공유 메모리를 이용한 실시간 위성 시뮬레이터 구조 및 구동 방법

본 발명은 위성 시뮬레이터에 관한 것으로, 특히 공유 메모리를 이용한 실시간 위성 시뮬레이터 구조 및 구동 방법 관한 것이다.

종래의 실시간 위성 시뮬레이터 시스템 구동 방법으로 유럽 국가들에서 사용하고 있는 단일 프로세스 구조를 이용한 위성 시뮬레이터가 사용되고 있으나. 이는 실행 속도가 빠르기는 하지만 단일 프로세스이기 때문에 개발 및 유지 관리 등이 용이하지 않다. 또한, 미국 등지에서 사용하고 있는 다중 프로세스 구조는 공유 메모리를 사용하지 않기 때문에 빈번한 내부 데이타 전송이 이루어져야 하므로 실시간 요구 사항을 만족하기가 어렵다.

상기한 바와 같이 종래의 단일 프로세스 구조를 사용한 위성 시뮬레이터는 실행 속도가 빠르기는 하지만 단일 프로세스이기 때문에 개발 및 유지 관리 등이 용이하지 않으며, 다중 프로세스 구조를 사용한 위성 시뮬레이터는 공유 메모리를 사용하지 않기 때문에 빈번한 내부 데이타 전송이 이루어져야 하므로 실시간 요구 사항을 만족하기가 어렵다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하고자 하는 본 발명은 공유 메모리를 사용함으로써 프로세스간의 데이타 교환에 걸리는 시간을 극소화 하고, 다중 프로세스 구조를 유지함으로써 차후의 유지 관리 및 수정 개발을 용이하게 하며, 공유 메모리 구조를 사용하므로써 실시간 동작시 발생하는 프로세스간의 시간 동기 문제를 해결하여 보다 진보된 위성 시뮬레이터의 구조 및 구동 방법을 제시하는데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공유 메모리를 이용한 실시간 위성 시뮬레이터 구조는 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 영역 전력계 상태 데이타 영역, 열제어계 상태 데이타 영역, 원격 측정 데이타 영역 및 원격 명령 데이타 영역 으로 이루어진 공유 메모리와 ,하드웨어의 운용자 콘솔 및 하드 디스크와 연결되고 하드디스크로부터 초기 데이타를 입력하여 위성 상태 데이타를 초기화하며 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스, 전력계 모사 프로세스, 열 제어계 모사 프로세스, 원격 측정 처리 프로세스 및 원격 명령 처리 프로세스를 시동시키고 상기 원격 측정 데이타 영역의 데이타를 읽어오고 원격 명령 데이타 영역을 수정한 후 상기 각각의 프로세스를 종료시키는 운용자 접속 프로세스와, 상기 원격 명령 데이타 영역, 위성 자세 및 궤� � 상태 데이타 영역 및 전력계 상태 데이타 영역의 데이타를 읽어 와 새로운 자세 , 궤도 상태 및 측정 값을 계산한 상기 자세 및 궤도 상태 데이타 영역과 원격 측정 데이타 영역을 수정하는 자세 및 궤도 제어계 프로세스와, 상기 원격 명령 데이타 영역, 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 영역 및 열 제어계 상태 데이타 영역의 데이타를 읽어와 새로운 전력계 상태와 원격 측정 값을 계산한 후 상기 전력계 상태 데이타 영역 및 원격 측정 데이타 영역을 수정하는 전력계 모사 프로세스와 상시 원격 명령 데이타 영역,위성 자세 및 궤도 상태 데이타 영역 및 전력계 상태 데이타 영역의 데이타를 읽어와 새로운 열 발생량과 원격 측정 값을 계산한 후 상기 열제어계 상태 데이타 영역과 원격측정 데이타 영역을 수정하는 열 제어계 모사 프로세스와, 상기 원격 측정 데이타 영역의 데이타를 읽어와 원격 측정 프레임을 구성한 후 LAN 인터페이스를 통해 운용자에게 전송하는 원격 측정 프로세스와, 상기 LAN 인터페이스를 통해 운용자로부터 새로운 원격 명령이 도착했을 경우 상기 원격 명령 데이타 영역을 수정하는 원격 명령 처리 프로세스로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 메모리를 이용한 실시간 위성 시뮬레리터 구동 방법은 하드웨어의 하드디스크로부터 초기 데이타를 입력하는 운용자 접속 처리 프로세스에서 위성 상태 데이타를 초기화하며 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스, 전력계 모사 프로세스, 열 제어계 모사 프로세스, 원격 측정 처리 프로세스 및 원격 명령 처리 프로세스를 시동시키는 단계와, 상기 원격 명령 데이타 영역, 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 및 전력계 상태 데이타 영역의 데이타를 읽어오는 상기 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스에서 새로운 자세, 궤도 상태 및 원격 측정 값을 계산한 후 상기 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 영역 및 원격 측정 데이타 영역을 수정하는 단계와 ,상기 원격 명령 데이타 영역, 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 � �역 및 열제어계 상태 데이타 영역의 데이타를 읽어온 상기 전력계 모사 프로세스에서 새로운 전력계 상태와 원격 측정 값을 계산한 후 전력계 상태 데이타 영역 및 원격 측정 데이타 영역을 수정하는 단계와, 상기 원격 명령 데이타 영역, 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 영역 및 전력계 상태 데이타 영역의 테이타를 읽어오는 상기 열 제어계모사 프로세스에서 새로은 열제어계 상태와 원격 측정 값을 계산한 후 열제어계 상태 데이타 영역과 원격 측정 데이타 영역을 수정하는 단계와 , 상기 원격 명령 데이타 영역 및 원격 측정 데이타 영역의 데이타를 읽어오는 원격 측정 처리 프로세스에서 원격 측정 프레임을 구성한 후 LAN 인터페이스를 통해 운용자에게 전송하는 단계와, 상기 LAN 인터페이스를 통해 운용자로부터 새로운 원격 명령을 수신한 원격 명 령 처리 프로세스에서 상기 원격 명령 데이타 영역을 수정하는 단계와 ,시뮬레이터 종료 명령 수신시 현재의 위성 상태 데이타를 하드디스크에 저장하고 상기 각각의 프로세스를 종료시키는 단계로 이루 어진 것을 특징으로 한다.

제1도은 본 발명이 적용되는 위성 시뮬레이터 시스템의 하드웨어 구조도.

제2도는 본 발명에 따른 실시간 위성 시뮬레이터의 구동 방법을 도시한 흐름도.

제3도는 본 발명에 따른 운용자 접속 처리 프로세스의 처리 순서도.

제4도는 본 발명에 따른 자세 및 제어계 모사 프로세스의 처리 순서도.

제5도는 본 발명에 따른 전력계 모사 프로세스의 처리 순서도.

제6도는 본 발명에 따른 열제어 모사 프로세스의 처리 순서도.

제7도는 본 발명에 따른 원격 측정 프로세스의 처리 순서도.

제8도는 본 발명에 따른 원격 명령 프로세스의 처리 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 운용자 콘솔 2 : LAN인터페이스

3 : 위성 시뮬레이터 4 : 하드디스크

5 : 위성 시뮬레이터 워크스테이션

221 : 운용자 접속 처리 프로세스 222 : 원격 측정 처리 프로세스

223 : 원격 명령 처리 프로세스

224 : 위성 상태 및 궤도 상태 테이타 영역

225 : 전력계 상태 데이타 영역 226 : 열제어계 상태 데이타 영역

227 : 원격 측정 데이타 영역 228 : 원격 명령 데이타 영역

229 : 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스

230 : 전력계 모사 프로세스 231:열제어계 모사 프로세스

232 : 공유 메모리

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명이 적용되는 시스템 하드웨어 구성도이다. 이의 동작을 설명하면 다음과 같다. 위성 시뮬레이터(3)는 연결케이블(14)을 통하여 운용자 콘솔(1)과 연결되어 운용자의 입력을 받아들이고 시뮬레이터의 상태를 화면에 출력한다. 원격명령 메시지(12)는 LAN 접속 케이블(11)을 이용한 LAN 인터페이스(2)를 통하여 위성 시뮬레이터(3)로 입력된다. 원격 측정 메시지 (13)는 위성 시뮬레이터(3)로부터 LAN 인터페이스(2)와 LAN 접속 케이블(11)을 통하여 외부 운용자 및 운용자 콘솔로 출력된다. 외부 운용자는 LAN을 이용하여 시뮬레이터에 원격 명령을 내리고 LAN을 통하여 원격 측정값을 일을 수 있다. 시뮬레이터의 시동시 위성 시뮬레이터(3)는 하드디스크(4)에 저장되어 있는 초기 데이타(16)을 읽어 데이타를 초기화시킨다. 위성 시뮬레이터(3)는 시뮬레이터 종료시 위성 상태 데이타(15)를 하드디스크(4)에 저장한다.

제2도는 본 발명의 따른 위성 시뮬레이터의 구동 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다. 각 프로세스가 공유 메모리 내의 데이타 영역을 공유하는 방버은 다음과 같다.

운용자는 접속 처리 프로세스(221)가 초기 데이타를 읽어 (16)공유 메모리(232)의 데이타를 초기화시킨다(202).

자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스(229)는 위성의 자세 및 궤도 상태 데이타 영역(224)에서 위성의 자세 및 궤도 상태 데이타를 읽고(209) 위성의 원격 명령 데이타 영역(228)에서 위성의 원격 명령 데이타를 읽어(219)현재의 자세 및 궤도를 계산하고 공유 메모리(232)의 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 영역(224)에 갱신된 위성 자세 및 궤도 상태 데이타를 기록하고(208) 원격 측정 데이타 영역(227)에 갱신된 원격 측정 데이타를 기록한다.(218)

전력계 모사 프로세스(230)는 위성의 자세 및 궤도 상태 데이타 영역(224)에서 위성의 자세 및 궤도 데이타를 읽고(211)위성의 전력계 상태 데이타 영역(225)에서 위성의 전력계 상태 데이타를 읽고(213)위성의 열제어계 상태 데이타 영역(226)에 서 열제어계 상태 데이타를 읽고(216)위성의 원격 명령 데이타 영역(228)에서 위성의 원격 명령 데이타를 읽어(219) 현재의 전력계 상태를 계산하고 공유 메모리(232)의 전력계 상태 데이타 영역(225)에 갱신된 전력계 상태 데이타를 기록하고(212)원격 측정 데이타 영역(227)에 갱신된 원격 측정 데이타를 기록한다(218).

열제어계 모사 프로세스(231)는 위성의 자세 및 궤도 상태 데이타 영역(224)에서 위성의 자세 및 궤도 데이타를 읽고 (210)위성의 전력계 상태 데이타 영역(225)에서 위성의 전력계 상태 데이타를 읽고(214) 위성의 열제어계 상태 데이타 영역(228)에서 열제어계 상태 데이타를 읽고(216)위성의 원격 명령 데이테 영역(228)에서 위성의 원격명령 데이타를 읽고(219)현재의 열제어계 상태를 계산하고 공유 메모리(232)의 열제어계 상태 데이타 영역(226)에 갱신된 열제어계 상태 데이타를 기록하고(217)원격 측정 데이타 영역(227)에 갱신된 원격 측정 데이타를 기록한다.(218)

원격 측정 처리 프로세스(222)는 위성의 원격 측정 데이타 영역(227)에서 위성의 원격 측정 데이타를 읽어(205) 원격 측정 프레임을 LAN 인터페이스를 통해 출력한다.(13)

원격 명령 처리 프로세스(223)는 원격 명령 데이타를 LAN 인터페이스를 통해 입력받아(12)원격 명령 데이타영역(228)에 위성의 원격 명령 데이타를 기록한다.(206)

운용자 접속 처리 프로세스(221)는 위성의 원격 측정 데이타 영역(227)에서 위성의 원격 측정 데이타를 읽고 처리하여(205) 운용자 콘솔로 디스플레이를 위해 전송된다(14)

종료 명령이 수신되면 운용자 접속 처리 프로세스(221)는 공유 메모리(232)의 데이타를 읽어(201)디스크에 저장하고(15)모든 프로세스를 종료시킨다.

이와 같이 프로세스간의 빈번한 다량의 데이타를 송수신을 공유 메모리를 이용하여 수행함으로써 위성 시뮬레이터의 실시간 수행 요구를 만족시킬수 있게 되었다.

제3도는 본발명에 따른 운용자 접속 처리 프로세스의 처리 순서도이다. 운용자 접속 처리 프로세스의 시동시 초기 데이타를 읽어 들여 공유 메모리 영역의 위성 상태 데이타를 초기화 한다.(301)자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스, 전력계 모사 프로세스, 열 제어계 모사 프로세스, 원격 측정 처리 프로세스 및 원격 명령 처리 프로세스를 초기화 시킨다. (302)운영자 입력이 있는지 확인하여(303)운영자 입력이 있을 경우 종료 명령인지 확인한다.(304) 종료 명령이 아닐 경우 원격 명령 데이타를 수신/수정하고(305)다시 운영자 입력이 있는지 확인한다.(303)운영자 입력이 없는 경우 원격 측정 데이타를 읽어들여 화면에 표시하고(307), 일정시간 기다린 후 (306) 운영자 입력이 있는가를 확인한다.(303). 단계(304)에서 운용자 입력이 종료 명령일 경우 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스, 전력계 모사 프로세스,열 제어계 모사 프로세스,원격 측정 처리 프로세스 및 원격 명령 처리 프로세스를 종료시킨다.(308)운용자 접속 처리 프로세스는 공유 메모리에 있는 위성 자세 및 궤도 데이타, 원격 측정 데이타, 원격 명령 데이타를 공유하므로써 내부 프로세스간의 트래픽을 줄일 수 있다.

제4도는 본 발명에 따른 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스의 처리 순서도이다. 자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스가 시동되면 공유 메모리 영역으로부터 원격 명령 데이타를 읽어 들여(401)실제 시간과 시뮬레이터 시간을 비교한다.(402).시뮬레이터 시간이 실제 시간보다 앞서가는 경우에는 일정 시간 기다린 후(403)다시 단계(402)로 돌아간다. 실제 시간이 시뮬레이션 시간보다 앞서가는 경우에는 시뮬레이터 시간을 정해진 시간만큼 증가시킨다.(404).공유 메모리 영역으로부터 위성 자세 및 궤도 데이타를 읽는다.(405).새로운 자세 및 궤도 상태 데이타와 원격 측정 값을 계산한다(406). 공유 메모리 영역의 자세 및 궤도 상태 데이타를 수정한다.(407)실제 시간과 시뮬레이션 시간을 비교하여(408) 실제 시간이 시뮬레이션 시간보다 앞서가는 경우 단계(404)로 분기한다. 시뮬레이션 시간이 실제 시간보다 앞서가는 경우 원격 측정 데이타를 수정한다.(409)

자세 및 궤도 제어계 모사 프로세스는 공유 메모리에 있는 위성 자세 및 궤도 상태 데이타 및 원격 명령 데이타를 공유 하므로써 내부 프로세스간의 트래픽을 줄일 수 있다.

제5도는 본 발명에 따른 전력계 모사 프로세스의 처리 순서도이다. 전력계 모사 프로세스가 시동되면 공유 메모리 영역으로부터 원격 명령 데이타를 읽어들여(501)실제 시간과 시뮬레이션 시간을 비교한다.(502)시뮬레이터 시간이 실제 시간보다 앞서가는 경우에는 일정 시간 기다린후(503) 다시 단계(502)로 돌아간다. 실제 시간이 시뮬레이션 시간보다 앞서가는 경우에는 시뮬레이터 시간을 정해진 시간만큼 증가시킨다.(504).공유 메모리 영역으로부터 위성 자세 및 궤도 데이타를 읽는다(505)공유 메모리 영역으로부터 열제어계 상태 데이타를 읽는다.(506)새로운 열 제어계 상태 데이타와 원격 측정 값을 계산한다,(507) 공유 메모리 영역의 전력계 상태 데이타를 수정한다.(508) 실제 시간과 시뮬레이션 시간을 비교하여(509)실제 시간이 시뮬레이션 시간보다 앞서가는 경우 단계(504)로 분기한다.시뮬레이션 시간이 실제 시간보다 앞서가는 경우 원격 측정 데이타를 수정한다.(510)전력계 모사 프로세스는 공유 메모리에 있는 위성 자세 및 궤도 데이타와 열제어계 데이타를 공유하므로써 내부 프로세스간의 트래픽을 줄일 수 있다.

제6도은 본 발명에 따른 열 제어계 모사 프로세스 처리 순서도이다. 열 제어계모사 프로세스가 시동되면 공유 메모리 영역으로부터 원격 명령 데이타를 읽어들인다.(601)실제 시간과 시뮬레이션 시간을 비교하여(602)시뮬레이터 시간이 실제 시간보다 앞서가는 경우에는 일정 시간 기다린후(603) 단계(602)로 돌아간다. 실제 시간이 시뮬레이션 시간보다 앞서가는 경우에는 시뮬레이터 시간을 정해진 시간만큼 증가시킨다.(604).공유 메모리 영역으로부터 위성 자세 및 궤도 데이타를 읽는다(605)공유 메모리 영역으로부터 전력계 데이타를 읽는다.(606)새로운 열 제어계 상태 데이타와 원격 측정 값을 계산하고(607) 열제어 상태 데이타를 수정한다.(608) 현제 시간과 시뮬레이션 시간을 비교하여(609)실제 시간이 시뮬레이션 시간보다 앞서가는 경우 단계(604)로 분기하고,시뮬레이션 시간이 실제 시간보다 앞서가는 경우 원격 측정 데이타를 수정한다.(610)열제어계 모사 프로세스는 공유 메모리에 있는 위성 자세 및 궤도 상태 데이타와 전력계 상태 데이타를 공유 하므로써 내부 프로세스간의 트래픽을 줄일 수 있다.

제7도는 본 발명에 따른 원격 측정 처리 프로세스의 처리 순서도이다.원격 측정 처리 프로세스가 시동되면 공유 메모리 영역으로부터 원격 명령 데이타를 읽어들인다.(701)공유 메모리 영역으로부터 원격 측정 데이타를 읽는다.(702).읽어들인 원격 측정 명령 데이타 와 원격측정 테이더를 재구성하여 원격 측정 프레임을 생성하여(703)원격 측정 프레임을 전송하고(704)일정 시간 기다린 후(705)단계(701)로 분기한다.

원격 측정 처리 프로세스는 공유 메모리에 있는 원격 측정 데이타를 공유하므로써 내부 프로세스간의 트래픽을 줄일 수 있다.

제8도는 본 발명에 따른 원격 명령 처리 프로세스 처리 순서도이다. 원격 명령 처리 프로세스가 시동되면 새로 도착한 원격 명령이 있을 때까지 대기하고(801),원격 명령이 새로 도착했을 경우 원격 명령 데이타를 수정하고(802)단계(801)로 이동한다. 원격 명령이 도착하지 않을 경우 원격 명령이 도착할 때까지 대기한다.(801)

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 위성 시뮬레이터는 내부 프로세스간에 빈번하고 많은 양의 데이타 교환이 이류러져야 하므로 공유 메모리 구조를 사용함으로써 프로세스간 통신에 소요되는 시간을 현저히 줄일수 있으며 , 위성 시뮬레이터 내부의 프로세스들은 각각의 기능에 따라 스스로 작동하도록 되어 있으므로 프로세스가 의존성이 없으며 데이타 교환시 동기화가 불필요하다. 또한 운용 중 일부 프로세스가 비정상적으로 종료하더라도 전체 시스템은 나머지 일들을 수행하게 되며, 공유 메모리를 사용함으로써 단일 프로세스 구조와 같은 속도로 데이타의 교환이 이루어져 다중 프로세스처럼 개발 및 수정 보완이 용이하므로써 위성 시뮬레이터의 시뮬레이션을 가능하게 할 수 있는 훌륭한 효과가 있다.