Research

Optical Ground Station

우주 통신은 현재 거대한 안테나가 필요한 RF 통신을 사용하고 있습니다. 이 문제는 통신매체로 레이저를 이용하면 해결할 수 있습니다. NASA는 LLCD 프로젝트에서 지구-위성에 대해서 622Mb/s의 통신속도를 달성할 수준입니다. 하지만 레이저 통신 기술은 수신단과 송신단이 정확히 서로를 향해야 하므로, 지상에서는 위성을 정확히 추적할 수 있어야 합니다. SPL에선 30cm의 직경을 가진 망원경을 이용한 지상국을 개발하고 있으며 현재 크기가 큰 여러 종류의 위성 추적을 성공하였습니다.
인공위성의 궤도운동과 김벌 구동기 및 제어에 대한 복합적인 이해가 필요합니다.
RF communication is widely used in interspace telecommunication area. It requires large-sized and high powered antennae. These constraints impede further scientific advances. However, laser communication can resolve these problems. NASA successfully achieved 622Mb/s speed for an LLCD project. The ground telescope should have an accurate system for this technology to track the satellite under 10 arcsec error. SPL is now developing an optical ground station using 30cm aperture telescope.
Required : Comprehensive understanding of the satellite dynamics and the Attitude Control and Attitude Determination (ACAD)

현재 위성끼리의 통신은 거리가 멀어질 경우 통신 속도가 급격히 낮아집니다. SPL은 레이저 통신장치를 탑재한 소형 인공위성을 개발하려는 목표를 갖고 있습니다. 지구 저궤도 위성에 대해서는 1Unit 크기의 탑재체로 4000km까지 원활히 통신할 수 있을 것으로 생각됩니다. 위성이 레이저 신호를 정확하게 전달하기 위해선 위성의 자세와 진동을 정밀하게 제어해야 합니다.
레이저와 광학 시스템의 정밀한 설계 기법, 위성의 자세제어 시스템, 통신 이론에 대한 전반적인 이해가 필요합니다.
주안점 : 견고함 / 신뢰성 / 소형화 / 실현가능성
It is known that the telecommunication speed between two satellites drops rapidly as the increment of distance between them. Laser communication can be a solution to this devastating speed problem and can also miniaturize the system. In the low earth orbit (LEO), it is expected that 1U size(10cm10cm10cm) satellites can communicate within a distance of up to 4,000km.
Required : Overall understanding of robust design with laser and optical system, satellite ACDC, and (optical) communication theory as well. For this technology, the satellite's attitude and vibration should be fully controlled.

별 추적기의 모듈화

흔히 망원경의 파인더로 쓰이는 별 추적기는 저배율로 하늘을 관찰하여 별자리를 탐색하는 역할을 합니다. 우주선(위성)에 탑재되는 별 추적기는 데이터화 되어 있는 수만개의 별들의 위치를 바탕으로 우주선의 자세를 결정하게 됩니다.
렌즈, 광학계, 좌표계, 최적결정에 대한 깊은 이해가 필요합니다.
주안점 : 범용성 / 소형화 / 병렬성 / 저비용
A star tracker, often used as a telescope's finder, searches for constellation by observing the sky at low magnification. The star tracker plays a big role for a spacecraft in determining its attitude based on a database of ten thousand star positions.
Required : Thorough understanding of the mechanism of optics and attitude determination

디지털 태양센서 개발

태양센서는 인공위성의 자세결정에 사용되는 가장 기본적인 센서들 중 하나입니다. 태양 빛의 입사각에 따라 변하는 전압이나, 이미지 센서에 맺힌 태양의 위치를 이용해 태양의 방향을 추출합니다. 별추적기에 비해 정확도가 떨어진다는 단점이 있지만, 전력소모가 비교적 적고 가벼워서 대부분의 인공위성에 장착됩니다. SPL에서는 가볍고 정확하며 시야각이 넓은 태양센서를 개발하고 있습니다.
A sun sensor is one of the essential sensors for attitude determination. It extracts directional sun vectors by measuring voltages from detectors or by using position of sun spot on an image detector. Although it features lightness and low power consumption, it lacks accuracy compared to a star tracker. SPL has been developing a lightweight sun sensor with high accuracy and large FOV (Field-of-View).

초저고도 인공위성 기술 개발

일반적으로 위성의 비행 고도가 낮을수록 지구 대기의 영향으로 에너지가 빠르게 소모되어 공전할 수 있는 수명이 짧아집니다. 하지만 그만큼 지면에 가까이 비행하기 때문에 높은 해상도의 영상을 촬영할 수 있습니다. 초저고도 위성을 설계하기 위해서는 통신, 자세 제어 등의 서브 시스템 외에도 임무 설계, 저고도 우주 환경 해석, 구조 모델 환경 시험, 그리고 임무 시뮬레이션 등을 아우르는 시스템 엔지니어링이 요구됩니다.
키워드 : 시스템 엔지니어링, 자세 및 궤도 제어, 프로그래밍(MATLAB, C, C++)
The lower the flight altitude of a satellite, the energy dissipates drastically by the Earth's atmosphere, resulting in a shorter lifetime. However, high-resolution images are available as the satellite is orbiting that close to the ground. Designing VLEO satellites requires knowledge about the satellite subsystem, such as communication and attitude control, as well as an overall understanding of system engineering, which embraces low-altitude space environment analysis, structural model testing, and complicated mission scenario simulation.
Keywords : System engineering, Attitude and orbit control, Programming skills (MATLAB, C, C++, etc.)

큐브위성 탑재용 위성항법시스템 전파엄폐 소프트웨어 정의 라디오 개발

(Image: Simmi Sinha, UCAR)

저궤도 위성에 탑재된 GNSS RO 수신기가 지구 너머에서 뜨거나 너머로 지는 GNSS 위성의 신호를 수신하여, 지구 대기를 관측할 수 있습니다.
고도각이 낮은 GNSS 위성으로부터 받는 신호의 세기는 무척 약하기 때문에 (whisper with low SNR), 높은 수준의 안테나 및 수신기 기술이 요구됩니다.
특히 습도가 높은 지구 대류권을 통과하는 신호를 수신하기 위해서는 여러가지 도플러 모델을 기반으로 하는 Open-loop tracking 기술이 요구됩니다.
높은 정확도로 지구 대기 파라미터를 산출하기 위해, Flexibility와 Reconfigurability 등을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 라디오를 개발하고 있습니다.
야외 실험을 통해 개발 중인 수신기의 성능을 검증합니다.
When a GNSS satellite rises or sets behind the Earth's limb with respect to a GNSS RO receiver, the Earth's several atmospheric parameters could be computed by measuring the signal.
As the strength of the signal is fairly low (whisper with low SNR), high-level receiver technology, including antenna technology, is required.
Based on several models, open loop tracking is required to receive the occulting signal passing through the moist troposphere.
We have been developing a Software Defined Radio of flexibility and reconfigurability to receive the occulting GNSS signals.
Through field experiments, the performance of the receiver under development is evaluated.