정지궤도 위성을 이용한 표준시각 동기 서비스에 대한 실시간 궤도결정 기술의 적용

김방엽,이상철,김병교,Kim, Bang-Yeop,Lee, Sang-Cheol,Kim, Byeong-Gyo 통신위성우주산업연구회 2003 Joint Conference on Satellite Communications Vol.2003 No.-

본 연구에서는 정제궤도 위성을 이용한 표준시각동기 서비스에 실시간 궤도결정 기술을 적용하는 방안을 고려하였다. 정지궤도 위성을 이용하여 표준시각 동기신호를 전파하는 연구는 여러 나라에서 진행되고 있는데 3 곳에서의 측정(Trilateration)과 미분 보정(Differential Correction) 방식이 일반적인 방법으로 채택되고 있다. 본 논고에서는 한국항공우주연구원에서 진행중인 표준시각 동기 서비스 연구와 이를 위해 제작중인 실시간 궤도결정 기술을 적용한 실험 소프트웨어에 대해 소개하고자 한다. 실시간 궤도결정 방법을 적용하게 되면 동기신호 전파에 있어서 가장 큰 오차의 원인이 되는 위성궤도 예측 오차를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 본 연구에서는 기존에 궤도 결정을 위해 사용하는 톤 레인징에 의한 위상차 신호와 안테나 각도 대신에 동기신호 자체만을 사용하고 있다. 본 논고에서는 실시간 궤도 결정에 의한 시뮬레이션 결과와 한국항공우주연구원에서 준비중인 실험에 대해서 간략히 소개한다. 그리고 본 연구에서 개발된 기술은 2004 년 4 월에 무궁화위성 2 호를 이용하여 실험을 수행할 예정이다. We examined the applying of real-time orbit determination method to time dissemination service via geostationary satellite. Actually, the geostationary satellite based time dissemination service have been researched in many countries. Also, the trilateration measuring and differential correction technique are generalized. In this paper, we are going to introduce about the time dissemination technique research in KARI. We are developing the time dissemination experiment software, and the real-time orbit determination method was adopted. We expect that the real-time orbit determination method can reduce the predicted satellite position error, which is the one of the main error reason. And we use the time dissemination signal itself as the range data. So, the additional measurements like antenna angle or phase shift of ranging tone are not need, which were measured only by the ground station of each satellite. In this paper, we will introduce the simulated output of real-time orbit determination and the concept of time dissemination service technique in KARI. The developing method will be tested via KOREASAT-2 on April, 2004.

입력추정필터 알고리즘을 적용한 정지궤도 위성의 실시간 궤도결정 기술

김방엽,박봉규,이상철,Kim, Bang-Yeop,Park, Bong-Gyu,Lee, Sang-Cheol 통신위성우주산업연구회 2004 Joint Conference on Satellite Communications Vol.2004 No.-

정지궤도 위성의 실시간 궤도 결정에 입력 추정 필터 알고리즘을 적용하는 방안을 연구하였다. 일반적으로 위성 운용에서는 실시간 궤도 결정을 위해 확정 칼만 필터를 주로 사용한다. 확장 칼만 필터는 일반적인 비선형 문제에 적당하고 구도 조정이 없는 상태의 정지궤도 위성의 궤도 결정에서는 좋은 성능을 발휘한다. 그러나 위성에 궤도 조정이 있게 되면 추정 오차가 커지는 단점이 있다. 입력 추정 필터 알고리즘은 주로 기동하는 목표물을 추정하는 미사일에 많이 사용되어왔다. 이 알고리즘은 목표물이 언제든지 불규칙한 기동을 할 수 있다고 가정하고 필터 뱅크를 구성한다. 이 필터 뱅크는 여러 개의 가능한 추정 값을 만들어 내고 그 결과들을 확장 칼만 필터 결과와 비교하여 최적의 상태 값으로 갱신되도록 한다. 본 논문에서는 확장 칼만 필터만을 사용한 경우와, 입력 추정 필터를 같이 사용한 경우를 시뮬레이션 하여 그 결과를 비교해보도록 한다. 이러한 과정을 통해, 특히 남북 위치추정 기동 시에 입력 추정필터가 추정 정밀도 향상에 기여할 것으로 기대한다. We examined the applying of Input Estimation Filter (IEF) algorithm to the real-time orbit determination for a geostationary satellite. Generally, the Extended Kalman Filter (EKF) algorithm has been used to the real-time orbit determination in satellite operation. The EKF algorithm is good for the general non-linear estimation problem and robust to the geostationary orbit determination during the non-maneuvering period. But when the orbital maneuvers were occurred, the ordinary EKF shows some large errors. The IEF algorithm has been used to the missile for the tracking of maneuvering target. This algorithm assumes that the target can shows irregular maneuvering motion any time and configures a bank of filters. The filters in the bank generate many possible estimated statuses and compare to the EKF solution, and the best estimated status were adapted and updated finally. In this power, we are going to show the simulation results of the real-time orbit estimation output using EKF only and with IEF algorithm. Through the comparing the results we could expect that IEF algorithm can increase the estimation accuracy especially when the north-south stationkeeping maneuver.

기상 탑재체의 Star Sensing 기능을 이용한 정지궤도 위성의 궤도결정 기술 연구

김방엽(Bang-Yeop Kim),이호형(Ho-Hyung Lee) 한국항공우주연구원 2005 항공우주기술 Vol.4 No.2

표준시각 전파 위성의 EKF 실시간 궤도 결정

김방엽(Bang-Yeop Kim) 한국항공우주연구원 2004 항공우주기술 Vol.3 No.1

원격지의 시각동기를 위한 일반적인 방법에 대한 고찰

김방엽(Bang-Yeop Kim),이상철(Sang-Cherl Lee) 한국항공우주연구원 2003 항공우주기술 Vol.2 No.1

정지궤도 위성의 LAE Burn Strategy Planning

김방엽(Bang-Yeop Kim),이호형(Ho-Hyoung Lee) 한국항공우주연구원 2007 항공우주기술 Vol.6 No.2

정지궤도 위성의 전이궤도 해석 과정의 중요한 부분인 LAE(Liquid Apogee Engine, 액체원지점엔진) 분사전략 수립을 위한 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램에서 다루고 있는 LAE 분사전략 수립은 전이궤도 해석의 첫 단계로서, 초기 전이궤도 요소와 지상 TT&C 중계소의 위치, 위성체 성능 파라미터를 입력받아 여러 제한 조건을 만족하면서 선택 가능한 분사 전략들을 계산하는 과정이다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 일반적인 LAE를 사용하는 정지궤도 위성을 대상으로 하였으며 최대 여섯 개의 예비 분사 전략과 최대 6회까지 LAE를 분사하는 상황을 가정하였다. 본 프로그램에서 입출력 부분에는 MS-엑셀이 사용되었으며 계산 과정은 MATLAB 함수를 사용하여 구현되었다. A program for LAB (liquid Apogee Fngine) firing strategy calculation was developed. This program can be used as the first stage of transfer orbit analysis, which process receives input parameters as like initial orbit elements, ground IT&C stations positions, satellite performances and makes firing user-selectable strategies. The developed program is dedicated to GEO satellites which using LAE generally and it can calculate six hick-up strategies and deals situation its maximum firing number is six. The MS-EXCEL software was used for the input and output process. And the numerical calculation part was embodied with MATLAB functions.

인공위성의 공전을 이용한 화성의 비대칭 중력 포텐셜 계수 추정

김방엽(Bang-Yeop Kim),김응현(Eung-Hyun Kim),김병교(Byung-Kyo Kim) 제어로봇시스템학회 2001 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2001 No.12

우주환경변화가 천리안위성에 미치는 영향 I_기상탑재체

권은주,김방엽,Gwon, Eun-Ju,Kim, Bang-Yeop 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2

천리안위성은 2010년 6월 발사되어 지구적도상공 약36,000km, 동경 128.2도에 위치하고 지구 자전 방향으로 지구와 같은 속도로 회전하며 24시간 한반도를 관측하는 정지궤도위성이다. 정지궤도위성은 높은 고도로 인하여 태양활동 변화에 따른 태양풍, 고에너지 전자 등에 의한 영향을 직접적으로 받는 환경에 놓여있다. 과거 사례들로부터 정지궤도위성의 오작동은 태양활동에 의해 다양한 현상으로 발생될 수 있다는 사실도 밝혀졌다. 본 연구에서는 2013년 태양활동 극대기를 대비하여 태양활동 변화가 천리안위성의 탑재체에 끼치는 영향에 대해 조사되었다. 천리안위성은 기상 해양관측을 위한 광학탑재체와 통신서비스를 위한 통신탑재체로 이루어져있다. 이 중 우리는 2011년에 발생된 X등급의 태양폭발 규모에 따라서 기상관측을 수행하는 기상탑재체 상태가 태양폭발이 없는 기간의 상태와 어느 정도 차이를 보이는지 분석하였다. 2011년에 발생된 경보는 3단계 10회, 4단계 2회로 발생빈도가 증가하는 추세이다. 4단계 경보의 태양폭발에도 천리안위성은 모든 부분에서 정상운영을 유지하고 있다. 이번연구를 통해 태양폭발 규모에 따른 기상탑재체의 영향 정도를 가시화하여 앞으로 발생 가능한 문제를 예측하고 대비함으로서 안정적인 위성운영을 도모하고자 한다.

Characteristics of the Real-Time Operation For COMS Normal Operation

조영민,박철민,김방엽,이상철,Cho, Young-Min,Park, Cheol-Min,Kim, Bang-Yeop,Lee, Sang-Cherl Korea Society of Satellite Technology 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.1

Communication Ocean Meteorological Satellite (COMS) has the hybrid mission of meteorological observation, ocean monitoring, and telecommunication service. The COMS is located at $128.2{\circ}$ east longitude on the geostationary orbit and currently under normal operation service since April 2011. In order to perform the three missions, the COMS has 3 separate payloads, the meteorological imager (MI), the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI), and the Ka-band communication payload. The satellite controls for the three mission operations and the satellite maintenance are done by the real-time operation which is the activity to communicate directly with the satellite through command and telemetry. In this paper the real-time operation for COMS is discussed in terms of the ground station configuration and the characteristics of daily, weekly, monthly, seasonal, and yearly operation activities. The successful real-time operation is also confirmed with the one year operation results for 2011 which includes both the latter part of the In-Orbit-Test (IOT) and the first year normal operation of the COMS. 통신, 해양, 기상의 세 분야 복합 임무를 수행하는 천리안위성(Communication Ocean Meteorological Satellite: COMS)은 정지궤도 동경 $128.2{\circ}$에서 2011년 4월부터 현재 정상 운영 임무를 수행하고 있다. 세 임무를 수행하기 위해 천리안위성에는 3가지 탑재체인 기상탑재체(Meteorological Imager: MI), 해양탑재체(Geostationary Ocean Color Imager: GOCI), 통신탑재체(Ka-band communication payload)가 실려 있다. 세 가지 임무 운영과 위성 유지 관리를 위해 위성 관제가 실시간 운영으로 수행된다. 위성 실시간 운영은 명령과 원격측정자료를 통해 위성과 직접 통신하는 업무이다. 본 논문에서는 천리안위성의 실시간 운영 특성으로 지상국 장비 구성과 일일, 주간, 월간, 계절별, 연간 운영 업무 특성을 논하였다. 천리안위성의 궤도상 시험(In-Orbit-Test: IOT) 말기와 정상 운영 첫 해가 포함되는 2011년의 1년간 운영 결과에 대한 토의를 통해 성공적인 실시간 운영 결과 확인도 제시하였다.

아리안-5 발사체를 이용한 통신해양기상위성 발사

이호형(Ho-Hyung Lee),김방엽(Bang-Yeop Kim),최정수(Jung-Su Choi),한조영(Cho-Young Han) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.3

아리안-5 발사체를 이용한 통신해양기상위성 발사에 대하여 소개되었다. 먼저, 통신해양기상위성이 간단히 소개되고, 20%의 추력 향상을 위한 아리안-5G 발사체의 발칸-1 엔진으로부터 아리안-5ECA 발사체의 발칸-2 엔진으로의 개량에 대한 상세한 설명을 포함하여 아리안 5 발사체에 대하여 소개되었다. 그 다음 통신해양기상위성의 발사과정에 대하여 소개되었다. 아리안-5 발사체는 남미 프랑스령 기아나의 쿠루시에 있는 기아나스페이스센터에서 발사된다. 위성처리시설에서 최종점검을 마치면 같은 건물 내의 위험처리시설로 옮겨져 연료를 주입하고, 그곳에서 발사체 어댑터에 결합된 후 최종조립건물로 이동된다. 최종조립건물 내의 발사 테이블 위에서 조립되는 발사체 위에 같이 발사될 위성들이 결합된 후 발사 테이블이 발사체를 싣고 발사대로 이동하여 발사한다. 발사체가 비행하는 동안의 비행 과정에 대해서도 소개되었다. The launch of the COMS by using Ariane-5 launch vehicle is introduced. First, the COMS is introduced briefly, and then, the Ariane-5 launch vehicle is introduced including detail description of the improvement of Vulcain-1 engine of Ariane-5G to Vulcain-2 engine of Ariane-5ECA for 20% increase of thrust. Then, the launch process of the COMS is introduced. The COMS will be launched from the Guiana Space Center in Kourou, French Guiana. After the final check at PPF the COMS is transferred to HPF in the same building for fueling, and it is integrated to the launch vehicle adaptor at HPF, too. Then, this assembly is transferred to Final Assembly Building. After the satellites to be launched together are integrated to the launch vehicle on the launch table in the Final Assembly Building, the launch table loaded with the launch vehicle is moved to the launch pad for launch. The events during the launch vehicle flight is also introduced.