명령 및 데이터처리계

Report
목차
• 임무 소개
• 큐브위성 상세설계
–
–
–
–
–
–
탑재체계
전력계
자세제어계
통신계
명령 및 데이터 처리계
구조계
• 기대성과
임무 소개
임무 소개
Mission
cientific cubesat with
nstruments for
obal
agnetic field and
r
diation
임무 소개
Goals
우주환경과 우주방사선의 이해
Scientific Goals
• 우주환경과 우주방사선 연구
• 지구자기장 연구
Technical Goals
• 탑재체 우주시험
• 측정 장비용 전개장치 연구
• 탑재 컴퓨터 개발
임무요구사항
구분
요구사항
시뮬레이션 요구사항
임무수명
3개월
3 개월
궤도 요소
고도
650 – 800 km
750 km
종류
태양동기궤도
태양동기궤도
Inclination
약 90˚
98˚
자세안정화
회전안정화 방식
회전안정화 방식
무게
6 kg 이하
4 kg 이하
전력
3 W 이상
3 W 이상
통신
SPI, I2C, UART, Serial
SPI, I2C, UART, Serial
탑재체
TEPC, RADFET, Magnetometer
TEPC, RADFET, Magnetometer
임무분석
1) 궤도 정보
• 궤도 : 750 km
• 경사각 : 98 deg
- 1일 지구공전: 약 14회
- 1회전: 약 99.9분
2) 지상국 교신 시간
• 지상국 : 경희대학교
• 최소앙각 : 10deg
• 회전수 : 4 rpm
- 일 평균 교신횟수: 3.85
- 회당 평균 교신시간 : 476.45 s (약 8분)
큐브위성 상세설계
시스템 개요
SIGMA
큐브위성
구조계
탑재체계
전력계
지상국
자세제어계
통신계
명령 및
데이터처리계
비행
소프트웨어
구조계
구조계
Overview
TEPC Assy
UHF Antenna Assy
Solar Array
TEPC
Preamp
Detector
Board
TEPC
Housing
Solar
Panel
Solar
Panel
Bracket
UHF Antenna
Splitter
Torque
Coil
Torque
Coil
UHF Antenna
Splitter
Sun Sensor Assy
Sun Sensor Assy
Phototransistor
Phototransistor
Sun Sensor
Housing
Sun Sensor
Housing
S-Band Antenna Assy
+Y
+Z
+X
S-Band Antenna
S-Band Antenna
S-Band Antenna
Splitter
S-Band Antenna
Bracket
Bus
TEPC Detector Assy
UHF Antenna
Assembly
TEPC Board Assy
DC-DC
Board
HVPS
&
Interfac
e Board
DP5G
Board
Avionics Bus Assy
OBC
EPS
BATT.
Helium
100
Sensor
Board
IIB
MAG Assy
MAG
Sensor
MAG
Deployer
Part
구조계
Magnetometer 전개장치
Avionics Bus
•
SIGMA의 +Z축 면에 배치
•
두께: 6 mm
•
무게: < 350 g
•
Torsion Spring이용(Beryllium Copper)
•
전개 후 위성체와 1 m 떨어진 지점에서
자기장 측정
Module
Space (mm)
Bulk Head
20
MAG & Sensor Board
15
Instrument Interface Board
15
Helium 100
15
3U Battery
25
Electric Power Supply
15
On-Board Computer
15
Chassis End Plate Avionics side
13.027
Total
133.027
•
OBC/EPS/Battery/Transceiver/IIB/
Sensor Board로 구성
•
각각의 Board는 PC104 커넥터를
통해 연결
•
Avionics Bus의 요구높이는 133 mm
탑재체계
방사선 측정장치 : TEPC/RADFET
• 유인우주탐사 기반자료 활용 (TEPC-조직등가비례계수기)
• 독자적 우주 방사선 데이터 확보
TEPC/RADFET의 개념도
Chamber cover
Detector sphere
Wire holder
(Teflon, PTFE)
Detector PCB
Preamp PCB
Detector holder
(Kel-F)
Connector PCB
Vacuum port
HV port
Chamber base
D-sub
9pin
port
TEPC DC-DC board
TEPC DP5G board
TEPC Interface board
RADFET
자기장 측정장치
• 지자기장 변화 데이터 획득, 달 및 우주탐사 측정 연구에 활용
Image credit: NASA
Search coil
자기장 측정기
Image credit: Honeywell
Magneto Resistive
센서를 이용
• MR 센서
-
Image credit: UCB
Fluxgate
자기장 측정기
소형 자기장 측정기 제작 가능
개발 기간 감소
CINEMA 1에 장착하여 우주에서 사용 중
측정 요구범위 내에 정밀도 자료 획득 가능
전력계
전력계
태양전지판
•
–
•
Z
각 태양전지판은 TASC(Triangular Advanced Solar Cell)로 구성 하여 직접 제작
Y
LU: 24개, SU: 10개
X
각 면에 부착되는 태양전지판 개수
–
+X : 4, -X : 4, +Y : 1, -Y : 1, -Z : 3
LU
TASC (Ref. www.spectrolab.com)
SU
KHUSAT 태양전지판
CS-3URPS2-NB (EPS)
CS-SBAT2-30 (Battery)
출력전압 : 3.3V, 5V
용량 : 30Whr
자세제어계
자세제어계
자세제어 개요
자세 제어 운영 모드
Detumble mode
위성의 회전을 감속 시키는 단계
Spin up mode
위성을 z축으로 4rpm으로 회전 시키는 단계
Precession mode
위성의 회전축을 황도면에 수직인 자세로 제어하는 단계
Sun Sensor
SIGMA에 장착된 Sun sensor
Torque coil
Torque coil이 장착된 SIGMA 예상도
통신계
통신계
위성체 통신기기 구성
Uplink
Downlink
Frequency
430 MHz(UHF)
2.2 GHz(S-band)
Data rate
9600 bps
1 Mbps
Antenna type
Whip antenna
Patch antenna
UHF Transceiver
Divider(UHF)
Whip Antenna
S-band Transmitter
Divider(S-band)
Patch Antenna
통신계
지상국 구성
SIGMA
command
data
UHF antenna
S-band Receiving Station
Transceiver
Rotator
TNC
Rotator
controller
Computer
( Antenna & Receiver )
contact schedule
data
KHU
명령 및 데이터처리계
명령 및 데이터처리계
명령 및 데이터처리계
분류
명령 및 데이터 처리
-
주요기능
설명
데이터 저장
Sensor, 탑재체 데이터 수집 및 저장
데이터 통신
데이터 전송 및 명령 수신
명령 수행
지상국으로부터 전송 받은 명령 수행
하드웨어 구성
OBC(On Board Computer)
: 위성의 각 서브 시스템으로부터 정보 수집 및 저장
IIB를 통해 위성의 각 서브시스템 제어
지상국으로부터 받은 명령 처리 및 태스크 일정 관리
위성의 자세 제어를 위한 알고리즘 처리
OBC 프로세서 보드(좌)와 마더보드(우)
IIB(Instrument Interface board)
: On Board Computer와의 I2C 및 SPI 통신
탑재체 등 각 기기와의 인터페이스 및 동작 전압 제공
각 서브시스템의 정상 동작 확인을 위한 모니터링
KHUSAT IIB
명령 및 데이터처리계 : 인터페이스
기대 성과
협력 체계
연구협력개발
-
- 탑재체 공동개발
- 한국천문연구원
- 청주대학교
국제공동연구
- 자세제어 공동연구
- 신뢰성 확보 및 학술교류
- YORK University
경희대학교
- 학과 간 공동연구
- 핵심모듈 국산화 연구
산업체
- 기술 자문 및 지원
- 쎄트렉
주관기관
위성제작 기술 자문
위성체 성능 및 환경시험 지원
위성 및 지상국 운영 기술 지원
한국항공우주연구원
연구지원
- 궤도시뮬레이션 협력
- 경연대회 조언
- 연세대학교
팀 구성
팀 대표
프로젝트 총괄 및
일정관리
매니저
자문
국제협력
협력개발
진호(지도교수)
채규성 박사
김영진 연구원
York Univ.
Prof. Regina
한국천문연구원
청주대학교
예산 및 일정관리,
문서관리
탑재체계
전력계
통신계
TEPC / RADFET 및
자기장 측정기
협력 개발
전력계 개발 및
태양전지판 제작
통신 / 지상국 운용,
하네스 설계
구조계
탑재 컴퓨터계
비행소프트웨어
자세제어계
구조 설계 및
시뮬레이션 분석
탑재 컴퓨터 활용
및 FPGA 활용 연구
비행소프트웨어
개발
자세제어 시스템
설계 및 제작
기대성과
cientific cubesat with
nstruments for
obal
agnetic field and
r
diation
• 출연 연구기관 및 학과 간 공동연구를 통해 학생들의 연구역량 강화
• 우주환경 및 우주방사선에 대한 이해 도모
• 방사선 피폭에서 우주인을 보호하기 위한 방사선 차폐 기술 개발
• 달 탐사용 큐브위성 기반기술 확보
• 우주공간 자기장 측정을 위한 자기장 검출기 기반기술 확보
• 큐브위성의 핵심 모듈 국산화를 통한 국내 우주기술 인력 저변확대
감사합니다

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