본 논문은 다수의 안테나를 사용한 GNSS 측정치 기반 자세결정을 큐브위성에 적용하는 연구를 수행한다. GNSS 측정치 를 기반으로 하는 대부분의 자세결정 시스템은 정밀한 성능을 얻기 위해 다수의 안테나로부터 수집되는 반송파 위상 측정 치를 사용하며, 이 때 비행체의 회전을 고려하여 미지정수의 영향을 제거하거나 정밀 위치 결정과 같은 방법으로 차분된 반송파 위상 측정치의 미지정수를 결정하여 자세결정을 수행한다. 하지만 큐브위성과 같이 매우 작은 비행체의 경우 공간 상 제약이 존재하여 다수의 안테나 모두가 공통된 가시위성을 얻기 어렵고, 이는 큐브위성에서 기존 GNSS 기반 자세결정 과 같이 GPS 측정치만을 사용할 경우 보다 적은 수의 측정치만으로 미지정수 결정 및 자세결정이 수행되어 낮은 수준의 성능만이 제공됨을 뜻한다. 따라서 다중위성군을 고려한 큐브위성용 GNSS 기반 자세결정을 제안하고 이를 수행하여 미 지정수 결정 및 자세결정 성능을 분석한다. 제안된 방법은 실시간 시뮬레이션 및 실험을 통해 큐브위성 환경에서도 GNSS 기반 자세결정이 가능함을 확인하였다.

Performance Analysis of GPS/GALILEO-based Attitude Determination for Cubesatellite

Yonghwan Bae, Hanjoon Shim, Bugyeom Kim, O-Jong Kim, Changdon Kee*

In most attitude determination systems based on GNSS, carrier phase measurements collected from multiple antennas are used to obtain precise performance. At this time, the attitude is determined by removing the influence of the integer ambiguity in consideration of the spacecraft rotation or estimating the integer ambiguity of the carrier phase measurement by a method such as precision positioning. However, it is difficult to obtain the same visible GNSS satellites for multiple antennas in the case of cubesatellite because of the spatial limitations of antenna installation. Therefore, using only GPS measurements on the cubesatellite, such as conventional GNSS-based attitude determination, poor attitude determination performance is achieved because estimating of integer ambiguity and attitude are performed with a small number of measurements. Accordingly, GNSS-based attitude determination for cubesatellites in consideration of the multi-constellation is proposed, and performance of attitude determination is analyzed. For the proposed method, simulations confirmed that GNSS-based attitude determination is possible in the cubesatellite environment.

Speaker 배영환 서울대학교