KR20190065790A - 우주환경 시뮬레이션 장치 및 우주환경 시뮬레이션 방법 - Google Patents

우주환경 시뮬레이션 장치 및 우주환경 시뮬레이션 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우주환경 시뮬레이션 장치 및 우주환경 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 우주환경 시뮬레이션 장치는, 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시하는 표시부, 상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는 입력부, 상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성하는 생성부 및 상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출하는 송출부를 포함할 수 있다.

Description

우주환경 시뮬레이션 장치 및 우주환경 시뮬레이션 방법{DEVICE AND METHOD FOR SIMULATING SPACE ENVIRONMENT}
본 발명은 우주환경 시뮬레이션 장치 및 우주환경 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래 기술에서는 위성을 개발하는 과정의 각 개발 단계(EM, FM)마다 내부 서브시스템들에 대한 검증 및 시험을 수행한다. 대표적인 위성시험장치로서 EGSE(Electric Ground Support Equipment)등의 시험 장비가 활용될 수 있다.
EGSE 등의 위성시험장치는 주로 위성의 센서 또는 전력공급원의 역할을 대신할 수 있다. 또한, 위성시험장치는 실제 위성 내부 전장보드들의 정상 작동 여부를 검증하는 역할을 수행할 수 있다.
하지만, 종래 기술에서의 EGSE와 같은 위성시험장치는 실제 위성의 운용궤도 환경에 맞는 센서 출력 및 전력값을 직접 제공하지 않는 한계가 있다. 즉, 종래 기술에서의 위성시험장치를 운용하기 위하여, 사용자(엔지니어)는 직접 검증 및 시험하고자 하는 서브시스템에 대한 수치(예컨대, 센서값)를 입력해야 한다.
실제 위성이 궤도를 도는 우주환경에서의 실질적인 센서값 등을 제공하여, 보다 검증된 시험을 수행할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실제 위성의 운용 궤도 환경에 맞는 검증 명령을 생성하여 위성시험장치로 송출함으로써, 실제 위성이 운용하는 우주 환경 조건을 조성하여 보다 실질적인 환경에서 위성을 시험할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루기 위한 우주환경 시뮬레이션 장치는, 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시하는 표시부, 상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는 입력부, 상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성하는 생성부 및 상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출하는 송출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 우주환경 시뮬레이션 방법은, 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시하는 단계, 상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는 단계, 상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성하는 단계 및 상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출하는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 실제 위성의 운용 궤도 환경에 맞는 검증 명령을 생성하여 위성시험장치로 송출함으로써, 실제 위성이 운용하는 우주 환경 조건을 조성하여 보다 실질적인 환경에서 위성을 시험할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 검증 항목을 선택하고 검증 결과를 표시함으로써, 위성 운용과 사용자 조작 간 상호 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 장치를 통해 우주환경 시뮬레이션 시스템을 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 명세서에서 설명되는 우주환경 시뮬레이션 장치 및 우주환경 시뮬레이션 방법은 궤도 운용 환경을 보다 쉽게 모사하기 위해 위성시험장치와 연동되어, 위성 궤도 환경에 맞는 검증 명령을 생성함으로써, 보다 실질적인 환경에서 위성을 시험할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 시스템을 나타내는 블록도이다.
우주환경 시뮬레이션 시스템(100)은 우주환경 시뮬레이션 장치(110), 위성시험장치(120), 위성(130) 및 지상국(140)을 포함할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(110)는 위성시험장치(EGSE)(120)와 연동할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(110)는 위성 궤도 환경에 맞는 센서의 출력값 및 전력값 등을 포함하는 검증 명령을 생성하는 장치일 수 있다. 또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(110)는 검증 명령을 생성하기 위해 복수의 시뮬레이터를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 우주환경 시뮬레이션 장치(110)는 임무궤도 시뮬레이터, 전력 시뮬레이터, 온도 시뮬레이터, 태양센서 시뮬레이터, 지자기장 시뮬레이터, GPS 시뮬레이터, 지상국 시뮬레이터, 동역학 시뮬레이터 등을 포함하여 구성할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(110)는 검증 명령을 위성시험장치(120)로 송출하고, 위성시험장치(120)는 검증 명령 또는 검증 명령을 바탕으로 위성 궤도에 따른 우주환경 정보를 위성(130)으로 전달할 수 있다. 또한, 위성시험장치(120)는 위성(130) 또는 지상국(140)으로 검증 명령 또는 위성신호를 송수신한 정보를 우주환경 시뮬레이션 장치(110)로 전달할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(110)는 획득한 정보를 바탕으로 검증 명령의 유효성을 검사하거나 갱신할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(110)에 대한 보다 상세한 설명은 하기 도 2를 참고하여 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 표시부(210), 입력부(220), 생성부(230) 및 송출부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 처리부(250)를 추가하여 구성할 수 있다.
표시부(210)는 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시한다. 즉, 표시부(210)는 위성을 검증 및 시험하기 위한 항목들을 표시할 수 있다. 예를 들면, 표시부(210)는 온도, 전력, 태양센서, 지자기장, GPS, 지상국 등 위성을 구성하는 센서 및 동력원에 대한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시할 수 있다.
입력부(220)는 상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는다. 즉, 입력부(220)는 선택된 검증 항목을 검증하는데 요구되는 기본 정보 및 검증하고자 하는 궤도 운용 환경과 관련한 임무궤도를 입력 받을 수 있다. 이때, 기본 정보 및 임무궤도는 사용자에 의해 입력되거나 미리 기저장된 소정의 정보일 수 있다. 예를 들면, 기본 정보는 위성형상 정보, 열물성치, 태양센서의 배치 정보 등 검증 항목과 관련한 정보일 수 있다. 또한, 임무궤도는 우주 환경에서 위성이 이동하는 궤도일 수 있다.
생성부(230)는 상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성한다. 즉, 생성부(230)는 각각의 검증 항목에 대응하는 시뮬레이터를 활성화할 수 있다. 예를 들면, 검증 항목이 '온도'라면, 생성부(230)는 온도 시뮬레이터를 활성화할 수 있다. 또한, 생성부(230)는 기본 정보 및 임무궤도를 시뮬레이터에 대입하여 생성되는 정보를 검증 명령으로서 생성할 수 있다. 이때, 검증 명령은 시험하고자 하는 위성이 이동하는 궤도에 따른 우주 환경에서의 센서 출력값 및 전력값 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 생성부(230)는 검증 항목이 '온도'라면, 임무궤도에 따른 온도 값을 포함하는 검증 명령을 생성할 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 임무궤도에 따른, 상기 위성의 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 산출하고, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 포함하여 상기 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 임무궤도 시뮬레이터를 활성화하여, 위성이 우주 환경에서 이동하는 궤도에 따라, 위성이 위치하는 궤도위치 정보 및 위성의 자세에 관한 위성자세 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 궤도위치 정보는 위도, 경도 및 고도 값을 포함할 수 있다. 위성자세 정보는 위성을 기준으로 태양 및 지구 지향 벡터를 포함할 수 있다. 또한, 생성부(230)는 임무궤도 시뮬레이터를 기본적으로 활성화하여, 임무궤도에 따른 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를, 다른 시뮬레이터에서의 검증 명령 생성시 이용하도록 할 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 검증 항목이 '온도'이면, 위성형상 정보, 열물성치 정보, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 태양전지판의 온도를 산출하고, 상기 온도를 포함하여 상기 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 온도 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 위성형상 정보 및 열물성치 정보와, 임무궤도 시뮬레이터를 통해 산출된 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 이용하여 태양전지판에서의 온도를 산출할 수 있다. 생성부(230)는 온도 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 온도를 포함하여 검증 명령을 생성할 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 검증 항목이 '생산 전력'이면, 상기 태양전지판의 태양광 효율 정보 및 상기 온도를 이용하여 상기 생산 전력을 산출하고, 상기 생산 전력을 포함하여 상기 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 검증 항목이 '생산 전력'일 경우, 온도 시뮬레이터 및 전력 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 태양전지판의 태양광 효율 정보와, 온도 시뮬레이터로부터 산출된 온도를 이용하여 생산 전력을 산출할 수 있다. 생성부(230)는 전력 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 생산 전력을 위성시험장치로 송출할 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 검증 항목이 '태양센서'이면, 위성형상 정보, 상기 태양센서의 배치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 태양광 검출 여부 신호를 생성하고, 상기 태양광 검출 신호를 포함하여 상기 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 태양센서 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 위성형상 정보, 상기 태양센서의 배치 정보와 임무궤도 시뮬레이터를 통해 산출된 위성자세 정보를 이용하여, 임무궤도의 포인트마다 태양광이 검출되는지를 나타내는 태양광 검출 여부 신호를 생성할 수 있다. 이때, 태양광 검출 여부 신호는 위성에 장착된 태양센서로부터의 출력값일 수 있다. 생성부(230)는 태양센서 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 태양광 검출 여부 신호를 위성시험장치로 송출할 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 검증 항목이 '지자기장'이면, 상기 궤도위치 정보 및 IGRF 모델을 이용하여 지자기값을 산출하고, 상기 지자기값을 포함하여 상기 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 지자기장 시뮬레이터를 활성화하여, 임무궤도 시뮬레이터로부터 산출된 궤도위치 정보와, 기본 정보로서 입력된 IGRF(international geomagnetic reference field) 정보를 이용하여, 해당 시각에서 지구의 해당 고도, 위도 및 경도에서의 지자기값을 산출할 수 있다. 이때, 지자기값은 위성에 장착된 지자기센서로부터의 출력값일 수 있다. 생성부(230)는 지자기장 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 지자기값을 위성시험장치로 송출할 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 검증 항목이 'GPS'이면, 지구의 고도, 위도 및 경도를 이용하여 해당 위치를 나타내는 출력값을 산출하고, 상기 출력값을 포함하여 상기 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 GPS 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 지구의 고도, 위도 및 경도를 통해 GPS 수신기의 출력값을 산출할 수 있다. 또한, 생성부(230)는 위성의 GPS 수신기가 지구의 고도, 위도 및 경도를 통해 해당 위치에 관한 신호를 출력할 수 있도록 GPS 위성 신호를 산출할 수 있다. 생성부(230)는 GPS 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 출력값 또는 GPS 위성 신호를 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 생성부(230)는 상기 검증 항목이 '지상국'이면, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 위성신호를 산출하고, 실제 지상국 또는 실제 위성에서 송수신하는 실제 신호 강도로 상기 위성신호를 변환하여 상기 변환된 위성신호를 포함하는 검증 명령을 생성할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 지상국 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 실제 지상국의 위치 정보, 위성/지상국/위성시험장치 안테나의 방새패턴 정보와, 임무궤도 시뮬레이터로부터 산출된 위성자세 정보 및 궤도위치 정보를 이용하여 위성신호를 산출할 수 있다. 또한, 생성부(230)는 위성신호를 실제 지상국 또는 실제 위성에서 송수신할 때의 신호 강도로 위성신호를 변환하여 검증 명령에 포함시킬 수 있다. 또한, 생성부(230)는 실제 지상국과 실제 위성 사이의 송수신에 따른 송수신 신호 이득, 송수신 전력, 도플러 주파수 편이 효과 및 편이 주파수를 더 산출하여, 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
송출부(240)는 상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출한다. 즉, 송출부(240)는 시험을 위한 위성과 관련한 해당 위성시험장치로 임무궤도에 따른 검증 명령을 송출할 수 있다. 예를 들면, 생산 전력이 검증 항목인 경우, 송출부(240)는 전력 시뮬레이터를 통해 생성된 생산 전력을 포함한 검증 명령을 위성시험장치로 송출할 수 있다.
처리부(250)는 상기 위성시험장치를 통해 송출된 상기 검증 명령에 대한 결과값을 획득할 수 있다. 즉, 획득부(250)는 위성시험장치로 송출된 검증 명령이 위성으로 전달됨에 따라, 검증 명령에 따른 위성에 장착된 센서, 모드, 연산 등의 출력값을 결과값으로서 획득할 수 있다. 예를 들면, 획득부(250)는, 위성에서 검증 명령에 따라 기동 모드 및 제어 모드를 출력하면, 이를 결과값으로서 획득할 수 있다.
이때, 생성부(230)는 상기 결과값으로 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 갱신할 수 있다. 즉, 생성부(230)는 결과값 중 위성의 궤도위치 정보 및 위성자세 정보가 포함된 경우, 동역학 시뮬레이터를 활성화하여 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 검사 및 갱신할 수 있다.
또한, 처리부(250)는 실제 위성으로부터 송신된 실제 위성신호를 획득할 수 있다. 즉, 처리부(250)는 실제 위성과 송수신하는 지상국(또는 위성시험장치)을 통해 실제 위성신호를 획득하여, 실제 위성신호, 실제 위성신호를 송수신하는 지상국 및 위성 등을 분석하는데 사용하도록 할 수 있다.
또한, 처리부(250)는 상기 실제 위성신호를 바탕으로 상기 검증 명령에 대한 유효성을 검사할 수 있다. 즉, 처리부(250)는 실제 위성신호를 바탕으로 파악할 수 있는 우주환경에 대한 정보와 검증 명령에 포함된 모사 정보를 비교하여, 실제 조건에 부합하는 검증 명령인지 검사할 수 있다.
실시예에 따라, 표시부(210)는 상기 위성시험장치로부터 획득된 검증 결과에 따른 결과값을 표시할 수 있다. 즉, 표시부(210)는 위성의 위성신호 송신 및 수신 여부, 위성신호의 유용성 검증을 위한 검증 항목, 지상국 조종 기능을 위한 인터페이스 등을 더 표시할 수 있다.
이러한, 본 발명의 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 실제 위성의 운용 궤도 환경에 맞는 검증 명령을 생성하여 위성시험장치로 송출함으로써, 실제 위성이 운용하는 우주 환경 조건을 조성하여 보다 실질적인 환경에서 위성을 시험할 수 있다.
또한, 본 발명의 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 검증 항목을 선택하고 검증 결과를 표시함으로써, 위성 운용과 사용자 조작 간 상호 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 장치를 통해 우주환경 시뮬레이션 시스템을 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
우주환경 시뮬레이션 시스템(300)은 우주환경 시뮬레이션 장치(310) 및 위성(399)을 포함할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 궤도 운용 환경을 보다 쉽게 모사하기 위해 위성 궤도 환경에 맞는 센서값 및 전력값 등을 생성하는 우주 환경 시뮬레이션 소프트웨어 또는 시뮬레이션 소프트웨어를 구현하는 컴퓨터 장치로서 구현될 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 임무궤도 시뮬레이터(320)를 포함할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 임무궤도 시뮬레이터(320)를 통해, 임무에 따른 위성의 궤도 위치(위도/경도, 고도), 자세 정보(위성 기준 태양/지구 지향 벡터)들을 산출할 수 있다.
또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 온도 시뮬레이터(330)를 포함할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 온도 시뮬레이터(330)를 통해, 위성의 형상 정보, 열물성치 정보 및 임무궤도 시뮬레이터(320)로부터 산출된 궤도 위치, 자세 정보들로부터 태양전지판의 온도를 산출할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 전력 시뮬레이터(340)를 포함할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 전력 시뮬레이터(340)를 통해 태양전지판 면적, 태양지향 벡터, 태양 상수 및 온도 시뮬레이터(330)로부터 산출된 태양전지판 온도, 태양전지판 특성 정보를 이용하여 산출 전력을 산출할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 태양센서 시뮬레이터(350)를 포함할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 태양센서 시뮬레이터(350)를 통해, 위성 형상 정보, 태양센서의 배치 및 임무궤도 시뮬레이터(320)로부터 태양지향 벡터 정보를 받아서 태양광 검출 여부 신호(태양센서의 출력값)을 생성할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지자기장 시뮬레이터(360)를 포함할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 임무궤도 시뮬레이터(320)로부터 받은 지구 고도와 위도/경도를 통해 IGRF 등으로 지자기장 시뮬레이터(360)를 통해 지자기값(지자기센서 출력값)을 산출할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 GPS 시뮬레이터(370)를 포함할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 GPS 시뮬레이터(370)를 통해 지구 고도 및 위도/경보 정보를 통해 해당 위치의 GPS 수신기의 출력값을 산출하거나, GPS수신기가 해당 신호를 출력할 수 있도록 GPS위성 신호를 생성할 수 있다.
우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지상국 시뮬레이터(380)를 포함할 수 있다. 지상국 시뮬레이터(380)는 실제 지상국에서 위성 신호 수신 및 운용을 시험, 검증하는 모듈일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지상국 시뮬레이터(380)를 통해, 궤도 위치, 자세 정보와 지상국 위치정보, 위성 안테나, 지상국 안테나, EGSE 안테나 방사패턴 정보를 받을 수 있고, 위성이 송출하고 EGSE 안테나로 수신한 신호를 실제 지상국 안테나가 수신하는 강도 수준으로 감쇄할 수 있다. 또한, 송신 시(위성 운용모드 조작 등), 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지상국 시뮬레이터(380)를 통해, 위성이 실제 궤도상에서 받아야 되는 신호 강도에 맞는 송신 신호를 감쇄/증폭기를 통해 위성으로 송출할 수 있다. 추가로, 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지상국 시뮬레이터(380)를 통해, 사용자에게 지상국 개발 및 추후 위성 운용 시 도움을 줄 수 있도록 지상국 간 송/수신 신호 이득(Gain)과 송수신 전력, 도플러 주파수 편이 효과 및 편이 주파수를 산출할 수 있다.
또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지상국 조종 신호를 생성할 수 있다. 지상국 조종 신호는 EGSE안테나를 통해 송신되어 위성에 수신되고, 위성(399)은 이 신호 명령에 맞는 기동 모드/제어 모드를 출력 후, 이를 동역학 시뮬레이터(390)에 보내어 자세/궤도 결과를 검증하고, 이를 임무궤도 시뮬레이터(320)에 갱신할 수 있다.
또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 지상국의 위성 송수신 신호를 EGSE장비를 통해 수신하여, 사용자가 위성의 신호 송/수신 여부 및 신호의 유용성을 검증할 수 있고, 지상국 기능을 모사하여 위성 조종을 할 수 있도록 위성과 사용자 간 상호 작용을 추가할 수 있다.
또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(310)는 실제 위성 및 지상국 조건에 부합하는 지상국 송/수신 신호 감쇄 기능을 도입하여 지상 시험 중에도 보다 실제 조건에 맞는 시험/검증 환경 조성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
우선 본 실시예에 따른 우주환경 시뮬레이션 방법은 상술한 우주환경 시뮬레이션 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시한다(410). 즉, 단계(410)는 위성을 검증 및 시험하기 위한 항목들을 표시하는 과정일 수 있다. 예를 들면, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 온도, 전력, 태양센서, 지자기장, GPS, 지상국 등 위성을 구성하는 센서 및 동력원에 대한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시할 수 있다.
다음으로, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는다(420). 즉, 단계(420)는 선택된 검증 항목을 검증하는데 요구되는 기본 정보 및 검증하고자 하는 궤도 운용 환경과 관련한 임무궤도를 입력 받을 수 있다. 이때, 기본 정보 및 임무궤도는 사용자에 의해 입력되거나 미리 기저장된 소정의 정보일 수 있다. 예를 들면, 기본 정보는 위성형상 정보, 열물성치, 태양센서의 배치 정보 등 검증 항목과 관련한 정보일 수 있다. 또한, 임무궤도는 우주 환경에서 위성이 이동하는 궤도일 수 있다.
다음으로, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성한다(430). 즉, 단계(430)는 각각의 검증 항목에 대응하는 시뮬레이터를 활성화하는 과정일 수 있다. 예를 들면, 검증 항목이 '온도'라면, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 온도 시뮬레이터를 활성화할 수 있다. 또한, 단계(430)는 기본 정보 및 임무궤도를 시뮬레이터에 대입하여 생성되는 정보를 검증 명령으로서 생성하는 과정일 수 있다. 이때, 검증 명령은 시험하고자 하는 위성이 이동하는 궤도에 따른 우주 환경에서의 센서 출력값 및 전력값 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 검증 항목이 '온도'라면, 임무궤도에 따른 온도 값을 포함하는 검증 명령을 생성할 수 있다.
또한, 단계(430)는 상기 임무궤도에 따른, 상기 위성의 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 산출하고, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 임무궤도 시뮬레이터를 활성화하여, 위성이 우주 환경에서 이동하는 궤도에 따라, 위성이 위치하는 궤도위치 정보 및 위성의 자세에 관한 위성자세 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 궤도위치 정보는 위도, 경도 및 고도 값을 포함할 수 있다. 위성자세 정보는 위성을 기준으로 태양 및 지구 지향 벡터를 포함할 수 있다. 또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 임무궤도 시뮬레이터를 기본적으로 활성화하여, 임무궤도에 따른 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를, 다른 시뮬레이터에서의 검증 명령 생성시 이용하도록 할 수 있다.
또한, 단계(430)는 상기 검증 항목이 '온도'이면, 위성형상 정보, 열물성치 정보, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 태양전지판의 온도를 산출하고, 상기 온도를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 온도 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 위성형상 정보 및 열물성치 정보와, 임무궤도 시뮬레이터를 통해 산출된 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 이용하여 태양전지판에서의 온도를 산출할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 온도 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 온도를 포함하여 검증 명령을 생성할 수 있다.
또한, 단계(430)는, 상기 검증 항목이 '생산 전력'이면, 상기 태양전지판의 태양광 효율 정보 및 상기 온도를 이용하여 상기 생산 전력을 산출하고, 상기 생산 전력을 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 검증 항목이 '생산 전력'일 경우, 온도 시뮬레이터 및 전력 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 태양전지판의 태양광 효율 정보와, 온도 시뮬레이터로부터 산출된 온도를 이용하여 생산 전력을 산출할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 전력 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 생산 전력을 위성시험장치로 송출할 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 단계(430)는, 상기 검증 항목이 '태양센서'이면, 위성형상 정보, 상기 태양센서의 배치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 태양광 검출 여부 신호를 생성하고, 상기 태양광 검출 신호를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 태양센서 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 위성형상 정보, 상기 태양센서의 배치 정보와 임무궤도 시뮬레이터를 통해 산출된 위성자세 정보를 이용하여, 임무궤도의 포인트마다 태양광이 검출되는지를 나타내는 태양광 검출 여부 신호를 생성할 수 있다. 이때, 태양광 검출 여부 신호는 위성에 장착된 태양센서로부터의 출력값일 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 태양센서 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 태양광 검출 여부 신호를 위성시험장치로 송출할 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 단계(430)는, 상기 검증 항목이 '지자기장'이면, 상기 궤도위치 정보 및 IGRF 모델을 이용하여 지자기값을 산출하고, 상기 지자기값을 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 지자기장 시뮬레이터를 활성화하여, 임무궤도 시뮬레이터로부터 산출된 궤도위치 정보와, 기본 정보로서 입력된 IGRF(international geomagnetic reference field) 정보를 이용하여, 해당 시각에서 지구의 해당 고도, 위도 및 경도에서의 지자기값을 산출할 수 있다. 이때, 지자기값은 위성에 장착된 지자기센서로부터의 출력값일 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 지자기장 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 지자기값을 위성시험장치로 송출할 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 단계(430)는, 상기 검증 항목이 'GPS'이면, 지구의 고도, 위도 및 경도를 이용하여 해당 위치를 나타내는 출력값을 산출하고, 상기 출력값을 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 GPS 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 지구의 고도, 위도 및 경도를 통해 GPS 수신기의 출력값을 산출할 수 있다. 또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 위성의 GPS 수신기가 지구의 고도, 위도 및 경도를 통해 해당 위치에 관한 신호를 출력할 수 있도록 GPS 위성 신호를 산출할 수 있다. 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 GPS 시뮬레이터를 활성화함에 따라 산출된 출력값 또는 GPS 위성 신호를 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
또한, 단계(430)는, 상기 검증 항목이 '지상국'이면, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 위성신호를 산출하고, 실제 지상국 또는 실제 위성에서 송수신하는 실제 신호 강도로 상기 위성신호를 변환하여 상기 변환된 위성신호를 포함하는 검증 명령을 생성하는 과정일 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 지상국 시뮬레이터를 활성화하여, 기본 정보로서 입력된 실제 지상국의 위치 정보, 위성/지상국/위성시험장치 안테나의 방새패턴 정보와, 임무궤도 시뮬레이터로부터 산출된 위성자세 정보 및 궤도위치 정보를 이용하여 위성신호를 산출할 수 있다. 또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 위성신호를 실제 지상국 또는 실제 위성에서 송수신할 때의 신호 강도로 위성신호를 변환하여 검증 명령에 포함시킬 수 있다. 또한, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 실제 지상국과 실제 위성 사이의 송수신에 따른 송수신 신호 이득, 송수신 전력, 도플러 주파수 편이 효과 및 편이 주파수를 더 산출하여, 검증 명령에 포함시킬 수 있다.
다음으로, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출할 수 있다(440). 즉, 단계(440)는 시험을 위한 위성과 관련한 해당 위성시험장치로 임무궤도에 따른 검증 명령을 송출하는 과정일 수 있다. 예를 들면, 생산 전력이 검증 항목인 경우, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 전력 시뮬레이터를 통해 생성된 생산 전력을 포함한 검증 명령을 위성시험장치로 송출할 수 있다.
실시예에 따라, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 위성시험장치를 통해 송출된 상기 검증 명령에 대한 결과값을 획득할 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 위성시험장치로 송출된 검증 명령이 위성으로 전달됨에 따라, 검증 명령에 따른 위성에 장착된 센서, 모드, 연산 등의 출력값을 결과값으로서 획득할 수 있다. 예를 들면, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는, 위성에서 검증 명령에 따라 기동 모드 및 제어 모드를 출력하면, 이를 결과값으로서 획득할 수 있다.
실시예에 따라, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 결과값으로 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 갱신할 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 결과값 중 위성의 궤도위치 정보 및 위성자세 정보가 포함된 경우, 동역학 시뮬레이터를 활성화하여 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 검사 및 갱신할 수 있다.
실시예에 따라, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 실제 위성으로부터 송신된 실제 위성신호를 획득할 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 실제 위성과 송수신하는 지상국(또는 위성시험장치)을 통해 실제 위성신호를 획득하여, 실제 위성신호, 실제 위성신호를 송수신하는 지상국 및 위성 등을 분석하는데 사용하도록 할 수 있다.
실시예에 따라, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 실제 위성신호를 바탕으로 상기 검증 명령에 대한 유효성을 검사할 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 실제 위성신호를 바탕으로 파악할 수 있는 우주환경에 대한 정보와 검증 명령에 포함된 모사 정보를 비교하여, 실제 조건에 부합하는 검증 명령인지 검사할 수 있다.
실시예에 따라, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 상기 위성시험장치로부터 획득된 검증 결과에 따른 결과값을 표시할 수 있다. 즉, 우주환경 시뮬레이션 장치(200)는 위성의 위성신호 송신 및 수신 여부, 위성신호의 유용성 검증을 위한 검증 항목, 지상국 조종 기능을 위한 인터페이스 등을 더 표시할 수 있다.
이러한, 본 발명의 우주환경 시뮬레이션 방법은 실제 위성의 운용 궤도 환경에 맞는 검증 명령을 생성하여 위성시험장치로 송출함으로써, 실제 위성이 운용하는 우주 환경 조건을 조성하여 보다 실질적인 환경에서 위성을 시험할 수 있다.
또한, 본 발명의 우주환경 시뮬레이션 방법은 검증 항목을 선택하고 검증 결과를 표시함으로써, 위성 운용과 사용자 조작 간 상호 인터페이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200 : 우주환경 시뮬레이션 장치
210 : 표시부
220 : 입력부
230 : 생성부
240 : 송출부
250 : 처리부

Claims (15)

  1. 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시하는 표시부;
    상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는 입력부;
    상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성하는 생성부; 및
    상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출하는 송출부
    를 포함하는 우주환경 시뮬레이션 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 임무궤도에 따른, 상기 위성의 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 산출하고, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검증 항목이 '온도'이면,
    상기 생성부는,
    위성형상 정보, 열물성치 정보, 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 태양전지판의 온도를 산출하고, 상기 온도를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검증 항목이 '생산 전력'이면,
    상기 생성부는,
    상기 태양전지판의 태양광 효율 정보 및 상기 온도를 이용하여 상기 생산 전력을 산출하고, 상기 생산 전력을 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 검증 항목이 '태양센서'이면,
    상기 생성부는,
    위성형상 정보, 상기 태양센서의 배치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 태양광 검출 여부 신호를 생성하고, 상기 태양광 검출 신호를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 검증 항목이 '지자기장'이면,
    상기 생성부는,
    상기 궤도위치 정보 및 IGRF 모델을 이용하여 지자기값을 산출하고, 상기 지자기값을 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 검증 항목이 'GPS'이면,
    상기 생성부는,
    지구의 고도, 위도 및 경도를 이용하여 해당 위치를 나타내는 출력값을 산출하고, 상기 출력값을 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 검증 항목이 '지상국'이면,
    상기 생성부는,
    상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 위성신호를 산출하고, 실제 지상국 또는 실제 위성에서 송수신하는 실제 신호 강도로 상기 위성신호를 변환하여 상기 변환된 위성신호를 포함하는 검증 명령을 생성하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 위성시험장치를 통해 송출된 상기 검증 명령에 대한 결과값을 획득하는 처리부
    를 더 포함하고,
    상기 생성부는,
    상기 결과값으로 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 갱신하는
    우주환경 시뮬레이션 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    실제 위성으로부터 송신된 실제 위성신호를 획득하고, 상기 실제 위성신호를 바탕으로 상기 검증 명령에 대한 유효성을 검사하는 처리부
    를 더 포함하는 우주환경 시뮬레이션 장치.
  11. 위성에 관련한 검증 항목을 포함하는 리스트를 표시하는 단계;
    상기 리스트에서 선택되는 검증 항목에 관한 기본 정보 및 임무궤도를 입력 받는 단계;
    상기 검증 항목에 대한 시뮬레이터를 활성화하여, 상기 활성화된 시뮬레이터에 상기 기본 정보 및 상기 임무궤도를 대입하여, 상기 검증 항목에 대한 검증 명령을 생성하는 단계; 및
    상기 위성과 관련한 위성시험장치(EGSE)로 상기 검증 명령을 송출하는 단계
    를 포함하는 우주환경 시뮬레이션 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 검증 명령을 생성하는 단계는,
    상기 임무궤도에 따른, 상기 위성의 궤도위치 정보 및 위성자세 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 포함하여 상기 검증 명령을 생성하는 단계
    를 포함하는 우주환경 시뮬레이션 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 검증 항목이 '지상국'이면,
    상기 검증 명령을 생성하는 단계는,
    상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보들을 이용하여 위성신호를 산출하는 단계; 및
    실제 지상국 또는 실제 위성에서 송수신하는 실제 신호 강도로 상기 위성신호를 변환하여 상기 변환된 위성신호를 포함하는 검증 명령을 생성하는 단계
    를 포함하는 우주환경 시뮬레이션 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 위성시험장치를 통해 송출된 상기 검증 명령에 대한 결과값을 획득하는 단계; 및
    상기 결과값으로 상기 궤도위치 정보 및 상기 위성자세 정보를 갱신하는 단계
    를 더 포함하는 우주환경 시뮬레이션 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    실제 위성으로부터 송신된 실제 위성신호를 획득하는 단계; 및
    상기 실제 위성신호를 바탕으로 상기 검증 명령에 대한 유효성을 검사하는 단계
    를 더 포함하는 우주환경 시뮬레이션 방법.
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