지구동기궤도를 구성하는 정지 및 지구동기 경사궤도 위성은 타 궤도 위성에 비해 상대적으로 특정지역에 장시간 머무를 수 있기 때문에 지역 위성항법시스템의 항법 위성으로써 활용된다. 본 연구에서 는 이와 같은 지구동기궤도 항법 위성의 실시간 궤도 및 시각 결정 도구 개발을 목표로 한다. 이를 위해 해당 항법 위성을 대상으로 한 궤도/시각 결정 선행 연구 자료를 조사하고, 궤도/시각 결정에 필요한 모 델들을 개발 도구에 구현하였다. 개발 도구는 실시간 궤도, 시각 결정 전략으로써 확장 칼만 필터를 사용한다. 구현된 확장 칼만 필터는 무전리층 조합 및 평활화 기법이 적용된 코드의사거리를 이용하여 위 성 위치 및 속도, 동역학 모델 파라미터, 위성 및 지상 수신기 시계 오차 등을 추정한다. 현재까지 개발된 도구의 성능을 평가하기 위해 Quasi-Zenith Satellite System (QZSS)의 정지궤도 1기, 경사궤도 3 기 위 성을 대상으로 궤도/시각을 결정하고 이를 정밀 산출물과 비교하였으며, 이 때 궤도의 평균 1D-Root Mean Square (RMS)는 3.05~6.57 m, 95% Signal-In-Space Range Error (SISRE)는 1.21~1.62 m으로 산 출되 었다.

Development and Performance Analysis of a Real-Time Orbit and Clock Determination Tool for Geosynchronous Navigation Satellites

Yeong-Guk Kim, Hyung-Jin Rim*, Kwan-Dong Park, Jaewook Rhim, Jiyeon Woo

Geostationary (GEO) and Inclined GeoSynchronous orbit (IGSO) satellites, which constitute the geosynchronous orbit, can remain over specific regions for long periods compared to satellites in other orbits. Due to this characteristic, these satellites are utilized as navigation satellites for Regional Navigation Satellite Systems (RNSS). This study aims to develop a real-time Orbit Determination and Time Synchronization (ODTS) tool for geosynchronous navigation satellites. To develop this determination tool, prior research on orbit and clock determination for these types of satellites was reviewed, and the models required for orbit and clock determination of geosynchronous satellites were implemented within the tool. The developed ODTS tool uses an Extended Kalman Filter (EKF) as its main data processing strategy for real-time orbit and clock estimation. The implemented Extended Kalman Filter estimates satellite position and velocity, dynamic model parameters, and satellite and ground receiver clock errors using ionosphere-free and smoothed code pseudorange measurements. To evaluate the performance of the developed tool, orbit and clock determination was conducted for one GEO and three IGSO satellites of the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS). When the determined orbit and clock were compared with the final products, the average 1D-Root Mean Square (RMS) orbit error was 3.05–6.57 meters, and the 95% Signal-In-Space Range Error (SISRE) was 1.21–1.62 meters.

Keywords: GEO, IGSO, ODTS

Speaker 김영국 (주)피피솔