Transcript 명령 및 데이터처리계
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