최근 위성 기술의 발전으로 Low Earth Orbit (LEO) 위성을 항법에 활용하는 연구가 증가하고 있다. LEO 위성은 전송지연, 전파손실, 제조 및 발사 비용 측면에서 타 위성대비 우수한 장점을 갖는다. LEO 위성의 우수한 장점 을 바탕으로 Positioning, Navigation, and Timing (PNT)에 활용하는 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 세계적 연구 흐름에 맞추어, 한국항공우주연구원에서는 기존의 위성항법시스템과 LEO 위성을 함께 활 용하는 다중계층 항법 연구를 수행하고 있다. 이에 대한 연구 결과로, 세계 각국이 경쟁적으로 개발에 힘쓰고 있는 LEO PNT에 대해 국내 실정에 적합한 적용 방안을 제시한다. 보다 상세하게는 궤도 시뮬레이션에 기반하여 LEO PNT를 기존 위성항법시스템, 한국형 보강항법시스템(Korea Augmentation Satellite System, KASS), 그리고 현재 개발되고 있는 한국형 위성항법시스템(Korean Positioning System, KPS)과 함께 활용하는 다중계층 항법 방안을 제시한다. LEO PNT는 단독으로 운용되기 보다는 기존 위성항법시스템과 함께 운영되어야 한다. 해외에서 수백기의 위성군으로 LEO PNT 서비스 제공을 목표로 하나, 국내는 소수의 위성으로 KASS와 KPS를 보완하는 구성 이 적절하다. KASS와 KPS 관점에서는 LEO 위성군으로 궤도상 신호 감시국을 운영하여 광역 보정정보 확보와 위성 궤도 추정 성능을 향상할 것을 제안한다. 본 연구 결과는 국내 LEO PNT 개발 방향 설정에 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

Study on Development Strategy for Multi-layer PNT Integrated with LEO PNT

Daehee Won*, Eunsung Lee, Chulhee Choi

With recent advancements in satellite technology, research on utilizing Low Earth Orbit (LEO) satellites for navigation has increased. LEO satellites have superior advantages over other satellites in terms of transmission delay, signal loss, manufacturing, and launch costs. Based on these advantages, research and development are actively underway to utilize LEO satellites for Positioning, Navigation, and Timing (PNT). In line with this global research trend, the Korea Aerospace Research Institute is conducting multi-layer navigation research that utilizes both existing satellite navigation systems and LEO satellites. As a result of this research, we propose application methods suitable for domestic conditions for LEO PNT, which is being competitively developed by countries around the world. More specifically, based on orbit simulations, we propose a multi-layer navigation method that utilizes LEO PNT in conjunction with existing satellite navigation systems, the Korea Augmentation Satellite System (KASS), and the currently developing Korean Positioning System (KPS). LEO PNT should be operated in conjunction with existing satellite navigation systems rather than independently. While overseas aims to provide LEO PNT services with hundreds of satellite constellations, domestically, a configuration that complements KASS and KPS with a small number of satellites is appropriate. From the perspective of KASS and KPS, we propose operating orbital signal monitoring stations with LEO satellite constellations to secure wide- area correction information and improve satellite orbit estimation performance. The results of this study are expected to serve as basic data for setting the direction of domestic LEO PNT development.

Keywords: LEO PNT, multi-layer PNT, development strategy

Speaker 원대희* 한국항공우주연구원