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일반적으로 Operator on Board로 불리는 OBCP (On-Board Control Procedure)는 기존 탑재소프트웨어를 변경하지 않으면서 동적으 로 지상 또는 온보드에서 명령과 로직이 포함된 특정 프로시저를 로딩, 언로딩 및 실행 할 수 있으며, OBCP를 통해 기존 위성의 제한된 자율성 및 강인성을 증대 시킬 수 있다. 탑재소프트웨어의 OBCP의 핵심은 OBCP 엔진이며, OBCP 엔진은 스크립트 기반의 프로시저를 해석 및 실행 할 수 있는 인터프리터 형태로 구현되어 있으며 내부적으로 가상머신을 가지고 있다. 탑재소프트웨어팀에 서는 2010년부터 내부적으로 OBCP에 대해서 계속 연구를 수행하였으며 ERC32 프로세서 기반의 Java KVM, RTCS/C 및 KKOMA 와 같은 자체 OBCP 엔진을 개발하였다. 최근에는 ESA OBCP 표준에 대한 연구를 계속 진행하고 있으며 LEON2-FT/AT697F 프로 세서 기반에서 Lua와 MicroPython을 이용한 OBCP 엔진 연구를 진행하고 있다. 본 논문에서는 현재 가장 활발히 사용되고 있는 오픈소스 기반의 Lua를 탑재소프트웨어의 OBCP 엔진으로 사용하기 위하여 VxWorks 기반의 AT697F 프로세서에서의 설계 및 구현 방법에 대해서 기술하며, 시뮬레이터와 실제 하드웨어의 테스트 결과와 함께 성능 비교 분석을 수행한다.

The OBCP called ‘operator on board’ is that of a procedure to be executed on-board, which can be easily be loaded, executed, and also replaced, without modifying the remainder of the FSW. The use of OBCP enhances the on-board autonomy capabilities and increases the robustness to ground stations outages. The OBCP engine which is the core module of OBCP component in the FSW interprets and executes of the procedures based on script language written using a high-level language, possibly compiled, and it is relying on a virtual machine of the OBCP engine. FSW team in KARI has studied OBCP since 2010 as FSW team’s internal projects, and made some OBCP engines such as Java KVM, RTCS/C and KKOMA on ERC32 processor target only for study. Recently we have been studying ESA’s OBCP standard and implementing Lua and MicroPython on LEON2-FT/AT697F processor target as the OBCP engine. This paper presents the design and implementation of Lua for the OBCP engine on AT697F processor with VxWorks RTOS, and describes the evaluation result and performance of the OBCP engine.

본 연구는 코로나19 팬데믹 이후 교육의 변화에 주목하여, 메타버스 플랫폼으로 알려진 로블록스를 활 용한 스크립트 언어 '루아'의 교육 효과를 측정하는 것을 목표로 한다. 온라인 교육과 메타버스의 활성화로 인해 교육은 전통적인 방식에서 벗어나게 되었으며, 언택트 시대에서는 오프라인과 유사한 경험을 제공하 는 메타버스가 중요시되고 있다. 또한, 2022 개정 교육과정의 비전에 따르면 창의성과 포용성을 갖춘 주도 적인 사람을 양성하는 것이 중요하며, 이를 위해 프로그래밍 교육과 메타버스의 활용이 필요하다는 주장이 제시되고 있다. 따라서 본 연구에서는 메타버스 플랫폼으로 로블록스를 활용하여 온오프라인 연계가 자유 로운 교수-학습 방안으로 2022개정 교육과정 프로그래밍 교과에서 루아 언어를 활용하여 로블록스를 제작 하는 수업을 주제로 5차시의 교수=학습 지도안을 제안한다. 획일적인 프로그래밍 수업을 벗어나서 루아 언 어 및 로블록스 스튜디오를 통한 프로그래밍 교육은 학생들의 동기 유발 측면 및 학습의 효과성 측면에서 기존 수업보다 높으리라 기대된다.

This study aims to measure the educational effectiveness of the scripting language 'Lua' utilizing the metaverse platform known as Roblox, with a focus on the changes in education post the COVID-19 pandemic. Due to the activation of online education and the metaverse, education has deviated from traditional methods. In the untact era, metaverse platforms providing experiences similar to offline settings have become crucial. Furthermore, according to the vision of the revised 2022 curriculum, it is emphasized that nurturing individuals with creativity and inclusiveness is important. The argument is presented that the utilization of programming education and the metaverse is necessary for this purpose. Therefore, in this study, a lesson plan for five sessions is proposed, focusing on the creation of Roblox using the Lua language in the programming curriculum of the revised 2022 curriculum. Utilizing Roblox as a metaverse platform, the proposed instructional approach allows for flexible integration between online and offline settings. It is believed that programming education using Lua language and Roblox Studio, departing from standardized programming classes, will be more motivating for students and more effective in terms of learning outcomes than traditional methods.

본 논문에서는 탑재운영절차서 실행환경을 위한 Lua 인터프리터 기반의 가상머신 설계와 기능 및 성능분석 결과를 나타낸다. 한국항공우주연구원에서 계획 중인 달 탐사 임무를 온보드상에서 자율적으로 운영하기 위해 탑재운영절차서 실행환경의 개발이 요구되어졌다. 탑재운영절차서는 위성에 탑재되어 지상 간섭없이 자율적으로 임무 수행을 가능케 함으로써 전파 지연과 제한된 데이터통신용량을 갖는 심우주 임무들에서 이미 적용되고 있다. 가상머신의 실행엔진인 인터프리터는 고급언어로 작성된 원시코드를 한줄씩 번역하고 실행하므로 컴파일러에 의해 생성된 코드가 실행되는 것에 비해서 실행 속도가 현저하게 느리다. 이를 극복하기위해레지스터 기반의 Lua 인터프리터를 적용하여 탑재운영절차서 실행환경 설계 및 구현하였으며 실험을 통해 여러 요소들에 따른 성능분석을 수행하였다. 성능분석 결과는 탑재운영절차서 스케줄링 방안 뿐 아니라 Lua 인터프리터를 적용하는 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대된다

In this paper, we present the design, functions and performance analysis of the virtual machine (VM) based on the Luainterpreter for On-Board Control Procedure Execution Environment (OEE). The development of the OEE has been requiredin order to operate the lunar explorer mission autonomously which is planned by Korea Aerospace Research Institute (KARI)autonomously. The concept of On-Board Control Procedure (OBCP) is already being applied to the deep space missions witha long propagation delay and a limited data transmission capacity since it ensure he autonomy of the mission without theground intervention. The interpreter is the execution engine in the VM and it interpreters high-level programming codes lineby line and executes the VM instructions. So the execution speed is very more slower than that of natively compiled codes. In order to overcome it, we design and implement OEE using register-based Lua interpreter for execution engine in OEE. We present experimental results on a range of additional hardware configurations such as usages of cache and floating pointunit. We expect those to utilized to the OBCP scheduling policy and the system with Lua interpreter.