아리랑위성 2호, 5호의 우주파편 충돌회피기동 주기 분석

김은혁(Eun-Hyouek Kim),김해동(Hae-Dong Kim),김은규(Eun-Kyou Kim),김학정(Hak-Jung Kim) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.11

본 논문에서는 현재 운용 중인 아리랑위성 2호와 발사예정인 아리랑위성 5호의 우주파편 충돌 회피기동 주기를 분석하였다. 이때, 각 위성들의 임무궤도 특성, 충돌 회피 여유시간, 허용 충돌확률, 위치 불확실성 등의 인자들의 변화에 따라 분석을 수행하였다. 또한, 결과의 타당성을 검증하기 위해 실제 1년 동안 생성된 NORAD TLE 카탈로그(catalog) 상의 우주 물체들과 아리랑위성 2호와의 충돌 회피기동 주기를 계산하였다. 분석 결과, 두 위성 모두 연중 약 1회 충돌 회피기동이 요구됨을 확인할 수 있었으며, 계산 인자들의 변화에 따른 결과 분석을 통해 추후 발사 예정인 저궤도 위성들의 충돌 회피기동 주기 예측 정밀도를 향상시키기 위한 방안들을 제시하였다. In this paper, a collision avoidance maneuver frequency for the KOMPSAT-2 and the KOMPSAT-5 is analyzed. For the statistical prediction of the avoidance maneuver frequency, mission orbits, responsive time, accepted collision probabilities, and positional uncertainties of primary and secondary objects are considered. In addition, the collision avoidance maneuver frequency of the KOMPSAT-2 is compared to the case that NORAD catalog during one year is used to calculate that of the KOMPSAT-2. As a result, the collision avoidance maneuver frequency is one per year on average and effective factors on the statistical prediction of the avoidance maneuver frequency are investigated. Efforts to improve its prediction accuracy are also discussed.

다목적 실용위성 1호의 임무계획 및 자동 명령계획표 생성기 개발

김해동(Kim Hae-Dong),최해진(Hae-Jin Choi),김은규(Eun-Kyou Kim) 한국항공우주학회 2002 韓國航空宇宙學會誌 Vol.30 No.1

자동 궤도운용 시스템 개발

김해동(Hae-Dong Kim),정옥철(Ok-Chul Jung),김은규(Eun-Kyou Kim),방효충(Hyochoong Bang) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.9

본 논문에서는 자동으로 궤도를 결정하고, 신뢰성을 판정한 후 임무계획, 위성추적, 위성위치 표시에 사용하도록 갱신하며, 안테나 추적을 위해 필요한 여러 가지 형태의 궤도데이터 파일을 생성하는 ‘자동 궤도운용 시스템 (KGS automated Operational Orbit Processing System, KOOPS)’의 개발 내용 및 실제 운용 결과를 기술하였다. 개발된 본 시스템은 다양한 형태의 궤도추적 데이터를 처리할 수 있으며, 각 위성 시스템에 따라 필요한 다양한 전처리 및 후처리 프로세스들을 각 위성 별로 개별적으로 설정할 수 있기 때문에 여러 기의 서로 다른 임무를 가진 “다중, 복합” 위성 궤도운용 시스템으로 적용이 가능하다. 아리랑 1호 및 아리랑 2호의 추적 및 임무계획을 위한 비행역학 시스템으로써 적용되어 운용한 결과, 임무운용의 효율성 및 안정성을 크게 높이고, 인력 소요를 대폭 줄이는 효과를 얻을 수 있었다. 본 시스템의 개발 과정과 실제 적용을 통해 얻은 경험은 향후 보다 효율적이고 자동화된 “통합지향형 범용” 비행역학 시스템 개발에 직접 활용될 수 있을 것으로 사료된다. This paper describes the development of an automated operational orbit processing system (KGS automated Operational Orbit Processing System, KOOPS), which can determine, evaluate, update, and generate the orbit data automatically. Developed system can be applied to the multi satellite mission operations as a generic satellite orbit processing system in that the KOOPS has a capability to process various kinds of tracking data and assign pre and post processes according to the satellite system respectively. Results of applying the KOOPS to the KOMPSAT-l and KOMPSAT-2 mission operations show that man power is greatly reduced and the efficiency and stability of the mission operations are significantly increased. The experiences to develop the KOOPS and operate multi satellite missions using this system can be applied to enhance the multi and generic flight dynamics system further.

위성 임무 운영의 패러다임 변화

최해진(Hae-Jin Choi),김은규(Eun-Kyou Kim),우선희(Sun-Hee Woo) 한국항공우주학회 2019 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2019 No.11

아리랑 1호 임무기간 3년 동안의 궤도변화 분석

김해동(Hae-Dong Kim),최해진(Hae-Jin Choi),김은규(Eun-Kyou Kim) 한국항공우주학회 2003 韓國航空宇宙學會誌 Vol.31 No.10

다목적 실용위성 1호의 임무계획 및 운영

김해동(Hae-Dong Kim),최해진(Hae-Jin Choi),김은규(Eun-Kyou Kim) 한국항공우주학회 2001 韓國航空宇宙學會誌 Vol.29 No.7

아리랑위성 2호 초기운용 및 임무기간 중 궤도 분석

김해동(Hae-Dong Kim),정옥철(Ok-Chul Jung),김은규(Eun-Kyou Kim) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.9

본 논문에서는 지난 2009년 9월 30일 3년간의 정상임무 운영을 성공적으로 종료하고 연장임무 운용 중인 아리랑위성 2호의 실제 궤도데이터를 이용한 초기운용 및 임무기간 중 궤도분석 결과를 기술하였다. 초기 궤도운용을 위한 준비 및 수행결과들에 대해 중점을 두었으며, 동일 임무궤도 상에서 운용되었던 아리랑위성 1호와의 정상임무 기간 동안 서로 다른 우주환경(특히 태양활동)이 궤도변화에 미치는 영향력을 비교, 분석하였다. 본 논문에서 정리된 내용들은 추후 저궤도상에서 운용될 아리랑위성 시리즈(3호, 5호 3A호 등)들의 초기 및 정상 임무기간 동안 궤도운용 시 안정성과 효율성을 높이는데 주요 참고 자료가 될 것으로 사료된다. In this paper, results on the orbit analysis for the KOMPSAT-2 satellite using a real orbit data during the LEOP and normal mission lifetime are presented. In particular, the preparation and performance of an orbit operations during the LEOP is emphasized and the effects of space environments (i.e., Solar activity) on orbit evolutions are investigated comparing to those of the KOMPSAT-1 satellite. The summarized results in this paper would be an important reference to improve the stability and effectiveness of satellite operations during the LEOP and normal mission lifetime in case of LEO satellites such as successors of KOMPSAT-2 (i.e., KOMPSAT-3, KOMPSAT-3A, KOMPSAT-5).

아리랑 1호 탑재 GPS 수신기의 궤도 상 성능 분석

김해동(Hae-Dong Kim),이진호(Jin-Ho Lee),김은규(Eun-Kyou Kim),최해진(Hae-Jin Choi) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.7

본 논문에서는 6년째 운용되고 있는 아리랑 1호에 탑재된 GPS 수신기의 실제 궤도 상 성능을 분석하였다. 수신기의 환경변수 설정에 따라 지상에서 수행하는 궤도결정 정밀도 변화, GPS 위성 가시성들을 분석하였으며, 실제 궤도에서 운영 중 관측되는 문제점에 대해서 기술하였다. 분석 결과, 항행해를 구하는 Position Fix Algorithm을 Best-of-4 로 설정한 상태에서 획득한 항행해를 이용한 지상 궤도결정 정밀도가 “N-in-View 설정 상태의 결과 보다 약간 높았으며 이때 'Mask Angle'은 0도로 설정하는 것이 유리함을 알 수 있었다. 반면, “N-in-View“ 방식하에서는 GPS 위성에 대한 가시성이 조금 높았으며, 일시적인 3D Fix Loss 발생 빈도 수도 상대적으로 적은 것을 알 수 있었다. In this paper, the performance of the KOMPSAT-l GPS receiver on orbit was analyzed. OD (Orbit Determination) accuracy using GPS navigation solutions and GPS visibility were investigated with respect to the configuration of the GPS receiver. Indeed, the problem such as 3D Fix Loss observed during the mission was presented. As a result, the OD accuracy of Best-of-4 Position Fix Algorithm with 0 degree of mask angle was slightly better than that of N-in-View Position Fix Algorithm. On the other hand, the GPS visibility under N-in-View Algorithm is better than that of Best-of-4 Algorithm. The occurrence of temporal 3D Fix Loss is reduced when the N-in-View Position Fix Algorithm was selected.

GPS 항행해를 이용한 아리랑 1호의 궤도결정 성능분석 연구

김해동(Hae-Dong Kim),최해진(Hae-Jin Choi),김은규(Eun-Kyou Kim) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.4

본 논문에서는 아리랑 1호의 실제 비행데이터를 이용하여 지상에서 정밀궤도결정을 수행한 후 얻을 수 있는 성능에 대해 분석하였다. 분석에 사용된 궤도결정 알고리즘은 바예시안 최소자승법을 적용한 배치필터이며, 궤도결정 정밀도 평가를 위해 중첩법 (Overlap Method)을 이용하였다. 또한, 미국 NORAD의 TLE (Two-Line Element) 및 지상추적 데이터를 이용한 궤도결정 결과들과의 비교, 분석도 수행하였다. 궤도결정 정밀도에 영향을 미칠 수 있는 요인, 즉 관측데이터 종류 및 탑재시계 편류 (On-Board Time Drift)에 의한 정밀도 변화에 대해서도 분석되어졌다. 본 연구결과, 중첩법 평가에 의한 30 시간 GPS 항행해 위치 성분만을 이용한 궤도결정 정밀도는 5 m RMS 수준이었으며, GPS 항행해 중속도 성분은 궤도결정 시 사용하지 않는 것이 바람직하며, 타 관측데이터를 이용한 궤도결정 결과와의 비교를 통해 심각한 시각 바이어스에 의한 뚜렷한 정밀도 저하는 없음을 알 수 있었다. In this paper, the performance of the KOMPSAT-1 orbit determination (OD) accuracy at the ground station was analyzed by using the flight data. The Bayesian least squares estimation was used for the orbit determination and the assessment of the orbit accuracy was evaluated based on orbit overlap comparisons. We also compared the result from OD using GPS navigation solutions with NORAD TLE and the result from OD using range data. Furthermore, the effect of observation type and OBT drift on the accuracy was investigated. As a consequence, It is shown that the OD accuracy using only GPS position data is on the order of 5 m RMS (Root Mean Square) with 4 hrs arc overlap for the 30 hr arc and the GPS velocity data is not proper as a observation for the OD due to its inferior quality. The Significant deterioration of the accuracy due to the critical clock bias was not founded by means of the comparison of OD result from other observations.

아리랑 1호 서브시스템의 궤도상 성능 분석

최해진(Hae-Jin Choi),김해동(Hae-Dong Kim),이명신(Myeong-Shin Lee),백현철(Hyun-Chol Baek),이정배(Jeong-Bae Lee),박선주(Sun-Ju Park),김은규(Eun-Kyou Kim) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.1

아리랑 1호는 임무운영 3년을 목표로 설계되어 지난 1999년 12월 21일 발사되었다. 아리랑 위성 관제국은 일상적인 임무운영과 함께 주기적으로 위성 상태를 분석하여 각 서브시스템의 성능 변화 추이(Trend)를 모니터링 함으로써 문제 발생 시 자체적으로 혹은 서브시스템 엔지니어들로부터의 지원을 받아 적절한 조치를 취함으로써 3년간의 임무운영을 성공적으로 완수하였다. 본 논문에서는 임무궤도상에서 지난 3년간 정상 임무운영을 수행하면서 모니터링한 각 서브시스템의 상태를 분석하였으며, 관제국과 위성과의 통신링크 안정성도 분석하였다. 분석 결과, 전력계, 자세제어계, 원격측정명령계, 열제어계, 추진계 및 과학탑재체를 제외한 탑재체의 성능 저하는 당초 목표로 하였던 3년간의 임무운영 기간동안 정상운영이 가능한 설계범위 내에서 이루어졌음을 알 수 있었다. 또한, 위성 수명과 직접적으로 관련되는 전력계, 열제어계의 장기 성능 변화 및 추진제의 소모 예측을 통해 당초 목표했던 임무운영기간 이후에도 2년 정도 정상적인 임무운영을 연장 수행할 수 있을 것으로 추정하였다. The KOMPSAT-l which was designed for 3 years mission operation was launched on Dec. 21 1999. MCC(Mission Control Center) has conducted the normal operation with continuous monitoring and trend analysis of the satellite subsystems, and succeeded to complete the KOMPSAT-1 mission operations for 3 years life time with support of subsystem engineers. In this paper, In-Orbit performances of each subsystem and the availability of system operation were analyzed and reviewed. The performance degradation of EPS, TC&R, AOC5, TCS, PS, and payloads except SPS were kept within design requirements. It was estimated that the operational life time can be extended two more years considering the long term performance of subsystems and the estimation of fuel consumption.