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지상국 추적 데이터를 이용한 저궤도 위성의 궤도결정 특성 분석
정옥철(Ok-Chul Jung),최수진(Su-Jin Choi),정대원(Dae-Won Chung),김은규(Eun-Kyou Kim),김학정(Hak-Jung Kim) 한국항공우주연구원 2011 항공우주기술 Vol.10 No.2
본 논문에서는 지상국에서 추적한 저궤도 위성의 방위각 및 고도각을 관측자료로 이용하여 궤도결정을 수행한 결과를 분석하였다. 지상국 추적 데이터는 발사 후 초기 궤도결정을 위한 관측자료로 유용하게 사용된다. 이를 위해 지상국 추적데이터에 대한 표준 인터페이스 포맷을 정리하였고, 특정 지상국에 대한 추적 데이터의 통계적인 특성을 살펴보았다. 최소자승법을 이용한 궤도결정을 위해 연속되는 교신패스를 통해 얻은 아리랑 2호의 방위각/고도각을 축적하여 관측자료로 이용함으로써 다양한 조합에 따른 궤도결정 결과를 분석하였고, 궤도결정 성능 검증을 위해 GPS 항행해를 이용한 궤도결정 값과 비교하였다. This paper analyzes the orbit determination results using azimuth and elevation angle from ground tracking data, which has the standard data interface format, GEOS-C. The ground tracking data is very useful for initial orbit determination after a satellite launch. In this paper, the quality of the measurement data has been investigated using a variety of real tracking passes, compared with the high precision orbit data of KOMPSAT-2. The accumulated tracking data from consecutive satellite-ground passes is processed for orbit determination using least square method. The accuracy of orbit determination result is also presented.
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정옥철(Ok-Chul Jung),김해동(Hae-Dong Kim),최수진(Su-Jin Choi),정대원(Dae-Won Chung) 한국항공우주연구원 2009 항공우주기술 Vol.8 No.2
본 논문에서는 단일 임무운용 개념에서 벗어나 향후 다수의 위성들을 동시에 직접 제어하거나, 임무가 상이하더라도 주요 핵심시스템을 근간으로 각 위성마다 소요되는 임무운용 시스템을 개발함에 있어 개발기간을 획기적으로 줄일 수 있는 차세대 통합형 임무운용시스템 개발을 위한 분석 및 설계결과를 기술하였다. 이를 위해 우주개발선진국들의 통합지향형 임무운용시스템 개발 추세 및 개발 동향을 살펴보고, 각 시스템들의 주요 기능을 수행하는 공통 핵심시스템의 구조도 분석하였으며 설계 결과를 제시하였다. This paper represents the analysis and design of the generic mission operations system for next generation satellite mission. In the past, mission operations systems were developed by their own mission requirements respectively. However, these systems have the similar architecture and common functions. Mission operations systems, in general, consist of mission independent module and mission specific module. In this paper, the generic framework for the mission scheduling and automation are introduced and analyzed. Using these generic frameworks, the risk and cost for operations system development can be reduced significantly. And, these frameworks might be used for the core technology in the development of mission operations system in the future.
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정옥철(Ok-Chul Jung),김해동(Hae-Dong Kim),정대원(Dae-Won Chung) 한국항공우주연구원 2008 항공우주기술 Vol.7 No.1
본 논문에서는 아리랑위성 2호의 영상촬영 계획 절차를 살펴보고, 각 단계에서 발생할 수 있는 궤도예측 오차를 분석하였다. 이를 위해 영상촬영 계획을 수립하는 PSS와 명령계획을 작성하는 MAPS에서 각각 계산된 자세정보를 상호 비교하여 궤도예측 오차의 원인을 규명하였다. 또한, 아리랑위성 2호의 실제 영상자료를 이용하여 촬영된 영상의 중심점과 미리 계획된 목표지점 사이의 이탈거리인 촬영 지향오차를 계산하였다. 영상촬영 계획은 실제 촬영일보다 이전에 수행되어 궤도예측 오차를 어느 정도 포함하게 되므로, 영상촬영 계획 시 일정한 Margin을 적용해야 할 것으로 판단된다. In order to acquire the images requested by users, it is very important to calculate mission schedule parameters such as imaging execution time and attitude tilt angle accurately. These parameters are based on orbit prediction. This paper describes the accuracy of orbit propagation for image planning. The orbit prediction data from PSS and MAPS has a certain discrepancy due to different orbit propagator. It is necessary for mission planner to confirm this value during mission planning phase. The pointing error which means the difference between target center and real linage received is calculated and analyzed using KOMPSAT-2 linage data.
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정옥철(Ok-Chul Jung),임현정(Hyeonjeong Yim),정대원(Dae-Won Chung),김은규(Eun-Kyou Kim),김학정(Hak-Jung Kim) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.4
본 논문에서는 다목적실용위성 3호의 초기 궤도운영 결과를 기술하였다. 다목적실용위성 3호는 2012년 5월 18일 발사된 이후 지상국 추적데이터 및 GPS 수신기 데이터를 이용한 궤도결정을 통해 위성의 초기 궤도정보를 획득하였다. 또한, 발사체 투입 궤도로부터 임무궤도로의 변경을 위한 궤도조정을 성공적으로 완료하였다. 그리고 GPS 수신기 원시데이터 및 IGS 데이터를 이용한 정밀궤도결정을 통해 궤도 정밀도를 확인하였다. 다목적 실용위성 3호는 현재 임무궤도에서 정상 운영 중에 있으며, 한국항공우주연구원 지상 관제국에서는 위성 임무 수행에 필요한 궤도 데이터를 매일 생성하여 배포하고 있다. 초기 운영 기간 동안 수행된 궤도운영 결과는 향후 다른 위성의 초기운영의 참고자료로 활용할 예정이다. This paper describes the orbital dynamics operation results for the launch and early operations phase (LEOP) of KOMPSAT-3, which was successfully launched on May 18, 2012. At the initial phase, operational orbit determination was carried out using ground tracking data and GPS navigation solution. And, both in-plane and out-of plane maneuvers were executed in order to change the orbit from the injection orbit to the mission orbit. In addition, the accuracy of precise orbit determination was indirectly evaluated by overlapping method using GPS raw data of KOMPSAT-3 and international GNSS service data from worldwide-distributed ground stations. Currently, KOMPSAT-3 is operated in pre-defined mission orbit, and its various kinds of orbit data are generated and distributed to support the normal mission operations.
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임현정(Hyeonjeong Yim),정옥철(Ok-Chul Jung),정대원(Dae-Won Chung) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.3
본 논문에서는 우주물체 궤도예측의 개선 방안에 관하여 기술하였다. 운용위성과 우주물체와의 근접 가능성 여부를 확인하기 위해 이용되는 TLE(Two-Line Element)를 가관측으로 사용하였고, 비행역학시스템을 통해 궤도결정 및 예측을 수행하였다. 궤도를 결정함에 있어 일정기간 내 일련의 TLE를 이용하여 상태벡터를 가정하였고, 결정기간 및 가관측수(pseudo-observations)에 따른 예측결과 오차를 분석하였다. 또한, 제안된 방식을 적용할 경우 궤도예측 정밀도가 향상 되는지를 알아보기 위해 수 미터 수준의 정밀궤도 확인이 가능한 아리랑위성 2, 3호를 대상으로 먼저 적용하였으며, 동일한 조건으로 우주물체에 적용한 결과를 분석하였다. 우주물체 궤도예측의 RMS 오차 비교 결과, 7일 전파기준으로 궤도예측 정밀도를 약 90% 향상시킬 수 있었다. 우주물체의 개선된 궤도예측은 매일 수행되는 충돌가능성 분석에 이용되어 위험성이 높은 근접 우주물체의 1차적인 선별에 활용가능 할 것이다. This paper describes an improvement of space objects orbit prediction. To screen possible collisions between operational satellites and space objects, the TLE (Two-Line Element) was used as pseudo-measurement and than the orbit determination and orbit prediction were performed through the flight dynamics system. For determining the orbits, the state vectors were assumed by a series of TLEs within a certain period. The propagation error was analyzed according to the fitting period and a number of pseudo-observations. In order to find out the improvement of orbit prediction with the proposed method, KOMPSAT-2, 3 having the precise orbit in the meter-level range were first applied. Then the result applied to space objects under the same conditions was analyzed. As a result of the RMS error comparison with the orbit prediction of space object, the precision of orbit prediction was improved by approximately 90% for seven days prediction. The improved orbit prediction of space objects can be utilized in the daily analysis for initial screening of the close space objects at high risk.
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이지만(Ji Marn Lee),노태수(Tae Soo No),정옥철(Ok-Chul Jung),정대원(Dae-Won Chung) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.9
본 논문에서는 태양동기성 유지 및 지상궤적 반복이 요구되는 위성의 궤도 설계 방법에 대한 연구를 수행하였다. 특히, 위성 궤도 해석 및 공학 문제에서 빈번하게 사용되는 상용 소프트웨어 (STK, MATLAB)를 활용한 “비선형 시뮬레이션 기반 수치 최적화” 기법을 제안하고자 한다. 설계 과정에서 위성에 미치는 다양한 교란력을 고려함으로써, 태양 동기성과 지상궤적 반복과 같은 임무 요구 사항을 더 정확하게 만족할 뿐만 아니라, 위성 지방시 변화 최소화, 특정 지상국과 접촉 시간 최대화와 같이 실제 위성 운용시 현실적으로 요구되는 사항을 설계에 반영할 수 있다. 저궤도 태양동기궤도 위성을 대상으로 설계 예제를 제시하였고, 본 연구의 타당성을 검증하였다. This paper presents a mission orbit design method for spacecraft which use the sun-synchronous and ground repeat orbits. In this work, we have proposed a new design procedure, “Nonlinear simulation-based numerical optimization technique” using the commercial S/W’s such as STK (Satellite Tool kit) and Matlab, which are widely adopted S/W’s in the area of orbital mechanics and engineering analysis. Inclusion of all the perturbation effects on the spacecraft not only can more precisely satisfy the mission requirements for sun-synchronicity and repeated ground track, and also operational requirements such as minimum change in the S/C local time, maximization of the contact time with a specified ground station, etc. can be appropriately considered. Design examples for LEO sun-synchronous mission are presented to demonstrate the usefulness of the proposed method in this paper.
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