저궤도 위성의 실시간 On-board 궤도 결정 성능 분석

Abstract

본 논문에서는 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여 On-board상에 적용 가능한 궤도 결정 방안을 제시하고 GPS 수신기에 적용하여 그 결과를 분석하였다. 이때, On-board 상의 제한된 자원을 감안하여 본 연구에서는 <TEX>$J_2$</TEX> 궤도 전파 모델과 GPS 항행해를 이용하여 궤도 결정을 수행하였으며 현재 운용 중인 두바이셋-2(DubaiSat-2) 인공위성에 적용한 결과를 분석하였다. 분석 결과 GPS 항행해에서 불규칙하게 발생하는 수 km의 큰 오차가 제거되었고 위치 오차는 70.26 m에서 26.25 m로 65% 감소하였으며 속도 오차는 3.6 m/s에서 0.044 m/s로 96% 감소하여 정밀도가 향상된 것을 확인할 수 있었다. In this paper, a real time on-board orbit determination method using the extended kalman filter is suggested and its performance is analyzed in the environment of the orbit. Considering the limited on-board resources, the <TEX>$J_2$</TEX> orbit propagate model and the GPS navigation solution are used for on-board orbit determination. The analysis result of the on-board orbit determination method implemented in DubaiSat-2 showed that position and velocity error are improved from 70.26 m to 26.25 m and from 3.6 m/s to 0.044 m/s, respectively when abnormal excursion errors is removed in the GPS navigation solution.