• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권1호
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• pp.37-44
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• 2016

This paper presents an algorithm for Real-Time Orbit Determination (RTOD) of navigation satellites for the Korean Regional Navigation Satellite System (KRNSS), when the navigation satellites generate ephemeris by themselves in abnormal situations. The KRNSS is an independent Regional Navigation Satellite System (RNSS) that is currently within the basic/preliminary research phase, which is intended to provide a satellite navigation service for South Korea and neighboring countries. Its candidate constellation comprises three geostationary and four elliptical inclined geosynchronous orbit satellites. Relative distance ranging between the KRNSS satellites based on Inter-Satellite Ranging (ISR) is adopted as the observation model. The extended Kalman filter is used for real-time estimation, which includes fine-tuning the covariance, measurement noise, and process noise matrices. Simulation results show that ISR precision of 0.3-0.7 m, ranging capability of 65,000 km, and observation intervals of less than 20 min are required to accomplish RTOD accuracy to within 1 m. Furthermore, close correlation is confirmed between the dilution of precision and RTOD accuracy.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.327-333
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• 2017

This study presents the orbit determination (OD) of a candidate Korea Regional Navigation Satellite System (KRNSS) using both inter-satellite links (ISLs) and ground observations. The candidate constellation of KRNSS is first introduced. The OD algorithm based on both ISL and ground observation is developed, and consists of three main components: dynamic model for Korean navigation satellites, measurement model for ISLs and ground observations, and the batch least-square filter for estimating OD parameters. As numerical simulations are performed to analyze the OD performances, the present study focuses on investigating the effects of ISL measurements on the OD accuracy of KRNSS. Simulation results show that the use of ISLs can considerably enhance the OD accuracy to one meter (design preference) under certain distributions of ground stations.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.108-115
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• 2012

현재까지 국내 위성항법 연구는 기존 위성항법체계기술을 활용한 연구가 주를 이루었으나, 새로운 위성항법 체계에 대한 연구도 점차 그 중요성이 부각되고 있다. 심지어 대한민국 독자적인 항법위성을 보유하자는 의견도 대두되었다. 지리적, 경제적, 기술적인 이유로 아직 수면 위로 떠오른 적은 없지만 자체 항법위성 관련 우주개발 로드맵이 제 1차 우주개발기본계획에 막연하게 제시되어 있다. 그러나 전세계적으로 4개의 전지국적 위성항법체계가 운영 중이거나 구축 중이고, 여러 개의 지역위성항법 시스템이 계획 중에 있다. 특히 아시아에서 중국은 독자의 전지구적 위성항법시스템 (COMPASS을 2020년에 완성하고자 위성을 발사 중에 있으며, 일본은 지역위성항법 시스템인 QZSS(Quasi Zenith Satellite System)를 2013년 완성을 목표로 제작 및 발사하고 있다. 이제 대한민국도 독자적인 위성항법시스템을 국내 우주개발 기술확보 및 항법안보를 위해서 꼭 개발해야 할 시기이다. 이 연구에서는 대한민국 자체의 위성항법시스템의 개발 여부나 그 개발 가능성을 논하지 않고, 다만 자체의 항법위성을 보유할 경우, 그 항법 메시지에 기존의 정보 외에 어떤 종류의 정보를 실을 수 있는지 조사하여 보았다. 대한민국의 지리적, 경제적 특성상 지역항법위성체계가 첫 번째 항법위성의 탑재체가 될 가능성이 높다. 따라서 이 연구도 이에 준해서 이루어졌다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.121-129
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• 2012

현재까지 한국의 자국 우주기반 지역위성항법시스템은 개발되거나 구체적으로 계획되어 있지 않다. 그러나 국내 지역위성항법시스템의 개발요구는 여러 가지 수요 외적인 요인으로도 결정될 수 있으며, 커져가는 국내의 위성항법시스템에 대한 의존도는 결국 자국 위성항법시스템의 개발 및 보유를 궁극적으로 요구할 것으로 사료된다. 한반도 주변을 활용서비스 대상으로 설정하는 지역위성보강항법 시스템 또는 지역위성항법 시스템 둘 다 설계 궤도나 시스템 설계개념은 그리 선택의 여지가 많지 않다. 또한 우주감시 분야는 국내에서 막 태동하는 연구개발 분야이며 미래 한국형항법위성시스템을 보유했을 때 항법시스템의 유지와 항법메세지의 생성을 위해서 반드시 필요한 기술 분야이기도 하다. 이 연구에서는 한국보다 먼저 구축이 기대되는 일본의 준천정위성시스템의 한국 지역 활용도를 분석하고, 유사한 시스템을 한국에 적용했을 때의 활용도 분석, 독자적인 위성항법시스템을 도입했을 때 사용가능한 궤도 얼개 분석, 그리고 이차적인 추적시스템으로서 지상기반 광학추적시스템의 가관측성 등을 분석하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권6호
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• pp.808-814
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• 2021

국제해사기구는 항해 목적으로 사용 가능한 위성항법시스템의 요구 성능을 명시적으로 규정하고 있다. 2019년 이전까지 국제해사기구는 항해용으로 이용이 가능한 위성항법시스템에 전지구 서비스가 가능한 시스템만을 인정해 왔으나, 최근 인도 지역위성항법시스템을 승인하면서 지역위성항법시스템도 해양 이용이 가능해졌다. 지금까지 국제해사기구는 GPS를 비롯해 총 5개의 위성항법시스템, GLONASS, Galileo, BeiDou, NavIC 이용을 승인하였다. 우리나라에서는 NavIC을 제외한 4개 위성항법시스템 이용이 가능할 뿐만 아니라 아직 승인을 받지 못한 일본의 지역위성항법시스템, QZSS의 수신도 가능한 상황이다. 일본은 QZSS의 해양이용을 본격화하기 위해 국제해사기구에 QZSS의 WWRNS 승인을 요청하였다. QZSS의 이용범위는 일본 영해에 한정하지 않고, 우리나라 관할해역을 포함하고 있다는 점에서 해사안전을 위해 QZSS 국내 이용의 적합성 분석은 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 논문은 국내 항해를 위한 QZSS 활용에 적합성을 분석하고자 한다. 이를 위해 QZSS 서비스 현황과 계획에 대해 먼저 알아보고, WWRNS로 인정을 받기 위해 국제해사기구가 요구하는 성능에 대해 살펴본다. 그리고 적합성 분석을 위해 본 논문에서 수행한 방법과 환경조건에 대해 설명하고, 측위정확도와 가용성 측면에서 분석된 결과를 제시하며, 분석결과가 갖는 의미에 대해 논한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권4호
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• pp.389-396
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• 2007

The Global Navigation Satellite System (GNSS) becomes more important and is applied to various systems. Recently, the Galileo navigation system is being developed in Europe. Also, other countries like China, Japan and India are developing the global/regional navigation satellite system. As various global/regional navigation satellite systems are used, the navigation ground system gets more important for using the navigation system reasonably and efficiently. According to this trend, the technology of GNSS Ground Station (GGS) is developing in many fields. The one of purposes for this study is to develop the high precision receiver for GNSS sensor station and to provide ground infrastructure for better performance services on navigation system. In this study, we consider the configuration of GNSS Ground Station and analyze function of Monitoring and Control subsystem which is a part of GNSS Ground Station. We propose Monitoring and Control subsystem which contains the navigation software for GNSS Ground System to monitor and control equipments in GNSS Ground Station, to spread the applied field of navigation system, and to provide improved navigation information to user.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권1호
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• pp.80-88
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• 2016

For next generation global navigation satellite systems, new carrier frequencies in Ku/V band are expected to emerge as a promising alternative to the current frequency windows in L band as they get severely congestive. In the case of higher frequency bands, signal attenuation phenomenon through the atmosphere is significantly different from the L band signal propagation. In this paper, a fundamental investigation is carried out to explore the Ku/V band as a candidate frequency band for a new global satellite navigation carrier signal, wherein specific attention is given to the effects of the dominant attenuation factors through the tropospheric propagation path. For a specific application, a candidate orbit preliminarily designed for the Korean regional satellite navigation system is adapted. Simulation results summarize that the Ku band can provide a promising satellite navigation implementation considering the present satellite's power budget, while the V band still requires technical advances in satellite transceiver system implementations.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.1-14
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• 2024

위치, 항법 및 시각정보 서비스를 제공하는 위성항법시스템은 위성시스템, 지상시스템, 사용자시스템으로 구성된다. 지상시스템의 구성요소인 감시국은 위성항법시스템의 서비스 제공 및 고장 검출을 위해, 위성항법 신호를 연속적으로 수집하고 위성의 SIS (signal-in-space) 고장과 수신기 및 다중반사파를 포함한 Local 고장과 같은 신호 이상을 검출하여 수신한 데이터와 검출 결과를 중앙처리국으로 전송하는 역할을 한다. 본 논문에서는 기존 위성항법시스템 감시국의 수신한 위성 신호에 대한 품질 판단 및 고장 검출을 위한 주요 모니터와 측정치 전처리 과정을 소개하고, 이를 활용하여 차세대 지역 위성항법시스템 (RNSS; regional navigation satellite system) 감시국의 구성요소와 아키텍처 및 알고리즘 개발 방안을 제시하였다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제39권3호
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• pp.1-9
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• 2016

NSS (Navigation satellite system) provides the information for determining the position, velocity and time of users in real time using satellite-networking, and is classified into GNSS (Global NSS) and RNSS (Regional NSS). Although GNSS services for global users, the exactitude of provided information is dissatisfied with the degree required in modern systems such as unmanned system, autonomous navigation system for aircraft, ship and others, air-traffic control system. Especially, due to concern about the monopoly status of the countries operating it, some other countries have already considered establishing RNSS. The RNSS services for users within a specific area, however, it not only gives more precise information than those from GNSS, but also can be operated independently from the NSS of other countries. Thus, for Korean RNSS, this paper suggests the methodology to design the satellite constellation considering the regional features of Korean Peninsula. It intends to determine the orbits and the arrangement of navigation satellites for minimizing PDOP (Position dilution of precision). PGA (Parallel Genetic Algorithm) geared to solve this nonlinear optimization problem is proposed and STK (System tool kit) software is used for simulating their space flight. The PGA is composed of several GAs and iterates the process that they search the solution for a problem during the pre-specified generations, and then mutually exchange the superior solutions investigated by each GA. Numerical experiments were performed with increasing from four to seven satellites for Korean RNSS. When the RNSS was established by seven satellites, the time ratio that PDOP was measured to less than 5 (i.e. better than 'Good' level on the meaning of the PDOP value) was found to 94.3% and PDOP was always kept at 10 or less (i.e. better than 'Moderate' level).

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권2호
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• pp.113-119
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• 2023

Satellite navigation systems, with the exception of the GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), adopt ionosphere models and provide ionospheric coefficients to single-frequency users via navigation messages to correct ionospheric delay, the main source of positioning errors. A Global Navigation Satellite System (GNSS) mostly has its own ionospheric models: the Klobuchar model for Global Positioning System (GPS), the NeQuick-G model for Galileo, and the BeiDou Global Ionospheric delay correction Model (BDGIM) for BeiDou satellite navigation System (BDS)-3. On the other hand, a Regional Navigation Satellite System (RNSS) such as the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) and BDS-2 uses the Klobuchar Model rather than developing a new model. QZSS provides its own coefficients that are customized for its service area while BDS-2 slightly modifies the Klobuchar model to improve accuracy in the Asia-Pacific region. In addition, BDS broadcasts multiple ionospheric parameters depending on the satellites, unlike other systems. In this paper, we analyzed the different ionospheric models of GPS, QZSS, and BDS in Korea. The ionospheric models of QZSS and BDS-2, which are based in Asia, reduced error by at least 25.6% compared to GPS. However, QZSS was less accurate than GPS during geomagnetic storms or at low latitude. The accuracy of the models according to the BDS satellite orbit was also analyzed. The BDS-2 ionospheric model showed an error reduction of more than 5.9% when using GEO coefficients, while in BDS-3, the difference between satellites was within 0.01 m.