한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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pp.191-196
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2006
In GPS Positioning, the error of satellite orbit will affect user's position accuracy directly, it is important to determine the satellite orbit precise. The real-time orbit is needed in kinematic GPS positioning, the precise GPS orbit from IGS would be delayed long time, so orbit prediction is key to real-time kinematic positioning. We analyze the GPS predicted ephemeris, on the base of comparison of EKF and UKF, a new orbit prediction method is put forward based on UKF in this paper, the result shows that UKF improves the orbit predicted precision and stability. It offers a new method for others satellites orbit determination as Galileo, and so on.
Operational orbit determination (OOD) depends on the capability of generating accurate prediction of spacecraft ephemeris in a short period. The predicted ephemeris is used in the operations such as instrument pointing and orbit maneuvers. In this study the orbit prediction problem consists of the estimating diverse arc length orbit using GPS navigation data, the predicted orbit for the next 48 hours, and the fitted 30-hour arc length orbits of double differenced GPS measurements for the predicted 48-hour period. For 24-hour orbit arc length, the predicted orbit difference from truth orbit was 205 meters due to the along-track error. The main error sources for the orbit prediction of the Low Earth Orbiter (LEO) satellite are solar pressure and atmosphere density.
The purpose of this paper is to analyze GPS (Global Positioning System) satellite orbital mechanics, and then to propose a novel long-term GPS satellite orbit prediction scheme including virtual planet perturbation. The GPS orbital information is a necessary prerequisite to pinpointing the location of a GPS receiver. When a GPS receiver has been shut down for a long time, however, the time needed to fix it before its reuse is too long due to the long-standing GPS orbital information. To overcome this problem, the GPS orbital mechanics was studied, such as Newton's equation of motion for the GPS satellite, including the non-spherical Earth effect, the luni-solar attraction, and residual perturbations. The residual perturbations are modeled as a virtual planet using the least-square algorithm for a moment. Through the modeling of the virtual planet with the aforementioned orbital mechanics, a novel GPS orbit prediction scheme is proposed. The numerical results showed that the prediction error was dramatically reduced after the inclusion of virtual planet perturbation.
General along-track acceleration was estimated in the KOMPSAT-1 orbit determination process. Several sets of the atmospheric drag and solar radiation pressure coefficients were also derived with the different spacecraft area. State vectors in the orbit determination with the different spacecraft area were compared in the time frame. The orbit prediction using the estimated coefficients was performed and compared with the orbit determination results. The orbit prediction with the different general acceleration values was also carried out for the comparison
GPS 측량 계획을 수립하기 위해서는 GPS 위성의 예측궤도력을 이용하여 측량자가 원하는 시간과 측점에서 측량이 가능한지 여부를 판단해야 한다. 이 연구에서는 예측궤도력을 생성하기 위한 방법으로 GPS 위성의 repeat time을 이용하였다. Repeat time은 초신속궤도력에 포함된 48시간 GPS 궤도력에서 제공하는 3차원 위성좌표의 상관관계를 분석하여 산출하였다. 그리고 계산된 repeat time을 이용하여 13차 Lagrange 보간 다항식으로 7일간 예측 궤도를 생성하였다. 그 결과, 각 위성의 X, Y, Z 성분별 최대오차의 RMS 평균은 각각 39.8km, 39.7km, 19.6km로 나타났다. 그리고 3차원 오차의 최대값은 119.5km 평균값은 48.9km로 나타났다. 또한 위성의 가시성 분석을 위해 3차원 최대 오차 값인 119.5km를 시야각 오차로 변환한 결과, 방위각과 고도각의 오차는 각각 9.7', 14.9'으로 나타났다.
한반도의 지도 제작을 주임무로 1999년에 발사될 다목적 실용위성의 궤도 오차를 GPS 항행 해와 지상 안테나의 추적 데이터를 이용하여 분석하였다. 측정 데이터의 잡음과 모델 링의 오차를 고려하여 최소 자승 방법으로 궤도 결정과 예측 오차를 시뮬레이션 하였다. 측정 데이터의 잡음은 단기간 오차의 주 요인이 되며, 태양 플럭스의 불확실성으로 인한 오차가 궤도 예측 오차에 가장 크게 작용함을 알 수 있었다.
Since its launching on 21 December 1999, the Korea Multi-Purpose Satellite-I (KOMPSAT-I) has been successfully operated by the Mission Control Element (MCE), which was developed by the ETRI. Most of the major functions of the MCE have been successfully demonstrated and verified during the three years of the mission life of the satellite. This paper presents the operational performances of the various functions in MAPS. We show the performance and analysis of orbit determinations using ground-based tracking data and GPS navigation solutions. We present four instances of the orbit maneuvers that guided the spacecraft form injection orbit into the nominal on-orbit. We include the ground-based attitude determination using telemetry data and the attitude maneuvers for imaging mission. The event prediction, mission scheduling, and command planning functions in MAPS subsequently generate the spacecraft mission operations and command plan. The fuel accounting and the realtime ground track display also support the spacecraft mission operations.
다양한 차세대 위성항법시스템들이 개발되고 있지만, 현재 사용자가 측위에 이용할 수 있는 위성항법시스템은 GPS와 GLONASS 뿐이다. 이 연구에서는 GLONASS의 궤도력 중에서 알마낙을 이용하여 위성궤도를 예측하고 예측궤도의 정확도를 평가하였다. 예측궤도를 생성하기 위하여 알마낙 파일에 포함되어 있는 케플러 궤도요소와 궤도방정식을 이용하였으며, 그 결과는 정밀궤도력과의 좌표 비교를 통하여 정확도를 검증하였다. 그 결과, 7일 동안 예측한 위성궤도의 3차원 최대오차는 155.4km로 나타났으며, RMS 오차는 56.3km로 나타났다. 또한 실제관측 결과와의 비교를 통해 궤도오차가 위성의 가시성을 분석하는데 무리가 없는 수준임을 확인하였다.
The KOMPSAT-1(Korea Multi-Purpose Satellite-1) is the first multi-purpose satellite funded by Korean government for the purpose of remote sensing and scientific data gathering in KOREA. It has successfully achieved its own mission since Dec. 21, 1999. This paper provides an overview of the KOMPSAT-1 missions and addresses the nominal mission planning and operation flow. This paper also describes the routine operational orbit determination and orbit prediction process using GPS navigation solution data. Meanwhile, some problems due to inexperience of the multiple mission operations during LEOP(Launch & Early Orbit Phase) and early normal mission were investigated. Then, resolutions that include the development of new mission planning tool are addressed. The KOMPSAT-1´s missions become more complicated rather than its Initially designed ones. In order to accomplish ...
Since its launching on 21 December 1999, the KOrea Multi-Purpose SATellite-Ⅰ (KOMPSAT-Ⅰ) has been successfully operated by the Mission Control Element (MCE), which was developed by the Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI). Most of the major functions of the MCE have been successfully demonstrated and verified during the three years of the mission life of the satellite. The Mission Analysis and Planning Subsystem (MAPS), which is one of the four subsystems in the MCE, played a key role in the Launch and Early Orbit Phase (LEOP) operations as well as the on-orbit mission operations. This paper presents the operational performances of the various functions in MAPS. We show the performance and analysis of orbit determinations using ground-based tracking data and GPS navigation solutions. We present four instances of the orbit maneuvers that guided the spacecraft from injection orbit into the nominal on-orbit. We include the ground-based attitude determination using telemetry data and the attitude maneuvers for imaging mission. The event prediction, mission scheduling, and command planning functions in MAPS subsequently generate the spacecraft mission operations and command plan. The fuel accounting and the realtime ground track display also support the spacecraft mission operations. We also present the orbital evolutions during the three years of the mission life of the KOMPSAT-Ⅰ.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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