• 한국항공우주학회지
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• 제49권9호
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• pp.771-780
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• 2021

우주물체 레이저 추적(DLR : space Debris Laser Ranging) 시스템은 인공위성까지의 거리를 측정하는 인공위성 레이저 추적(SLR : Satellite Laser Ranging) 시스템의 확장형이라고 할 수 있다. 레이저를 발사하여 수신하는 광자 왕복하는 시간을 측정하여 궤도 결정하는 시스템이다. 거리 정밀도는 mm급 단위로 측정 가능하고 현존하는 시스템 중 가장 정밀한 시스템이다. 현재 한국천문연구원은 인공위성 레이저 추적 시스템을 세종 및 거창에 구축하였고, 나로호 과학위성, 다목적 실용위성 5호의 정밀궤도를 검증하기 위해 SLR 데이터를 활용하였다. 최근 몇 년간 우주쓰레기의 추락 또는 충돌로 인해 자국의 위성이 위협받고 있고, 이는 안보적인 측면에서 자국 우주자산 보호, 국민의 안전을 보호하기 위해 우주물체 레이저 추적이 지대한 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 인공위성 레이 추적, 우주물체 레이저 추적을 고려한 다목적형 레이저 추적 시스템의 시스템 설계를 위하여 1.5m 급 주경을 적용하였다. 그리고 주요 구성품의 성능(레이저 파장, 레이저 출력) 등을 고려하여 링크버짓 분석을 통해 시스템 예비 성능 분석을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.1006-1015
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• 2016

본 연구에서는 국내 최초 개발 예정인 1m급 인공위성 레이저추적 시스템(Satellite Laser Ranging, SLR)의 추적마운트 (Tracking Mount) 모듈 개발을 위한 예비설계 및 성능분석 결과를 제시한다. 인공위성 레이저추적 시스템은 위성까지의 거리를 정밀하게 측정하는 시스템으로 지상의 관측소에서 반사경을 탑재하고 있는 인공위성까지 레이저를 발사하여 되돌아오는 레이저 사이의 시간간격을 측정하는 시스템으로서, 현존하는 인공위성까지의 거리측정 시스템 중 가장 정밀한 측정 시스템이다. 본 논문에서 제안하는 인공위성 레이저 추적 시스템용 고속 고정밀 추적마운트의 추적범위는 고도 300 km에서 정지궤도(고도 36,000 km)까지 가능하며, 레이저 반사경을 탑재한 인공위성에 대해 주 야간 레이저추적이 가능해야 한다. 이러한 요구사항을 만족하기 위해, 본 연구에서는 고속 고정밀 추적마운트 기구부 설계 및 구조해석을 수행하였고, 추적마운트의 원활한 제어를 위한 모션 제어 시스템을 설계하여 예비 성능 분석을 실시한 결과를 소개하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권2호
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• pp.135-144
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• 2010

In this paper, we present the result of preliminary design of tracking mount for ARGO-M which is a movable satellite laser ranging (SLR) system developed by Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). The tracking mount consists of a couple of core parts such as driving motors, encoders and bearings, and the requirements of each parts are determined on the basis of the technical consideration. 2D and 3D models for tracking mount were preliminarily designed using the selected core parts. In order to evaluate the validity of the preliminarily design, the simulator to test the elevation axis was designed and manufactured. The test to check the tracking performance and system accuracy of the simulator was performed, and it was confirmed that the preliminary design meets the operating specifications. Additionally, it was found that the repetitive errors and hysteresis errors need to be improved by the additional control algorithm.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제35권4호
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• pp.253-261
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• 2018

Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) has been developing the space optical and laser tracking (SOLT) system for space geodesy, space situational awareness, and Korean space missions. The SOLT system comprises satellite laser ranging (SLR), adaptive optics (AO), and debris laser tracking (DLT) systems, which share numerous subsystems, such as an optical telescope and tracking mount. It is designed to be capable of laser ranging up to geosynchronous Earth orbit satellites with a laser retro-reflector array, space objects imaging brighter than magnitude 10, and laser tracking low Earth orbit space debris of uncooperative targets. For the realization of multiple functions in a novel configuration, the SOLT system employs a switching mirror that is installed inside the telescope pedestal and feeds the beam path to each system. The SLR and AO systems have already been established at the Geochang station, whereas the DLT system is currently under development and the AO system is being prepared for testing. In this study, the design and development of the SOLT system are addressed and the SLR data quality is evaluated compared to the International Laser Ranging Service (ILRS) tracking stations in terms of single-shot ranging precision. The analysis results indicate that the SLR system has a good ranging performance, to a few millimeters precision. Therefore, it is expected that the SLR system will not only play an important role as a member of the ILRS tracking network, but also contribute to future Korean space missions.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.391-399
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• 2020

한국천문연구원은 인공위성 레이저 추적, 적응광학, 우주쓰레기 레이저 추적 등 과학 연구 및 국가적 미션을 수행하기 위해 다목적 레이저 추적 시스템 개발을 추진해 오고 있다. 지상에서 고출력 펄스 레이저를 발진하여 우주쓰레기로부터 반사된 신호를 바탕으로 거리를 측정하는 우주쓰레기 레이저 추적 시스템은 광 경로 전환을 위해 회전 디스크 방식을 이용한다. 이러한 방식은 수신 검출기로 반사시킬 수 없는 충돌 영역이 발생하여 우주쓰레기 추적 성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 회전 디스크가 추적 성능에 영향을 미치는 홀 크기, 홀 개수, 회전 속도, 레이저와 홀의 중첩 비율, 레이저 빔 반경을 고려하여 추적 성능 분석 모델을 제시하였다. 제시된 성능 분석 모델을 이용하여 추적 범위 및 충돌 영역을 분석하고 거창 레이저 추적 시스템의 요구 조건을 만족하는 회전 디스크 사양을 제시하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권3호
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• pp.245-252
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• 2010

Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) has developed a mobile satellite laser ranging (SLR) system called ARGO-M since 2008 for space geodesy research and precise orbit determination technologies using SLR with mm level accuracy. ARGO-M is capable of night tracking and daylight tracking for which requires spatial, spectral and time filters due to high background noises. In this study, characteristics and specifications of ARGO-M are discussed and its tracking capabilities of night and daylight tracking are analyzed for STSAT-2B and KOMPSAT-5 through link budget. Additionally false alarm and signal detection probabilities are also analyzed depending on spectral and time filters for daylight tracking for these satellites.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.830-837
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• 2015

최근 지구를 공전하는 우주잔해물의 개수가 급격하게 증가함에 따라 인공위성과의 충돌 위험성이 높아져 우주잔해물은 우주개발 국가들에게 심각한 문제로 대두되고 있다. 현재 인공위성 충돌 위험성을 감시하고 회피기동 여부를 판단하기 위해서 레이더 및 전자광학 시스템이 사용되고 있다. 그러나 레이저추적 시스템과 같이 보다 정밀한 추적데이터와 연계하여 정밀한 예측 궤도력을 생성할 수 있다면 충돌회피기동 여부의 정확한 판단과 회피기동 계획 수행에 많은 도움을 줄 수 있다. 레이저추적 시스템은 가장 정밀한 거리측정 정보를 제공하기 때문에 기존 예측궤도력 정밀도를 향상시킬 수 있는 대안으로 인식되고 있다. 한국천문연구원은 반사경을 장착한 인공위성 레이저추적, 고출력 레이저를 이용한 우주잔해물 레이저추적 및 적응광학을 이용한 우주물체 영상취득이 가능한 우주물체 레이저추적 시스템을 개발하고 있다. 본 연구에서는 우주물체 레이저추적 시스템에 사용되는 고출력 레이저를 이용한 link budget, 배경잡음에 의한 오경보 및 신호검출 확률 분석을 통해 우주잔해물 레이저추적을 위한 성능분석을 수행하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제34권4호
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• pp.271-280
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• 2017

This study presents the application of satellite laser ranging (SLR) to orbit determination (OD) of high-Earth-orbit (HEO) satellites. Two HEO satellites are considered: the Quasi-Zenith Satellite-1 (QZS-1), a Japanese elliptical-inclinedgeosynchronous-orbit (EIGSO) satellite, and the Compass-G1, a Chinese geostationary-orbit (GEO) satellite. One week of normal point (NP) data were collected for each satellite to perform the OD based on the batch least-square process. Five SLR tracking stations successfully obtained 374 NPs for QZS-1 in eight days, whereas only two ground tracking stations could track Compass-G1, yielding 68 NPs in ten days. Two types of station bias estimation and a station data weighting strategy were utilized for the OD of QZS-1. The post-fit root-mean-square (RMS) residuals of the two week-long arcs were 11.98 cm and 10.77 cm when estimating the biases once in an arc (MBIAS). These residuals were decreased significantly to 2.40 cm and 3.60 cm by estimating the biases every pass (PBIAS). Then, the resultant OD precision was evaluated by the orbit overlap method, yielding three-dimensional errors of 55.013 m with MBIAS and 1.962 m with PBIAS for the overlap period of six days. For the OD of Compass-G1, no station weighting strategy was applied, and only MBIAS was utilized due to the lack of NPs. The post-fit RMS residuals of OD were 8.81 cm and 12.00 cm with 49 NPs and 47 NPs, respectively, and the corresponding threedimensional orbit overlap error for four days was 160.564 m. These results indicate that the amount of SLR tracking data is critical for obtaining precise OD of HEO satellites using SLR because additional parameters, such as station bias, are available for estimation with sufficient tracking data. Furthermore, the stand-alone SLR-based orbit solution is consistently attainable for HEO satellites if a target satellite is continuously trackable for a specific period.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
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• pp.68-68
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• 2000

In this paper a very brief review of historical development of optical science and technology in China is presented. More attention has been pain on Modem Optics, which developed since 1950s. The recent development of optical science and technology in following fields are introduced. 1. Optical engineering and instrumentation (tracking theodolites, high speed cameras, satellite laser ranging systems, satellite flying attitude control, cameras for remote sensing, astronomical optical instrument) 2. Applied optics (adaptive optics, optical metrology, infrared optics, optical processing, optical holography) 3. Laser science and technology (ultrashort pulse lasers, UV-X ray lasers, high power laser facilities and laser fusion, laser isotope separation) 4. Laser and nonlinear materials (rare earth elements doped laser glasses and crystals, tunable laser crystals, borate series and organic nonlinear crystals) 5. Optoelectronic science and technology (Optical communication, optical data storage, optical computing) The current situation and developing prospect of optical and optoelectronic industry in China are presented. Furthermore it points out that the optical industry could be developed vigorously only if products development capacity is enhanced and new products industrialization is heightened. The main research and education institutions in the optics field in China, as well as the Chinese Optical Society (COS) are introduced.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제40권4호
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• pp.237-245
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• 2023

Laser communication has been considered as a novel method for earth observation satellites with generation of high data volume. It offers faster data transmission speeds compared to conventional radio frequency (RF) communication due to the short wavelength and narrow beam divergence. However, laser beams are refracted due to atmospheric turbulence between the ground and the satellite. Refracted laser beams, upon reaching the receiver, result in angle-of-arrival (AoA) fluctuation, inducing image dancing and wavefront distortion. These phenomena hinder signal acquisition and lead to signal loss in the course of laser communication. So, precise alignment between the transmitter and receiver is essential to guarantee effective and reliable laser communication, which is achieved by pointing, acquisition, and tracking (PAT) system. In this study, we simulate the effectiveness of tip/tilt compensation for more efficient laser communication in the satellite-ground downlink. By compensating for low-order terms using tip/tilt mirror, we verify the alleviation of AoA fluctuations under both weak and strong atmospheric turbulence conditions. And the performance of tip/tilt correction is analyzed in terms of the AoA fluctuation and collected power on the detector.