전세계적으로 달탐사에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 달에서의 안정적이고 성공적인 Position, Navigation, and Timing (PNT) 서비스 제공을 위해 Deep Space Network (DSN)을 비롯하여 지구 Global Navigation Satellite System (GNSS) 신호 활용, 지구 GNSS와 같은 달 위성 항법 시스템 구축, 그리고 더 나아가서 ESA의 NovaMoon과 같이 달 지역 보강 시스템 운영까지 넓은 영역에 걸쳐서 연구가 진행 되 고 있다. 특히 올해 초에 NASA의 Commercial Lunar Payload Service (CLPS)의 일환으로 Firefly사의 Blue Ghost Mission 1 탑재체 중 하나인 Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) 수신기가 최초로 달 에 서 지구 GNSS 위성 신호를 획득하여 위치 결정까지 수행하는 성과를 달성하였다. 이처럼 달 항법과 관련해서 수많은 연구가 진행되고 있는 가운데, 본 연구에서는 달 위성 항법 시스템을 구성할 항법 위 성 의 궤도 결정 시뮬레이션에 대해 설명한다. Upper layer, Lower layer로 구성된 다층 구조의 달 위성군 개념을 제시하고 각 Layer에 포함된 위성이 지구 GNSS 측정치, 양방향 측정치 등을 통해 궤도 결정 을 수 행하는 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다.

Orbit Determination for A Multi-Layer Lunar Satellite Constellation in Support of Lunar PNT

Sungik Kim, Jisung Oh, Byungwoon Park*

As global interest in lunar exploration grows, various efforts are underway to ensure reliable Position, Navigation, and Timing (PNT) services on the Moon. These include the use of the Deep Space Network (DSN), Earth GNSS signals, the development of dedicated lunar navigation satellite systems, and regional augmentation systems such as ESA’s NovaMoon. Notably, in early 2025, as part of NASA’s Commercial Lunar Payload Services (CLPS) the Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) onboard Firefly’s Blue Ghost Mission 1 successfully received Earth GNSS signals and determined its position in the lunar environment. This study presents orbit determination simulations for a proposed multi-layer lunar navigation satellite constellation, consisting of upper and lower layers. Satellites in each layer perform orbit determination using Earth GNSS observations or inter-satellite ranging measurements.

Keywords: Lunar PNT, GNSS, multi-layer, orbit determination

Speaker 김성익 세종대학교