행성간 탐사를 위한 심우주 추적망 관측모델 개발

Abstract

본 연구에서는 행성간 탐사선의 정밀궤도결정에 필수적인 심우주 추적망(Deep Space Network, DSN) 관측모델을 개발하였다. DSN 관측모델은 DSN 관측시 발생하는 오차를 모델링하여 실제 DSN 관측값과 동일한 관측값을 생성하는 역할을 수행한다. 본 연구의 목적은 행성간 탐사선 정밀궤도결정 과정의 일환인 DSN 관측모델을 개발하는 것이다. DSN 관측모델에는 대류층, 이온층과 안테나 옵셋 오차 모델을 포함시켰으며 임무에 따라 변하는 파라미터 값도 적용하였다. 또한 DSN 관측모델을 3개의 DSN 지상국에서 방위각-고도 마운트를 사용하는 모든 안테나에 대해 구현하였다. 고려한 오차모델의 결과값과 JPL 결과값을 비교해 본 결과, 모든 오차모델 값이 JPL에서 제시한 허용오차 범위인 <TEX>$10\%$</TEX> 내에 있음을 확인하였다. 오차모델과 파라미터를 고려하여 실제 관측과 동일한 DSN 관측값을 생성하였으며, 이를 통해 본 연구에서 개발된 관측모델이 향후 우리 나라 행성간 탐사 임무시 정밀궤도 결정을 위한 관측모델로 활용 가능함을 확인하였다. The DSN(Deep Space Network) measurement model for interplanetary navigations which is essential for precise orbit determination has been developed. The DSN measurement model produces fictitious DSN observables such as range, doppler and angular data, containing the potential observational errors in geometric data obtained from orbit propagator. So the important part of this research is to model observational errors in DSN observation and to characterize the errors. The modeled observational errors include the range delay effect caused by troposphere, ionosphere, antenna offset, and angular refraction effect caused by troposphere. Non-modeled errors are justified as the parameters. All of these results from developed models show about <TEX>$10\%$</TEX> errors compared to the JPL's reference results, that are within acceptable error range.