도플러 효과를 이용한 단일 저궤도위성의 동물추적시스템 개발

Abstract

도플러 효과를 이용해서 동물의 위치를 추적하는 경우 동물에 장착된 단말기의 송신신호를 위성의 수신기에서 얼마나 많이, 정확하게 측정하느냐에 따라 위치 추적의 정밀도가 달라진다. ARGOS 위성시스템의 경우 다수의 위성을 운용하여 단말기의 송신신호를 비교적 많이 측정하며, 이러한 많은 측정 데이터를 이용해서 상당히 높은 위치추적 정밀도를 유지하고 있다. 하지만 단일 위성을 사용하는 동물추적시스템의 경우 위성이 단말기를 통과하는 짧은 시간동안 송신 신호를 많이 측정하기 힘들며, 이는 위치추적의 정밀도를 떨어뜨리는 가장 큰 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 단일 위성에서 도플러 천이 측정 데이터의 개수를 증가시키기 위해서 도플러 천이 변화율을 이용하여 수신 데이터를 추정하였으며, 추정된 데이터를 측정치로 사용하여 측정 데이터의 개수를 증가 시켰다. 결과적으로 도플러 천이 변화율을 이용하여 비교적 높은 위치추적 정밀도를 획득 할 수 있으며, 단일 위성을 사용하는 동물추적시스템에 적합한 방식임을 알 수 있다. Position determination accuracy is strongly depending on how much precisely and frequently satellite receiver measures transmitted signals from terminals on target animals when Doppler effect is applied for position determination. ARGOS satellite system has shown relatively high position determination accuracy by operating multiple satellites, which enable operator to get more Doppler shift data from terminals. In case of animal tracking mission with single satellite, however, it is difficult for the satellite receiver to receive transmitted signals from terminals frequently during short period that satellite passes over ground terminals. This is one of the main sources to decrease position accuracy on target animals. In this paper, the Doppler rate estimation is implemented to increase the number of Doppler shift data received by single satellite. It is proved that the relatively high position determination accuracy with increased number of estimated data can be obtained. We also suggest that the Doppler rate estimation is applicable for position determination system with single satellite.