본 논문에서는 누리호 2차 및 3차 비행시험에서 취득된 위성항법수신기의 위치정보와 관성항법장치의 자세정보를 이용하여 각각의 안테나 기준에서 항법위성에 대한 가시성 분석을 수 행하였다. 일반적인 가시성 분석은 항법좌표계(회전좌표계) 기준으로 수행되어 항체의 자세정보와 무관하나 실제 발사환경에서의 가시성은 발사체의 동체에 부착된 안테나를 기준으로 분석이 되어야 한다. 이러한 가시성 분석을 위해서는 발사체에 대한 안테나 부착면과 관성항법장치에서 출력되는 비행중 자세정보가 필요하다. 발사체 관성항법장치에서 출력되는 자세 정보는 launch inertial 좌표계(관성좌표계) 기준의 롤, 피치, 요 데이터이며, 발사체의 안테나 기준의 좌표계는 body 좌표계(회전좌표계)가 사용되고, 항법위성의 위치가 출력되는 좌표계 는 ECEF 좌표계(회전좌표계)이므로 가시성 분석을 위해서는 세 좌표계 간의 변환이 요구된다. 본 논문에서는 2차 및 3차 비행시험 중 획득된 발사체의 위치, 자세 및 항법위성의 위치를 이용하여 항법좌표계에서의 가시성과 발사체의 표면에 부착된 3개의 위성항법안테나별 가시성을 off-boresight angle을 이용하여 분석하였으며, 분석된 가시성 결과를 실제 획득된 추적 정보와 비교하였다. 자세정보를 이용한 개별 안테나별 가시성 분석은 지금까지 수행되었던 항법좌표계 기준의 가시성 분석보다 훨씬 정확한 가시위성 정보를 제공하는 것을 확인하였 다.

Visibility Analysis of GNSS Satellites Using Attitude Information in the 2nd and 3rd Flight Tests of Nuri Launch Vehicle

Yong-Sul Shin*, Byung-Moon Kwon, Seok-Kwon Kim, Joo-Nyon Kim

In this paper, visibility analysis of GNSS satellites is performed using position and attitude information of the navigation system obtained in the 2nd and 3rd flight tests of the Nuri launch vehicle. Since general visibility analysis is performed in the ECEF coordinate system that 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 order to conduct this kind of visibility analysis require the attitude information of the antennas and the launch vehicle from inertial navigation system during the flight. 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 the coordinate conversions among the three coordinate systems should be done before the visibility analysis considering attitude information. In this paper, the general visibility analysis in the navigation coordinate system and the visibility analysis with respect to 3 GNSS antennas attached to the surface of the launch vehicle were analyzed using off-boresight angle which is obtained from the position, attitude information during the flight. And the analyzed visibility results were compared with the actual tracking status of each antenna obtained in the flight. Visibility analysis for each individual antenna using the attitude information provides much more accurate tracking 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