정지궤도 위성의 자동운용을 위한 위치결정 시스템의 개념연구

이상철(Sang-Cherl Lee),주광혁(Gwanghyeok Ju),김방엽(Bang-Yeop Kim),박봉규(Bong-Kyu Park) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.11

현재 240여기의 상업용 정지궤도 통신위성이 운용 중에 있지만, GPS 동의 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 정지궤도 위성의 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. Even more than 240 commercial geostationary communication satellites currently on orbit at the higher location than the GPS orbit altitude perform their own missions only by the support of the ground segment because of weak visibility from GPS. In addition, the orbit determination accuracy is very low without using two or more dedicated ground tracking antennas in intercontinental ground segment, since the satellite hardly moves with respect to the ground station. In this paper, we propose the GSPS(Geostationary Satellite Positioning System) in circular orbits of two sidereal days period higher than the geosynchronous orbit for orbit determination and autonomous satellite operation. The GSPS is conceived as a ranging system in that unknown positions of a geostationary satellite can be acquired from the known positions of the GSPS satellites. Each GSPS satellite transmits navigation data, clock data, correction data, and geostationary satellite command to control a geostationary satellite.

정지궤도복합위성 개발 현황

최재동,박종석,장성수,박봉규,김정아,이상률 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

정지궤도복합위성개발은 천리안위성의 임무연속성 유지 및 지속적인 국내 정지궤도 위성수요에 대한 독자개발기술 확보를 위해 2011년부터 시작되었으며, 2017년 발사예정인 2A위성과 2018년 발사예정인 2B위성 2기를 동시에 개발한다. 정지궤도복합위성 2A는 천리안위성 기상관측임무의 연속성유지, 실시간 예보를 위한 짧은 관측주기, 고해상도 영상데이터 확보 및 위험기상 조기탐지등의 기상관측임무를 갖는다. 정지궤도복합위성 2B는 한반도 주변의 지속적인 해양환경 관측 및 환경오몀 관측임무를 갖는다. 해양탑재체(GOCI-Ⅱ)는 한반도 주변 해양 환경의 연속적인 관측임무를 가지며, 환경탑재체(GEMS)는 기후변화에 의해 발생되는 장ㆍ단기 환경영향 감시 및 에어로졸 및 가스등의 이동경로 추적을 통한 지구환경 오염분석을 주목적으로 한다. 본 논문에서는 현재 개발중인 정지궤도복합위성의 각 탑재체별 주요임무 분석과 위성체 및 탑재체 성능요구조건을 만족시키기 위하여 현재까지 진행된 2A/2B위성의 시스템 설계결과가 제시되었다. The GEO-KOMPSAT-2 program has been started in 2011 for the continuity of the COMS mission and to secure independent development capability to meet domestic Geostationary satellite demands. This program develop two satellites with target launch dates 2017 for GEO-KOMPSAT-2A satellite and 2018 for GEO-KOMPSAT-2B satellite simultaneously. The GEO-KOMPSAT-2A satellite has meteorological mission to maintain continuous monitoring of imagery, the high temporal resolution to improve now-casting capability, monitoring of imagery, and extracting of meteorological products with multi-spectral imager, early detection of special weather. The GEO-KOMPSAT-2B satellite have ocean monitoring mission and earth environment monitoring mission. The Geostationary Ocean Color Imager-Ⅱ(GOCI-Ⅱ) payload for ocean monitoring mission have continuous monitoring of marine environments around Korean peninsular, and Geostationary Environment Monitoring Spectrometer(GEMS) for Earth environment monitoring mission is to monitor of long-term/short-term environmental impacts driven by climate change, by tracking of transport of aerosol and gases etc. In this study, the genetic algorithm was used to get the maneuver time and delta-V for decreasing a collision probability from the approaching uncontrolled object with considering of orbit determination accuracy. In this study, it provide the mission analysis results for each payload, and also it provide the system concept design results which have been studied to meet the performance requirement specification for the 2A/2B satellites.

지구정지궤도의 사적 거래의 국제법상 지위에 관한 연구

신홍균 ( Hong Kyun Shin ) 한국항공우주정책.법학회(구 한국항공우주법학회) 2014 한국항공우주정책·법학회지 Vol.29 No.2

지구정지궤도는 위성통신과 방송을 위한 필수요소로서 ITU 체제가 그 관리의 중심이다. ITU체제는 지구정지궤도를 이용하고자 하는 주관청의 사전신청 및 조정 의무를 규정하고 있으며, ITU 사무국과 RRB는 등록원부 등재 및 삭제를 통해서 정지궤도 이용권을 관리하고 있다. 등록원부에 등재된 위성망 정보는 관련 주관청과의 조정의 결과에 따라서 그 지위가 달라진다. ITU 무선규칙은 위성망 정보를 등재한 주관청이 실제로 위성을 운용하는가의 여부에 따라서 등재정보가 삭제 또는 변경되도록 하여 지구정지궤도가 필요한 주관청이 실질적으로 사용할 기회를 보장하고 있다. 그러나 위성망을 신청하는 주관청 국가의 국적과 지구정지궤도에서 실제로 운용되는 인공위성의 국적이 같아야 한다는 규정이 없으며, 또한 위성망을 신청한 주관청 국가와 인공위성간의 연결관계에 관한 규정도 없고, 주관청과 위성망 소유 기업간의 연결 관계에 관한 규정도 없다. 이러한 상황에서 지구정지 궤도를 둘러싼 분쟁은 사실상 주관청만이 아니라 기업이 등장하는 조정을 통해서 해결되고 있다. 그 결과는 위성 궤도를 거래하는 사실상의 이차 시장의 등장이다. 이차 시장의 존재는 기존의 ITU 무선규칙 및 사무국과 RRB의 역할에 따른 제도적 틀의 한계를 입증한다. 예컨대 RRB는 제13.6조를 적용하지 않기로 결정하고, 당사자간의 조정을 촉구하는 것으로 자신의 업무를 한정한 바 있고, 주관청간의 위성망 거래가 합법임을 사실상 인정하고 있다. ITU의 무선규칙상또한 RRB의 방침상 인공위성과 궤도의 그러한 거래는 위법이 아니다. 무궁화위성 3호의 국적이 대한민국이더라도 홍콩 소재 기업이 다른 주관청과 합의하여 그 주관청 명의의 위성망 신청하에 무궁화 위성 3호를 사용하고있다의 증거로 사용할 수 있다. 무궁화 위성 3호의 매각이 국내법 위반이어서 매각계약 자체가 무효라 하더라도 마찬가지이다. 이제 동경 116도의 Ka 밴드 이용권은 ITU가 주관하는 분양시장이 아니라ITU가 등기소 역할만을 하는 장외시장에 나온 매물이다. The rights and obligations of the Member States of ITU in the domain of international frequency management of the spectrum/orbit resource are incorporated in the Constitution and Convention of the ITU and in the Radio Regulations that complement them. These instruments contain the main principles and lay down the specific regulations governing the major elements such as rights and obligations of member administrations in obtaining access to the spectrum/orbit resource, as well as international recognition of these rights by recording frequency assignments and, as appropriate, any associated orbits, including the geostationary-satellite orbits used or intended to be used in the Master International Frequency Register (MIFR) Coordination is a further step in the process leading up to notification of the frequency assignments for recording in the MIFR. This procedure is a formal regulatory obligation both for an administration seeking to assign a frequency in its network and for an administration whose existing or planned services may be affected by that assignment. Regulatory problem lies in allowing administrations to fulfill their “bringing into use” duty for preserving his filing simply putting any satellites, whatever nationlity or technical specification may be, into filed orbit. This sort of regulatory lack may result in the emergence of the secondary market for satellite orbit. Within satellite orbit secondary market, the object of transaction may be the satellite itself, or the regulatory rights in rem, or the orbit registered in the MIFR. Recent case of selling the Koreasat belongs to the typical example of orbit transaction between private companies, the legality of which remains doubtedly controversial from the perspective of international space law as well as international transaction law. It must be noted, however, that the fact is the Koreasat 3 and its filed orbit is for sale.

천리안위성의 궤도 및 주파수 국제등록과 우주물체 등록

박응식,백명진 한국항공우주연구원 2012 항공우주산업기술동향 Vol.10 No.1

국내 독자적인 기상 및 해양관측의 필요성 증대, 통신위성의 수요충족 및 정지궤도위성 기술확보를 위하여 지난 2003년부터 천리안위성의 개발이 시작되었고 지난 2010년 6월 27일(한국시간)에 성공적으로 발사되었다. 이로써 우리나라는 세계 7번째 기상위성 보유국이면서 세계 10번째 통신위성 자체개발국이고 세계 최초의 정지궤도 해양관측위성 개발국이 되는 쾌거를 이루었다. 이러한 천리안위성의 성공적인 임무수행을 위해 사전에 소요되는 궤도 및 주파수 자원의 사전 확보가 이루어져야 하며 이와 관련된 국제등록업무를 필수적으로 수행하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 일반적인 정지궤도위성의 궤도 및 주파수 등록절차를 소개하고, 천리안위성의 국제 위성망 등록을 위하여 지난 2004년의 사전공표자료 국제전기통신연합(ITU) 제출부터, 주변국과의 위성망 조정, 위성망 조정자료 국제등록, 위성망 통고서 등록 및 공표 현황까지의 전과정을 소개하고 추가적으로 국내외 우주물체등록 현황도 소개한다. COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite) satellite development program had been started in 2003 for the enlargement of meteorological & ocean observation demand, satisfying the need of communication satellite, and the improvement of geostationary satellite technology, and had been successfully launched in 27 June 2010(korea time). Now Korea is the 7th country of owing geostationary meteorological satellite in the world, the 10th country of developing communication satellite locally in-house in the world and the first country of developing ocean monitoring geostationary satellite.COMS orbit and frequency must be secured in advance and its registration at ITU is essential for its successful mission. In this paper, general registration process for orbit and frequency and Advanced Publication Information submitted in 2004 to ITU is introduced, and the status of satellite network coordination with neighboring countries, registration of Coordination Document, Notification, and Publication is introduced. Additionally, domestic and international registration of objects launched into outer space is introduced.

4차 산업혁명과 정지궤도 위성의 이용

장석영(Chang, Sok Young) 동아대학교 법학연구소 2021 東亞法學 Vol.- No.90

4차 산업혁명 시대에는 정지궤도 위성을 활용한 정보통신 사업, 위성항법 시스템을 통한 위치정보 제공이 매우 중요해질 것이다. 그러나 지구정지궤도는 국가들이 가장 선호하는 궤도이며, 정지궤도 위성을 운영하기 위해서는 지구정지궤도의 자리와 주파수를 확보해야 하지만, 이 두 가지는 모두 한정된 천연자원이며 이미 포화상태에 이르고 있다. 따라서 ITU에서 규율하고 있는 지구정지궤도 자리와 주파수의 할당 방식에 대해 잘 이해할 필요가 있다. 지구정지궤도 자리와 주파수의 할당 방식에는 선착순 방식과 사전 배분 방식이 있지만, 아직 대부분의 경우에 선착순 방식이 이용되고 있다. 선착순 방식에 따른 정지궤도 자리의 할당과 영구적이고 배타적 이용방식이 유지되는 한 궤도 자리는 계속해서 부족해질 수밖에 없으며, 이를 개선하기 위해서는 국가들의 합의가 이루어져야 할 것이다. 또한 한국의 경우 국제규범 변화 속도에 맞춰 우리나라의 최신 기술을 뒷받침할 수 있는 법률적인 검토가 지속적으로 이루어져야 할 것이다. As we enter the Fourth Industrial Revolution, geostationary orbit satellites for satellite communication and navigation system has become more important than ever. To launch and operate geostationary satellites, the operator should apply for orbital slots, however, there are not many spaces left as the geostationary orbit remains the most preferred orbit by the operators. Therefore, it is necessary to understand the filing mechanism for geostationary orbital slots according to the ITU instruments. The main reasons for congested orbit are the allocation of orbital slots on a first-come, first-served basis and the indefinite use of allocated slots. Since the space industry, especially the satellite sector, is rapidly evolving, it is time to think about possible ways to improve the allocation system for equitable access of all countries to the geostationary orbit.

정지궤도위성 탑재용 실시간 궤도요소 생성기

박봉규(Bong-Kyu Park),양군호(Koon-Ho Yang) 한국항공우주연구원 2009 항공우주기술 Vol.8 No.2

본 논문은 정지궤도위성에 탑재 가능한 저 계산량의 궤도데이터 생성 알고리즘을 제안하고 있다. 제안하는 알고리즘의 기본적인 개념은 지상에서 생성된 기준궤도에 대한 변위정보를 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 1㎐이상의 속도로 궤도정보를 생성하여 요구하는 탑재체에 공급 할 수 있는 장점이있다. 본 알고리즘은 48시간에 대한 궤도 변위 정보를 저장하기 위하여 3킬로바이트 이내의 추가적인 메모리를 요구한다. 이러한 수치는 정지궤도위성에서 충분히 지원 가능한 수치로 판단된다. This paper proposes an on-board orbit data generation algorithm for geostationary satellites. The concept of the proposed algorithm is as follows. From the ground, the position and velocity deviations with respect to the assumed reference orbit are computed for 48 hours of time duration in 30 minutes interval, and the generated data are up-loaded to the satellite to be stored. From the table, three nearest data sets are selected to compute position and velocity deviation for asked epoch time by applying 2<SUP>nd</SUP> order polynomial interpolation. The computed position and velocity deviation data are added to reference orbit to recover absolute orbit information. Here, the reference orbit is selected to be ideal geostationary orbit with a zero inclination and zero eccentricity. Thanks to very low computational burden, this algorithm allows us to generate orbit data at 1㎐ or even higher. In order to support 48 hours autonomy, maximum 3K byte memory is required as orbit data storage. It is estimated that this additional memory requirement is acceptable for geostationary satellite application.

정지궤도위성의 완전 전기추진시스템 적용방안 연구

최재동,박봉규 항공우주시스템공학회 2022 항공우주시스템공학회지 Vol.16 No.5

정지궤도위성의 추진시스템은 전이궤도에서 궤도상승, 정상 운영모드에서 남/북방향, 동/서방향 궤도위치유지 및 모멘텀 덤핑을 위해 일반적으로 사용된다. 최근 정지궤도위성에 완전 전기추진시스템을 적용할 경우 화학추진시스템 보다 탑재체의 탑재용량이 약 40% 증가 할 수 있어 정지궤도 위성에 전기추진시스템의 활용이 점차 증가 되고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 전기추진시스템의 사용이 모든 정지궤도위성에 적용하기에는 여러 제약 조건이 있어 위성 임무에 따라 이에 적합한 추진시스템을 적용하여 왔다. 본 연구에서는 완전 전기추진시스템 적용한 국내 정지궤도위성 개발 시 고려되어야 할 정지궤도위성의 운영제약조건 분석, 전기추력기에 의한 오염영향, 방사선 노출에 따른 부품배치 고려 및 제어메카니즘 설계, 전기추력기용 고전압 제어유닛의 부동접지 설계방안들이 분석되었다.

정지궤도복합위성(GK2A)의 열진공 시험 및 시험 예측에 관한 연구

전형열(Jun, Hyoung Yoll),김정훈(Kim, Jung-Hoon),현범석(Hyun, Bum-Seok),박근주(Park, Keun Joo) 한국항공우주연구원 2018 항공우주산업기술동향 Vol.16 No.1

정지궤도복합위성(GK2A)는 한국항공우주항우연이 독자적으로 개발하는 3.5톤급의 국내 최초의 정지궤도 위성이다. GK2A는 기상관측을 주 임무로 수행하며, 2010년 발사되어 현재 운용중인 천리안 위성을 대체하기 위해 개발 중이다. 2018년 하반기에 Ariane 5호 발사체를 이용하여 발사될 목표로 현재 조립 및 환경시험을 수행 중에 있다. 2018년 5월 8일, 열진공 시험을 완료하였으며, 이 열진공 시험은 열제어 설계 검증, 열제어 하드웨어 작동 검증, 열해석 모델 보정 및 우주궤도환경하에서 위성전반에 대한 기능 시험을 주목적으로 한다. GK2A 위성의 열진공 시험은 한국항공우주연구원에서 자체 개발한 대형 열진공 챔버를 이용하여 수행되었다. 또한 정지궤도에서의 외부 열유입량을 모사하기 위해, 위성의 남쪽과 북쪽 방열판위에 각각 독립된 액화질소 및 질소가스를 이용하는 히팅플레이트를 장착하였다. 본 논문에서는 정지궤도복합위성의 열진공 시험 방법, 열진공 시험 예측을 위한 모델링, 열진공 시험 예측 및 실제 열진공 시험에 관해 다루고자 한다. KARI is developing independently GEO-KOMPSAT-2A(GK2A), which is the first 3.5 ton class geostationary satellite in Korea. The mission of GK2A is the meteorological observation and it will take over the meteorological mission of COMS launched at 2010. GK2A has been performing the environmental tests and will be launched the end of this year by Ariane 5 launcher. The thermal vacuum test was conducted until 8th May 2018 to validate thermal control design, to validate satellite functions under the simulated space environments and to obtain data for thermal model correlation. The thermal vacuum test was carried out by using the large thermal vacuum chamber developed by KARI. Additionally, the radiating(or heating) plates were installed on the front of the north and south panel of GK2A in order to simulate the external solar flux at the geostationary orbit. The temperatures of the plates were controlled by circulating GN2 and LN2. This paper describes the thermal vacuum test method, the thermal modelling, the test prediction and the test results of GK2A.

정지궤도 복합위성 탑재용 궤도정보 생성기 정밀도 해석

박봉규(Bong-Kyu Park),최재동(Jae Dong Choi),안상일(Sang Il Ahn),김방엽(Bang Yeop Kim) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.2

정지궤도복합위성은 천리안위성에 비하여 고품질의 영상품질을 요구하며 지구센서 대신 별센서의 사용으로 인하여 고정밀의 탑재용 궤도정보생성이 요구된다. 이는 고정밀의 궤도결정이 바탕이 되어야 한다. 천리안위성의 경우는 항공우주연구원에 설치된 추적 안테나를 이용하여 레인징을 수행하고 이를 바탕으로 궤도결정을 수행하였다. 정지궤도복합위성의 정밀한 궤도결정을 위하여 항공우주연구원에서는 축섬에 새로운 추적장비를 준비중에 있다. 본 논문에서는 대전과 축섬에 위치한 정지궤도복합위성을 가정하여 궤도결정을 수행했을 경우 궤도결정 및 예측 오차와 테이블 방식의 탑재용궤도정보 생성기의 궤도정밀도를 분석하였다. 본 논문에서는 공분산해석과 수치적인 방법을 통하여 궤도정밀도를 해석하였다. 두 해석결과를 종합하여 최종적인 궤도오차를 산출하였다. GEO-KOMPSAT2 shall provide higher quality of image than the COMS and uses star tracker instead of earth sensor, which requires precise onboard orbit information. This requires precise on-ground orbit determination. For COMS, orbit determination is performed using the ranging data obtained from tracking system located in DAEJON. For accurate orbit determination of GEO-KOMPSAT2, KARI is building a secondary tracking station in CHUUK Islands. In this paper, the achievable accuracy of table based onboard orbit parameter generator which interpolates orbit data obtained from on-ground orbit determination using tracking data collected from two ground stations. Two types of approaches have been applied; covariance analysis and numerical analysis. By combining two analysis results, total orbit error has been estimated.

정지궤도 자료중계위성과 광통신탑재체 동향

김정아(Kim, Jongah) 한국항공우주연구원 2020 항공우주산업기술동향 Vol.18 No.1

본 논문에서 살펴본 정지궤도 자료중계위성은 저궤도위성의 효율적인 운영을 위해 정지궤도위성과 저궤도위성 사이의 위성간통신을 이용하여 저궤도 위성데이터의 중계통신시스템으로 활용되고 있다. 여기에 우주선진국들은 주로 우주에서 통신되는 위성간통신에 레이저통신을 구현하기 위한 광통신탑재체의 개발을 활발히 진행하고 있다. 광통신탑재체의 최근 동향 연구를 통해 우리나라의 우주개발에서 레이저통신을 활용하기 위해 많은 연구와 준비가 필요해 보인다. The geostationary data relay satellite is applied to support LEO satellites as data relay communication system using inter-satellite link between GEO satellite and LEO satellite in order to operate efficiently satellites in low earth orbit. The space advanced countries have actively developed the optical communication payload to realize a laser communication in inter-satellite link mainly communicated in space. The study on recent trends of the optical communication payloads shows us to need a preparation to make use of laser communication in a space development of Korea.