본 논문에서는 누리호 1차 비행시험에서 취득된 위성항법수신기의 위치정보와 관성항법장치의 자세정보를 이용하여 항법위성에 대한 위성항법안테나별 가시성 분석을 수행하였다. 일반적인 가시성 분석은 항법좌표계에서 수행되므로 자세정보가 필요없으나 발사체의 동체에 부착된 안테나를 기준으로 한 가시성 분석을 위해서는 발사체에 대한 안테나 부착면의 자세와 비행 중 변하는 자세 정보가 필요하다. 또한 관성항법장치에서 출력되는 자세정보는 발사체 관성 (Launch inertial) 좌표계 기준의 롤, 피치, 요 데이터이며, 발사체의 안테나 기 준의 좌표계는 동체 좌표계가 사용되고, 항법위성의 위치가 출력되는 좌표계는 ECEF 좌표계이므로 가시성 분석을 위해서는 세 좌표계 간의 변환이 요구된다. 본 논문에서는 비행 중 획득된 발사체의 위치, 자세 및 항법위성의 위치를 이용하여 항법좌표계에서의 가시성과 발사체의 표면에 부착된 3개의 위성항법안테나별 가시성을 Off-Boresight angle을 이용하여 분석하였으며, 각 안테나별 추적위성의 변화를 실제 획득된 추적정보와 비교하였다. 자세값을 이용한 개별 안테나별 가시성 분석은 지금까지 수행되었던 항법좌표계 기준의 가시성 분석보다 훨씬 정확한 가시위성 정보를 제공한다.

Visibility Analysis of GNSS Satellites Using Attitude Information in the 1st Flight Test of Nuri Launch Vehicle

Yong-Sul Shin*, Byung-Moon Kwon, Seok-Kwon Kim, Keun-Su Ma

In this paper, visibility analysis of GNSS satellites is performed using position and attitude information of the navigation system obtained in the first flight test of the Nuri launch vehicle. Since general visibility analysis is performed in the ECEF coordinate system, the attitude information is not required, but visibility analysis for each antenna attached to the surface of the launch vehicle requires the attitude information during the flight. In addition, the attitude outputs such as roll, pitch and yaw from inertial navigation system are calculated in the Launch inertial coordinate system, the position of the navigation satellites are obtained in the ECEF coordinate system and the antenna LOS vector with respect to the launch vehicle is expressed in the body coordinate system, so conversions among the three coordinate systems are required for visibility analysis considering attitude information. This paper presents the general visibility analysis in the navigation coordinate system and the visibility analysis of 3 GNSS antennas attached to the surface of the launch vehicle were analyzed using Off- Boresight Angle which is calculated from the position, attitude information obtained during the flight. The OBA of each antenna for GNSS satellites and the tracking status of each antenna obtained in the flight test are compared. Visibility analysis for individual antennas using the attitude information provides much more accurate visible navigation satellite information than the general visibility analysis performed in the ECEF coordinate system.

Keywords: GNSS, visibility analysis, attitude information, Nuri launch vehicle

Speaker 신용설* 한국항공우주연구원