현재 240여기의 상업용 정지궤도 통신위성이 운용 중에 있지만, GPS 등의 위치항법 위성의 고도보다 높을 뿐만 아니라 나쁜 가시성으로 인하여 중궤도 위치항법시스템을 사용할 수 없으므로 반드시 지상관제소에 의해 추적되어야 한다. 또한 지상관제소에서 관측할 경우 정지궤도 위성은 거의 움직이지 않는 것처럼 보이기 때문에 수 미터급의 정지궤도위성의 위치결정 정밀도를 높이기 위해서 충분히 멀리 떨어진 2곳 이상의 추적안테나를 사용하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 정지궤도 위성의 궤도결정과 자동운용을 위해서 정지궤도 고도보다 높은 2일 주기의 원형궤도를 사용하는 GSPS(Geostationary Satellite Positioning System)을 제안하였다. GSPS는 지상추적소에서 정밀하게 위치가 결정된 자기 자신의 위치정보 및 시각정보, 보정데이터와 정지궤도 위성의 운용을 위한 명령을 GSPS 위성에 전송하여 정지궤도위성에 위치정보를 제공하는 기능을 한다.
인공위성을 포함한 우주물체가 지구궤도로 재진입하고 대기권에서 소실되거나, 지표면에 추락하는 일들이 날로 증가하고 있다. 최근 국내에서도 위성추락상황실을 운영하여 인공위성의 추락고도 및 추락시기에 대한 예측을 실시하였다. 아직까지 국내에서는 우주물체의 추락 시 현업에 적용할 수 있는, 미전략사령부에서 발표하는 TLE 자료를 활용한 독자적인 추락예측모델이 없으며, 다른 위성 운영국에서 발표하는 추락 예상시기를 참고하였다. 이 연구에서는 TLE 자료에 대기모델을 바탕으로 추락예상시기를 예측하고, 분석한 결과를 종합 분석하였고, 위성추락상황실 운영간 적용했던 RUBBER SHEET SHIFT METHOD(RSSM)의 인공위성 예상추락시기 예측결과를 토대로 새로운 추락모델에 대한 예시를 제안하였다.
정지궤도 위성의 위치는 여러 외부 교란력에 의해서 끊임없이 움직이기 때문에 우주에서 한 점으로 정의할 수 없다. 따라서 정지궤도 위성의 통신방송과 같은 일반적 임무를 수행하기 위해서는 우주의 한정된 공간인 위치유지박스 내에 운용되어야 한다. 본 연구에서는 남북위치유지 오차보다 상대적으로 큰 동서 위치유지 박스를 설정하기 위해서 여러 오차들을 유도하여 정립하였다. 이를 이용하여 무궁화위성에서 사용하고 있는 7일의 위치유지주기를 검증하고 14일로 위치유지 주기를 늘릴 경우의 문제점을 분석하였다.
Cone Intercept Method(CIM)는 스핀-안정화 인공위성의 자세결정에 사용되는 방법으로서 주로 전이궤도상에서 많이 사용되는 자세결정법이지만 지정청지궤도에서도 사용될 수 있는 방법으로 잘 알려져 있다. 본 논문에서는 CIM을 지구정지궤도에서 적용하여 얻은 결과를 검토함으로써 CIM의 성능과 한계점을 지적하는데 목적이 있다. CIM은 태양센서와 지구센서를 사용하는데 태양센서는 태양원추각을 구하기 위한 것이며, 지구센서는 지구원추각을 구하기 위한 것이다. CIM은 이 2개의 원추각으로 형성된 원추들의 교선을 구하므로써 인공위성의 스핀축을 찾아낸다.
The Chinese BeiDou Satellite Navigation System consists of three kinds of constellations: the geostationary Earth orbit (GEO), the inclined geosynchronous satellite orbit (IGSO), and the medium Earth orbit (MEO). The BeiDou has expanded its service coverage from regional to global. Recently, the BeiDou has been widely used in ionospheric total electron content (TEC) research. In this study, we analyzed the BeiDou signals for ionospheric TEC monitoring over Jeju Island in South Korea. The BeiDou GEO TEC showed a clear pattern of diurnal variations. In addition, we compared the TEC values from the BeiDou GEO, the BeiDou IGSO, GPS, and International GNSS Service (IGS) Global Ionosphere Maps (GIM). There was a difference of about 5 TEC units between the BeiDou GEO and the IGS GIM. This may be due to the altitude difference between the different navigation satellites.
Since low earth orbit (LEO) satellite constellations have important advantages over geosynchronous earth orbit (GEO) systems such as low propagation delay, low power requirements, and more efficient spectrum allocation due to frequency reuse between satellites and spotbeams, they are considered to be used to complement the existing terrestrial fixed and wireless networks in the evolving global mobile network. However, one of the major problems with LEO satellites is their higher speed relative to the terrestrial mobile terminals, which move at lower speeds but at more random directions. Therefore, handover management in LEO satellite networks becomes a very challenging task for supporting global mobile communication. Efficient and accurate methods are needed for LEO satellite handovers between the moving footprints. In this paper, we propose a new seamless handover management scheme for LEO satellites (SeaHO-LEO), which utilizes the handover management schemes aiming at decreasing latency, data loss, and handover blocking probability. We also present another interesting handover management model called satellite mobility pattern based handover management in LEO satellites (PatHO-LEO) which takes mobility pattern of both satellites and mobile terminals into account to minimize the handover messaging traffic. This is achieved by the newly introduced billboard manager which is used for location updates of mobile users and satellites. The billboard manager makes the proposed handover model much more flexible and easier than the current solutions, since it is a central server and supports the management of the whole system. To show the performance of the proposed algorithms, we run an extensive set of simulations both for the proposed algorithms and well known handover management methods as a baseline model. The simulation results show that the proposed algorithms are very promising for seamless handover in LEO satellites.
Son, Ju Young;Jo, Jung Hyun;Choi, Jin;Kim, Bang-Yeop;Yoon, Joh-Na;Yim, Hong-Suh;Choi, Young-Jun;Park, Sun-Youp;Bae, Young Ho;Roh, Dong-Goo;Park, Jang-Hyun;Kim, Ji-Hye
Journal of Astronomy and Space Sciences
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제32권3호
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pp.229-235
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2015
We estimated the orbit of the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS), a Geostationary Earth Orbit (GEO) satellite, through data from actual optical observations using telescopes at the Sobaeksan Optical Astronomy Observatory (SOAO) of the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI), Optical Wide field Patrol (OWL) at KASI, and the Chungbuk National University Observatory (CNUO) from August 1, 2014, to January 13, 2015. The astrometric data of the satellite were extracted from the World Coordinate System (WCS) in the obtained images, and geometrically distorted errors were corrected. To handle the optically observed data, corrections were made for the observation time, light-travel time delay, shutter speed delay, and aberration. For final product, the sequential filter within the Orbit Determination Tool Kit (ODTK) was used for orbit estimation based on the results of optical observation. In addition, a comparative analysis was conducted between the precise orbit from the ephemeris of the COMS maintained by the satellite operator and the results of orbit estimation using optical observation. The orbits estimated in simulation agree with those estimated with actual optical observation data. The error in the results using optical observation data decreased with increasing number of observatories. Our results are useful for optimizing observation data for orbit estimation.
1995년 7월에 발사될 무궁화호 통신위성이 원지점 모터 분사의 오차로 인해 예정된 지구정지궤도진입에 실패했을 경우를 가정하였다. 원지점 모터 분사시에 연료 저장 상태의 불균형, 추력축의 회전 등으로 인하여 원지점 모터 분사가 잘못되어, 통신위생이 정지 궤도 요소 충 궤도 경사각이 $0^{\circ}$가 아닌 지구 통주기 궤도를 도는 상황을 모의실험하였다. 이 때, 궤도 의 진화과정을 섭통론을 통해 분석하였고 이심율과 경사각의 변화를 조사하였다. 궤도 경사각이 $0^{\circ}$가 아닌 지구동주기 궤도를 도는 통신위성이 8자 궤적을 그리게 되면 빔 지향점도 위성의 이동에 따라 움직이는데 이 문제를 해결하기 위해 위성의 roll각을 조정하여 빔 지향점을 고정시킬 수 있는 알고리즘을 무궁화호에 적용시켰다. 그리고 승교정과 강교점을 통과할 때 일어나는 펀파면의 회전 현상도 통신 효율에 큰 영향을 주는데, 편파변의 회전 현상을 줄일 수 있는 yaw각 조정방법올 역시 무궁화호에 적용했다.
다광역성과 고효율을 장점으로 하는 위성 통신 기술의 진화함에 따라, 위성 간의 간격과 주파수 자원의 제약으로 인해 보다 효율적인 위성방송 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 최근에 하나의 리플렉터를 사용하여 동일한 수의 이전 수신 채널을 유지하면서 여러 위성으로 부터 여러 대역의 신호를 동시에 수신할 수 있는 안테나에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 위성들로부터 전송되는 Ku band (12 ~ 18GHz) 와 Ka band (18 ~ 30GHz) 위성 신호가 반사체를 통해 반사되어 유입될 때, 단일체로 구성된 3개의 피드 혼을 통합한 하나의 피드 혼으로 구성된 안테나를 제안한다. 안테나 설계 및 특성 시뮬레이션은 상용 프로그램인 TICRA사의 CHAMP와 CST사(社)의 Microwave Studio를 사용하였다. 제작한 안테나는 Ku band 대역과 Ka band 대역에서 각각 -10 dB 이하, 40 dBi 이상의 반사손실 특성과 안테나 이득을 나타내었다.
본 논문에서는 정지궤도 통신위성인 무궁화위성 3호 버스 시스템을 모델로 하여 확장칼만필터를 이용한 자세결정 알고리즘을 개발하고 그 설계 결과를 시뮬레이션을 통해 제시하였다. 특히, 정확한 추정을 위한 칼만필터의 필터 이득을 결정하기 위해서는 초기에 입력된 추정변수들의 값에 변동이 없는 상황을 가정하게 되는데 본 연구에서는 2Hz 로 자세제어도 동시에 수행하면서 필터이득을 구하여 추정변수들의 값에 변동이 있는 상황에서도 필터가 정상적으로 동작됨을 보였다. 최종적으로 필터를 사용하지 않은 경우와 사용한 경우를 고려하여 4축 자이로의 각 바이어스가 있는 경우 및 개별적으로 자이로가 고장이 난 경우의 시뮬레이션 결과를 통해 설계된 필터가 자이로 이상상태를 대처할 수 있음을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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