자유공간 광통신을 위한 6U 큐브위성의 자세제어 시스템 설계 및 분석

김영언; 박상영; 김극남; 이주희; 최수용

doi:10.5139/JKSAS.2024.52.10.835

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저자정보: 김영언 (Yonsei University) 박상영 (Yonsei University) 김극남 (Yonsei University) 이주희 (Yonsei University) 최수용 (Yonsei University)

저널정보: 한국항공우주학회 한국항공우주학회지 한국항공우주학회지 제52권 제10호

발행연도: 2024.10

수록면: 835 - 844 (10page)

DOI: 10.5139/JKSAS.2024.52.10.835

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본 연구에서는 편대비행 6U 큐브위성인 VISION(Very high-speed Inter-satellite link System using Infrared Optical terminal & Nanosatellite)의 자세제어 시스템을 설계하고 그 타당성을 분석한다. 위성체 상세설계 모델을 기반으로 유연해석을 수행하여 도출된 FRF(Frequency Response Function)를 통해 구동기 작동에 따른 교란 특성을 고려하였으며, 광통신을 위한 PAT(Pointing, Acquisition & Tracking)과정 중 탑재체 광입사각 정보를 활용해 상대 위성을 탐색하고 탑재체 지향오차에 영향을 주는 바이어스 성분을 보정하는 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 비정밀 지향은 단일 광 경로에 기반을 둔 폐루프 잔차 보정 방법을 사용하였으며, 상용품을 사용해 자세제어를 수행하므로 많은 센서를 사용하지 않아 시스템 복잡도가 낮다. 따라서, 효율적인 공간 사용을 기반으로 다중 광통신 위성 개발에 기여할 수 있으며, CAE(Computer-Aided Engineering) 방법을 기반으로 한 성능 분석 방법을 통해 광통신을 위한 자세제어 시스템의 신뢰도를 높이는데 기여할 수 있다.

#CubeSat(큐브위성) #Free Space Optical Communication(자유공간 광통신) #Attitude Control(자세제어) Attitude Disturbances(자세교란) #Micro-vibration(미소진동) #Rotor Dynamics(로터 동역학) #Finite Element Analysis(유한요소 분석)

참고문헌 (7)

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Welle, R. P., Coffman, C. M., Pack, D. W. and Santiago, J. R., “Cubesat laser communication crosslink pointing demonstration,” Proceeding of 33rd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, SSC19-III-08, 2019.

Kim, G.-N., Park, S.-Y., Seong, S., Lee, J., Choi, S., Kim, Y.-.E, Ryu, H.-G., Lee, S., Choi, J.-Y. and Han, S.-K., “The VISION – Concept of laser crosslink systems using nanosatellites in formation flying,” Acta Astronautica, Vol. 211, 2023, pp. 877~897.

Alcorn, J., Cody, A. and Hanspeter, S., “Fully coupled reaction wheel static and dynamic imbalance for spacecraft jitter modeling,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 41, No 6, 2018, pp. 1380~1388.

Masterson, R. A., “Development and validation of empirical and analytical reaction wheel disturbance models,” PhD Dissertation, Massachusetts Institute of Technology, 1999.

Kim, Y.-E., “Attitude Controller Design and Analysis of Micro-satellite for Free Space Optical Communication(FSOC),” Master Thesis, Yonsei University, Seoul, 2023.

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