해석적 방법을 이용한 정지위성의 장기 궤도예측 알고리즘을 개발하였다. 적용된 섭동모델에는 5 $\times$5 지구중력포텐셜, 달과 태양의 중력, 태양복사압에 의한 섭동들이 포함되었으며, 모든 섭동들은 장반경, 이심률 백터, 궤도경사각 백터, 평균경도의 구성요소로 이루어진 춘분점 궤도요소의 영년변화, 단주기 변화, 장주기변화 섭동항들로 급수전개되었다. 해석적 방법에 의한 무궁화 위성의 궤도예측의 결과를 코웰방법을 이용한 궤도예측의 결과와 비교하였다. 이 비교를 통해서 새로 개발된 해석적 방법을 이용한 궤도예측 알고리즘은 3개월동안 약$pm35m$ 이내로 장반경을 정밀하게 예측할 수 있다는 것을 알 수 있다.
The new gravity field combination models are expected to improve the knowledge of the Earth's global gravity field. This study evaluates eleven global gravity field models derived from gravimetry and altimetry surface data in a comparison with ground truth in South Korea. Geoid heights obtained from GPS and levelling in South Korea are compared with geoid heights from the models. The results show that the gravity satellites CHAMP, GRACE and LAGEOS plus gravimetry and altimetry surface data have led to an improvement in gravity field models. As expected, the new combination gravity field model which are EIGEN-CG03C and EIGEN-GL04C give better results than the predecessors widely used models(EGM96, OSU91A etc.).
비탈면 안전성과 밀접한 관련이 있는 내부 상태를 평가하는 방법으로 복합지구물리탐사와 지반의 밀도모델링을 수행하였다. 완전부게이상 분포로부터 풍화대의 규모와 신선한 기반암의 분포 위치를 확인할 수 있었다. 오일러 디콘볼루션 역산법으로 비탈면 중앙부의 신선한 기반암은 주변에 비해 10 m 정도 깊은 30 m 깊이에 분포하고 저밀도의 풍화대 두께가 증가한다. 이러한 경향은 전기비저항 분포에서 관찰되는 저비저항과 고비저항대의 깊이와 일치한다. 비탈면 지반의 밀도 모델은 암반의 차별풍화대의 분도와 유사하게 나타났으며 이러한 결과로부터 중력장 해석을 이용한 밀도 모델링이 비탈면의 내적인 상태변화와 안전성 해석에 활용될 수 있고 노출된 암반에서 풍화대의 형상을 파악하는 방법으로써 적합함을 시사한다.
본 논문에서는 행성탐사선의 항행해 결정을 위한 동역학 모델을 개발에 대한 내용을 다뤘다. 탐사선이 우주공간을 항행할 때 받는 섭동력으로써, 지구의 비대칭 중력장, 지구의 극축운동, 태양과 달이외의 태양계 행성에 의한 중력, 태양의 의한 상대성효과, 태양복사압 그리고 지구 대기저항에 대한 동역학 모델을 구성하여, 특수섭동론인 코웰 방법에 의거한 탐사선의 궤적 전파기를 개발하였다. 힘 또는 가속도 항으로 표현되는 탐사선의 운동방정식은 아담스 코웰 11차 예측자-수정자 방법에 의해 수치 적분된다. 구성된 전파기를 이용하여 2003년 발사된 화성탐사선인 Mars Express의 실제 임무설계에 사용된 초기궤적요소를 기준으로 임무 궤적을 산출하여 각 섭동력의 영향을 비교해 보았다 이러한 비교는 항행해 결정 시스템의 구성 시 요구 정밀도에 따라 고려해야할 섭동력의 기준을 제시해 주기 때문이다. 또한, 개발된 동역학 모델의 성능시험을 위해 극성 최소 근접거리에서의 위치와 속도를 계산하여 화성 도착여부를 판단하였다. 모의실험을 통해 탐사선의 위치가 화성 작용권구 내에 도달하며 상대속도가 화성에 대한 탈출속도 미만이므로 화성에 포획됨을 확인하였으며, STK(Satellite Tool Kit)를 이용해 산출된 결과와 비교함으로써 본 연구결과가 행성탐사 임무지원에 적합함을 검증하였다.
달 착륙선 개념설계형상 검증모델은 한국형 달착륙선의 진보된 우주 비행체 기술들의 개발 및 검증을 위한 시험베드로서 개념설계형상을 바탕으로 달과 지구의 중력 차이를 고려하여 실제 중량의 1/6 스케일로 설계된 수직이착륙이 가능한 달착륙선의 프로토타입이다. 검증모델은 지상에 고정된 상태에서 추력기 클러스터링 시험과 가상비행시험을 수행하였다. 검증모델 지상시험은 두 달 동안 고흥항공센터 고체모터연소 시험장에서 진행했다. 검증모델의 지상시험의 목적은 비행모델 탐사선의 개발 이전에 주요 전자장비, 200N급 추진시스템, 제어 알고리즘 및 소프트웨어, 구조체의 핵심기술 및 체계운용기술 등의 전체 시스템에 대한 시연 및 검증이다. 본 논문에서는 시험형상, 시험목적 그리고 시험제반시설에 대한 기술을 포함한 가상비행시험에 대한 내용을 기술한다.
항공기 및 지상 이동체 등에 사용되는 자세 및 방위 결정 시스템은 자세를 결정하기 위해 중력가속도 벡터와 지구자기장 벡터를 이용한다. 이를 위해 가속도계와 자력계를 이용하게 되는데, 가속도계의 경우 중력가속도뿐만 아니라 항체의 운동 가속도까지 포함하게 되어 가속 중에는 자세결정이 어려워진다. 본 논문에서 다루는 가속도 보상 방법은 가속도계에서 얻은 비력으로부터 GPS 수신기를 통해 계산한 항체의 가속도를 빼주어 이를 해결하는 방법이다. 기존의 알고리즘은 보상한 벡터를 상수 형태로 간주해 이용하게 되는데, 본 논문에서는 이로 인한 오차를 분석하고 측정치로부터 모델을 재유도해 성능을 개선했다. 기존의 알고리즘이 내포한 오차 요인과 본 논문에서 제안한 알고리즘에 의해 자세 추정 성능이 개선됨을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인했다.
본 논문에서는 위성고도계자료를 이용하여 개발된 평균해면모델인 CLS_SHOM과 지구중력장 모델인 EGM96으로부터 평균해면고와 지오이드고를 계산하여 해면지형을 계산하고, 이를 이용하여 지형류의 흐름을 추정하였다 지형류의 추정을 통하여 해양의 물리학적인 특성을 연구할 수 있기 때문에 외국에서는 많은 연구가 수행되어 왔으나 우리나라의 경우에는 연구가 이루어지지 않은 상태이다. 본 연구에서는 지형류에 대한 기초연구로서 동해에서의 지형류 흐름특성을 분석하여 제시하였다. 연구결과 동해지역에 대한 해면지형의 평균은 약 37cm로 계산되었고, 지형류 속도는 평균 -0.028m/sec로 계산되었다. 지형류의 흐름은 태평양 해수가 대한해협을 통과하면서 속도가 증가한 후에 일본열도의 외측단을 따라서 동북동 방향으로 거의 일정한 속도로 흐르다가 좁은 Tsugaru 해협과 Soya 해협을 통하여 유출되며, 한반도의 동해안을 따라서 북쪽으로 흐르다가 Soya해협과 북동북으로 향하여 Okhotsk해로 유출되는 것으로 나타났다.
전례적인 천문측량방법으로 연직선편차나 천문좌표를 결정하기 위해서는 별을 관측해야 하며 기상조건, 주변환경, 관측시간 및 측정기기 취급의 어려움 등 많은 제약조건이 수반되므로 좀더 효율적인 측정방법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 WGS84좌표와 정표고를 이용하여 연직선 편차, 천문경도, 천문위도 및 천문방위각을 산정할 수 있는 프로그램을 구성하고 국내에 있는 10개의 천문점과 인접한 측점들에 대한 GPS 관측으로부터 천문성과를 산출하고 전통적인 천문측량방식 및 최신의 지구중력장모델(EGM96)에 의한 결과와도 비교 검토하므로서 GPS에 의한 연직선편차와 천문좌표의 산정법을 제시한 것이다.
천문 경위도는 그 동안 애스트로레이브, 데오돌라이트 등을 이용한 천문 측량에 의해 결정되어 왔다. 그러나 천문 측량 방법은 기상 조건에 많은 영향을 받음은 물론 보정 과정이 복잡하여 많은 시간과 비용이 소요되므로 보다 효율적 기법의 연구가 요망되고 있다. 본 연구에서는 GPS 성과와 기존의 정표고 성과를 조합하여 천문 경위도를 산출하는 방법을 제시하고자 한다. 천문 경위도 결정에 많은 영향을 미치는 정표고는 GPS/leveling 방법 지구 중력장 모델을 사용한 DMA 방법 및 OSU91A 방법으로 도출하였으며 이를 근거로 한 각 기법별 천문 경위도를 기존 천문 측량 성과와 비교하였다. 연구 결과 두 성과는 $1{\sim}3$초 정도의 차이를 나타냈으며 정표고의 정확도가 천문 경위도 결정에 큰 영향을 미치므로 보다 이상적인 지오이드 모델이 개발된다면 GPS 관측만으로도 천문 경위도를 효율적으로 산정할 수 있을 것으로 기대된다.
해면지형은 지구형상 및 지오이드의 결정, 해류, 조석의 결정에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 세계수직기준 통일 및 대륙 간, 지역 간, 육지와 도서지역 사이의 수직기준을 통일하기 위한 기초자료이기도 하다. 본 연구는 동아시아지역의 수직기준 통일을 위한 기초연구로 고해상도 평균해면모델인 KMSS04를 사용하여 평균해면고를 계산하고, 전 지구 중력장모델 EGM96과 TIGEN-GL04C를 이용하여 지오이드고를 구한 후 이들을 통하여 동아시아지역 및 각 조위관측소에서의 평균해면, 지오이드고 및 해면지형을 결정하고 분석하였다. 연구결과 일본해구와 Ryukyu해구 부근을 제외한 지역에서 해면지형은 비교적 안정적이며, InCheon 조위관측소를 제외한 기타 조위관측소에서는 모두 $40{\sim}60cm$에 가까운 해면지형의 기복을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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