RESERARCH

Project Title

(Korean) 다중 복합궤도 정밀추적감시 기법 연구 (위성항법 특화연구센터 과제)
(English) A Study on the precise tracking and monitoring of multi-composite orbits

Overall Objectives

협역 지상관측에 의한 정지궤도, 중궤도, 고타원궤도, 후광궤도 등의 항법위성군 궤도운동 감시/추적 기법과 초정밀 궤도력의 생성/갱신 및 품질추정 기법을 연구한다.

Detailed Objectives ( with repsect to research stages)

1단계 (2010-2012): 항법위성의 다중 복합궤도 운동모델 분석 및 관측/감시 기법연구

– 1차년도: 기존 항법위성(GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU, QZSS)의 궤도/추적 기법 분석
– 2차년도: 위성궤도(정지궤도, 중궤도, 고타원궤도, 후광궤도 등)별 섭동모델 분석
– 3차년도: 항법위성군 궤도 관측/감시 기법 및 지상국 연동구조 연구

2단계 (2013-2015): 협역 지상관측에 의한 항법위성군 추적 및 궤도력 생성 기법연구

– 1차년도: 정밀 도플러 측정치 및 다중밴드를 이용한 위성궤도 추정기법 성능분석
– 2차년도: 협역 지상관측에 의한 항법위성군 궤도 추적감시 기법연구 및 실험모델 구현 성능분석
– 3차년도: 궤도력 생성/갱신 및 품질추정 기법연구와 성능분석

3단계 (2016-2018): 지상관측 및 자동항법에 의한 항법위성군 추적 및 궤도력 성능향상 연구

– 1차년도: 비상시 항법위성군 궤도력 생성/갱신 및 품질추정기법 성능분석
– 2차년도: 항법위성군 상호링크에 의한 궤도 추적감시 기법연구 및 성능분석
– 3차년도: 광역 지상국 추가배치 및 위성추적 인프라 활용방안 연구

Flow Chart

1단계: 기존 위성항법시스템(GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU, QZSS)의 궤도/추적 기법을 분석하고, 한국형 위성항법시스템 운용궤도로서 적합한 중궤도, 고타원궤도, 후광궤도 등에 대한 관측/감시 기법 및 지상국 연동구조를 연구하여 M&S 성능분석 한다.

– 기존 항법위성의 위치 및 속도에 대한 관측/감시, 궤도력 보정기법 등 지상국 운용개념을 비교분석 한다.

– 다중복합궤도(정지궤도, 중궤도, 고타원궤도, 후광궤도 등)에 배치된 항법위성의 공칭 동역학 모델과 지구중력/지구자전, 지질변위, 대기밀도, 태양 및 행성의 외력 등의 섭동모델을 연구하여 M&S로 분석한다.

– Inverted GPS를 포함한 RF 방식, 광학 및 retroreflector를 포함한 SLR 등의 양방향 링크 방식 등으로 다수의 항법위성과 지상국 연동간 거리/속도/위치에 대한 관측/감시 기법을 연구하고 M&S로 성능분석 한다.

2단계: 한번도 지역으로 협역화된 지상관측 조건에서 다양한 위성궤도 추정기법에 의한 다중 복합궤도 추적감시와 궤도력 생성/갱신 및 품질추정 기법을 연구하여 M&S로 성능분석하고 실험모델 구현을 통해 입증한다.

– 지상국에서 송출된 전파신호의 정밀 도플러 변이를 이용한 위성궤도 측정기법 및 다중밴드를 이용한 위성궤도 정밀 추정기법을 연구한다.

– 협역 지상관측에 의한 항법위성군 궤도 추적감시를 위한 궤도력 파라미터를 상태변수로 하는 지상관측/궤도추정 칼만필터 설계기법 연구 및 M&S로 성능분석하고 실험모델 구현을 통해 GPS 후처리 협역 관측자료에 의한 궤도추적 기법을 입증한다.

– 칼만필터로 추정된 궤도 상태변수의 항법메시지의 최적화 보정을 위한 궤도력 생성/갱신 및 품질추정 기법을 연구하고 M&S로 성능분석 한다.

3단계: 지상관측 및 자동항법에 의한 항법위성군 추적 및 궤도력 성능향상 기법을 연구하고, M&S로 성능분석 다. 그리고 성능개선을 위한 광역화 지상국 추가배치 방안을 연구한다.

– 비상시 협역 지상관측의 일부분이 불능일 경우 궤도 추적감시기법의 성능을 M&S로 분석한다.

– 지상관측이 없이 장기간의 독립된 항법위성간 상호링크에 의한 거리/속도/위치에 대한 관측/감시 기법과 항법위성군 궤도 추적감시 기법을 연구하고 M&S로 성능분석 한다.

– 성능개선을 위한 광역 지상국 추가배치 및 기존 위성추적 인프라의 활용방안을 연구하고, M&S로 성능분석 한다.

Research Topics for 1st, 2nd, and 3rd Phase

Related Papers (관련논문)

1. 배종희, 김유단, 석진영, 허문범, 박영범, “항법 위성군의 In-Pland/In-Track 군집비행을 위한 궤도 설계,” 한국통신학회 2011 하계종합학술대회, 제주 휘닉스아일랜드, 제주, 제주도, 2011년 6월.

2. 김윤중, 배종희, 여정민, 김유단, “인공위성 궤도별 지구중력 포텐셜과 태양복사압에 의한 섭동력 영향 분석,” 한국항공우주학회 추계학술발표회, 용평리조트 타워콘도, 평창군, 강원도, 2011년 11월.

3. 여정민, 배종희, 김유단, “인공위성 궤도별 지구중력 포텐셜과 달, 태양 및 행성의 중력에 의한 섭동력 영향 분석,” 한국항공우주학회 추계학술발표회, 용평리조트 타워콘도, 평창군, 강원도, 2011년 11월.

4. 여정민, 배종희, 김윤중, 김유단, “인공위성 궤도에 따른 지구중력 포텐셜, 달, 태양 및 행성의 중력 및 태양복사압에 의한 섭동력 영향 분석,” 한국항공우주학회 춘계학술발표회, 하이원리조트 컨벤션호텔, 정선군, 강원도, 2012년 4월.