• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제31권1호
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• pp.41-50
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• 2014

The Earth is not perfectly spherical and its rotational axis is not fixed in space, and these geophysical and kinematic irregularities work as dominant perturbations in satellite orbit propagation. The International Earth Rotation Service (IERS) provides the Conventions as guidelines for using the Earth's model and the reference time and coordinate systems defined by the International Astronomical Union (IAU). These guidelines are directly applied to model orbital dynamics of Earth satellites. In the present work, the effects of the latest conventions released in 2010 on orbit propagation are investigated by comparison with cases of applying the previous guidelines, IERS Conventions (2003). All seven major updates are tested, i.e., for the models of the precession/nutation, the geopotential, the ocean tides, the ocean pole tides, the free core nutation, the polar motion, and the solar system ephemeris. The resultant position differences for one week of orbit propagation range from tens of meters for the geopotential model change from EGM96 to EGM2008 to a few mm for the precession/nutation model change from IAU2000 to IAU2006. The along-track differences vary secularly while the cross-track components show periodic variation. However, the radial-track position differences are very small compared with the other components in all cases. These phenomena reflect the variation of the ascending node and the argument of latitude. The reason is that the changed models tested in the current study can be regarded as small fluctuations of the geopotential model from the point of view of orbital dynamics. The ascending node and the argument of latitude are more sensitive to the geopotential than the other elements. This study contributes to understanding of the relation between the Earth's geophysical properties and orbital motion of satellites as well as satellite-based observations.

• 대한원격탐사학회지
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• 제24권2호
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• pp.133-140
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• 2008

본 논문에서는 다양한 기준점 배치와 미지수 조합 모델을 이용하여 궤도모델링의 정확도를 검증하고자 하였다. 실험에 사용된 기준점의 개수는 총 152개로 전체 영상 스트립에 포함되는 지역에 대해 GPS 측량을 통해 획득하였다. 전체 스트립 영상의 길이는 춘천지역에서부터 나주지역까지 약 420km 길이에 해당한다. 궤도모델을 위해 적용된 미지수 조합은 위성의 위치와 속도, 자세를 표현하는 방정식의 계수를 미지수로 선택하여 일곱 가지 방식으로 조합하였다. 실험은 우선 모델점의 배치를 일곱 가지 경우로 결정한 후에 각 경우의 배치에 대해 일정한 개수의 모델점을 선택하였다. 그리고 각 모델점의 배치에 따라 미지수 조합 모델을 각각 다르게 적용해 본 후 그 결과를 분석해 보았다. 실험 결과 모델점의 위치에 관계없이 지리적, 시간적, 경제적 효율성을 갖는 최적의 미지수 조합을 찾을 수가 있었다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제10권4호
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• pp.363-369
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• 2021

Since the Global Navigation Satellite System (GNSS) signal received from the low Earth orbit (LEO) satellite is only affected by the upper ionosphere, the magnitude of the ionospheric delay of Global Positioning System (GPS) signal received from ground user is different. Therefore, the ground-based two-dimensional ionospheric model cannot be applied to LEO satellites. The NeQuick model used in Galileo provides the ionospheric delay according to the user's altitude, so it can be used in the ionospheric model of the LEO satellites. However, the NeQuick model is not suitable for space receivers because of the high computational cost. A simplified NeQuick model with reduced computing time was recently presented. In this study, the computing time of the NeQuick model and the simplified NeQuick model was analyzed based on the GPS Klobuchar model. The NeQuick and simplified NeQuick model were applied to the GNSS data from GRACE-B, Swarm-C, and GOCE satellites to analyze the performance of the ionospheric correction and positioning. The difference in computing time between the NeQuick and simplified NeQuick model was up to 90%, but the difference in ionospheric accuracy was not as large as within 4.5%.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제20권1호
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• pp.21-28
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• 2003

다른 나라의 저궤도 위성에 대한 궤도 정보를 레이더 시스템을 이용하여 독자적으로 획득할 경우, 이에 필요한 궤도결정 알고리즘을 해석적 모델인 SGP4 모델과 실시간 처리방식인 확장 칼만필터를 이용하여 수치적 방법으로 개발하였다. 궤도결정 알고리즘의 상태벡터를 Kepler 6궤도 요소로 지정할 경우, 상태천이 행렬 계산시 궤도 경사각과 이심률에 대해 특이점 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 평균 궤도 요소를 평균 위치 및 속도 요소로 변환하여 상태벡터로 지정하였다. 필터 구성시 상태천이 행렬(State Transition Matrix)과 공분산 행렬(Covariance Matrix)은 SGP4모델과 수치적 방법인 finite difference방법을 이용하여 계산하였으며, 관측 자료는 방위 각, 고도각, 그리고 시선거리 형태로 각각 입력되며 각 관측 형태에 따라 일괄적으로 처리하도록 필터를 구성하였다. TOPEX/POSEIDON POE를 이용 시뮬레이션 생성한 관측간을 사용하여 개발한 궤도결정 알고리즘의 성능을 분석한 결과 개발한 알고리즘은 약 1km의 위치 오차를 가지며 7일 동안 약 3km의 위치 오차를 가지는 NORAD시스템과 동일한 성능을 가지기 위해 필요한 레이더 시스템의 최소 성능 요구조건은 방위각과 고도각은 0.1도 이내이고 시선거리는 50m이 내여야 한다.

• 한국측량학회지
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• 제24권1호
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• pp.47-55
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• 2006

이 논문에서는 SPOT위성영상을 이용하여 위성의 위치와 회전각에 기반한 센서모델과 위성의 궤도와 자세각에 기반한 센서모델의 성능을 분석한다. 센서모델의 성능은 기존의 논문에서 사용한 번들조정 정확도에 추가하여 외부표정요소 추정의 정확도를 함께 분석한다. 특히 이 논문에서는 외부표정요소의 정확도를 분석하는 방법의 하나로, 한 영상을 기준으로 수립된 센서모델을 동일 궤도에서 촬영한 인접영상에 적용하여 그 정확도를 분석한다. 분석 결과 센서모델 수립의 목적이 번들조정 정확도에만 있다면 위성의 위치 및 자세의 2차항을 미지수로 모델하는 위치-회전각 모델과 궤도-자세각 모델을 모두 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 SPOT 위성영상과 같이 거울회전방식을 사용하는 위성영상에 있어서 단일영상에 대해서는 위치-회전각 모델과 궤도-자세각 모델의 외부 표정요소 추정의 성능이 유사하게 나타났으나 인접 영상에 센서모델을 적용해본 결과 위성의 위치 및 자세의 상수항을 미지수로 사용하는 궤도-자세각 모델이 가장 정확한 것으로 나타났다.

• 한국측량학회지
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• 제23권2호
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• pp.137-145
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• 2005

이 논문에서는 선형 푸시브룸 방식으로 촬영한 위성영상에 대한 다양한 센서모델들의 정확도를 비교분석하고자 한다. 특히 이 논문에서는 센서모델의 정확도를 번들조정의 정확도와 외부표정요소추정의 정확도로 분리하여 고찰하려고 한다. 번들조정 정확도는 수립된 센서모델이 얼마나 기준점에 잘 부합하는 가를 알려주는 척도로 이제까지 대부분의 센서모델 정확도 분석에 사용되어온 기준이다. 이에 반하여 외부표정요소추정의 정확도는 센서모델이 얼마나 정확하게 촬영당시의 위성의 궤도 및 자세를 예측할 수 있는 지의 척도로서 매우 중요한 요소임에도 불구하고 기존의 연구에서 간과해온 부분이다. 이 논문에서는 여러 센서모델 중에서 사진측량분야에서 주로 사용하는 변형된 공선방정식기반 모델과 위성지상국 또는 자세제어분야에서 주로 사용하는 궤도좌표계 및 자세각에 기반한 모델의 정확도를 비교분석하고자 한다. 실험은 다목적실용위성 1호 EOC 영상과 GPS 수신기에서 취득한 기준점을 사용하였다. 실험결과 번들조정 정확도는 두 모델이 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났으나 외부표정요소추정 정확도는 궤도좌표계 및 자세각에 기반한 모델이 더 나은 성능을 보였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권3호
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• pp.221-232
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• 2004

TLE로부터 SGP4/SDP4 모델을 이용하여 인공위성의 가상의 위치 정보를 얻은 후 Gauss 방법을 사용하여 인공위성의 예비궤도를 결정해보았다. 예비궤도 결정에 필요한 임의의 세 점 사이의 시간간격을 변화시켜 얻은 결과를 위성의 위치 참값과 비교하여 최소의 차이를 가지는 관측 시간 간격을 찾아보았으며, Gauss 예비궤도 결정법의 성능을 비교, 분석하였다. 실제 인공위성 관측 결과와의 비교를 위해서 한국천문연구원의 광시야 망원경을 사용하여 GPS위성(PRN 26)과 무궁화 2호의 광학관측 데이터를 얻은 후 같은 방법으로 예비궤도를 결정해 보았다. 인공위성의 정밀궤도결정을 위하여 시뮬레이션에서 얻어진 가상의 광학관측 데이터를 가지고 정밀케도결정을 수행하였으며, 관측 데이터의 오차와 관측 시간 간격에 따라 정밀궤도결정을 수행하여 원하는 정밀도를 얻기 위한 관측 시스템의 조건에 대해서 알아보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.709-716
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• 2009

위성 궤도 자세는 위성 열설계에 영향을 주는 중요한 요소로서, 궤도 운용 자세에 대한 열적 조건을 정확히 파악하는 것을 필요로 한다. 본 연구에서는 저궤도 위성의 yaw motion의 운영 자세에 따른 우주 열환경의 변화와 열설계의 열적 영향을 검토하였다. 본 위성은 고정형의 태양 전지판을 가지고 있기 때문에 태양광 구간 동안에 태양지향(sun-pointing)자세를 유지하고, 위성에 장착되는 별센서인 별추적기의 가시 방향이 심층 우주방향을 향하도록 하기 위하여 위성의 길이 방향을 축으로 일정한 각속도로 회전을 하는 yaw motion을 하도록 운용된다. 이것은 위성이 정밀한 자세 제어의 성능을 발휘할 수 있도록 별추적기가 별의 시야각을 확보하기 위한 것이다. 또한 위성 열설계 측면에서는 이러한 운용을 위한 자세 변화에 따른 열적 영향을 파악하는 것을 필요로 한다. 연구에서는 위성의 열모델에 이러한 궤도 운용 자세를 반영한 후의 궤도 열해석을 통하여 이를 알아보고자 한다.

• 한국측량학회지
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• 제27권5호
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• pp.529-534
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• 2009

위성영상은 제조사별로 지상해상력이 다르고, 위성의 특성마다 모델링하는 방법이 다르다. 또한 위성영상도 항공사진처럼 스테레오 영상 형태로 제공이 되지만, 스테레오로 입체시 했을 때에 발생하는 영상상의 시차나, 모델과 모델의 인접지역에서의 위치 오차에 대한 연구는 아직 미비한 상태이다. 최근에는 SPOT-5 위성영상을 이용한 공간정좌자료를 갱신하는 사례가 늘어나고 있다. SPOT-5 위성영상은 공간해상력이 2.5m로 1/5,000에서 1/20,000 수치지도 제작이 가능하다. 기존의 SPOT-5 위성영상의 정확도 해석은 대부분 단사진을 기반으로 자상기준점이나 모델링의 방법에 따른 정확도를 분석하는 연구가 이루어졌다. 따라서 본 연구에서는 SPOT-5 스테레오 위성영상에 대한 궤도기반모델기법을 적용하여 입체시를 통한 SPOT-5 위성영상의 정확도를 검증하였다. 궤도기반모델은 여러 가지 위성영상을 처리하는 센서모델 중 가장 정확도가 높은 모델링 기법으로 위성의 궤도력과 천문력을 이용하여 지상좌표를 정확하게 추출하는 방법이다. 이를 통하여 수치도하기 상에서 입체시를 수행하고 입체시를 통하여 지상기준점, 모델과 모델의 인접 정확도, 수치지도 제작 정확도를 분석하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.900-909
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• 2012

저궤도 위성에 탑재하는 위성항법 수신기는 관측된 신호를 필터링하고 신호중단 시 궤도예측을 수행하는 항법필터를 장착하는데, 사용하는 위성동역학 모델이 필터성능을 주로 결정하게 된다. 본 연구에서는 항법필터에 필요한 정밀위성동역학 알고리듬을 연구하고 이를 계산하는 프로그램을 개발하였다. 정밀 중력가속도, 정밀좌표변환, 3체 중력, 대기저항, 태양복사압 모델을 결합하였으며, 해외 정밀궤도결정 프로그램을 이용하여 정확도를 검증하였다. 시뮬레이션과 실제 궤도 데이터를 사용하여 초기위치 정확도에 따른 궤도예측정확도를 분석 하였다. 개발된 모델은 위성탑재용 실시간 항법필터에 적용되는 동역학모델로는 충분한 정확도를 가지는 것을 확인하였다.