한국형 위성항법시스템인 Korean Positioning System (KPS)의 개발이 본격 착수되면서 정밀궤도결정 (Precise Orbit Determination, POD)의 중요성이 부각되고 있다. 위성의 궤도를 결정하기 위해 고려해야 하는 다체섭동 및 일반상대성섭동의 경우 태양계 행성의 좌표, 속도, 가속도가 필요하다. 이 때 Jet Propulsion Laboratory (JPL)의 Development Ephemerides (DE)를 적용하는 것이 표준 절차로 수립되어 있는데 현재 보편적으로 사용되는 버전은 DE405이다. 그러나 최신 버전인 DE440이 DE405보다 장기간에 걸친 행성위치를 제공하고 있으며 보다 정확한 행성궤도 산출이 가능한 것으로 발표되고 있다. 이 논문에서는 먼저 DE120에서 DE441에 이르기까지의 여러 DE 모델의 특성과 차이를 정리함으로써 DE440의 장점을 기술한다. 그리고 DE 모델에서 제공하는 32일 간격의 행성 궤도에 체비셰프(Chebyshev) 다항식을 적용해 좌표, 속도, 가속도를 산출하는 절차를 정리한다. 마지막으로 DE405와 DE440을 각각 적용했을 때 항법위성의 궤도가 어떻게 달라지는지를 다양한 측면에 대해 고찰한다.

Comparison Study on Precise Orbit Determination Based on DE405 and DE440

Kwan-Dong Park*, Hyung-Jin Rim, Yeong-Guk Kim, Jihyun Ha, Joonseong Gim, Namwoo Noh

As the development of Korean Positioning System is underway, the importance of precise orbit determination (POD) is getting attention in Korea. Positions, velocities, and accelerations of planets are needed to precisely determine the effect of N-body perturbation and general relativistic perturbation. For this purpose, it is standard procedure to adapt development ephemerides (DE) provided by Jet Propulsion Laboratory (JPL) and DE405 is the most popular version. Recently, however, JPL has announced the newer version of DE440, which spans a longer period and is considered as more precise than DE405. In this paper, we compare characteristics and differences among a variety of DE models and highlight the advantages of DE440. Then, a summary of using Chebyshev polynomials in computing positions, velocities, and accelerations of planets will be given. Finally, minute discrepancies in POD results due to the different DE models will be presented.

Keywords: GPS, GNSS, POD, development ephemerides

Speaker 박관동* (주)피피솔