소수의 정지궤도(GEO) 위성 및 지구동기 경사궤도(IGSO) 위성으로 구성된 지역 위성항법시스템(RNSS)의 성능을 향상시키지 위해서는 효율적인 위성 궤도 배치 설계가 필수적이다. 기존 연구들은 모든 위성이 정상 상태임을 가정하고 dilution of precision (DOP) 개선에 초점을 맞추어 왔으나, 실제 운용 환경에서는 계획된 유지보수나 예기치 못한 고장 등으로 위성의 비가용 상태가 빈번히 발생할 수 있 다. 이에 따라 궤도 설계 과정에서 위성군 가용성(constellation availability)을 함께 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 GEO 및 IGSO 위성의 운용 특성을 반영한 Markov 체인 기반의 위성군 가용성 분 석 기법을 제시하고, 이를 바탕으로 한반도 지역에서 항법 가용성을 향상시킬 수 있는 궤도 배치안을 제안한다. 제안된 기법은 향후 저궤도 PNT 등 미래 위성항법체계에서도 실질적인 운용 환경을 고려 한 위성군 배치 설계에 활용될 수 있다.

A Constellation Availability Analysis Method for Orbit Design in Regional Navigation Satellite Systems

Donguk Kim*

To enhance the performance of regional navigation satellite systems (RNSS) composed of a small number of geostationary (GEO) and inclined geosynchronous orbit (IGSO) satellites, efficient satellite constellation design is essential. While previous studies have primarily focused on improving dilution of precision (DOP) under the assumption that all satellites are operational, real-world scenarios often involve planned maintenance or unexpected satellite outages, leading to unavailability. Therefore, constellation availability must be considered during orbit design. This study presents a Markov chain- based analysis method for assessing constellation availability, considering the operational characteristics of GEO and IGSO satellites. Based on this approach, a new designed orbit constellation for the Korean region is proposed to enhance the navigation availability. The proposed method can also support future satellite navigation systems, such as LEO-PNT, by enabling orbit design that accounts for practical operational environments.

Keywords: RNSS, constellation availability, satellite constellation design

Speaker 김동욱* 국방과학연구소