• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.27.2-27.2
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• 2009

SLR (Satellite Laser Ranging) 데이터의 높은 거리측정 정밀도는 위성 추적 시스템의 검증 및 보정, 위성의 정밀궤도결정, 지구와 관련된 물리 상수 및 모델 검증, 우주파편과 같은 우주물체의 추적 및 감시 등에 활용이 가능하다. 특히 위성의 정밀궤도결정에 SLR 데이터를 활용하는 것은 고정밀 지구관측 위성 및 독자적인 항법 시스템 운영에 필수적인 부분이다. SLR 시스템은 위성 관측 가능 시간 및 지역이 한정되어 있기 때문에 정밀궤도 결정에 활용하는 것이 쉽지 않다. 따라서 이 연구에서는 SLR 데이터를 사용하기 위한 효율적인 정밀궤도결정 전략에 대해서 알아보았다. 동역학 및 관측 모델, 지상국의 개수, 초기 궤도 오차, 필터링 방법, 고도각에 따른 관측 데이터 선택 등의 기준을 선정하고 각각의 경우에 대해 정밀궤도결정을 수행하고 결과를 분석하였다. 정밀궤도결정 테스트를 위해서는 YLPODS (Yonsei Laser-ranging Precision Orbit Determination System)과 SLR정규점 (Normal Point) 데이터를 사용하였다. 이를 통해서 SLR 데이터를 사용하기 위한 효율적인 정밀궤도결정 전략에 대해 고찰해보았다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
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• pp.25.2-25.2
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• 2011

저궤도위성의 정밀궤도결정은 GPS 위성과 수신기의 시계 공통오차를 제거하기 위해 이중 차분하는 방법으로 요구된 위치 정밀도를 충족시켜왔다. 그러나 빠른 속도로 지구를 회전하는 저궤도위성의 정밀궤도결정에 있어 이러한 이중 차분방법은 지구상에 광범위하게 분포된 지상 IGS 망 처리에 많은 계산 부담을 안고 있다. 그리고 지상 측지뿐만 아니라 저궤도위성을 이용한 기상관측 또는 긴급한 영상 처리 응용분야에서도 고정밀도 준실시간(Near Real Time-NRT) 처리가 요구되고 있다. 고정밀 준실시간 정밀궤도결정을 위한 대안은 이중주파수 GPS 수신기으로 IGS에서 제공되는 정밀궤도력을 갖고 고정밀 단독측위가 가능한 정밀단독측위(precise point positioning) 기법으로 상대측위와 버금가는 위치 정밀도를 얻을 수 있다. 다목적실용위성 5호는 고정밀 합성 레이더 영상 처리를 위해서 요구되는 20 cm 위성 위치 정밀도를 만족시키고, 대기 기상관측을 위해 GPS 전파 엄폐 측정값 수집을 목적으로 고정밀 이중주파수 GPS 수신기(Integrated GPS and Occultation Receiver, IGOR)를 탑재하고 있다. 이 논문에서는 IGOR의 이전 제품인 Blackjack 수신기를 탑재한 GRACE 위성의 실제 GPS 데이터를 사용하여 대략 3 ~ 5cm의 위치 정밀도를 얻었다. 준실시간 정밀궤도결정에서 정밀도 손실없이 궤도결정 처리 지연시간(latency)을 줄이는 것이 중요하다. 이 지연시간은 GPS 측정값의 양에 따라 크게 좌우되기에 GPS 측정값 샘플링 주기를 10초에서 640초까지 변화시켜가면서 정밀도를 분석한 결과, 위치 정밀도 손실없이도 궤도결정처리 지연시간을 단축시킬 수 있음을 제시하고 있다.

• 항공우주기술
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• 제10권1호
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• pp.167-174
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• 2011

본 논문에서는 자동으로 GPS 원시데이터를 이용한 정밀궤도를 결정하는 시스템의 개발에 대해 기술하였다. 수 m 이상의 궤도결정 정밀도를 요구하는 일상적인 궤도데이터 처리 과정에 비해 1m ($1{\sigma}$) 혹은 서브미터 이하의 정밀한 궤도를 요구하는 궤도데이터 처리에는 보다 복잡한 처리과정을 요구한다. 본 논문에서는 정밀궤도결정을 자동으로 처리하기 위한 시스템 구성 및 시험결과에 대해 기술하였다. 구현된 정밀궤도결정 자동화 시스템은 위성관제를 위한 비행역학시스템의 일부로써 활용할 수 있으며, 저자에 의해 기존에 개발된 궤도운용 자동처리 시스템과 연계하여 다중 위성 정밀궤도결정 시스템으로 응용이 가능하다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.161.2-161.2
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• 2012

위성의 지향 정밀도에 영향을 주는 요소로 정밀한 자세명령을 생성해 주어야 하는데, 정밀 자세 명령을 생성하기 위해서는 기준좌표계를 잘 결정해야 한다. 저궤도 위성의 기준좌표계는 GPS위성으로부터 수신한 위성의 위치와 속도 및 시각 정보로부터 기준 시각의 좌표계를 생성하게 된다. 정지궤도 위성의 경우에는 GPS 위성을 사용하기 어려우므로 계속 지상에서 궤도 정보를 올려주거나 탑재 컴퓨터에 궤도전파기나 궤도 결정 알고리즘을 탑재하여 위성의 궤도 정보를 계산하게 된다. 본 연구는 정지궤도 위성의 궤도정보 요구사항을 분석하고 이를 만족하는 궤도전파기/궤도 생성 알고리즘의 개념 설계를 목적으로 한다. 먼저 저궤도위성에서 사용한 방법으로 GPS 위성으로부터 수신한 궤도 정보를 바탕으로 내부 탑재 궤도전파기를 사용하여 실제 궤도 정보가 이용되는 시간까지 궤도 정보를 전파하여 기준좌표계를 생성하는 방법을 검토하였다. 그 다음 기존의 정지궤도 위성에서 사용한 탑재 궤도 전파기/궤도 결정 알고리즘을 검토하고 새로 개발하는 정지궤도 위성의 특성을 고려하여 궤도 정밀도 요구사항을 분석하고 이를 만족하는 탑재 궤도 전파기를 설계하였다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 요구조건 만족과 설계 결과를 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.43-52
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• 2004

본 논문에서는 아리랑 1호의 실제 비행데이터를 이용하여 지상에서 정밀궤도결정을 수행한 후 얻을 수 있는 성능에 대해 분석하였다. 분석에 사용된 궤도결정 알고리즘은 바예 시안 최소자승법을 작용한 배치필터이며, 궤도결정 정밀도 평가를 위해 중첩법 (Overlap Method) 을 이용하였다. 또한, 미국 NORAD 의 TLE (Two-Line Element) 및 지상추적 데이터를 이용한 궤도결정 결과들과의 비교, 분석도 수행하였다. 궤도결정 정밀도에 영향을 미칠 수 있는 요인, 즉 관측데이터 종류 및 탑재시계 편류 (On-Board Time Drift)에 의한 정밀도 변화에 대해서도 분석되어졌다. 본 연구결과, 중첩법 평가에 의한 30시간 GPS 항행해 위치 성분만을 이용한 궤도결정 정밀도는 5m RMS 수준이었으며, GPS 항행해 중 속도 성분은 궤도결정 시 사용하지 않는 것이 바람직하며, 타 관측데이터를 이용한 궤도결정 결과와의 비교를 통해 심각한 시각 바이어스에 의한 뚜렷한 정밀도 저하는 없음을 알 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제19권4호
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• pp.385-394
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• 2002

SLR(Satellite Laser Ranging)은 위성과 관측소간 거리를 가장 정밀하게 측정할 수 있는 시스템이다. 1964년 발사된 Beacon-B 위성의 궤도결정을 위해 SLR 기술이 처음 사용되었는데 거리측정 정밀도가 m 수준이었다. 현재 single shot 정밀도는 cm, NP(Normal Point)는 mm수준으로 발전하였다. 이 연구에서는 SLR을 이용한 궤도결정 알고리즘을 개발하여 GPS(Global Positioning System)-36위성의 정밀 궤도를 결정하였다. 알고리즘의 정밀도를 검증하기 위해 산출한 정밀 궤도를 IGS(International GPS Service)에서 제공하는 정밀 궤도력과 비교하였는데 74cm의 RMS(Root Mean Square)를 얻었다. 또한, SLR 시스템의 관측잔차 RMS는 55mm 미만으로 알려져 있지만 이 연구에서는 44mm 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.27.1-27.1
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• 2009

인공위성 광학 감시 시스템 적용에 가장 효과적인 고전적 예비 궤도 결정법은 Gauss와 Laplace 방법이 있다. 이 두 방법은 세 쌍의 광학 관측 자료를 이용하여 위성의 궤도를 결정하는 방법으로 관측 시간간격에 따라 정밀도가 변화하는 특성이 있다. 이번 연구에서는 이러한 특성에 관련된 국내의 기존 연구 결과들에서 일부 상이한 점을 발견하여, 세 점의 시간간격에 대한 정밀도 변화 특성을 재검토해 보았다. 이러한 특성 연구는 다양한 위성 궤도 형태를 고려해야 하기 때문에 궤도 정보가 알려진 위성 전체를 대상으로 하였다. SGP4/SDP4 궤도전파 모델을 이용한 모의 관측 자료를 사용하여 방법론적인 정밀도 특성을 확인하였고, 특정 위성의 실제 관측 자료를 사용하여 인공위성 광학 감시시스템에 적용할 시에 발생되는 특성을 확인하였다. 결과적으로, 세 점의 시간간격에 대한 정밀도 변화 특성은 관측된 위성의 위치로 인해 달라질 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권3호
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• pp.221-232
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• 2004

TLE로부터 SGP4/SDP4 모델을 이용하여 인공위성의 가상의 위치 정보를 얻은 후 Gauss 방법을 사용하여 인공위성의 예비궤도를 결정해보았다. 예비궤도 결정에 필요한 임의의 세 점 사이의 시간간격을 변화시켜 얻은 결과를 위성의 위치 참값과 비교하여 최소의 차이를 가지는 관측 시간 간격을 찾아보았으며, Gauss 예비궤도 결정법의 성능을 비교, 분석하였다. 실제 인공위성 관측 결과와의 비교를 위해서 한국천문연구원의 광시야 망원경을 사용하여 GPS위성(PRN 26)과 무궁화 2호의 광학관측 데이터를 얻은 후 같은 방법으로 예비궤도를 결정해 보았다. 인공위성의 정밀궤도결정을 위하여 시뮬레이션에서 얻어진 가상의 광학관측 데이터를 가지고 정밀케도결정을 수행하였으며, 관측 데이터의 오차와 관측 시간 간격에 따라 정밀궤도결정을 수행하여 원하는 정밀도를 얻기 위한 관측 시스템의 조건에 대해서 알아보았다.

• 항공우주기술
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• 제11권2호
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• pp.19-25
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• 2012

정지궤도복합위성은 천리안위성에 비하여 고품질의 영상품질을 요구하며 지구센서 대신 별센서의 사용으로 인하여 고정밀의 탑재용 궤도정보생성이 요구된다. 이는 고정밀의 궤도 결정이 바탕이 되어야 한다. 천리안위성의 경우는 항공우주연구원에 설치된 추적 안테나를 이용하여 레인징을 수행하고 이를 바탕으로 궤도결정을 수행하였다. 정지궤도복합위성의 정밀한 궤도결정을 위하여 항공우주연구원에서는 축섬에 새로운 추적장비를 준비중에 있다. 본 논문에서는 대전과 축섬에 위치한 정지궤도복합위성을 가정하여 궤도결정을 수행했을 경우 궤도결정 및 예측 오차와 테이블 방식의 탑재용궤도정보 생성기의 궤도정밀도를 분석하였다. 본 논문에서는 공분산해석과 수치적인 방법을 통하여 궤도정밀도를 해석하였다. 두 해석결과를 종합하여 최종적인 궤도오차를 산출하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권8호
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• pp.661-673
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• 2014

본 논문에서는 한국항공우주연구원에서 개발한 우주파편 충돌위험 종합관리 시스템(KARISMA, KARI Collision Risk Management System)의 궤도결정 기능을 이용하여, 정지궤도위성의 광학 관측데이터에 기반한 정밀궤도결정을 수행하였다. 광학 관측데이터로는 정지궤도 위성 ARTEMIS에 대한 유럽우주기구(ESA, European Space Agency)의 실제 광학 관측데이터를 사용하였다. 동일한 관측데이터에 대해 유럽우주기구의 정밀궤도결정 시스템을 통해 얻은 궤도결정 결과와 비교했을 때 약 420 m 정도의 평균 위치오차가 있음을 확인하였다. 또한, 4일간의 광학 관측데이터를 바탕으로 얻은 궤도결정 결과를 이용하여 궤도예측을 수행하였으며, 유럽우주기구의 궤도결정 결과와 비교했을 때 3일 동안 대략 500~600 m 수준의 위치오차를 보였다. 이러한 결과들에 기반하여 KARISMA의 궤도결정 성능이 우주파편 충돌위험 분석을 위해 사용가능한 수준임을 확인할 수 있었다.