는 것이 바람직하다.
S19단계에서 제어부(150)는 재예측된 인공위성의 궤도를 기초로 인공위성과 충돌가능성이 있는 우주파편의 궤도를 재예측하여 S12단계에서 예측된 우주파편의 궤도보다 상세한 궤도를 재예측한다.
이후, S20단계에서 제어부(150)는 재예측된 인공위성과 우주파편의 궤도를 기초로 1차 충돌확률보다 신뢰성이 높은 인공위성과 우주파편의 2차 충돌확률을 계산한다. 이때, 제어부(150)는 인공위성과 우주파편의 상세 충돌확률 및 최소충돌거리(,?)를 계산한다.
S21단계에서 제어부(150)는 S20단계의 계산결과 즉, 계산치와 기저장된 임계치를 비교하여 계산치가 임계치를 초과하면 S22단계로 진행하고, 계산치가 임계치를 초과하지 않으면 S15단계로 회귀하여 상기의 단계들을 반복하여 수행한다.
이어서, S22단계에서 제어부(150)는 인공위성의 궤도를 조정할 수 있는 궤도조정계획을 수립하고, S23단계에서 제어부(150)는 수립된 궤도조정계획에 기초하여 시뮬레이션을 수행한다.
S24단계에서 제어부(150)는 시뮬레이션의 결과 우주파편과 인공위성 간의 최소충돌거리가 일정 조건을 만족하는지 확인한다. S24단계의 확인결과, 궤도조정계획의 시뮬레이션 결과가 일정 조건을 만족하면 제어부(150)는 S25단계로 진행하고, 일정 조건을 만족하지 않으면 제어부(150)는 S22단계로 회귀하여 궤도를 재조정한다.
이후, S25단계에서 제어부(150)는 시뮬레이션의 결과를 최종 상세궤도조정계획으로 저장하고, S26단계로 진행하여 인공위성의 관리단말로 최종 상세궤도조정계획을 전송한다.
S27단계에서 제어부(150)는 인공위성의 관리단말로 알람을 제공하여 인공위성의 운용자가 신속하게 충돌경보를 인지할 수 있도록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 인공위성 충돌위험관리 시스템
110: 통신부 120: 입력부
130: 출력부 140: 저장부
141: 위성정보DB 142: 파편정보DB
150: 제어부 151: 궤도예측부
152: 확률계산부 153: 기동분석부

Claims (14)

  1. 인공위성과의 충돌위험이 있는 복수의 우주파편이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 우주파편의 궤도를 예측하고, 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 상기 인공위성의 궤도를 예측하는 궤도예측부;
    상기 궤도예측부에서 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 충돌확률을 산출하는 확률계산부; 및
    상기 확률계산부에서 산출된 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 기동분석부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확률계산부는,
    상기 궤도예측부에서 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 1차 충돌확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 궤도예측부는,
    상기 1차 충돌확률이 임계치를 초과하면, 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 추가 정보를 기초로 상기 인공위성의 궤도를 재예측하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 확률계산부는,
    상기 재예측된 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 2차 충돌확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확률계산부는,
    상기 2차 충돌확률이 임계치를 초과하면 상기 2차 충돌확률을 상기 기동분석부로 제공하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기동분석부는,
    상기 2차 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하고, 상기 조정된 궤도에 따라 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기동분석부는,
    상기 시뮬레이션의 수행결과가 특정 조건을 만족하면 상기 시뮬레이션의 결과를 저장하고, 상기 인공위성의 관리단말로 상기 결과를 제공하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 확률계산부는,
    상기 인공위성과 상기 우주파편과의 최소충돌거리, 최대충돌확률, 상기 우주파편의 위치에 대한 오차 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 충돌확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인공위성의 이동궤적에 대한 추가 정보를 수신하기 위해 관제국과의 통신을 수행하는 통신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템.
  10. 충돌위험관리 시스템은 상기 인공위성과의 충돌위험이 있는 복수의 우주파편이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 우주파편의 궤도를 예측하는 단계;
    상기 시스템은 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 정보를 기초로 상기 인공위성의 궤도를 예측하는 단계;
    상기 시스템은 상기 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 충돌확률을 산출하는 단계; 및
    상기 시스템은 상기 산출된 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 우주파편의 궤도를 예측하는 단계 이후에,
    상기 시스템은 상기 예측된 상기 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 1차 충돌확률을 산출하는 단계; 및
    상기 시스템은 상기 1차 충돌확률이 임계치를 초과하면 상기 인공위성이 이동한 궤적에 관한 추가 정보를 수신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 우주파편과 상기 인공위성의 충돌확률을 산출하는 단계는,
    상기 시스템은 상기 수신된 추가 정보로 상기 인공위성의 궤도를 재예측하고, 상기 우주파편의 궤도를 재예측하는 단계; 및
    상기 시스템은 상기 재예측된 우주파편 및 인공위성의 궤도를 기초로 상기 우주파편과 상기 인공위성의 2차 충돌확률을 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계는,
    상기 시스템은 상기 2차 충돌확률에 기초하여 상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계인 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 인공위성의 궤도를 조정하는 단계 이후에,
    상기 시스템은 상기 조정된 궤도에 따라 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    상기 시스템은 상기 시뮬레이션의 수행결과가 특정 조건을 만족하면 상기 시뮬레이션의 결과를 저장하고, 상기 인공위성의 관리단말로 상기 결과를 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 방법.
KR1020100128326A 2010-12-15 2010-12-15 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법 KR101222501B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100128326A KR101222501B1 (ko) 2010-12-15 2010-12-15 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100128326A KR101222501B1 (ko) 2010-12-15 2010-12-15 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120089517A true KR20120089517A (ko) 2012-08-13
KR101222501B1 KR101222501B1 (ko) 2013-01-16

Family

ID=46874212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100128326A KR101222501B1 (ko) 2010-12-15 2010-12-15 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101222501B1 (ko)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371399B1 (ko) * 2012-12-18 2014-03-10 한국항공우주연구원 인공위성의 우주파편 충돌회피기동 계획 시스템 및 방법
WO2015064818A1 (ko) * 2013-10-28 2015-05-07 한국항공우주연구원 Ｃｓｍ 기반 충돌위험 분석 시스템
KR20150104961A (ko) * 2014-03-07 2015-09-16 한국전자통신연구원 우주 물체 폐기 장치 및 우주 물체 폐기 방법
KR20160059729A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 한국항공우주연구원 Ｔｌｅ 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
CN107066641A (zh) * 2016-11-23 2017-08-18 清华大学 大规模空间碎片分布演化的数值计算方法及系统
KR20180056227A (ko) 2016-11-18 2018-05-28 현주 우주 쓰레기를 처리하기 위한 방법
KR101877382B1 (ko) * 2017-08-16 2018-07-12 한국항공우주연구원 Tle 보상기법을 적용한 tle 생성방법 및 이를 이용한 생성장치
WO2018221915A1 (ko) * 2017-05-30 2018-12-06 한양대학교 산학협력단 다수의 이동체들 사이의 충돌 예측 및 근접관계의 회피 방법
KR20190104965A (ko) * 2019-09-02 2019-09-11 한국과학기술원 우주물체의 궤도 수명 및 생존성 예측 방법 및 장치
KR20190135157A (ko) * 2018-05-28 2019-12-06 한양대학교 산학협력단 다수의 이동체들 사이의 충돌 예측 및 근접관계의 회피 방법
KR20190135439A (ko) * 2019-10-28 2019-12-06 한양대학교 산학협력단 다수의 이동체들 사이의 충돌 예측 및 근접관계의 회피 방법
KR20200134799A (ko) * 2019-05-23 2020-12-02 한국 천문 연구원 우주물체 충돌 평가와 확률 계산 방법
CN112623283A (zh) * 2020-12-30 2021-04-09 苏州三六零智能安全科技有限公司 太空物体异常检测方法、装置、设备及存储介质
CN116812172A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 北京航天驭星科技有限公司 卫星轨道控制方法、轨道控制系统、电子设备、介质
CN116861241A (zh) * 2023-07-11 2023-10-10 北京天工科仪空间技术有限公司 一种基于人工智能的空间碎片碰撞概率预测方法、系统、终端及存储介质
CN116911080A (zh) * 2023-09-14 2023-10-20 北京国星创图科技有限公司 一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法
WO2023229287A1 (ko) * 2022-05-23 2023-11-30 김한익 충돌 후보 객체 결정 방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체
CN117744502A (zh) * 2024-02-07 2024-03-22 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种基于兵棋的轨道碎片演化方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6757612B1 (en) 2001-07-06 2004-06-29 Oceanit Laboratories, Inc. Phenomenological orbital debris impact risk assessment model and software
US6820006B2 (en) 2002-07-30 2004-11-16 The Aerospace Corporation Vehicular trajectory collision conflict prediction method
KR100646856B1 (ko) 2005-09-29 2006-11-23 한국전자통신연구원 인공위성 관제를 위한 통합된 임무분석계획 장치 및 그방법
US7437246B2 (en) 2006-08-01 2008-10-14 Raytheon Company Method of determining a collision avoidance maneuver

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371399B1 (ko) * 2012-12-18 2014-03-10 한국항공우주연구원 인공위성의 우주파편 충돌회피기동 계획 시스템 및 방법
WO2015064818A1 (ko) * 2013-10-28 2015-05-07 한국항공우주연구원 Ｃｓｍ 기반 충돌위험 분석 시스템
KR20150104961A (ko) * 2014-03-07 2015-09-16 한국전자통신연구원 우주 물체 폐기 장치 및 우주 물체 폐기 방법
KR20160059729A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 한국항공우주연구원 Ｔｌｅ 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
KR20180056227A (ko) 2016-11-18 2018-05-28 현주 우주 쓰레기를 처리하기 위한 방법
CN107066641A (zh) * 2016-11-23 2017-08-18 清华大学 大规模空间碎片分布演化的数值计算方法及系统
CN107066641B (zh) * 2016-11-23 2018-05-11 清华大学 大规模空间碎片分布演化的数值计算方法及系统
WO2018221915A1 (ko) * 2017-05-30 2018-12-06 한양대학교 산학협력단 다수의 이동체들 사이의 충돌 예측 및 근접관계의 회피 방법
US11508248B2 (en) 2017-05-30 2022-11-22 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Method for predicting collision and avoiding conflict between multiple moving bodies
KR101877382B1 (ko) * 2017-08-16 2018-07-12 한국항공우주연구원 Tle 보상기법을 적용한 tle 생성방법 및 이를 이용한 생성장치
KR20190135157A (ko) * 2018-05-28 2019-12-06 한양대학교 산학협력단 다수의 이동체들 사이의 충돌 예측 및 근접관계의 회피 방법
KR20200134799A (ko) * 2019-05-23 2020-12-02 한국 천문 연구원 우주물체 충돌 평가와 확률 계산 방법
KR20190104965A (ko) * 2019-09-02 2019-09-11 한국과학기술원 우주물체의 궤도 수명 및 생존성 예측 방법 및 장치
KR20190135439A (ko) * 2019-10-28 2019-12-06 한양대학교 산학협력단 다수의 이동체들 사이의 충돌 예측 및 근접관계의 회피 방법
CN112623283A (zh) * 2020-12-30 2021-04-09 苏州三六零智能安全科技有限公司 太空物体异常检测方法、装置、设备及存储介质
WO2023229287A1 (ko) * 2022-05-23 2023-11-30 김한익 충돌 후보 객체 결정 방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체
CN116861241A (zh) * 2023-07-11 2023-10-10 北京天工科仪空间技术有限公司 一种基于人工智能的空间碎片碰撞概率预测方法、系统、终端及存储介质
CN116861241B (zh) * 2023-07-11 2024-02-20 北京天工科仪空间技术有限公司 一种基于人工智能的空间碎片碰撞概率预测方法和系统
CN116812172A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 北京航天驭星科技有限公司 卫星轨道控制方法、轨道控制系统、电子设备、介质
CN116812172B (zh) * 2023-08-29 2023-10-31 北京航天驭星科技有限公司 卫星轨道控制方法、轨道控制系统、电子设备、介质
CN116911080A (zh) * 2023-09-14 2023-10-20 北京国星创图科技有限公司 一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法
CN116911080B (zh) * 2023-09-14 2023-12-08 北京国星创图科技有限公司 一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法
CN117744502A (zh) * 2024-02-07 2024-03-22 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种基于兵棋的轨道碎片演化方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101222501B1 (ko) 2013-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101222501B1 (ko) 인공위성과 우주파편 사이의 충돌위험관리 시스템 및 방법
US20220122473A1 (en) Computer aided dispatch of drones
US5951609A (en) Method and system for autonomous spacecraft control
RU2608899C2 (ru) Автономная спутниковая орбитальная система уклонения от космического мусора
US7428405B2 (en) Automatic operation system and method for automating satellite control operation and satellite ground control system using the same
US9567080B2 (en) Goal-based planning system
Rathnasabapathy et al. Space sustainability rating: Designing a composite indicator to incentivise satellite operators to pursue long-term sustainability of the space environment
JP2019055728A (ja) 太陽フレア回避装置
Flohrer et al. CREAM-ESA’s proposal for collision risk estimation and automated mitigation
Sánchez-Ortiz et al. Collision avoidance manoeuvres during spacecraft mission lifetime: Risk reduction and required δv
US20220170810A1 (en) Time-and data-efficient assurance of leak detection
US8838297B2 (en) Apparatus and method for forecasting geostationary satellite error
EP2960988B1 (en) Antenna array optimization system
CN110011725B (zh) 中继卫星跟踪方法及装置
Hobbs et al. Risk-based formal requirement elicitation for automatic spacecraft maneuvering
EP3684665B1 (en) Positioning at least one vehicle in relation to a set of moving targets
KR20080050962A (ko) 복수의 위성을 관제하기 위한 위성 관제 시스템 및 그 방법
CN115103360A (zh) 卫星通信中的用户终端鉴权方法、卫星通信系统、计算机装置及存储介质
FR3062745A1 (fr) Dispositif et procede de gestion de vol securise d'un aeronef.
EP2800032A1 (en) Goal-based planning system
JP5295001B2 (ja) 運用管制装置
US11797004B2 (en) Causing a robot to execute a mission using a task graph and a task library
Gavin NASA's Orbital Debris Conjuction Assessment and Collision Avoidance Strategy
Krag et al. ESA's Space Safety Programme
CN114637322B (zh) 一种高轨卫星防撞方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170224

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190104

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 8