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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

송수아 (한국항공대학교, 韓國航空大學校)

지도교수
張泳根
발행연도
2019
저작권
한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수26

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

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불특정 지역에서 이동하는 이동식미사일발사대(TEL)와 같은 ‘시한성 긴급표적(TCT; Time Critical Target)’에 대한 선제타격을 위해서는 관심지역(AoI)에서의 발사징후를 포착하는 탐지능력과 발사장소에서 최종 발사대기를 하는 TCT에 대한 식별능력이 중요하다. 탐지성능의 극대화를 위해서는 성능지수(재방문주기, 시스템응답주기 등)의 극대화를 위해 가능한 한 다수의 군집위성 전개가 필요하다. 본 연구에서는 먼저 4기의 고성능 SAR(Synthetic Aperture Radar) 군집위성[Case 1]과 6~48기의 소형 SAR 군집위성[Case 2] 전개 시 재방문주기와 응답주기의 특성을 분석하였다. 재방문주기는 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대해 분석하였으며, 응답주기는 고정표적을 식별(고정표적의 경우 이미 위치를 알기 때문에 탐지기능이 불필요)하는 [시나리오 1]과 이동표적을 탐지 및 식별하는 [시나리오 2]로 분류하여 분석을 수행하였다. 특히, [시나리오 2]의 TCT 탐지임무 운용에 대한 응답주기 분석은 특정 면적에 대한 관측 누적 커버리지의 최적화 분석을 통해 수행하였다. 그리고 탐지임무의 최적 성능을 위한 군집궤도의 형상을 분석하였다.
4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1]의 경우, 1개 궤도면으로 군집운용 시 대부분의 경우에서 짧은 재방문주기가 발생하지만 주기적으로 16.67시간이 나타나는 경우가 발생하기 때문에 상대적으로 시스템응답주기 성능이 좋지 않다는 것을 알 수 있으며, 궤도면이 4개인 경우의 재방문주기는 짧은 재방문주기와 긴 재방문주기가 다른 궤도면에 비해 짧은 편이기 때문에 명령요청부터 영상을 얻을 수 있는 시스템응답주기 성능이 좋아진다. 소형 SAR 군집위성[Case 2]의 경우 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기는 군집위성의 수가 6, 12, 24, 36 및 48기로 증가함에 따라 50.4분, 25.1분, 12.4분, 8분 및 6분으로 재방문주기가 각각 약 25분, 약 12분, 약 4분, 약2분씩 단축됨을 알 수 있다. 또한, 시스템응답주기의 경우 1.26시간, 60분, 53분, 50분 및 49분으로 각각 약 16분, 약 7분, 3분, 그리고 1분씩 단축됨을 알 수 있었다. 결국, 군집위성 수가 증가함에 따라 재방문주기와 시스템 응답주기의 성능은 증진하나, 24기 이상의 군집위성에서는 이들 주기 성능이 거의 포화되며 미세하게 증가하여 소요비용(개발비용 및 운용시험 포함) 대비 효과 측면에서 24기 이상의 군집위성을 전개하는 것은 효용성이 상대적으로 낮아 보인다.
영상촬영능력을 분석하기 위한 파라미터 분석을 먼저 수행하였으며, Squint 각도(UHR; 0°, 7°, 12°, HR; 0°, 7°, 12° 가정), Staring 및 Sliding Spotlight 모드, 구동기의 유형(RWA4, RWA 6 및 CMG), 관성모멘트(MoI) 등이 고려되었다. 특히 연속표적을 촬영하기 위한 기동시간을 분석하였으며, Rest-to-Rate, Rate-to- Rest 및 Rest-to-Rest 기동 등이 고려되었다. 한편 Staring과 Sliding Spotlight 모드에 따른 영상촬영시간(SAT)과 태양전지판 및 반사기 안테나의 미세진동에 의한 안정화시간을 이론적으로 분석하였다.
이동 후 최종 발사대기 중인 TEL에 대한 식별성능을 증진시키기 위해서는 고해상도 영상촬영이 가능한 Spotlight 모드의 영상촬영능력(촬영영상매수 및 촬영면적)을 증진시켜야 한다. 본 연구에서는 해석적 방법을 이용하여 자세기동 프로파일을 가정하여 구동기 유형(RWA 4기, RWA 6기 및 CMG)에 따른 반사기(Reflector) 안테나 기반의 SAR 단일 위성, 단일패스 시 Spotlight 모드에서의 영상촬영능력을 분석하였다. 넓은 관심지역(AoI; Area of Interest) 내 핵심전략표적 및 초밀집지역 내 TCT 표적 촬영을 고려한 임무시나리오를 가정하여, 고해상도(HR; High Resolution) 및 초고해상도(UHR; Ultra High Resolution) Staring Spotlight 모드와 초고해상도를 유지하면서 촬영면적을 증가할 수 있는 Sliding Spotlight 모드에 의한 영상촬영능력을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 수행 결과 RWA 및 CMG 구동기 장착 시 모두에 대해서 동일하게 UHR 영상을 획득하면서 넓은 AoI 내 핵심표적 관측 시 촬영매수 측면에서는 Staring Spotlight 모드가 Sliding Spotlight 모드에 비해 우수하나, 동일시간 동안 촬영면적 측면에서는 불리하다는 것을 확인하였다. 초밀집지역 내 밀집표적 관측의 경우에서도 Large AoI와 유사하게 Staring Spotlight 모드가 Sliding Spotlight 모드보다 영상촬영매수는 증가하나 촬영면적은 감소한 결과를 얻었다. 영상촬영능력을 증진시키기 위해서는 기동시간을 줄이고 안정화시간을 최소화하는 것이 중요하다. CMG 구동기의 경우 RWA에 비해 고토크 발생에 따른 가속성능으로 인해 현저한 기동시간의 단축을 유도하나 미세진동의 발생에 따라 안정화시간 측면에서는 다소간 불리한 결과를 얻었다.
본 연구에서는 또한 4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1] 및 다수의 소형 SAR 군집위성[Case 2]에 대한 영상촬영능력을 분석하였다. 단일위성과 마찬가지로 Large AoI에 대한 핵심전략표적 및 초밀집지역 내 TCT 표적을 고려한 임무시나리오를 가정하였다. 군집위성에 대해 1개월 동안의 영상촬영매수를 분석하였다. 궤도면(1, 2 또는 4)에 따른 차이는 미세하였으며, UHR의 경우 Squint 각도가 0°에서 7°로 증가함에 따라 총 영상촬영매수는 2배, 다시 12°로 증가함에 따라 2.2~2.3배 정도 증가했다. 촬영면적의 경우 역시 궤도면에 따른 차이는 미세하였으며 UHR의 경우 Squint 각도의 증가에 따라 영상매수와 유사한 증가율을 보였다.

목차

요 약 i
목 차 iv
그림목록 ix
표 목 록 xvii
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.1.1 연구배경 및 필요성 1
1.1.2 연구 목적 3
1.2 문헌 검토(Literature Review) 6
1.2.1 군집궤도 특성 연구 6
1.2.2 군집위성의 성능지수 및 영상촬영능력 연구 7
1.2.3 고성능 SAR 군집위성의 개발 11
1.2.4 소형 SAR 군집위성의 개발 21
1.3 본 논문의 구성 및 내용 25
1.4 연구의 독창성 및 활용 26
제 2 장 SAR 군집위성의 군집형상 설계 및 운용개념 28
2.1 군집형상 설계 28
2.1.1 군집형상 설계 이론 28
2.1.1.1 군집궤도 선정 요인 28
2.1.1.2 군집형태 결정 36
2.1.1.3 군집 형태 분석 39
2.1.2 4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1]의 군집형상 설계 42
2.1.3 소형 SAR 군집위성[Case 2]의 최적 군집형상 설계 45
2.2 SAR 군집위성의 운용개념도 48
2.2.1 4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1]의 운용개념도 48
2.2.2 소형 SAR 군집위성[Case 2]의 운용개념도 49
2.3 임무분석도구와 MATLAB 연동 알고리즘 50
2.4 SAR 위성 운용모드와 TCT 임무 52
2.4.1 SAR 위성 운용모드 52
2.4.2 TCT(Time Critical Target) 정의 및 임무운용 시나리오 54
2.4.2.1 TCT 정의 54
2.4.2.2 TCT 임무 및 운용 시나리오 55
제 3 장 군집위성의 성능지수 및 분석 알고리즘 59
3.1 임무운용을 위한 성능지수의 정의 59
3.1.1 접근가능지역(Accessible Area) 62
3.1.2 재방문주기(Revisit Time) 64
3.1.3 시스템응답주기(System Response Time) 66
3.2 응답주기 최적화를 위한 알고리즘 69
3.2.1 [시나리오 1] 고정 핵심전략표적 감시정찰 운용에 따른 응답주기 69
3.2.2 [시나리오 2] TCT 임무운용에 따른 응답주기 70
3.3 성능지수와 시스템 변수의 연계 77
제 4 장 군집위성의 성능지수 분석 결과 79
4.1 4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1]의 성능지수 분석결과 79
4.1.1 접근가능지역 분석 79
4.1.2 재방문주기 및 접근주기 분석 80
4.1.2.1 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 81
4.1.2.2 재방문주기와 접근주기의 확률 및 분포 83
4.1.3 운용 시나리오에 따른 시스템 응답주기 분석 88
4.1.3.1 [시나리오 1] 핵심전략표적의 감시정찰운용에 따른 시스템 응답주기 분석결과 88
4.1.3.2 [시나리오 2] TCT 임무운용에 따른 시스템 응답주기 분석 결과 99
4.1.4 최대 성능지수 획득을 위한 최적군집형상 선정 117
4.2 소형 SAR 군집위성[Case 2]의 성능지수 분석 결과 118
4.2.1 접근가능지역 분석 119
4.2.2 재방문주기 및 접근주기 분석 120
4.2.2.1 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 121
4.2.2.2 재방문 횟수, 재방문주기와 접근주기의 분포 127
4.2.3 운용 시나리오에 따른 시스템 응답주기 분석 143
4.2.3.1 [시나리오 1]핵심전략표적에 대한 시스템 응답주기 분석 결과 144
4.2.3.2 [시나리오 2] TCT 임무운용에 따른 시스템 응답주기 분석 결과 148
4.2.4 최대 성능지수 획득을 위한 최적군집형상 선정 168
제 5 장 영상촬영능력 파라미터 분석 172
5.1 SAR 운용모드 172
5.2 Spotlight 모드 해상도 180
5.3 해상도에 따른 합성개구시간(SAT; Synthetic Aperture Time) 및 회전각(Rotational Angle) 분석 181
5.4 구동기 유형 및 위성체 기동성(Agility) 185
5.5 자세기동 프로파일 190
5.6 위성 영상촬영에 요구되는 시간 분석 193
5.6.1 기동시간 분석 195
5.6.2 안정화 시간 분석 199
5.6.3 기동시간 및 안정화시간 최종 분석 결과 212
5.7 SAR 위성 임무계획 및 운용 216
5.8 SAR 센서 모델링(SAR Sensor Modeling) 220
5.9 영상촬영매수와 면적 계산 절차 221
제 6 장 고성능 SAR 군집위성의 영상촬영능력(영상매수 및 촬영면적) 분석 및 결과 225
6.1 영상촬영능력 분석을 위한 가정 226
6.1.1 단순배치표적의 영상촬영 227
6.1.2 Large AoI 내의 핵심전략표적에 대한 영상촬영 228
6.1.3 초밀집지역 내의 표적 230
6.2 단순배치표적에 대한 영상촬영능력 231
6.2.1 단일위성의 단일패스(Single Pass) 시 영상촬영매수 분석 결과 231
6.2.2 단일위성의 단일패스(Single Pass) 시 영상촬영면적 분석 결과 237
6.2.3 단순배치표적의 영상촬영능력 비교 242
6.3 Large AoI에 대한 영상촬영능력 분석 243
6.3.1 단일위성의 단일패스 시 영상촬영매수 분석 결과 243
6.3.2 단일위성의 단일패스 시 영상촬영면적 분석 결과 247
6.3.3 군집위성의 영상촬영매수 분석 결과 250
6.3.4 군집위성의 영상촬영면적 분석 결과 256
6.4 초밀집지역에 대한 영상촬영능력 분석 262
6.4.1 단일위성의 단일패스 시 영상촬영매수 분석 결과 262
6.4.2 단일위성의 단일패스 시 영상촬영면적 분석 결과 267
6.4.3 군집위성의 영상촬영매수 분석 결과 269
6.4.4 군집위성의 영상촬영면적 분석 결과 275
제 7 장 결 론 281
참 고 문 헌 285
SUMMARY 303
그림 목차
[그림 1.1] 고성능 SAR 군집위성 및 소형군집위성을 활용한 북한 탄도미사일의 발사징후 탐지 및 식별 운용을 위한 개념 5
[그림 1.2] TecSAR-2 Hybrid SAR 위성의 형상도 16
[그림 1.3] TecSAR-2 위성의 주요 운용모드 18
[그림 1.4] 현재의 상용급 위성, 사람, Capella 및 우주에서 펼친 Capella 위성의 크기 비교 [9.2] 22
[그림 1.5] The BlackSky Global-1 위성 24
[그림 2.1] 궤도 6요소의 개념 29
[그림 2.2] 경사각에 따른 접근가능지역 30
[그림 2.3] 경사각에 따른 접촉(3일간의 접근 횟수) 31
[그림 2.4] 경사각에 따른 재방문주기 비교 31
[그림 2.5] 경사각에 따른 태양 전력 생산량 비교 32
[그림 2.6] Range Resolution 계산을 위한 개념도 33
[그림 2.7] Azimuth Resolution 계산을 위한 개념도 33
[그림 2.8] 고도와 NESZ와의 관계 35
[그림 2.9] SAR 위성의 관측폭 계산을 위한 개념도 35
[그림 2.10] Walker Delta Pattern Constellation 설계 프로세스 37
[그림 2.11] 위성 배열을 위한 Walker Delta Pattern Constellation의 형상 37
[그림 2.12] 같은 궤도면과 다른 궤도면의 재방문주기 비교 개념 38
[그림 2.13] 같은 궤도면에서의 SoC 구성 방안 39
[그림 2.14] 극궤도 위성의 SoC 구성 방안 39
[그림 2.15] Inclined Orbit Trace를 위한 SoC의 Mesh 생성 39
[그림 2.16] SoC와 WDC Timeline 비교 40
[그림 2.17] 4기의 군집위성 배치형상도 43
[그림 2.18] 4기의 고성능 SAR 군집위성에 대한 운용개념도 49
[그림 2.19] 소형 SAR 군집위성의 운용개념도 50
[그림 2.20] 임무설계 분석 프로세스 51
[그림 2.21] SAR 군집위성을 위한 성능지수 분석 흐름도 52
[그림 2.22] SAR 위성의 다양한 촬영 모드 53
[그림 2.23] Stripmap 모드에 의한 탐지 및 고해상도 Spotlight 모드에 의한 식별을 보여주는 운용개념 모식도 56
[그림 2.24] TCT 운용 시나리오 절차 57
[그림 3.1] 접근가능지역 분석 결과 62
[그림 3.2] 경사각에 따른 접근가능지역 (색칠된 영역) 63
[그림 3.3] 경사각에 따른 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역의 관측가능지역 분석 결과 64
[그림 3.4] Principle of Revisit Time 65
[그림 3.5] 군집위성에 대한 시스템 응답주기 및 재방문주기의 타임라인 67
[그림 3.6] [시나리오 1]의 시스템응답주기 분석 방법 70
[그림 3.7] [시나리오 2]의 TCT 운용에 따른 시스템응답주기 분석 71
[그림 3.8] 시스템응답주기의 최소화를 위한 최적화 개념[37] 72
[그림 3.9] TCT 탐지운용에 따른 응답주기 분석을 위한 최적 스케줄링 알고리즘 74
[그림 3.10] 시나리오기간 중 관측 가능한 윈도우의 개념 74
[그림 3.11] Spotlight 모드에 의한 면적표적에 대한 영상촬영 개념 76
[그림 3.12] 면적표적 촬영을 위한 응답주기 개념 76
[그림 3.13] 면적 커버리지 100% 도달시간에 대한 최적화 및 비최적화 스케줄링의 차이 77
[그림 4.1] 접근가능지역 분석 결과 79
[그림 4.2] Grid 생성 결과 80
[그림 4.3] 4기의 고성능 SAR 군집위성에 대한 평균 재방문주기 82
[그림 4.4] 궤도면 수에 따른 4기의 SAR 군집위성의 평균 재방문주기 83
[그림 4.5] 4기의 고성능 군집위성의 관심지역에 대한 하루 재방문 횟수 85
[그림 4.6] 궤도면의 수가 1개, 2개 및 4개인 경우의 재방문주기 분포 85
[그림 4.7] 4기의 SAR 군집위성에 대한 접근주기 및 재방문주기 분포의 비교 86
[그림 4.8] 4기의 고성능 SAR 군집위성의 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 평균 반응주기[1개 궤도면] 91
[그림 4.9] 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역 내 주요 관심지역 93
[그림 4.10] 궤도면 수에 따른 4기의 SAR 군집위성의 평균 시스템응답주기 95
[그림 4.11] 응답주기, 반응주기, 영상처리기간 개념 96
[그림 4.12] 고성능 SAR 위성의 궤도면에 따른 응답주기 분포 98
[그림 4.13] 2개 궤도면에서의 위성의 접근주기 및 반응주기 분포 98
[그림 4.14] 선정된 3개 지역의 50km*50km 영역 설정 및 Grid 생성 결과 100
[그림 4.15] AoI 1에 대한 시간에 따른 누적 커버리지 102
[그림 4.16] AoI 1에 대한 관측지역 누적 비율(1개 궤도면) 103
[그림 4.17] AoI 1에 대한 관측지역 누적 비율(2개 궤도면) 104
[그림 4.18] AoI 1에 대한 관측지역 누적 비율(4개 궤도면) 104
[그림 4.19] AoI 2에 대한 시간에 따른 누적 커버리지 106
[그림 4.20] AoI 3에 대한 시간에 따른 누적 커버리지 107
[그림 4.21] 궤도면에 따른 최적 스케줄과 비 최적화 운용시 누적 커버리지(AoI 1) 110
[그림 4.22] AoI 1의 누적 관측 비율 변화(1개 궤도면) 111
[그림 4.23] AoI 1의 누적 관측 비율 변화(2개 궤도면) 111
[그림 4.24] AoI 1의 누적 관측 비율 변화(4개 궤도면) 112
[그림 4.25] 궤도면에 따른 최적 스케줄과 비 최적화 운용시 누적 커버리지(AoI 2) 114
[그림 4.26] 궤도면에 따른 최적 스케줄과 비 최적화 운용시 누적 커버리지(AoI 3) 116
[그림 4.27] 45° 경사각에서 운용되는 12기(3개 궤도면)의 소형 SAR 군집위성의 접근가능지역 분석 결과 120
[그림 4.28] 45° 경사각에서 운용되는 48기(4개 궤도면)의 소형 SAR 군집위성의 접근가능지역 분석 결과 120
[그림 4.29] 평균 재방문주기 분석 결과[6기 3궤도면] 123
[그림 4.30] 서로 다른 수의 위성군집 별 위도 및 경도에 따른 일일 재방문 횟수 128
[그림 4.31] 궤도면의 수가 2개와 3개일 때의 관심지역에 대한 하루 재방문 횟수 129
[그림 4.32] 궤도면의 수가 2개와 3개일 때의 재방문 분포 129
[그림 4.33] 6기 소형 SAR 군집위성의 접근주기 및 재방문분포 130
[그림 4.34] 궤도면의 수가 3개와 4개일 때의 관심지역에 대한 하루 재방문 횟수 132
[그림 4.35] 궤도면의 수가 3개와 4개일 때의 재방문 분포 132
[그림 4.36] 12기 소형 SAR 군집위성의 접근주기 및 재방문분포 133
[그림 4.37] 궤도면의 수가 3개, 4개, 6개, 8개일 때의 관심지역에 대한 하루 재방문 횟수 134
[그림 4.38] 궤도면의 수가 3개, 4개, 6개, 8개일 때의 재방문주기 분포 134
[그림 4.39] 24기 소형 SAR 군집위성의 접근주기 및 재방문분포 135
[그림 4.40] 궤도면의 수가 4개, 6개 및 9개일 때의 재방문 횟수 137
[그림 4.41] 궤도면의 수가 4개, 6개 및 9개일 때의 재방문주기 분포 137
[그림 4.42] 궤도면의 수가 4개, 6개, 9개일 때의 재방문주기 횟수 (20분미만) 138
[그림 4.43] 36기 소형 SAR 군집위성의 접근주기 및 재방문분포 139
[그림 4.44] 궤도면의 수가 4개, 6개, 8개, 12개일 때의 관심지역에 대한 하루 재방문 횟수 140
[그림 4.45] 궤도면의 수가 4개, 6개, 8개, 12개일 때의 재방문 분포 140
[그림 4.46] 궤도면의 수가 4개, 6개, 8개, 12개일 때의 재방문주기 횟수 (20분미만) 141
[그림 4.47] 48기 소형 SAR 군집위성의 접근주기 및 재방문분포 143
[그림 4.48] 3개 지역의 (50km*50km) 영역 설정 및 Grid 생성 결과 149
[그림 4.49] AoI 1에 대한 시간에 따른 누적 관측 비율(%) [24기] 150
[그림 4.50] AoI 1의 누적관측비율 [24기 8궤도면] 152
[그림 4.51] AoI 2에 대한 시간에 따른 누적 커버리지 153
[그림 4.52] AoI 3에 대한 시간에 따른 누적 커버리지 155
[그림 4.53] 48기 위성(궤도면 8)의 각 면적지역에 대한 누적 커버리지 158
[그림 4.54] 최적 스케줄과 비 최적화 운용시 커버리지(AoI 1) 160
[그림 4.55] (a) 비 최적화 운용 시, (b) 최적 스케줄 운용 시 누적관측 커버리지(AoI 1) 162
[그림 4.56] 최적 스케줄과 비 최적화 운용시 커버리지(AoI 2) 164
[그림 4.57] 최적 스케줄과 비 최적화 운용시 커버리지(AoI 3) 166
[그림 4.58] 6, 12, 24, 36 및 48기 SAR 군집위성에 대한 재방문주기 및 시스템응답주기 분석 결과 비교 171
[그림 5.1] SAR 운용모드의 개념 174
[그림 5.2] Broadside Collection 및 Squint Collection 모드 175
[그림 5.3] Squint 모드 운용의 특성 비교 176
[그림 5.4] Staring Spotlight 및 Sliding Spotlight 모드의 운용 기하학 178
[그림 5.5] Staring Spotlight 및 Sliding Spotlight 모드를 위한 기하학적 개념 179
[그림 5.6] Azimuth 해상도 vs. 회전각 182
[그림 5.7] 입사각 @ UHR(0.25m) and HR(0.5m)의 함수로서의 SAT and 회전율 183
[그림 5.8] Slant Plane에서의 Sliding Spotlight 모드의 운용형상 184
[그림 5.9] 위성체 최대 각가속도 대 위성체 질량 187
[그림 5.10] 구동기의 피라미드 형상 189
[그림 5.11] 무한저크 및 유한저크의 자세 프로파일의 비교 191
[그림 5.12] RWA 및 CMG의 각속도 및 각가속도 프로파일 비교 192
[그림 5.13] 유한저크 Bang-coast-Bang 프로파일 193
[그림 5.14] Spotlight 모드에 대한 일반적인 자세 프로파일 195
[그림 5.15] Finite Jerk Bang-coast-Bang Profile 197
[그림 5.16] 구동기 특성에 따른 요구기동 각도에 따른 소요 시간 199
[그림 5.17] 자세정확도 및 안정화요구조건에 따른 안정화시간 계산 201
[그림 5.18] Feedforward Open-loop Simplified SAR Payload Spacecraft Control Loop 202
[그림 5.19] MoI가 700kg인 경우의 CMG에 의한 Rest-to-Rest 프로파일 204
[그림 5.20] 시간에 따른 자세정확도 205
[그림 5.21] 시간에 따른 자세정확도와 덮개함수의 예시 205
[그림 5.22] 저크 크기에 따른 안정화 시간 + 기동시간 추이 207
[그림 5.23] 저크에 따른 Rest-to-Rate 기동을 위한 Slew Time + Stabilization Time 208
[그림 5.24] SAR 운용에 따른 자세안정화시간 결정 매개변수 211
[그림 5.25] Rest-to-Rest 안정화시간 결정 매개변수 211
[그림 5.26] 연속적인 표적을 영상촬영하기 위한 요구 시간 212
[그림 5.27] 위성 운용 형상 및 타임라인 217
[그림 5.28] 입력 변수 및 Dynamic Programming 알고리즘 219
[그림 5.29] Dynamic Programming의 최적경로 탐색 과정 220
[그림 5.30] SAR 센서 모델 221
[그림 5.31] Squint Collection의 비행거리 및 관측 가능 영역 비교 223
[그림 6.1] AoI에서의 통신, 영상촬영 및 영상데이터 다운로드 구간 227
[그림 6.2] 단순표적배치의 경우 228
[그림 6.3] Large AoI 내의 핵심전략표적 배치 229
[그림 6.4] 초밀집지역 내에서의 표적 배치 230
[그림 6.5] 단순표적배치(6경우) 시에 Squint 각에 따른 Staring 및 Sliding Spotlight 모드에서의 영상촬영매수 비교 232
[그림 6.6] Staring Spotlight 모드와 Sliding Spotlight 모드의 영상촬영면적 비교 238
[그림 6.7] 구동기에 따른 Staring과 Sliding Spotlight 모드에서 영상촬영능력 및 기동시간/영상촬영시간의 상대적 비교 242
[그림 6.8] Staring Spotlight 모드와 Sliding Spotlight 모드의 Large AoI 내 핵심표적관측 결과 비교(UHR) 246
[그림 6.9] 궤도면, 센서 및 MoI에 따른 영상촬영매수 비교 256
[그림 6.10] Staring Spotlight 모드와 Sliding Spotlight 모드의 초밀집지역 내 핵심표적관측 결과 비교 265
[그림 6.11] 궤도면, 센서 및 MoI에 따른 영상촬영매수 비교 275
표 목차
[표 1.1] 현재 개발 중인 해외 소형군집위성의 궤도, 군집정보 및 규격 3
[표 1.2] COSMO-SkyMed의 군집위성 운용모드에 따른 영상 특성(민수용 기준) 13
[표 1.3] COSMO-SkyMed 군집위성의 평균 재방문주기와 평균 응답주기 (민수용 기준)[67] 14
[표 1.4] SAR-Lupe 위성의 시스템 성능 15
[표 1.5] TecSAR-2 위성의 시스템 성능 18
[표 2.1] 고성능 SAR 군집위성 성능지수 분석을 위한 궤도정보 및 변수 설정 44
[표 2.2] 각 궤도면에 대한 입력 파라미터 45
[표 2.3] 소형 SAR 군집위성 성능지수 분석을 위한 궤도정보 및 변수 설정 46
[표 2.4] 소형 SAR 군집위성 성능지수 분석을 위한 주요 인자 및 주요 값 47
[표 2.5] 각 궤도면 분석을 위한 입력 파라미터 47
[표 2.6] 각 궤도면에 대한 RAAN 값 48
[표 3.1] AoI 및 고정식/이동식 표적에 대한 성능지수 정의 61
[표 3.2] 주요 설계 변수 78
[표 4.1] 4기의 고성능 SAR 군집위성의 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 82
[표 4.2] 재방문주기 분석을 위한 입력 파라미터 84
[표 4.3] 응답주기 분석을 위한 시간 설정 89
[표 4.4] 4기의 고성능 SAR 군집위성의 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 시스템 응답주기 분석 결과 91
[표 4.5] [그림 4.9]의 관심지역에 대한 응답주기 분석 결과 [Case 1] 93
[표 4.6] 4기의 고성능 SAR 군집위성의 [시나리오 2] 표적에 따른 TCT 탐지운용에 따른 평균 응답주기 (비최적 스케줄 운용) 101
[표 4.7] 고성능 SAR 군집위성[Case 1]의 [시나리오 2] 표적에 따른 TCT의 탐지 운용에 따른 평균 응답주기 (최적 스케줄 운용) 108
[표 4.8] 4기의 SAR 군집위성의 [시나리오 2] 비 최적스케줄 운용과 최적 스케줄 운용 시 응답주기 비교 117
[표 4.9] 소형 SAR 군집위성 6기의 경우 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 122
[표 4.10] 소형 SAR 군집위성 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 124
[표 4.11] 소형 SAR 군집위성 24기의 경우 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 125
[표 4.12] 소형 SAR 군집위성 36기의 경우 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 126
[표 4.13] 소형 SAR 군집위성 48기의 경우 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기 분석 결과 127
[표 4.14] 응답주기 분석을 위한 시간 설정 145
[표 4.15] [그림 4.9]의 관심지역에 대한 응답주기 분석 결과 [Case 2] 145
[표 4.16] AoI 1에 대한 TCT 탐지운용에 따른 응답주기(비최적 운용) 151
[표 4.17] AoI 2에 대한 TCT 탐지운용에 따른 커버리지(비최적 운용) 154
[표 4.18] AoI 3에 대한 TCT 탐지운용에 따른 응답주기(비최적 운용) 156
[표 4.19] 소형 SAR 군집위성 [시나리오 2]의 경우 TCT의 탐지운용에 따른 평균 응답주기 (최적 스케줄 운용)(분) 157
[표 4.20] 소형 SAR 군집위성[Case 2]의 [시나리오 2] 비최적 운용과 최적 스케줄 운용 시 응답주기 비교 167
[표 5.1] RWA 및 CMG의 각속도와 각가속도 성능 비교 188
[표 5.2] 저크의 크기에 따른 안정화시간 206
[표 5.3] Stabilization Time Analysis Summary according to Actuators and MoI 210
[표 5.4] Parameters of SAR Sensor Modelling 221
[표 6.1] Large AoI에서의 영상촬영매수 분석결과(UHR Staring 모드) 245
[표 6.2] Large AoI에서의 영상촬영매수 분석결과(UHR Sliding 모드) 245
[표 6.3] Large AoI에서의 영상촬영매수 분석결과 (HR Staring 모드) 246
[표 6.4] Large AoI에서의 촬영면적 분석결과 (UHR Staring 모드) 249
[표 6.5] Large AoI에서의 촬영면적 분석결과 (UHR Sliding 모드) 250
[표 6.6] Large AoI에서의 촬영면적 분석결과 (HR Staring 모드) 250
[표 6.7] Large AoI에서 4기 SAR 군집위성에 대한 영상촬영매수 (UHR Staring 모드) 252
[표 6.8] Large AoI에서 4기 SAR 군집위성에 대한 영상촬영매수 (UHR Sliding Mode) 253
[표 6.9] Large AoI에서 4기 SAR 군집위성에 대한 영상촬영매수 (HR Staring Mode) 255
[표 6.10] Large AoI에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영면적 (UHR Staring 모드) 258
[표 6.11] Large AoI에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영면적 (UHR Sliding 모드) 259
[표 6.12] Large AoI에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영면적 (HR Staring 모드) 261
[표 6.13] 초밀집지역에서 영상촬영매수 (UHR Staring 모드) 264
[표 6.14] 초밀집지역에서 영상촬영매수 (UHR Sliding 모드) 264
[표 6.15] 초밀집지역에서 영상촬영매수 (HR Staring 모드) 265
[표 6.16] 초밀집지역 내에서 영상촬영면적 (UHR Staring 모드) 268
[표 6.17] 초밀집지역 내에서 영상촬영면적 (UHR Sliding 모드) 268
[표 6.18] 초밀집지역 내에서 영상촬영면적 (HR Staring 모드) 269
[표 6.19] 초밀집지역 내에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영매수 (UHR Staring 모드) 270
[표 6.20] 초밀집지역 내에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영매수 (UHR Sliding 모드) 272
[표 6.21] 초밀집지역 내에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영매수 (HR Staring 모드) 273
[표 6.22] 초밀집지역 내에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영면적 (UHR Staring 모드) 276
[표 6.23] 초밀집지역 내에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영면적 (UHR Sliding 모드) 278
[표 6.24] 초밀집지역 내에서 4기 SAR 군집위성의 영상촬영면적 (HR Staring 모드) 280

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