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.
For the vast majority of geostationary satellites currently in orbit, station keeping activities including orbit determination and maneuver planning and execution are ground-directed and dependent on the availability of ground-based satellite control personnel and facilities. However, a requirement linked to satellite autonomy and survivability in cases of interrupted ground support is often one of the stipulated provisions on the satellite platform design. It is especially important for a geostationary military-purposed satellite to remain within its designated orbital window, in order to provide reliable uninterrupted telecommunications services, in the absence of ground-based resources due to warfare or other disasters. In this paper we investigate factors affecting the robustness of a geostationary satellite's orbit in terms of the maximum duration the satellite's station keeping window can be maintained without ground intervention. By comparing simulations of orbit evolution, given different initial conditions and operations strategies, a variation of parameters study has been performed and we have analyzed which factors the duration is most sensitive to. This also provides valuable insights into which factors may be worth controlling by a military or civilian geostationary satellite operator. Our simulations show that the most beneficial factor for maximizing the time a satellite will remain in the station keeping window is the operational practice of pre-emptively loading East-West station keeping maneuvers for automatic execution on board the satellite should ground control capability be lost. The second most beneficial factor is using short station keeping maneuver cycle durations.
The Korean first geostationary meteorological satellite, COMS, will be launched during second half of 2009. For the next meteorological geostationary satellite mission, KARI is now preparing the development process and tools. As one of the endeavor, a software tool is being developed for the analysis and design of geostationary transfer orbit. Generally, these kind of tools should be able to do various analysis works like apogee burn planning, dispersion analysis, ground visibility analysis, and launch window analysis etc. In this presentation, a brief introduction about a design process and analysis software tool development. And simulated calculation results are provided for the geostationary transfer orbit. These software can be used for the next geostationary satellite mission design and development.
A conceptual study about the angle information based orbit determination technique for a geostationary satellite was performed. With an assumption that the simultaneous observing of the earth and nearby stars is possible, we confirmed that the view angles between the earth and stars can be use as inputs for orbit determination process. By the MA TLAB simulation with least square method, the convergence is confirmed. This conceptual study was performed with the COMS for instance. This technique will be able to use as a back-up of ground station's orbit determination or a part of autonomous satellite operation.
This study presents the generation and accuracy assessment of predicted orbital ephemeris based on satellite laser ranging (SLR) for geostationary Earth orbit (GEO) satellites. Two GEO satellites are considered: GEO-Korea Multi-Purpose Satellite (KOMPSAT)-2B (GK-2B) for simulational validation and Compass-G1 for real-world quality assessment. SLR-based orbit determination (OD) is proactively performed to generate orbital ephemeris. The length and the gap of the predicted orbital ephemeris were set by considering the consolidated prediction format (CPF). The resultant predicted ephemeris of GK-2B is directly compared with a pre-specified true orbit to show 17.461 m and 23.978 m, in 3D root-mean-square (RMS) position error and maximum position error for one day, respectively. The predicted ephemeris of Compass-G1 is overlapped with the Global Navigation Satellite System (GNSS) final orbit from the GeoForschungsZentrum (GFZ) analysis center (AC) to yield 36.760 m in 3D RMS position differences. It is also compared with the CPF orbit from the International Laser Ranging Service (ILRS) to present 109.888 m in 3D RMS position differences. These results imply that SLR-based orbital ephemeris can be an alternative candidate for improving the accuracy of commonly used radar-based orbital ephemeris for GEO satellites.
본 논문은 정지궤도위성에 탑재 가능한 저 계산량의 궤도데이터 생성 알고리즘을 제안하고 있다. 제안하는 알고리즘의 기본적인 개념은 지상에서 생성된 기준궤도에 대한 변위 정보를 48시간에 대하여 30분 간격으로 생성한 다음, 위성에 업로드 한다. 위성에서는 업로드된 변위정보를 테이블 형태로 저장하고, 원하는 시간에 근접한 세 개의 데이터 셋을 취한 다음 이차함수 보간법 적용하여 원하는 시간에 대한 변위정보를 계산한다. 생성된 변위 정보는 다시 기준궤도에 더해져 최종적인 궤도성분을 복구하도록 한다. 여기서 기준궤도는 이심율과 궤도 경사각이 0인 이상적인 정지궤도를 의미한다. 본 알고리즘을 이용할 경우 1Hz이상의 속도로 궤도정보를 생성하여 요구하는 탑재체에 공급 할 수 있는 장점이 있다. 본 알고리즘은 48시간에 대한 궤도 변위 정보를 저장하기 위하여 3킬로바이트 이내의 추가적인 메모리를 요구한다. 이러한 수치는 정지궤도위성에서 충분히 지원 가능한 수치로 판단된다.
본 논문에서는 비정지궤도 위성 수와 비정지궤도 위성과 정지궤도 위성간의 각도 차에 따른 간섭정도가 정지궤도 위성망의 성능에 미치는 영향을 BER 성능측면에서 분석하였다. 위성간의 각도와 간섭 영향을 분석하기 위해 정지궤도 위성과 비정지궤도 위성간의 이격 각도를 $1^{\circ}{\sim}8^{\circ}$ 변화시켰으며, 위성수의 영향을 분석하기 위해 비정지궤도 위성 수를 1~4개로 변화시켰다. 이러한 조건에서 실험한 결과 위성간의 각도가 감소하면 할수록 간섭의 영향은 더욱 증가되었으며, 특히 간섭위성과 정지궤도 위성과의 각이 작은 경우 이러한 간섭의 정도는 더욱 심해짐을 확인하였다. 또한, 간섭 위성의 수가 증가하면 할수록 정지궤도 위성 서비스로의 간섭 영향 역시 증가됨을 확인하였다. 하지만 간섭 위성 수 보다는 간섭위성과 이루는 각도가 더 시스템의 성능에 더 큰 영향을 미쳤다.
정지궤도 상의 위성은 지구와 동일한 자전 주기를 가지며, 지구에 대해 상대적으로 고정된 위치에 존재하므로 지구의 동일 지점에 대한 연속적인 관측이 가능하다. GOES-9 위성은 정지궤도에 위치한 기상위성으로, 현재 동경 155도 상에서 대략 1시간 정도의 주기로 지구의 기상 환경을 관측하고 있다. 한편, 한국항공우주연구원에 의해 개발 중인 통신해양 기상위성 1호는 2008년에 개발이 완료, 발사될 예정이며, GOES-9와는 다른 궤도 위치를 점유할 예정이다. 본 연구에서는 동경 155도의 정지궤도 위치에서 관측된 GOES-9 위성 영상을 이용하여, 가정된 통신해양기상위성 1호의 정지궤도 위치에서의 모의 지구 투영 영상을 생성한다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권1호
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pp.122-128
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2007
In this paper, a method of station keeping strategy using relative orbital motion and numerical optimization technique is presented for geostationary satellite. Relative position vector with respect to an ideal geostationary orbit is generated using high precision orbit propagation, and compressed in terms of polynomial and trigonometric function. Then, this relative orbit model is combined with optimization scheme to propose a very efficient and flexible method of station keeping planning. Proper selection of objective and constraint functions for optimization can yield a variety of station keeping methods improved over the classical ones. Nonlinear simulation results have been shown to support such concept.
It has been developed to calculate fuel budget for a geostationary communication and broadcasting satellite. It is quite essential that the pre-launch fuel budget estimation must account for the deterministic transfer and drift orbit maneuver requirements. After on-station, the calculation of satellite lifetime should be based on the estimation of remaining fuel and assessment of actual performance. These estimations step from the proper algorithms to produce the prediction of satellite lifetime. This paper concentrates on the fuel estimation method that was studied for calculation of the propellant budget by using the given algorithms. Applications of this method are discussed for a communication and broadcasting satellite.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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