Performance Improvement of Real Time On-board Orbit Determination using High Precision Orbit Propagator

In this paper, a real-time on-board orbit determination algorithm using the high precise orbit propagator is suggested and its performance is analyzed. Orbit determination algorithm is designed with the Extended Kalman Filter. And it utilizes the orbit calculated from the Pseudo-range as observed data. The performance of the on-board orbit determination method implemented in the GPS-12 receiver is demonstrated using the GNSS simulator. Orbit determination performance using high precise orbit propagator was analyzed in comparison to the orbit determination result using $J_2$ orbit propagator. The analysis result showed that position and velocity error are improved from 43.61 m($3{\sigma}$) to 23.86 m($3{\sigma}$) and from 0.159 m/s($3{\sigma}$) to 0.044 m/s($3{\sigma}$) respectively.

고정밀 섭동모델을 이용한 실시간 On-board 궤도 결정 성능 향상

본 논문에서는 실시간 On-board 궤도 결정 성능을 향상시키기 위해 고정밀 우주 섭동 모델을 구현하였고, 구현된 우주 섭동모델을 GNSS 수신기의 궤도 결정 로직에 적용하여 그 결과를 분석하였다. 궤도 결정 로직은 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)로 구현되었고, 의사거리로 계산한 궤도(Standard Position Service)를 관측정보로 이용하였다. 궤도 결정 로직 성능 검증은 GPS 인공위성의 신호를 모사하는 GNSS 시뮬레이터를 이용하여 수행하였다. 고정밀 섭동모델의 궤도 결정 성능을 $J_2$ 항만 고려한 섭동모델의 궤도 결정 성능과 비교하여 분석한 결과, GPS 항행해의 위치 정밀도는 43.61 m($3{\sigma}$)에서 23.86 m($3{\sigma}$)로 46 % 개선되었으며 속도 정밀도는 0.159 m/s($3{\sigma}$)에서 0.044 m/s($3{\sigma}$)로 72 % 개선되어 정밀도가 향상된 것을 확인할 수 있었다.