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렌즈 시프팅 영상 안정화 기법 적용을 위한 위성카메라의 광학설계
탁준모,황재혁 항공우주시스템공학회 2016 항공우주시스템공학회지 Vol.10 No.4
In this study, an optical system for a lens-shifting method that compensates for microvibration of a high-agility small satellite has been designed. The lens-shifting method is an image-stabilization technique that can be applied to compensate for the optical path disturbed by microvibration. The target optical system is designed by using Code-V, a commercial optical-design code. The specifications for real satellite cameras have established the requirements for optical design. The Ray aberration curve, spot diagram, and MTF curve were carried out to verify if the designed optical system meets the requirements or not. The designed Schmidt-Cassegrain optical system with field flattener and a vibration-reduction lens has been verified to meet the optical requirements, 33% of MTF at Nyquist frequency, GSD of 2.87 m, and vibration coefficient of 0.95~1.0. 본 연구에서는 초점면부 영상안정화 기법 중 렌즈 시프팅 영상안정화 기법에 적용될 광학설계를 수행하였다. 렌즈 시프팅 기법은 광학탑재체로 전달되는 미세진동외란을 보상하기 위해 광 경로를 바꿔주는 영상 안정화 기법이다. 실제 위성카메라의 제원을 참고하여 렌즈 시프팅 기법이 적용될 광학계의 요구도를 수립하였으며, 광학설계 프로그램인 Code-V를 이용해 광학계를 설계하였다. 설계된 광학계가 요구 조건을 충족하였는지 검증하기 위해 시야에 따른 광선 수차분석, 스팟 다이어그램 분석, MTF 선도 분석을 수행하였다. 최종적으로 설계된 광학계는 슈미트 카세그라인 타입에 필드 플래트너와 진동보상 렌즈가 삽입된 형태이며, 주반사경 직경은 200 mm, GSD 2.87m, 나이퀴스트 주파수에서 MTF 33%으로 광학계 성능요구도를 만족하였다. 본 연구에서 설계된 진동보상렌즈의 입사광선에 대한 진동계수는 0.95~1.00 으로 성능 요구도를 만족하였다.
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광학관측위성의 영상품질열화 최소화를 위한 반작용휠 최적위치 선정
임재혁,임정흠,김경원,윤형주,김성훈 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회지 Vol.12 No.6
본 논문에서는 반작용휠 미소진동시험 결과 및 유한요소모델 기반 광기계해석 통합모델을 이용해 영상품질저하 예측을 실시하고 해석결과를 바탕으로 기준 회전수에서 영상품질관점에서 최적의 반작용휠 배치조합을 찾는 것을 목적으로 한다. 위성은 적절한 기동성능을 위하여 여러 개의 반작용휠을 장착하는데 반작용휠에서 발생하는 미소진동은 위성영상품질 열화에 원인이 된다. 같은 반작용휠이라도 제조과정상 발생하는 제품의 진동특성차이가 있으며 이를 반영한 반작용휠의 배치설계는 최종 위성영상 성능품질 열화를 최소화 시킬 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 모든 반작용휠의 배치상태를 선정하고 이에 따른 영상품질 열화해석을 실시하여 최소의 열화가 일어나는 반작용휠 배치조합을 찾아내었다. This paper describes how to find out the optimum positon of the reaction whel asembly (RWA) to minimize image quality degradation through the integrated system jiter prediction combining the micro-vibration test with finite element analysis considering optical coeficients. Micro-vibration generated from RWA that is widely used for satelite maneuver, is one of key factors that degrades the quality of satelite image. Due to varying vibration characteristics of each RWA, its acommodation positon may afect image quality even though the same company manufactured them. To resolve this isue, an integrated system jiterprediction is conducted with al posible RWA acommodation location, and finaly we determine optimal RWA positon from the analysis results.
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용상순,유상범,이상규 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11
인공위성 탑재체는 요구되는 임무 목적에 따라 전자광학탑재체, 영상레이더, 마이크로파 라디오미터, 통신탑재체, 항법탑재체 및 다양한 우주과학탑재체 등으로 분류된다. 우리나라의 경우 아리랑위성, 천리안위성, 과학위성 등의 개발을 통해 각종 탑재체 개발을 위한 기술들을 확보하려고 노력하였다. 여기서는 탑재체 개발에 필요한 기술들은 확인하고, 1994년 아리랑위성 1호의 개발로부터 본격적으로 시작된 우리나라의 탑재체 개발기술의 현황과 앞으로의 전망에 대해 정리하고자 하였다. Satellite payload can be classified as electro-optical payload, SAR, microwave radiometer, communication payload, navigation payload and so on in accordance with the mission objective. The technology of satellite payload was tried to be obtained through development of KOMPSAT series, COMS and STSAT. In this paper, the required technology for the development of satellite payload was studied. Since KOMPSAT program has been started in 1994, technology status and future outlook of satellite payload in Korea are studied and described.
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용상순(Sang-Soon Yong),강금실(Gm-Sil Kang),허행팔(Haeng-Pal Heo) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.8
인공위성 탑재체는 요구되는 임무 목적에 따라 전자광학탑재체, 영상레이더, 마이크로파 라디오미터, 통신탑재체, 항법탑재체 및 다양한 우주과학탑재체 등으로 분류된다. 우리나라의 경우 아리랑위성, 천리안위성, 과학위성 등의 개발을 통해 각종 탑재체 개발을 위한 기술들을 확보하려고 노력하였다. 본 논문에서는 탑재체 개발에 필요한 기술들과 세계동향을 확인하고, 1994년 아리랑위성 1호의 개발로부터 본격적으로 시작된 우리나라의 탑재체 개발기술의 현황과 앞으로의 전망에 대해 정리하고자 하였다. Satellite payload can be classified as electro-optical payload, SAR, microwave radiometer, communication payload, navigation payload and so on in accordance with the mission objective. The technology of satellite payload was tried to be obtained through development of KOMPSAT series, COMS and STSAT in Korea. In this paper, the required technology for the development and world market trend of satellite payload were studied and described. Since KOMPSAT program has been started in 1994, technology status and future prospects of satellite payload in Korea are studied and analyzed.
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2008년 동아시아 대륙으로부터 기원이 다른 먼지와 인위적 오염 입자의 광역적 이동 사례에 대한 분석
김학성,윤마병,손정주 한국지구과학회 2010 한국지구과학회지 Vol.31 No.6
In 2008, multiple episodes of large-scale transport of natural airborne particles and anthropogenically affected particles from different sources in the East Asian continent were identified in the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellite RGB-composite images and the mass concentrations of ground level particulate matters. To analyze the aerosol size distribution during the large-scale transport of atmospheric aerosols, both aerosol optical depth (AOD; proportional to the aerosol total loading in the vertical column) and fine aerosol weighting (FW; fractional contribution of fine aerosol to the total AOD) of Moderate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aerosol products were used over the East Asian region. The six episodes of massive natural airborne particles were observed at Cheongwon, originating from sandstorms in northern China, Mongolia and the loess plateau of China. The PM10 and PM2.5 stood at 70% and 16% of the total mass concentration of TSP, respectively. However, the mass concentration of PM2.5 among TSP increased as high as 23% in the episode in which they were flowing in by way f the industrial area in east China. In the other five episodes of anthropogenically affected particles that flowed into the Korean Peninsula from east China, the mass concentrations of PM10 and PM2.5 among TSP reached 82% and 65%, respectively. The average AOD for the large-scale transport of anthropogenically affected particle episodes in the East Asian region was measured at 0.42±0.17 compared with AOD (0.36±0.13) for the natural airborne particle episodes. Particularly, the regions covering east China, the Yellow Sea, the Korean Peninsula, and the east Korean sea were characterized by high levels of AOD. The average FW values observed during the event of anthropogenically affected aerosols (0.63±0.16) were moderately higher than those of natural airborne particles (0.52±0.13). This observation suggests that anthropogenically affected particles contribute greatly to the atmospheric aerosols in East Asia. 2008년 동아시아 대륙에서 발생기원이 다른 먼지(황사)와 인위적 오염입자의 광역적 이동 사례를 NOAA위성RGB 합성영상과 지상 입경별 분진(TSP, PM10, PM2.5)의 질량농도 관측으로 분석하였다. 또한 Terra/Aqua 위성MODIS(Moderate resolution Imaging Spectroradiometer) 센서의 AOD(Aerosol Optical Depth)와 FW(Fine aerosol Weighting)를 통해 동아시아 지역에서 발생기원이 다른 대기 에어로졸의 분포와 입자 크기 특성을 분석하였다. 중국 북부와 몽골, 그리고 중국 황토고원에서 모래폭풍이 발생하여 광역적으로 이동하여 청원에 먼지입자(황사)로 영향을 주는6 개의 사례분석을 실시하였다. 질량농도 TSP중 PM10은 70%, PM2.5는 16%로 조대입자(>2.5 μm)의 비율이 큰 것은 사막과 반사막의 자연적 발생원에서 생성되었기 때문이다. 그러나, 모래 폭풍이 이동 과정에서 중국 동부의 산업 지역을거쳐 유입하는 사례에서는 TSP 중 PM2.5가 23%까지 증가하기도 했다. 중국 동부로부터 황해를 거쳐 한반도로 유입한5개 다른 사례의 경우, TSP 중 PM10, PM2.5가 각각 82, 65%로 나타났다. 이와 같이 PM2.5의 상대적 비율이 증가한 것은 인위적 오염입자의 영향 때문이다. 동아시아 지역에서 인위적 오염입자의 광역적 이동 사례에 대한 평균 AOD는0.42±0.17로 황사에 의한 AOD(0.36±0.13)와 비교하여 대기 에어로졸에 대한 비율이 높게 나타났다. 특히, 중국 동부에서 황해, 한반도, 동해에 이르는 광역적 지역에 AOD값이 높게 분포했다. 인위적 오염입자의 사례는 FW가 평균0.63±0.16로 모래폭풍의 이동 사례의 0.52±0.13 보다 높은 값을 보였다. 이는 대기 에어로졸에 대한 인위적 미세 오염입자의 기여도가 클 수 있음을 제시하고 있다.
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