• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제14권2호
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• pp.375-380
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• 1997

GPS(Global Positioning System)에 있어서 궤도의 정밀도는 응용분야의 결과에 영향을 미치는 매우 중요한 파라미터이다. 따라서 GPS 사용자가 얻는 자료의 정밀도는 기준으로 삼고 있는 위성의 위치 자료를 얼마만큼 신뢰할 수 있느냐에 달려 있는데 이들 위성의 위치 자료는 실시간으로 제공되는 항법메세지에 포함된 방송궤도력에 의존할 경우 실제위치와 약 3~10m의 차이가 난다. 그러나 GPS를 이용하여 100km의 기선거리를 수mm의 오차로 측정하기 위해서는 방송궤도력보다 실제 궤도에 매우 가까운 정밀 궤도력을 사용하여야 하는데 이 정밀 궤도력은 오차가 수cm정도로서 현재 이러한 수준의 정밀 궤도력을 계산할 수 있는 능력을 보유한 곳은 전 세계 약 7개 기관이다. 이번 연구에서는 정밀 궤도 결정에 필요한 궤도 모델링과 위상자료 처리 방법을 연구하였고, 직접 전세계 28개 관측소로부터 관측된 위상 관측 자료들을 최소자추정(Least Square Estimation) 하여 국제 GPS 관측망에서 발표하는 궤도자료에 비길 수 있는 정밀 궤도력을 산출하였다.

• 항공우주기술
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• 제13권2호
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• pp.108-114
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• 2014

본 논문에서는 2013년 8월 22일 발사되어 정상 운영되고 있는 다목적실용위성 5호의 궤도정밀도를 기술하였다. 다목적실용위성 5호의 궤도결정을 위해 사용 가능한 다양한 GPS 자료에 대한 분석을 수행하였고, 궤도자료의 종류 및 처리방식에 따른 궤도정밀도를 비교하였다. 이중 주파수 GPS 수신기에서 제공되는 L1, L2 주파수에 대한 의사시선거리와 반송파 위상, GPS 위성의 정밀궤도력과 IGS 지상국 데이터를 이용하여 궤도결정을 수행한 결과 약 12.8cm($1{\sigma}$)의 위치정밀도를 확인하였다. 또한, 단일 주파수 GPS 수신기 데이터를 이용할 경우의 정밀도는 약 2m로 확인되었고, 10미터 수준의 정밀도를 갖는 GPS 항행해만을 이용할 경우, 지상 궤도결정 결과는 5m 수준임을 알 수 있었다.

• 한국측량학회지
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• 제27권4호
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• pp.411-420
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• 2009

GPS 측량 계획을 수립하기 위해서는 GPS 위성의 예측궤도력을 이용하여 측량자가 원하는 시간과 측점에서 측량이 가능한지 여부를 판단해야 한다. 이 연구에서는 예측궤도력을 생성하기 위한 방법으로 GPS 위성의 repeat time을 이용하였다. Repeat time은 초신속궤도력에 포함된 48시간 GPS 궤도력에서 제공하는 3차원 위성좌표의 상관관계를 분석하여 산출하였다. 그리고 계산된 repeat time을 이용하여 13차 Lagrange 보간 다항식으로 7일간 예측 궤도를 생성하였다. 그 결과, 각 위성의 X, Y, Z 성분별 최대오차의 RMS 평균은 각각 39.8km, 39.7km, 19.6km로 나타났다. 그리고 3차원 오차의 최대값은 119.5km 평균값은 48.9km로 나타났다. 또한 위성의 가시성 분석을 위해 3차원 최대 오차 값인 119.5km를 시야각 오차로 변환한 결과, 방위각과 고도각의 오차는 각각 9.7', 14.9'으로 나타났다.

• 한국측량학회지
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• 제21권4호
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• pp.309-316
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• 2003

측량을 비롯한 여러 GPS응용분야에서 GPS 수신기에서 수집한 데이터를 빠른 시간 내에 처리하여 정밀 좌표를 산출할 필요성이 발생한다 GPS 데이터 처리에는 현재 네 종류의 GPS 위성궤도력을 이용할 수 있는데, 본 연구에서는 신속한 고정밀 데이터 처리에 가장 적합한 궤도력을 찾기 위해, 각 궤도력을 이용할 경우 성취할 수 있는 좌표성과의 정확성과 정밀도를 비교하였다. GPS 위성에서 제공되는 방송궤도력(broadcast orbits)과 ICS 등의 국제기관에서 제공하는 초신속궤도력(ultra-rapid orbits), 신속궤도력(rapid orbits), 그리고 정밀궤도력(precise orbits)을 이용하였다. 초신속궤도력을 이용하여 GIPSY로 데이터 처리를 하였을 때 일주일 평균 좌표 성과의 정확성이 1.5cm 이내였다. 본 연구를 통하여 GIPSY와 초신속궤도력을 이용하면, 신속한 데이터 처리가 가능한 동시에 고정밀 좌표성과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.491-500
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• 2005

세계 각국은 국제적으로 통일된 시각동기 체계를 따르고 있으며 국가표준시 유지를 위하여 GPS(Global Positioning System)를 활용하고 있다. 현재 국내 GPS 기반 시각동기 연구는 코드데이터와 방송궤도력을 사용하고 있다. 이 연구에서는 보다 정확한 시계오차 추출을 위하여 반송파위상 데이터를 사용하였으며, 방송궤도력 뿐만 아니라 정밀궤도력, 신속궤도력, 그리고 초신속궤도력을 사용하였다. 정밀궤도력을 사용하여 산출된 시계오차를 참값으로 가정하였을 때, 신속궤도력과 초신속궤도력의 경우 약 0.5ns의 정밀도를 나타내었으며, 방송궤도력의 경우는 2ns 이하의 정밀도를 나타내었다.

• 한국측량학회지
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• 제27권4호
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• pp.437-444
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• 2009

동역학적 방법을 이용한 GPS(Global Positioning System) 위성궤도 결정을 위해 양방향 적분이 가능한 multi-step 방식의 수치적분기를 개발하였으며, 이는 GPS 위성 고도에서 마이크로미터 수준의 정확도를 보였다. 가속도 모델링에서 달, 태양 이외의 천체에 의한 인력은 매우 작으므로 태양복사압에서 경험적 모델로 대체하였다. 위성궤도 미지수는 수치적분된 위성궤도와 IGS(International GNSS Service) 정밀궤도를 이용하여 최소제곱방법으로 결정했다. 이를 위해서는 수치적분기에서 가속도와 함께 미지수에 대한 편미분값을 동시에 적분해야 한다. 추정된 위성궤도 미지수를 이용하여 계산한 잔차의 RMS(Root Mean Squares error)로 부터 위성궤도의 정확도를 검증했다. 2009년 3월 한달의 평균적인 궤도오차 RMS는 5.2mm 였으며, 궤도오차의 절대적인 크기는 위성체의 종류 및 위성진행방향기준 좌표계 상에서 특별히 편향된 형태를 보이지는 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용한 태양복사압 모델은 상수항 및 궤도당 1주기에 대한 변화만을 포함하고 있으므로, 궤도당 2주기에 해당하는 궤도오차 양상을 크게 보이고 있으며 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권7호
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• pp.92-97
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• 2005

본 논문에서는 6년째 운용되고 있는 아리랑 1호에 탑재된 GPS 수신기의 실제 궤도 상 성능을 분석하였다. 수신기의 환경변수 설정에 따라 지상에서 수행하는 궤도결정 정밀도 변화, GPS 위성 가시성들을 분석하였으며, 실제 궤도에서 운영 중 관측되는 문제점에 대해서 기술하였다. 분석 결과, 항행해를 구하는 Position Fix Algorithm을 ‘Best-of-4’ 로 설정한 상태에서 획득한 항행해를 이용한 지상 궤도결정 정밀도가 ‘N-in-View’ 설정 상태의 결과 보다 약간 높았으며, 이때 ‘Mask Angle'은 0도로 설정하는 것이 유리함을 알 수 있었다. 반면, ‘N-in-View’ 방식하에서는 GPS 위성에 대한 가시성이 조금 높았으며, 일시적인 3D Fix Loss 발생 빈도 수도 상대적으로 적은 것을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국항행학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.421-428
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• 2014

GPS 위성의 궤도는 GPS에서 송신하는 항법메시지를 이용하여 계산할 수 있는데, 본 논문에서는 미국 NGA 정밀궤도력을 실제 궤도로 가정하고 방송궤도력으로 계산한 위성궤도 및 시계와의 차이를 계산하였다. 2004년부터 2013년까지 전 세계와 한반도에서의 궤도오차를 파악하기 위해 한반도에서 관측되는 위성을 별도로 계산하였다. 그 결과 한반도에서 궤도오차가 4 cm, 의사거리 오차가 3 cm 더 작았다. 10년간 GPS 위성의 종류별 궤도오차를 계산하였는데, Block IIA와 IIF의 SISRE 오차가 2.8배 차이가 나는 것을 확인하였다. 위성의 궤도오차와 그림자조건의 상관관계를 분석하였으며 그림자 내부에 있을 때 궤도오차가 2.1% 더 크게 나타났다. 태양활동 및 지자기활동과의 상관관계 분석도 수행하였는데, 2004년부터 2008년까지는 F10.7과 궤도오차가 큰 상관관계를 가지고 있지만 2009년부터 상관관계가 낮아지는 것으로 나타났다.