• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
• /
• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
• /
• pp.22.4-22.4
• /
• 2011

위성항법시스템에서 위성 신호의 이상 발생 시 신속하게 위성시계의 고장 유무를 판단할 수 있도록 실시간 위성 시계 이상감지 시스템을 구축하였다. 위성 시계는 시스템 성능에 직접적인 영향을 미치는 핵심 요소로서 고장이나 이상 발생 시 측정치에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다. 특정 위성 시계에 고장이나 이상이 발생한 경우 사용자들이 해당 위성의 측정치를 사용하지 않도록 가능한 빨리 이를 감지하고 공지할 수 있어야 한다. 현재 GPS의 경우 시스템 자체만으로는 위성 상태 정보가 적절한 시간 내에 제공되지 못하므로, 사용자가 직접 위성 신호의 사용 유무를 판단할 수 있는 위성 상태 감시 기능이 필요하다. 이 논문에서는 위성 시계 이상 발생 시 이를 실시간으로 감지할 수 있도록 한국항공우주연구에서 구축한 실시간 위성 시계 이상 감지 시스템에 대해 소개하고자 한다. 시스템 구현을 위해 적용한 방법은 크게 세 단계로 나뉠 수 있다. 첫 번째, 실시간으로 수신한 GPS 이중 주파수 측정치로부터 반송파 스무딩 필터를 적용하여 위성 시계 바이어스를 추정한다. 두 번째, 위성 위치 및 시계 정보의 실시간 적용을 위해 항법력보다 성능이 뛰어난 IGS Ultra-rapid 예측 정보를 활용한다. 마지막으로 위성시계 바이어스 추정치와 예측치를 비교하여 시계 이상 유무를 판별한다. 실제 위성 시계 이상이 발생한 위성의 측정치를 적용하여 시스템에 대한 검증시험을 수행하였고, 10 나노 초 수준의 위성 시계도약 현상이 발생한 위성의 감지를 통해 시스템의 성능을 확인하였다. 이는 항공항법분야와 같이 고성능의 위치 정보를 요구하는 응용분야에 신뢰성 있는 위성 정보 제공을 위해 활용될 수 있다.

• 광학세계
• /
• 통권142호
• /
• pp.17-22
• /
• 2012

인공위성 레이저 추적(SLR, Satellite Laser Ranging) 시스템은 레이저를 이용하여 위성까지 거리를 측정하는 가장 정밀한 인공위성 추적 시스템이다. SLR 시스템의 원리는 극초단파의 레이저 빔을 광학 망원경을 통해 발사하여 인공위성에 장착된 레이저 반사경에 의해 반사되어 되돌아오는 레이저 빔의 왕복 비행 시간을 측정함으로써 거리를 구한다. 1964년 발사된 Beacon Explorer-B 위성의 궤도결정을 위해 SLR 기술이 NASA에 의해 처음 사용되었는데, 당시에는 거리측정 오차가 50m 수준이었다. 현재는 전자, 광학 및 제어 기술의 발달에 힘입어 그 오차가 mm 수준으로 크게 향상되어 인공위성 운영, 지구물리, 우주측지 및 우주감시 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 미국을 비롯한 우주 선진국은 이미 다수의 SLR 시스템을 구축하여 운영하고 있으며, 현재 전 세계적으로 약 40여 개의 SLR 관측소가 국제레이저추적기구(ILRS, International Laser Ranging Service)에 가입하여 활동하고 있다. 또한 인공위성의 정밀한 거리측정을 위해 레이저 반사경이 장착된 위성 50여 개가 운영중에 있다. 고정밀 지구관측 위성 대부분에 레이저 반사경이 장착돼 있으며 러시아의 GLONASS 항법체계를 구성하는 모든 항법위성에도 레이저 반사경이 장착돼 있다. 또한 유럽우주기구에서 추진하는 갈릴레오 및 중국의 Compass 항법위성도 레이저 반사경이 장착될 예정이다. 최근에는 행성탐사 및 달탐사 우주선에 SLR 시스템의 활용 범위가 확대됨에 따라 SLR 시스템의 국제적 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 우리나라의 나로과학위성 및 다목적실용위성 5호에도 레이저 반사경이 장착돼 발사되기 때문에 국내 독자적 레이저추적을 위해서 SLR 시스템 구축이 꾸준히 요구되어 왔다. 한국천문연구원은 2008년부터 SLR 시스템 개발을 추진했다. 2012년 9월에 40cm 크기의 망원경을 지닌 이동형 SLR 시스템 개발을 완료했으며 오는 2015년에는 1m급 고정형 SLR 시스템 개발을 완료할 예정이다.

• 천문학회보
• /
• 제37권2호
• /
• pp.200.1-200.1
• /
• 2012

저궤도 위성은 크게 탑재체(Payload) 와 본체(Bus System)로 구성된다. 버스시스템은 다시 여러 서브시스템으로 나뉘는데 그 중의 하나가 원격측정명령계이다. 원격측정명령계는 위성의 각 서브시스템에 대한 정보를 텔레메트리를 사용하여 지상으로 전송하고 지상으로부터 커맨드를 받아서 이에 대한 명령을 수행한다. 이 때 S 대역 송수신기를 통해 RF로 변복조 되어 지상과 통신을 하게 된다. 보통 저궤도 위성의 송수신기는 레인징 기능을 제공하는데 이는 위성의 궤도를 예측하는데 사용된다. 위성의 궤도를 예측하기 위해서는 위치를 알아야 하는데 이 때 지상국에서 일정한 톤 신호를 위성으로 보내 되돌아오는 신호를 측정하여 위상차를 통해 거리를 측정하게 된다. 위성에 탑재되는 송수신기는 설계상 고유의 레인징 신호 지연 값을 가지게 되는데 이는 위성 발사 후 위성과의 거리측정 시 계산에 영향을 미치게 된다. 때문에 이에 대한 정확한 값을 미리 획득하여 발사 후 위성 궤도 예측에 사용되어야 한다. 본 논문에서는 한국항공우주연원에서 개발한 저궤도 위성의 송수신기를 사용하여 정확한 레인징 측정방법을 통해 결과 값을 제시하여 레인징 성능을 확인하고 또한 장기간에 걸친 모니터링을 통해 경향을 파악하여 송수신기의 성능을 확인하여 추후 이를 지상국과 위성사이의 통신에 활용할 수 있게 한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제25권5A호
• /
• pp.641-650
• /
• 2000

톤 방식을 사용하는 저궤도 위성 거리 측정에서 링크 잡음과 도플러 영향을 분석하고, 다목적 실용위성과 거리측정 시스템에 적합한 거리 측정 검출부의 운용 잡음 대역폭을 제안하였다. 저궤도 위성의 운동 특성을 통한 궤도 파라미터별 영향과 거리 측정 신호의 신호대 잡음 스펙트럼 밀도를 구하여 잡음과 도플러의 영향을 분석하였다. 위성 링크 잡음의 영향은 거리 신호 검출부 PLL 대역폭이 낮을수록 작으나, 도플러에 의한 영향은 PLL 대역폭이 클수록 작아진다. 다목적 실용위성의 거리 측정 시스템에서 적용하여 측정한 결과와 위성 궤도 특성을 모델링하여 모의 실험한 거리 측정 시스템의 분석 결과를 통하여 저궤도 위성의 거리 측정에 대한 도플러와 잡음의 영향 분석에 대한 타당성을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제6권5호
• /
• pp.775-781
• /
• 2011

실내에서 이동로봇의 절대위치 측정을 위해서 초음파를 이용하는 초음파 위치측정 시스템이 많이 연구되고 있다. 이러한 초음파 위치측정 시스템들은 초음파의 혼신을 피하기 위해 순차 발신하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이러한 순차 발신으로 인해 이동로봇이 이동하는 경우에는 초음파의 수신위치가 변하므로 위치측정 정도가 떨어지게 된다. 본 논문에서는 수신시점에 따른 가중치를 적용하는 새로운 위치추정 알고리즘을 제안하였다. 그리고 제안된 알고리즘을 기존의 초음파위성시스템에 적용하여 개선된 초음파위성시스템을 구축하였다. 그리고 실험을 통하여 제안된 알고리즘을 가진 개선된 초음파위성시스템의 위치측정 성능을 입증하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
• /
• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
• /
• pp.29.1-29.1
• /
• 2010

GPS(Global Positioning System)로 대표되는 위성항법시스템(GNSS: Global Navigation Satel lite System)은 우주공간의 위성을 이용하여 사용자에게 위치와 함께 시각 정보를 제공해 준다. 위성항법시스템은 항법 분야 뿐 아니라 측량, 측지를 비롯하여 정밀 시각동기 및 지각변동의 측정까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 항법분야에 있어서 위성항법시스템의 오차를 제거한 정밀한 위치 정보를 이용하여 이동체에 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 위성항법을 움직이는 이동체에 적용할 경우 주변 환경에 따라 위성항법 신호의 오차가 증가하여 급격한 위치 오차를 유발하므로 추가적인 센서 사용을 통하여 안전성을 향상시킬 필요가 있다. 이 논문에서는 위성항법 기반의 위치정보와 이동체에 부착되어 있는 센서 정보를 병렬적으로 사용하는 주행시스템을 구성하고 주행 시험을 수행하였다. 이동체에 부착되어 있는 센서 정보를 이용한 주행시스템의 경우 이동 거리를 측정할 수 있는 엔코더와 조향각을 측정할 수 있는 포텐셔미터 그리고 차량 모델을 이용하여 구성하였다. 시험 결과 위성항법기반의 위치 정보와 이동체의 센서 정보를 이용한 위치 오차의 차이는 0.4m 이내로 위성항법 신호에 급격한 오차가 들어오는 경우 이동체의 센서 정보를 이용하여 감지할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제49권9호
• /
• pp.771-780
• /
• 2021

우주물체 레이저 추적(DLR : space Debris Laser Ranging) 시스템은 인공위성까지의 거리를 측정하는 인공위성 레이저 추적(SLR : Satellite Laser Ranging) 시스템의 확장형이라고 할 수 있다. 레이저를 발사하여 수신하는 광자 왕복하는 시간을 측정하여 궤도 결정하는 시스템이다. 거리 정밀도는 mm급 단위로 측정 가능하고 현존하는 시스템 중 가장 정밀한 시스템이다. 현재 한국천문연구원은 인공위성 레이저 추적 시스템을 세종 및 거창에 구축하였고, 나로호 과학위성, 다목적 실용위성 5호의 정밀궤도를 검증하기 위해 SLR 데이터를 활용하였다. 최근 몇 년간 우주쓰레기의 추락 또는 충돌로 인해 자국의 위성이 위협받고 있고, 이는 안보적인 측면에서 자국 우주자산 보호, 국민의 안전을 보호하기 위해 우주물체 레이저 추적이 지대한 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 인공위성 레이 추적, 우주물체 레이저 추적을 고려한 다목적형 레이저 추적 시스템의 시스템 설계를 위하여 1.5m 급 주경을 적용하였다. 그리고 주요 구성품의 성능(레이저 파장, 레이저 출력) 등을 고려하여 링크버짓 분석을 통해 시스템 예비 성능 분석을 수행하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
• /
• pp.765-766
• /
• 2017

본 논문은 유럽의 Galileo 시스템에 대한 특성을 분석하고, 추진 계획된 30기의 위성(24+예비6) 중에서 현재까지 구축된 18기 위성으로 위치측정이 가능한지 기하학적 배치 상태를 확인하기 위하여 DOP를 분석하였다. 분석결과, 하루 24시간 중 17시간은 양호한 DOP로 정상적인 위치측정이 가능하였으며, 7시간은 위성 수가 3개로 부족하여 위치측정이 제한되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
• /
• 제42권2호
• /
• pp.9-16
• /
• 2005

톤 방식을 사용하는 위성 거리 측정 시스템의 위성 링크 잡음에 대한 열화도를 분석하였다. 상${\cdot}$하향 링크에서 발생되는 배경 잡음에 의하여 위성 거리 측정 위상 값에 열화가 발생되며, 열화도는 거리 측정 시스템의 루프 잡음 대역폭과 전송 모드신호에 의해 영향을 받는다. 분석된 잡음의 영향은 위성 잡음 환경에서 동작하는 거리 측정 시스템에서 측정된 열화도와 비교 분석하였다. RAU 전송 모드에서 위성 링크 신호의 신호대 잡음비$(C/N_o)$가 43 dB인 경우, 거리 측정 대역폭에 따라 약 $14.4\~40.6m$ 이내의 오차가 발생되었으며, 이론값에 비해서는 약 0.3 dB의 열화도가 발생하였다. 원격 측정 신호와 동시에 전송되는 모드에서는 RAU 전송 모드와 거의 동등한 성능을 보였으며, RAU 모드와 동일한 성능을 갖기 위해서는 RAU+TM 다중전송 모드에 따른 전력 손실 값으로 약 2.3 dB 증가된 위성 링크 신호의 신호대 잡음비가 요구되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제34권11호
• /
• pp.61-69
• /
• 2006

도플러 효과를 이용해서 동물의 위치를 추적하는 경우 동물에 장착된 단말기의 송신신호를 위성의 수신기에서 얼마나 많이, 정확하게 측정하느냐에 따라 위치 추적의 정밀도가 달라진다. ARGOS 위성시스템의 경우 다수의 위성을 운용하여 단말기의 송신신호를 비교적 많이 측정하며, 이러한 많은 측정 데이터를 이용해서 상당히 높은 위치추적 정밀도를 유지하고 있다. 하지만 단일 위성을 사용하는 동물추적시스템의 경우 위성이 단말기를 통과하는 짧은 시간동안 송신 신호를 많이 측정하기 힘들며, 이는 위치추적의 정밀도를 떨어뜨리는 가장 큰 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 단일 위성에서 도플러 천이 측정 데이터의 개수를 증가시키기 위해서 도플러 천이 변화율을 이용하여 수신 데이터를 추정하였으며, 추정된 데이터를 측정치로 사용하여 측정 데이터의 개수를 증가 시켰다. 결과적으로 도플러 천이 변화율을 이용하여 비교적 높은 위치추적 정밀도를 획득 할 수 있으며, 단일 위성을 사용하는 동물추적시스템에 적합한 방식임을 알 수 있다.