KR20210082971A - Method and apparatus for performing vibration shake test of satellites - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인공위성 진동 가진 시험 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 인공위성의 진동사진 시험을 수행하며 인공위성의 복수의 센서 데이터의 변화를 측정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite vibration excitation test method and apparatus. More particularly, it relates to a method and apparatus for measuring changes in a plurality of sensor data of an artificial satellite while performing a vibrophotographic test of the artificial satellite.
인공위성 진동환경 시험 수행을 위한 힘/모멘트 계측 장치는 위성 하단부에 다수의 힘 센서를 적용하여 진동시험 과정에서 위성에 작용하는 전제적인 힘(Total Summing Force)과 모멘트(Total Summing Moment)의 계측하게 된다. 진동시험 과정에서 위성에 작용하는 힘과 모멘트 성분이 매우 크기 때문에 다수의 힘 센서를 적용하여 전체적인 힘과 전체적인 모멘트 성분을 계측해야 한다. 인공위성의 경우, 일반적으로 12개 또는 무게가 큰 대형위성의 경우 24개의 힘센서를 적용하여 수행하게 된다.The force/moment measuring device for performing the satellite vibration environment test measures the total force and moment acting on the satellite during the vibration test process by applying a number of force sensors to the lower part of the satellite. . Since the force and moment components acting on the satellite are very large during the vibration test process, it is necessary to measure the overall force and moment components by applying multiple force sensors. In the case of artificial satellites, it is generally performed by applying 12 force sensors or 24 force sensors in the case of large satellites with a large weight.
기존의 힘-모멘트 계측 시스템은 여러 힘 센서들에서 출력되는 전하 신호들을 전하신호 가산기(Charge signal summation unit)를 이용하여 일방적으로 더하고, 이로부터 얻어진 전체 힘에 대한 전하 신호를 전하 신호 증폭기(Charge Amplifier)를 이용하여 전압 신호로 변환시켜 전체 힘 성분을 계측하게 된다. 따라서 각각의 힘 센서들에 작용하는 힘 성분의 크기 및 분포와 진동 주파수에 따른 변화를 확인할 수 없는 문제점이 있다. 참고로 인공위성의 진동 가진 시험은 5Hz에서 시작하여 100Hz 주파수까지 주파수를 변화시켜 가면서 흔들게 된다. 따라서 인공위성이 흔들리는 주파수에 따라 전체 힘의 크기 및 위치에 따른 힘의 분포가 매우 다른 특성이 있다.The existing force-moment measurement system unilaterally adds the charge signals output from various force sensors using a charge signal summation unit, and the charge signal for the total force obtained therefrom is converted into a charge signal amplifier (Charge Amplifier). ) to convert the voltage signal to measure the entire force component. Therefore, there is a problem in that it is not possible to check the size and distribution of the force component acting on each force sensor and the change according to the vibration frequency. For reference, the vibration excitation test of the satellite starts at 5 Hz and vibrates while changing the frequency up to the frequency of 100 Hz. Therefore, depending on the frequency at which the satellite shakes, the distribution of the force according to the size and position of the total force is very different.
또한, 각각의 힘 센서들에 작용하는 힘 정보를 확인할 수 없기에 진동 가진 시험 과정에서 각각의 힘 센서들이 정상적으로 작동하고 있는지 여부 및 힘 센서의 유효 사용범위 안에서 사용하고 있는지 여부에 대한 확인이 어렵다는 한계가 존재한다.In addition, since it is not possible to check the force information acting on each force sensor, there is a limitation in that it is difficult to check whether each force sensor is operating normally during the vibration excitation test process and whether it is used within the effective range of the force sensor. exist.
본 발명의 실시예들은 인공위성의 힘 센서 각각에 작용하는 힘의 분포 및 전체 인공위성의 힘과 모먼트를 실시간으로 정확하게 측정하는 인공위성 진동 가진 시험 방법 및 그 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a satellite vibration excitation test method and apparatus for accurately measuring in real time the distribution of force acting on each force sensor of the satellite and the force and moment of the entire satellite.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치는, 인공위성으로부터 복수의 힘 센서 데이터를 수신하는 센서 데이터 수신부, 상기 복수의 힘 센서 데이터 각각에 대응되는 복수의 전하 신호 증폭기, 상기 전하 신호 증폭기에서 출력된 전압 신호를 이용하여 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 힘 모멘트 계산 로직부, 상기 힘 모멘트 계산 로직부에서 출력된 상기 인공위성의 힘 모멘트를 이용하여 진동을 제어하는 진동 제어부 및 힘 모멘트 모니터링 장치와 네트워크 통신을 수행하는 통신부를 포함할 수 있다.In the satellite vibration test apparatus according to an embodiment of the present invention, a sensor data receiver for receiving a plurality of force sensor data from a satellite, a plurality of charge signal amplifiers corresponding to each of the plurality of force sensor data, and the charge signal amplifier A force moment calculation logic unit for calculating the total force and moment of the artificial satellite using the output voltage signal, a vibration control unit for controlling vibration using the force moment of the artificial satellite output from the force moment calculation logic unit, and force moment monitoring It may include a communication unit for performing network communication with the device.
일 실시예에서 상기 센서 데이터 수신부는, 상기 인공위성의 복수의 힘 센서들로부터 지정된 주기마다 센서 데이터를 수신할 수 있다.In an embodiment, the sensor data receiver may receive sensor data from a plurality of force sensors of the artificial satellite at designated intervals.
일 실시예에서 상기 힘 모멘트 계산 로직부는, 상기 지정된 주기에 따라 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 변환할 수 있다.In an embodiment, the force moment calculation logic unit may convert the total force and moment of the satellite into time series data according to the specified period.
일 실시예에서 상기 전하 신호 증폭기는, 상기 복수의 힘 센서 데이터에 포함된 전하 신호를 증폭하여 전압 신호로 변경할 수 있다.In an embodiment, the charge signal amplifier may amplify a charge signal included in the plurality of force sensor data and convert it into a voltage signal.
일 실시예에서 상기 힘 모멘트 계산 로직부는, 상기 전하 신호 증폭기에서 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변경하고, 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하여 전압 신호를 출력할 수 있다.In an embodiment, the force moment calculation logic unit may convert the voltage signal output from the charge signal amplifier into a digital signal, calculate the total force and moment of the artificial satellite, and output the voltage signal.
일 실시예에서 상기 진동 제어부는, 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트에 대하여 지정된 목표값을 비교하고, 상기 인공위성에 가해지는 진동 신호를 제어할 수 있다.In an embodiment, the vibration control unit may compare a specified target value with respect to the total force and moment of the artificial satellite, and control the vibration signal applied to the artificial satellite.
일 실시예에서 상기 통신부는, 상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 실시간으로 상기 힘 모멘트 모니터링 장치로 송신할 수 있다.In an embodiment, the communication unit may transmit a plurality of force sensor data received from the satellite and the total force and moment of the artificial satellite to the force moment monitoring device in real time.
일 실시예에서 상기 통신부는, 상기 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 상기 힘 모멘트 모니터링 장치로 송신할 수 있다.In an embodiment, the communication unit may transmit the plurality of force sensor data and the total force and moment as time series data to the force moment monitoring device.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 방법은 인공위성으로부터 복수의 힘 센서 데이터를 수신하는 단계, 상기 복수의 힘 센서 데이터의 전하 신호 각각을 증폭하여 전압 신호를 생성하는 단계, 상기 전압 신호를 이용하여 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 단계, 상기 계산된 인공위성의 힘 모멘트를 이용하여 진동을 제어하는 단계 및 상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 외부 서버로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.A satellite vibration excitation test method according to another embodiment of the present invention comprises the steps of receiving a plurality of force sensor data from a satellite, amplifying each of the charge signals of the plurality of force sensor data to generate a voltage signal, the voltage signal calculating the total force and moment of the artificial satellite by using, controlling vibration by using the calculated force moment of the artificial satellite, and externalizing a plurality of force sensor data received from the satellite and the total force and moment of the artificial satellite It may include the step of sending to a server.
일 실시예에서 상기 센서 데이터를 수신하는 단계는, 상기 인공위성의 복수의 힘 센서들로부터 지정된 주기마다 센서 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the receiving of the sensor data may include receiving the sensor data from a plurality of force sensors of the artificial satellite at designated intervals.
일 실시예에서 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 단계는, 상기 지정된 주기에 따라 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, calculating the total force and moment of the artificial satellite may include converting the total force and moment of the artificial satellite into time series data according to the specified period.
일 실시예에서 상기 전압 신호를 생성하는 단계는, 상기 복수의 힘 센서 데이터에 포함된 전하 신호를 증폭하여 전압 신호로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, generating the voltage signal may include amplifying a charge signal included in the plurality of force sensor data and converting the voltage signal into a voltage signal.
일 실시예에서 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 단계는, 상기 전하 신호 증폭기에서 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변경하고, 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하여 전압 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, calculating the total force and moment of the artificial satellite includes converting the voltage signal output from the charge signal amplifier into a digital signal, calculating the total force and moment of the artificial satellite, and outputting a voltage signal may include
일 실시예에서 상기 진동을 제어하는 단계는, 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트에 대하여 지정된 목표값을 비교하고, 상기 인공위성에 가해지는 진동 신호를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the controlling of the vibration may include comparing a specified target value with respect to the total force and moment of the artificial satellite, and controlling the vibration signal applied to the artificial satellite.
일 실시예에서 상기 외부 서버로 송신하는 단계는, 상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 실시간으로 외부 서버로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the transmitting to the external server may include transmitting a plurality of force sensor data received from the satellite and the total force and moment of the satellite to an external server in real time.
일 실시예에서 상기 외부 서버로 송신하는 단계는, 상기 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 상기 외부 서버로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the transmitting to the external server may include transmitting the plurality of force sensor data and the total force and moment as time series data to the external server.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 모멘트 계측 장치 및 힘 모멘트 모니터링 장치의 하드웨어 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치의 하드웨어 구성 및 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 모멘트 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a satellite vibration excitation test system according to an embodiment of the present invention.
2 is a hardware configuration diagram of a force moment measuring device and a force moment monitoring device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining the hardware configuration and operation of the satellite vibration excitation test apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a force moment monitoring method according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0023] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented with changes from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention should be taken as encompassing the scope of the claims and all equivalents thereto. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar elements throughout the various aspects.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those of ordinary skill in the art to easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a satellite vibration excitation test system according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 시스템은 인공위성(10), 가속도 센서(20), 진동 시험가진 모멘트 계측 장치(100) 및 진동 제어 장치(200)를 포함할 수 있다.A test system with satellite vibration according to an embodiment may include a
가속도 센서(20)는 인공위성(10)의 진동 여부를 감지할 수 있다. 일 실시예에서 가속도 센서(20)는 인공위성(10)의 하단부에 연결될 수 있다. 가속도 센서(20)는 인공위성의 진동을 감지하기 위한 복수의 센서중 하나일 뿐, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치가 수신하는 센서 데이터는 전술한 가속도 센서에 한정되지 않고 다양한 센서로부터 수신할 수 있음에 유의한다.The
힘모멘트 계측 장치(100)는 인공위성(10)의 진동을 센싱하는 가속도 센서(20)로부터 실시간으로 센서 데이터를 수신할 수 있다. 힘 모멘트 계측 장치(100)는 수신한 복수의 센서 데이터를 이용하여 인공위성 전체의 힘과 모멘트를 측정할 수 있다. 진동 제어 장치(200)는 힘 모멘트 계측 장치(100)로부터 수신한 인공위성 전체의 힘과 모멘트 데이터 및 현재 가속도 센서 데이터를 이용하여 진동 시험기(30)로 피드백 제어 신호를 전달할 수 있다. 일 실시예에서 진동 제어 장치(200)는 인공위성의 전체 힘과 모멘트에 대하여 지정된 목표값과 비교를 수행한 후 상술한 피드백 제어 신호를 생성할 수 있고, 진동 시험기(30) 는 수신한 피드백 제어 신호에 응답하여 인공위성에 가해지는 진동을 제어할 수 있다.The force
일 실시예에서 인공위성 진동 가진 시험 과정에서 복수의 힘 센서 데이터 및 인공위성의 전체 힘과 모멘트 데이터는 시계열 데이터로 저장 및 관리될 수 있다. 이를 통해 각각의 힘 센서에 작용하는 힘의 분포 및 계산되는 전체 힘과 모멘트의 정확성에 대한 자세한 분석 수행이 가능하다. 또한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 방법에 따르면 인공위성의 진동 가진 시험 과정에서 실시간 피드백 제어를 위해 센서에서 계측되는 힘 신호와 인공위성의 전체 힘과 모멘트 신호 사이의 지연 시간을 최소화 할 수 있다.In an embodiment, in the course of the satellite vibration excitation test, a plurality of force sensor data and the total force and moment data of the satellites may be stored and managed as time series data. Through this, it is possible to perform detailed analysis on the distribution of the force acting on each force sensor and the accuracy of the calculated total force and moment. In addition, according to the satellite vibration excitation test method according to some embodiments of the present invention, it is possible to minimize the delay time between the force signal measured by the sensor and the total force and moment signal of the artificial satellite for real-time feedback control during the vibration excitation test process of the satellite. have.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 모멘트 계측 장치 및 힘 모멘트 모니터링 장치의 하드웨어 구성도이다.2 is a hardware configuration diagram of a force moment measuring device and a force moment monitoring device according to an embodiment of the present invention.
도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치에 대한 예로서 힘 모멘트 계측 장치(100) 및 힘 모멘트 모닝터링 장치(120)의 내부 구성에 대하여 상세히 설명한다. In FIG. 2 , the internal configuration of the force
일 실시예에서 힘 모멘트 계측 장치(100) 및 힘 모멘트 모니터링 장치(120)는 입출력 인터페이스(101, 121), 메모리(102, 122), 프로세서(103, 123) 및 통신 모듈(104, 124)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the force
메모리(102, 122)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(102, 122)에는 힘 모멘트 계측 장치(100) 또는 힘 모멘트 모니터링 장치(120)를 제어하기 위한 프로그램 코드 및 설정, 카메라 영상, 그리고 센서 데이터가 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있다.The
프로세서(103, 123)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(102, 122)또는 통신 모듈(104, 124)에 의해 프로세서(103, 123)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(103, 123)는 메모리(102, 122)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서 힘 모멘트 계측 장치(100)의 프로세서(103)는 인공위성으로부터 복수의 힘 센서 데이터를 수신하고, 상기 복수의 힘 센서 데이터의 전하 신호 각각을 증폭하여 전압 신호를 생성하고, 상기 전압 신호를 이용하여 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하고, 상기 계산된 인공위성의 힘 모멘트를 이용하여 진동을 제어하며, 상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 힘 모멘트 모니터링 장치(120)로 전달할 수 있다. The
통신 모듈(104, 124)은 네트워크(40)를 통해 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 힘 모멘트 계측 장치(100)의 프로세서(103)가 메모리(102)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이 통신 모듈(104)의 제어에 따라 네트워크(40)를 통해 힘 모멘트 모니터링 장치(120)로 전달될 수 있다. 역으로, 힘 모멘트 모니터링 장치(120)의 프로세서(123)의 제어에 따라 제공되는 제어 신호나 명령, 컨텐츠, 파일 등이 네트워크(40)를 거쳐 통신 모듈(104)을 통해 힘 모멘트 계측 장치(100)로 수신될 수 있다. 예를 들어 통신 모듈(104)을 통해 수신된 힘 모멘트 모니터링 장치(120)의 제어 신호나 명령 등은 프로세서(123)나 메모리(122)로 전달될 수 있고, 데이터나 파일 등은 힘 모멘트 계측 장치(100)가 더 포함할 수 있는 저장 매체로 저장될 수 있다. 통신 방식은 제한되지 않지만, 네트워크(40)는 근거리 무선통신망일 수 있다. 예를 들어, 네트워크(40)는 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), Wifi 통신망일 수 있다. 일 실시예에서 힘 모멘트 계측 장치(100)의 통신 모듈(104)은 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 실시간으로 상기 힘 모멘트 모니터링 장치로 송신할 수 있고, 이 경우 복수의 힘 센서 데이터 및 인공위성의 전체 힘과 모멘트 데이터는 시계열 데이터 형태일 수 있다.The
또한, 입출력 인터페이스(101, 121)는 사용자의 입력을 수신하고, 출력 데이터를 디스플레이 할 수 있다. 일 실시예에 따른 입출력 인터페이스(101, 121)는 사용자로부터 진동 정도에 대한 수치를 입력 받을 수 있고, 인공위성의 센서 데이터를 그래프로 표시하여 디스플레이에 출력할 수 있다.In addition, the input/
또한, 다른 실시예들에서 힘 모멘트 계측 장치(100) 및 힘 모멘트 모니터링 장치(120)는 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 힘 모멘트 계측 장치(100) 및 힘 모멘트 모니터링 장치(120)는 사용자 단말의 내부 구성요소들에 전력을 공급하는 배터리 및 충전 장치를 포함할 수 있고, 상술한 입출력 장치 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), GPS(Global Positioning System) 모듈, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다. 일 예로 힘 모멘트 계측 장치(100)는 25 kHz 샘플링으로 72 채널의 힘 센서 시계열 데이터를 저장할 수 있다.Also, in other embodiments, the force
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치의 하드웨어 구성 및 동작을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram for explaining the hardware configuration and operation of the satellite vibration excitation test apparatus according to an embodiment of the present invention.
기존의 인공위성 진동 가진 시험 장치는 힘 센서들에서 출력되는 전하 신호를 전하 신호 가산기(Charge signal summation unit)를 이용하여 전체 힘 센서의 전하 신호 합을 만들어 내고 이를 전하 증폭기에 통과시켜 일반적으로 분석을 수행할 수 있는 전체 힘에 대한 전압 신호를 생성한다. 또한 모멘트 신호의 경우, 힘 성분과 센서의 위치에 대한 정보(거리)의 합으로 출력되어야 하기 때문에 추가적인 하드웨어가 필요하였다. 이와 같은 종래 인공위성 진동 가진 시험 장치는 여러 힘 센서들에서 출력되는 전하 신호들을 모두 더하고, 이로부터 얻어진 전체 힘에 대한 전하 신호를 이용하여 전체 힘 성분을 계측한다. 따라서 각각의 힘 센서들에 작용하는 힘 성분의 크기 및 분포와 진동 주파수에 따른 변화를 확인할 수 없다는 한계가 존재한다.Existing satellite vibration excitation test apparatus uses charge signal summation unit for charge signals output from force sensors to create the sum of charge signals of all force sensors and passes them through a charge amplifier for general analysis. Generate a voltage signal for the total force available. In addition, in the case of the moment signal, additional hardware was required because it should be output as the sum of the force component and the information (distance) about the position of the sensor. Such a conventional satellite vibration test apparatus adds up all the charge signals output from various force sensors, and measures the total force component using the charge signal for the total force obtained therefrom. Therefore, there is a limit in that it is impossible to check the size and distribution of the force component acting on each force sensor and the change according to the vibration frequency.
이에 반해 도 3에 도시된 것과 같이 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치는 독립 신호 연산장치를 구비하여 위 한계를 해결할 수 있다. 일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치는 복수의 센서 데이터를 수신하는 센서 데이터 수신부, 복수의 센서 데이터 각각에 대응되는 전하 신호 증폭기, 힘 모멘트 계산 로직부 및 진동 제어부를 포함할 수 있고, 몇몇 실시예에서 전체 힘 모멘트 계측부, 힘 모멘트 모니터링부 및 힘 모멘트 저장부를 더 포함할 수 있고, 다른 실시예에서 통신부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 3, the satellite vibration excitation test apparatus according to some embodiments of the present invention can solve the above limitation by having an independent signal calculating device. The satellite vibration test apparatus according to an embodiment may include a sensor data receiving unit for receiving a plurality of sensor data, a charge signal amplifier corresponding to each of the plurality of sensor data, a force moment calculation logic unit, and a vibration control unit, and in some embodiments In an example, it may further include a total force moment measurement unit, a force moment monitoring unit, and a force moment storage unit, and in another embodiment may further include a communication unit.
센서 데이터 수신부는 복수의 힘 센서 데이터(201, 202, 203, 204)를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따른 센서 데이터 수신부는 지정된 주기마다 복수의 힘 센서 데이터(201, 202, 203, 204)를 수신할 수 있다.The sensor data receiver may receive a plurality of
전하 신호 증폭기(211, 212, 213, 214)는 수신한 복수의 센서 데이터(201, 202, 203, 204) 각각에 대응될 수 있고, 복수의 힘 센서 데이터(201, 202, 203, 204)에 포함된 전하 신호를 증폭하여 전압 신호로 변경할 수 있다.The
힘 모멘트 계산 로직부(220)는 복수의 전하 신호 증폭기(211, 212, 213, 214)에서 출력된 전압 신호를 이용하여 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산할 수 있다. 일 실시예에서 힘 모멘트 계산 로직부(220)는 전하 신호 증폭기에서 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변경하고, 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하여 아날로그 신호를 출력할 수 있다. 아날로그 신호는 예를 들어 전압신호일 수 있다. 또한 일 실시예에서 힘 모멘트 계산 로직부(220)는 지정된 주기에 따라 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 변환할 수 있다. 이 때, 생성된 시계열 데이터는 힘 모멘트 저장부(240)에 저장될 수 있다. 일 실시예에 따른 힘 모멘트 계산 로직부(220)는 예를 들어 FPGA와 같은 하드웨어를 이용하여 계산 로직을 처리할 수 있다. 이 경우 소프트웨어를 이용하여 계산 로직을 처리하는 경우보다 입력과 출력간 소요시간을 축소할 수 있다. 다만 FPGA는 계산 로직 하드웨어의 일 예일 뿐 본 실시예에 따른 힘 모멘트 계산 로직부(220)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 전용 칩을 설계하여 구성할 수도 있다. 이를 통해 다양한 복수의 힘 센서의 배치 형상에 대하여 다양한 수식을 적용할 수 있는 확장성이 향상될 수 있다. The force moment
일 예로 힘 모멘트 계산 로직부(220)가 FPGA 를 이용하여 구현된 경우, FPGA에 배치할 수 있는 로직의 양이 제한되어 있으므로 연산 속도의 효율성을 향상시키기 위해 고정 포인트(fixed point)연산을 수행할 수 있다. 또한, 복수의 힘 센서 신호에 대한 고속 샘플링으로 인하여 연산의 과부화를 막기 위해 일 실시예에 따른 FPGA 프로그램은 병렬 코드로 작성될 수 있다.For example, when the force moment
진동 제어부(260)는 인공위성의 전체 힘과 모멘트에 대하여 지정된 목표값과 비교를 수행한 후 해당 인공위성에 가해지는 진동 신호를 제어할 수 있다.The
일 실시예에서 힘 모멘트 모니터링부(230)는 복수의 힘 센서 데이터(201, 202, 203, 204)와 인공위성의 전체 힘과 모멘트 데이터를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 다른 실시예에서 힘 모멘트 모니터링부(230)가 별도의 하드웨어로 구비 될 수 있고, 이 경우 통신부(미도시)를 통해 힘 모멘트 모니터링부(230)에 대한 데이터 송수신이 수행될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치와 힘 모멘트 모니터링부(230) 및 힘 모멘트 저장부(240)는 인공위성 진동 가진 시험 과정의 안정성을 위해 별도의 하드웨어로 구비될 수 있다. 이 경우 인공위성 진동 가진 시험 장치와 힘 모멘트 모니터링부(230) 및 힘 모멘트 저장부(240)는 네트워크를 통해 통신을 수행할 수 있다. 이를 통해 힘 모멘트 모니터링부(230) 및 힘 모멘트 저장부(240)에서 오류가 발생하더라도 인공위성 진동 가진 시험 장치에서 수행하는 인공위성 진동 시험 제어 과정에는 오류가 발생하기 않도록 할 수 있고, 이를 통해 인공위성 진동 가진 시험의 정확도를 높일 수 있다.In one embodiment, the force
또한 전체 힘 모멘트 계측부(250)는 복수의 전하 신호 증폭기(211, 212, 213, 214)에서 출력된 복수의 전압 신호를 이용하여 인공위성의 전체 힘 모멘트를 계측할 수 있다.In addition, the total force
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 모멘트 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a force moment monitoring method according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치는 인공위성의 힘 모멘트 모니터링부를 더 포함할 수 있다. 또한 다른 실시예에 따른 인공위성 진동 가진 시험 장치는 네트워크를 통하여 별도의 힘 모멘트 모니터링 장치와 통신을 수행할 수 있다.The satellite vibration excitation test apparatus according to an embodiment may further include a force moment monitoring unit of the satellite. In addition, the satellite vibration test apparatus according to another embodiment may communicate with a separate force moment monitoring apparatus through a network.
도 4는 힘 모멘트 모니터링을 수행하는 장치(120)의 인터페이스의 일 예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같은 인공지능의 힘 모멘트 모니터링 소프트웨어를 별도로 구비하는 경우, 인공위성 진동 가진 시험 과정에서 복수개의 힘 센서에 대한 시계열 데이터를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 예를 들어 72개의 채널을 통해 수신되는 복수의 힘 센서 데이터의 시계열 데이터를 최대 25.4kHz로 샘플링을 수행할 수 있다. 이 경우 힘 모멘트 계측을 수행하는 장치는 힘 모멘트 모니터링을 수행하는 장치로 복수의 힘 센서 데이터 및 인공위성 정체의 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 변환하여 전달할 수 있다.4 is a diagram illustrating an example of an interface of the
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 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.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
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.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (17)
상기 복수의 힘 센서 데이터 각각에 대응되는 복수의 전하 신호 증폭기;
상기 전하 신호 증폭기에서 출력된 전압 신호를 이용하여 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 힘 모멘트 계산 로직부;
상기 힘 모멘트 계산 로직부에서 출력된 상기 인공위성의 힘 모멘트를 이용하여 진동을 제어하는 진동 제어부; 및
힘 모멘트 모니터링 장치와 네트워크 통신을 수행하는 통신부;를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
A sensor data receiving unit for receiving a plurality of force sensor data from the satellite;
a plurality of charge signal amplifiers corresponding to each of the plurality of force sensor data;
a force moment calculation logic unit for calculating the total force and moment of the satellite using the voltage signal output from the charge signal amplifier;
a vibration control unit for controlling vibration using the force moment of the artificial satellite output from the force moment calculation logic unit; and
Including; a communication unit for performing network communication with the force moment monitoring device
Test device with satellite vibration.
상기 센서 데이터 수신부는,
상기 인공위성의 복수의 힘 센서들로부터 지정된 주기마다 센서 데이터를 수신하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
According to claim 1,
The sensor data receiving unit,
receiving sensor data from a plurality of force sensors of the satellite at specified intervals;
Test device with satellite vibration.
상기 힘 모멘트 계산 로직부는,
상기 지정된 주기에 따라 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 변환하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
3. The method of claim 2,
The force moment calculation logic unit,
Converting the total force and moment of the satellite into time series data according to the specified period,
Test device with satellite vibration.
상기 전하 신호 증폭기는,
상기 복수의 힘 센서 데이터에 포함된 전하 신호를 증폭하여 전압 신호로 변경하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
According to claim 1,
The charge signal amplifier,
amplifying the charge signal included in the plurality of force sensor data and changing it into a voltage signal,
Test device with satellite vibration.
상기 힘 모멘트 계산 로직부는,
상기 전하 신호 증폭기에서 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변경하고, 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하여 전압 신호를 출력하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
According to claim 1,
The force moment calculation logic unit,
converting the voltage signal output from the charge signal amplifier into a digital signal, calculating the total force and moment of the satellite, and outputting a voltage signal,
Test device with satellite vibration.
상기 진동 제어부는,
상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트에 대하여 지정된 목표값을 비교하고, 상기 인공위성에 가해지는 진동 신호를 제어하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
According to claim 1,
The vibration control unit,
Comparing a specified target value with respect to the total force and moment of the satellite, and controlling the vibration signal applied to the satellite,
Test device with satellite vibration.
상기 통신부는,
상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 실시간으로 상기 힘 모멘트 모니터링 장치로 송신하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
According to claim 1,
The communication unit,
Transmitting a plurality of force sensor data received from the satellite and the total force and moment of the satellite in real time to the force moment monitoring device,
Test device with satellite vibration.
상기 통신부는,
상기 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 상기 힘 모멘트 모니터링 장치로 송신하는,
인공위성 진동 가진 시험 장치.
8. The method of claim 7,
The communication unit,
Transmitting the plurality of force sensor data and the total force and moment as time series data to the force moment monitoring device,
Test device with satellite vibration.
인공위성으로부터 복수의 힘 센서 데이터를 수신하는 단계;
상기 복수의 힘 센서 데이터의 전하 신호 각각을 증폭하여 전압 신호를 생성하는 단계;
상기 전압 신호를 이용하여 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 단계;
상기 계산된 인공위성의 힘 모멘트를 이용하여 진동을 제어하는 단계; 및
상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 외부 서버로 송신하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
A satellite vibration excitation test method performed in a satellite vibration excitation test apparatus, comprising:
receiving a plurality of force sensor data from the satellite;
generating a voltage signal by amplifying each of the charge signals of the plurality of force sensor data;
calculating the total force and moment of the satellite using the voltage signal;
controlling vibration using the calculated force moment of the satellite; and
Transmitting a plurality of force sensor data received from the satellite and the total force and moment of the satellite to an external server,
Test method with satellite vibration.
상기 센서 데이터를 수신하는 단계는,
상기 인공위성의 복수의 힘 센서들로부터 지정된 주기마다 센서 데이터를 수신하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
10. The method of claim 9,
Receiving the sensor data comprises:
receiving sensor data from a plurality of force sensors of the satellite at designated intervals;
Test method with satellite vibration.
상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 단계는,
상기 지정된 주기에 따라 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 변환하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
11. The method of claim 10,
Calculating the total force and moment of the satellite comprises:
Including the step of converting the total force and moment of the satellite into time series data according to the specified period,
Test method with satellite vibration.
상기 전압 신호를 생성하는 단계는,
상기 복수의 힘 센서 데이터에 포함된 전하 신호를 증폭하여 전압 신호로 변경하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
10. The method of claim 9,
The generating of the voltage signal comprises:
Comprising the step of amplifying the charge signal included in the plurality of force sensor data and changing it into a voltage signal,
Test method with satellite vibration.
상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하는 단계는,
상기 전압 신호를 디지털 신호로 변경하고, 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 계산하여 전압 신호를 출력하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
10. The method of claim 9,
Calculating the total force and moment of the satellite comprises:
converting the voltage signal into a digital signal, calculating the total force and moment of the satellite, and outputting a voltage signal,
Test method with satellite vibration.
상기 진동을 제어하는 단계는,
상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트에 대하여 지정된 목표값을 비교하고, 상기 인공위성에 가해지는 진동 신호를 제어하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
10. The method of claim 9,
The step of controlling the vibration,
Comprising the step of comparing a specified target value for the total force and moment of the satellite, and controlling the vibration signal applied to the satellite,
Test method with satellite vibration.
상기 외부 서버로 송신하는 단계는,
상기 인공위성으로부터 수신된 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 인공위성의 전체 힘과 모멘트를 실시간으로 외부 서버로 송신하는 단계를 포함하는
인공위성 진동 가진 시험 방법.
10. The method of claim 9,
The step of sending to the external server is,
Transmitting a plurality of force sensor data received from the satellite and the total force and moment of the satellite to an external server in real time
Test method with satellite vibration.
상기 외부 서버로 송신하는 단계는,
상기 복수의 힘 센서 데이터 및 상기 전체 힘과 모멘트를 시계열 데이터로 상기 외부 서버로 송신하는 단계를 포함하는,
인공위성 진동 가진 시험 방법.
16. The method of claim 15,
The step of sending to the external server comprises:
Transmitting the plurality of force sensor data and the total force and moment as time series data to the external server,
Test method with satellite vibration.
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