KR102539003B1

KR102539003B1 - 위성의 운용 방법 및 위성 운용 시스템

Info

Publication number: KR102539003B1
Application number: KR1020220094774A
Authority: KR
Inventors: 이광병
Original assignee: 한화시스템 주식회사
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2023-06-01

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 위성의 운용 방법은 지상에서 서로 다른 위치에 설치된 복수의 지상 기준 장치 각각으로부터 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는 과정, 복수의 지상 기준 장치에서 송신된 복수의 전자파 신호(E_G)를 위성에서 수신하는 과정 및 위성으로 수신된 전자파 신호(E_G)를 이용하여 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 위성의 자기 위치를 산출 또는 검출하는데 필요한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 위성을 종래에 비해 높은 고도의 궤도에서 운용할 수 있다.

Description

위성의 운용 방법 및 위성 운용 시스템{Operating method for satellite and operating system for satellite}

본 발명은 위성의 운용 방법 및 위성 운용 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성의 자기 위치를 산출하기 위해 필요한 비용을 절감시킬 수 있는 위성의 운용 방법 및 위성 운용 시스템에 관한 것이다.

정찰 위성은 적군에 대한 정찰, 지구 관측, 기상 관측, 통신 등과 같은 임무에 따라 지구 상의 원하는 지표면을 촬영한다. 이때, 정찰 위성에서 촬영된 영상은 촬영 당시의 위성의 위치에 따라 기하학적으로 왜곡될 수 있다. 이에, 실용성 있는 영상 또는 보다 정확한 영상을 생성하기 위해서는, 촬영 당시 정찰 위성의 위치(즉, 자기 위치(Self-localization))에 따라 촬영된 영상을 보정할 필요가 있다.

정찰 위성이 자기 위치를 파악하는데 있어서, 지구 밖으로 발사된 복수의 GPS(Global Positioning System) 위성을 이용하였다. 즉, 복수의 GPS 위성이 정찰 위성으로 전자파 신호를 송신하고, 정찰 위성으로 수신된 전자파 신호를 이용하여 정찰 위성의 위치를 산출 또는 감지하였다.

그런데 정찰 위성의 위치를 파악하기 위해 사용되는 GPS 위성은 그 제조, 발사, 운용에 필요한 비용이 고가인 문제가 있다. 따라서, 정찰 위성의 위치를 파악하기 위해 고가의 비용이 소비된다.

또한, 정찰 위성이 GPS 위성을 이용하여 자기 위치를 파악하려면, 상기 정찰 위성은 GPS 위성에 비해 낮은 고도의 궤도에서 운용될 수밖에 없다. 즉, 정찰 위성은 GPS 위성에 비해 높은 고도의 궤도에서 운용될 수 없다. 이에, GPS 위성을 이용하는 정찰 위성의 경우, 운용될 수 있는 고도에 제한이 발생되는 문제가 있다.

한국등록특허 10-2311606

본 발명은 위성의 자기 위치를 산출하기 위해 필요한 비용을 절감시킬 수 있는 위성의 운용 방법 및 위성 운용 시스템을 제공한다.

본 발명은 위성이 높은 고도에서 운용될 수 있도록 하는 위성의 운용 방법 및 위성 운용 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 위성의 운용 방법은, 지상에서 서로 다른 위치에 설치된 복수의 지상 기준 장치 각각으로부터 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는 과정; 상기 복수의 지상 기준 장치에서 송신된 복수의 전자파 신호(E_G)를 위성에서 수신하는 과정; 및 상기 위성으로 수신된 전자파 신호(E_G)를 이용하여 상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정은, 상기 위성으로 수신된 복수의 전자파 신호(E_G) 각각을 이용하여, 복수의 지상 기준 장치 각각과 위성 간의 거리(D)를 복수개 산출하는 과정; 산출된 상기 복수의 거리(D)와 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 설치 위치(P_G)를 이용하여 상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정은, 산출된 상기 거리(D), 상기 지상 기준 장치의 설치 위치(P_G) 및 산출하고자 하는 위성의 위치(P_S)를 포함하는 수식을 마련하는 과정을 포함하고, 상기 수식을 마련하는데 있어서, 각 지상 기준 장치와 위성 간의 거리(D)를 각기 포함하도록 복수의 수식이 마련되며, 상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는데 있어서, 상기 복수의 수식을 연립 방정식으로 풀이하여 산출할 수 있다.

상기 지상 기준 장치와 위성 간의 거리(D)를 산출하는데 있어서, 상기 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신되는데 까지 소요된 시간(T_L) 및 전자파 신호(E_G)의 송신 속도(V)를 이용하여 산출할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)에서부터 각 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신된 시각(T_r)까지의 시간인 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하고, 상기 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 과정은, 상기 복수의 지상 기준 장치에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t) 및 상기 복수의 지상 기준 장치에서 송신한 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신된 시각(T_r)을 이용하여 산출하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치에서 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는데 있어서, 상기 전자파 신호(E_G)에 상기 복수의 지상 기준 장치에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)을 포함시켜 송신할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치에서 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하기 전에, 상기 위성에서 복수의 지상 기준 장치 각각으로 전자파 신호(E_S)를 송신하는 과정;을 포함하고, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각으로부터 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는데 있어서, 상기 위성에서 송신한 전자파 신호(E_S)가 상기 복수의 지상 기준 장치로 수신되면, 상기 복수의 지상 기준 장치가 전자파 신호(E_G)를 상기 위성으로 송신할 수 있다.

상기 소요 시간(T_L)을 산출하는데 있어서, 상기 위성에서 전자파 신호(E_S)를 송신한 시각(T_t)에서부터 상기 복수의 지상 기준 장치에서 송신한 각 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신된 시각(T_r)까지의 시간인 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하고, 상기 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 과정은, 상기 위성에서 전자파 신호(E_S)를 송신한 시각(T_t), 상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)가 위성으로 수신된 시각(T_r), 상기 위성에서 송신한 전자파 신호(E_S)가 상기 복수의 지상 기준 장치로 수신된 시각에서부터 상기 복수의 지상 기준 장치가 전자파 신호(E_G)를 위성으로 송신한 시각 간의 처리 시간(T_GP)를 이용하여, 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치에서 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는데 있어서, 상기 전자파 신호(E_G)에 상기 처리 시간(T_GP)을 포함시켜 송신할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치 각각에 대한 처리 시간(T_GP)이 동일한 위성일 수 있다.

상기 지상 기준 장치는 4개 이상으로 마련될 수 있다.

전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있도록 지상에서 서로 다른 위치에 설치된 복수의 지상 기준 장치; 및 상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)를 수신하여 위성의 위치(P_S)를 산출하는 위치 산출부를 구비하고, 지구 밖으로 발사될 수 있는 위성;을 포함할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치 각각은, 상기 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 송신부는, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각에 부여된 식별 코드를 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 송신부는, 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)을 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 송신부는, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 설치 위치(P_G)를 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있다.

상기 위성은, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)를 수신하는 수신부; 및 상기 수신부로 수신된 전자파 신호(E_G)를 이용하여, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각과 위성 간의 거리(D)를 복수개 산출하는 거리 산출부;를 포함하고, 상기 위치 산출부는, 상기 거리 산출부에서 산출된 복수의 거리(D)와 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 설치 위치(P_G)를 이용하여, 위성의 위치(P_S)를 산출할 수 있다.

상기 위치 산출부는, 복수의 상기 식별 코드 각각에 대응하는 상기 지상 기준 장치의 설치 위치를 포함하는 데이터 테이블을 포함할 수 있다.

상기 위성은 복수의 지상 기준 장치 각각으로 전자파 신호(E_S)를 송신하는 송신부를 포함하고, 복수의 상기 지상 기준 장치는, 상기 위성의 송신부에서 송신된 전자파 신호(E_S)를 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.

복수의 상기 지상 기준 장치의 송신부는, 상기 위성에서 송신된 전자파 신호(E_S)가 상기 지상 기준 장치의 수신부로 수신된 시각부터 상기 지상 기준 장치의 송신부가 전자파 신호(E_G)를 위성으로 송신하는 시각까지의 처리 시간(T_GP)을 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있다.

상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 상기 처리 시간(T_GP)이 동일한 위성일 수 있다.

상기 지상 기준 장치가 4개 이상으로 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 위성의 자기 위치를 산출 또는 검출하는데 필요한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 위성을 종래에 비해 높은 고도의 궤도에서 운용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 위성 운용 시스템 및 위성의 운용 방법을 설명하기 위하여, 지구 밖으로 발사된 위성 및 지상에 설치된 복수의 지상 기준 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 위성 및 복수의 지상 기준 장치의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 지상 기준 장치들과 위성 간의 거리를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 복수의 지상 기준 장치 각각에서 전자파 신호를 송신한 시각(T_t) 및 위성에서 전자파 신호를 수신한 시각(T_r)을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 위성 운용 시스템의 위치 산출부에서 위성의 자기 위치를 산출하는 방법을 개념적으로 도식화한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 위성 운용 시스템 및 위성의 운용 방법을 설명하기 위하여, 지구 밖으로 발사된 위성 및 지상에 설치된 복수의 지상 기준 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 위성 및 복수의 지상 기준 장치의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 위성 운용 시스템 및 위성의 운용 방법을 설명하기 위하여, 지구 밖으로 발사된 위성 및 지상에 설치된 복수의 지상 기준 장치를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 위성 및 복수의 지상 기준 장치의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 위성 운용 시스템은 지상을 촬영할 수 있는 촬영부(120)를 구비하며 공중에서 비행하면서 이동할 수 있는 위성(100) 및 위성(100)이 자기 위치(Self-localization)를 검출 또는 파악할 수 있도록 상기 위성(100)으로 전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 송신하며, 지상에 고정되게 설치된 복수의 지상 기준 장치(200: 200a 내지 200h)를 포함할 수 있다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 지상 기준 장치(200: 200a 내지 200h)에 대해 설명한다.

지상 기준 장치(200)는 위성(100)으로 전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있도록 지상에 고정되게 설치된다. 이러한 지상 기준 장치(200)는 복수개로 마련되며, 복수의 기준 장치(200)는 서로 다른 위치에 고정되게 설치된다. 이때, 복수의 지상 기준 장치(200)는 미리 약속 또는 규정된 위치에 고정되게 설치되며, 이동하지 않는다.

위성(100)은 적어도 4개 이상의 지상 기준 장치(200)로부터 전자파 신호(E_G)를 수신 받는다. 이에, 지상에는 지상 기준 장치(200)가 적어도 4개 이상으로 설치될 수 있다. 보다 바람직하게는, 위성(100)이 궤도를 따라 이동하는 위성인 경우, 지상 기준 장치(200)는 4개를 초과하는 복수개로 마련되어 서로 다른 위치에 설치될 수 있다. 즉, 위성(100)이 궤도를 따라 이동하면서 어느 위치에 있더라도 4개 이상의 지상 기준 장치(200)로부터 전자파 신호(E_G)를 받을 수 있도록, 상기 지상 기준 장치(200)가 복수개로 마련될 수 있다.

예컨대, 예컨대 도 1과 같이 지상 기준 장치(200)는 8개(제1 내지 제8지상 기준 장치(200a 내지 200h)로 마련될 수 있다. 물론, 8개의 제1 내지 제8지상 기준 장치(200a 내지 200h)는 단지 예시일 뿐이며, 지상 기준 장치(200)는 4개 이상의 개수로 다양하게 설치될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 위성(100)이 복수의 지상 기준 장치 중 4개의 지상 기준 장치 즉, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 전자파 신호(E_G:E_G1 내지 E_G4)를 받아 자기 위치를 산출하는 경우를 예를 들어 설명한다.

그리고 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에서 송신되는 전자파 신호(E_G)를 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)로 명명한다.

도 2를 참조하면, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각은 지구(10) 상에 즉, 지상에 고정되게 설치되는 바디(210a 내지 210d) 및 위성(100)으로 전자파 신호를 송신하는 송신부(220a 내지 220d)를 포함할 수 있다.

제1 내지 제4바디(210a 내지 210d)는 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 뼈대를 이루는 구성으로서, 지상 상에 고정되게 설치될 수 있도록 마련된다. 예컨대 바디(210a 내지 210d)는 금속 또는 복합재료로 마련될 수 있다. 그리고 바디(210a 내지 210d)는 금속 또는 복합재료로 이루어진 프레임(frame), 플레이트(plate)를 이용하여 마련될 수 있다. 물론, 바디(210a 내지 210d)는 상술한 예에 한정되지 않고, 지상에 고정되게 설치될 수 있다면 어떠한 재료 및 수단이 사용되어도 무방하다.

제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)는 전자파 신호(또는 전자기파 신호)(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 송신할 수 있도록 바디(210a 내지 210d)에 설치된다. 이러한 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d) 각각은 예를 들어 전자파 신호를 생성 또는 발생시키는 전자파 신호 발생기 및 발생된 전자파 신호를 위성(100)으로 송신하는 송신기를 포함할 수 있다.

그리고, 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)는 일정한 시간 간격으로 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 위성(100)으로 송신한다. 즉, 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)는 미리 설정된 시간 간격으로 또는 주기적으로 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신한다. 그리고 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)는 동일한 시각에 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신하며, 동일한 주기로 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 복수회 송신한다.

송신부(220a 내지 220d)로부터 송신되는 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)는 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 위성(100)으로 송신할 수 있다면 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 중 어느 전자파 신호가 사용되어도 무방하다.

제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)에서 송신되는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에는 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 부여된 식별 코드(I_G: I_G1 내지 I_G4) 및 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신한 시각(T_t: T_t1내지 T_t4) 데이터가 포함될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각은 상술한 바와 같이 지상 상에서 서로 다른 위치에 설치된다. 이에, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에는 이들을 식별 또는 구별할 수 있도록 하는 식별 코드(또는 식별 기호)가 부여된다. 즉, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각의 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)에 식별 코드(I_G1 내지 I_G4)가 저장될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 제1송신부(230a)에는 제1식별 코드(I_G1)가 저장되고, 제2송신부(230b)에는 제2식별 코드(I_G2)가 저장되며, 제3송신부(230c)에는 제3식별 코드(I_G3)가 저장되고, 제4송신부(230d)에는 제4식별 코드(I_G4)가 저장될 수 있다.

그리고 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)에서 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신할 때, 각 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 식별 코드(I_G1 내지 I_G4)를 포함하도록 송신한다. 즉, 제1전자파 신호(E₁)에는 제1지상 기준 장치(200a)에 대한 제1식별 코드(I_G1)가 포함되고, 제2전자파 신호(E₂)에는 제2지상 기준 장치(200b)에 대한 제2식별 코드(I_G2)가 포함되며, 제3전자파 신호(E₃)에는 제3지상 기준 장치(200c)에 대한 제3식별 코드(I_G3)가 포함되고, 제4전자파 신호(E₃)에는 제4지상 기준 장치(200d)에 대한 제4식별 코드(I_G4)가 포함된다.

이에, 수신된 복수의 전자파 신호(E_G)에 포함된 식별 코드(I_G)를 식별 또는 파악함으로써, 어떠한 지상 기준 장치로부터 수신된 전자파 신호인지 식별할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)으로 수신되면, 위성(100)은 수신된 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4) 각각에 포함된 식별 기호(I_G1 내지 I_G4)를 읽어 들인다. 이에 따라, 수신된 전자파 신호 별로 어떤 지상 기준 장치로부터 송신된 것인지 파악할 수 있다.

위성(100)과 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)는 그 시각이 동기화되어 있다. 다른 말로 설명하면, 위성(100)과 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)는 시각 동기(時刻同期)되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 위성(100) 및 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)는 시계가 구비되어 있다. 이때 위성(100)에 구비된 시계의 시각과 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 구비된 시계의 시각이 동기화 되어 있는 상태이다.

그리고, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에 구비되는 시계는 원자시계일 수 있다. 이에 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 구비되는 시계에서 측정되는 시각은 아주 정밀 또는 정확할 수 있다. 또한, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에 구비되는 시계에서의 시각은 동일할 수 있다.

반면, 위성(100)에 구비되는 시계는 지상 기준 장치에 비해 정밀도가 상대적으로 떨어지는 시계일 수 있다. 이에, 위성(100)에 구비되는 시계의 시각과 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 구비되는 시계의 시각을 동기화시켰더라도, 위성(100) 시계의 시각과 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 시계의 시각이 동일하지 않고 차이가 있을 수 있다. 따라서, 이후에 위성(100)에 자기 위치를 산출하는데 있어서, 위성(100) 시계에서의 시각과 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 시계에서의 시각 차이를 이용하여 산출한다. 이에 대해서는 이후에 위성(100)의 위치 산출부(170)를 설명할 때 다시 설명한다.

제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신되는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에는 상술한 바와 같이 전자파 신호의 송신 시각(T_t1내지 T_t4)이 포함된다. 이때, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함된 송신 신호 시각(T_t1내지 T_t4)은 각 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 구비된 시계에 의해 결정 또는 측정된 것일 수 있다. 여기서 '전자파 신호의 송신 시각(T_t1내지 T_t4)'이란 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 송신부(220a 내지 220d)에서 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 송신되기 시작한 시간의 어느 한 시점(시각)을 의미할 수 있다.

또한, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 송신되는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에는 각 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 설치 위치(P_G: P_G1 내지 P_G4)에 대한 데이터가 더 포함될 수 있다. 즉, 제1전자파 신호(E₁)에는 제1지상 기준 장치(200a)의 설치 위치(P_G1)가 포함되어 있고, 제2전자파 신호(E₂)에는 제2지상 기준 장치(200b)의 설치 위치(P_G2)가 포함되어 있으며, 제3전자파 신호(E₃)에는 제3지상 기준 장치(200c)의 설치 위치(P_G3)가 포함되어 있고, 제4전자파 신호(E₄)에는 제4지상 기준 장치(200d)의 설치 위치(P_G4)가 포함되어 있을 수 있다(도 3 참조).

이에, 위성(100)으로 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 수신되면, 위성(100)은 각 전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)에 포함된 위치 정보를 이용하여 각 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 설치 위치(P_G: P_G1 내지 P_G4)를 파악할 수 있다. 즉, 수신된 제1전자파 신호(E₁)를 이용하여 제1지상 기준 장치(200a)의 위치(P_G1)를 알 수 있고, 수신된 제2전자파 신호(E₂)를 이용하여 제2지상 기준 장치(200b)의 위치(P_G2)를 알 수 있다. 또한, 수신된 제3전자파 신호(E₃)를 이용하여 제3지상 기준 장치(200c)의 위치(P_G3)를 알 수 있고, 수신된 제4전자파 신호(E₄)를 이용하여 제4지상 기준 장치(P_G4)의 설치 위치를 알 수 있다.

복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)들은 이동하지 않고 고정되게 설치되므로, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)들 각각의 설치 위치는 절대 위치로 명명될 수 있다. 또한, 또한, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)들은 지상 기준점(Ground Control Point: GCP)으로 명명될 수도 있다.

상기에서는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 설치 위치(P_G: P_G1 내지 P_G4) 데이터가 포함되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4) 데이터가 포함되지 않고, 후술되는 위성(100)에 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 식별 코드(I_G: I_G1 내지 I_G4) 별로 위치(P_G1 내지 P_G4)에 대한 데이터가 저장되게 마련될 수 있다. 이에 대해서는 위성(100)에 대한 설명 시에 다시 설명하기로 한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 위성(100)에 대해 설명한다.

위성(100)은 지구(10) 밖에서 지상을 촬영하여 정찰 또는 관측을 위한 위성일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 위성(100)은 지구(10) 밖으로 발사되어 지상에 대한 영상 또는 화상을 촬영하는 위성일 수 있다. 즉, 위성(100)은 미리 설정된 궤도를 따라 이동하거나, 정지되어 있는 상태로 정찰 목표 위치 또는 정찰 목표 지역의 영상 또는 화상을 획득하는 위성일 수 있다. 다시 말해, 위성(100)은 궤도를 따라 이동하는 동기 궤도 위성이거나, 궤도의 일 위치에 정지되어 있는 정지 궤도 위성일 수 있다. 이때, 정찰 목표 위치는 예컨대 군사적으로 감시가 필요한 지역, 즉 적군의 국토일 수 있으며, 이에 위성(100)은 정찰 위성으로 불리우는 위성을 수 있다. 물론, 위성(100)은 군사적 목적 외에 다양한 목적으로 사용되는 위성일 수 있다. 이와 같은 위성(100)은 운용 위성으로 명명될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 위성(100)은 본체(110), 영상 또는 화상을 촬영할 수 있도록 본체에 설치된 촬영부(120), 외부로 신호를 송신하거나 외부의 신호를 수신할 수 있도록 본체의 외부에 설치된 안테나(130), 외부로 송신하기 위한 신호를 발생시켜 안테나(130)로 전달하는 송신부(140) 및 안테나(130)로 수신된 신호를 수신하는 수신부(150)를 포함한다.

또한, 위성(100)은 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 수신된 전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 이용하여 각 지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성 간의 거리를 산출하는 거리 산출부(160) 및 거리 산출부(160)에서 산출된 거리를 이용하여 위성의 자기 위치(Self-localization)를 산출하는 위치 산출부(170)를 포함한다.

그리고, 위성(100)은 태양광을 수신하여 전력 또는 전기 에너지를 생성할 수 있도록 본체(110)의 외부에 장착된 패널(180)을 포함할 수 있다. 패널(180)은 태양광을 받아 전력 또는 전기 에너지로 변환시키는 수단으로서, 태양전지패널 또는 태양전지판일 수 있다.

또한, 도시되지는 않았지만, 위성(100)은 이동 추진력을 제공하는 추진부, 지향 방향을 조정 또는 제어하는 자세 제어부, 연료를 필요로 하는 구성 예를 들어 추진부로 연료를 제공하는 연료탱크 및 전력을 필요로 하는 각종 장치 또는 기기로 전력을 공급하는 배터리, 촬영부(120)에서 생성된 영상과 같은 데이터를 저장하는 메모리, 각종 전자기기(미도시) 및 이외에 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 이러한 추진부, 자세 제어부, 연료탱크, 배터리, 메모리 및 각종 전자기기 등은 본체(110)에 설치될 수 있다.

본체(110)는 임무 위성의 뼈대를 이루는 구성으로서, 금속 또는 복합재료로 마련될 수 있다. 예를 들어, 본체(110)는 금속 또는 복합재료로 이루어진 프레임(frame) 및 패널(panel) 중 적어도 하나로 마련될 수 있다.

촬영부(120)는 영상을 촬영하는 수단으로, 예를 들어 촬영부는 합성개구레이다(SAR:Synthesized Aperture Radar)를 포함하는 수단일 수 있다. 물론, 촬영부(120)는 이에 한정되지 않고, 광학 카메라 및 열화상 카메라 중 어느 하나를 포함하는 수단일 수도 있다.

촬영부(120)는 영상과 화상을 모두 촬영할 수 있는데, 이후 설명의 편의를 위하여 촬영부(120)가 영상을 촬영하는 것으로 일괄 설명한다.

촬영부(120)는 촬영된 데이터를 이용하여 영상을 마련 또는 구현한다. 이때, 촬영부(120)는 각종 데이터가 포함되도록 영상을 마련한다. 즉, 촬영 위치에 대한 시각적인 이미지뿐만 아니라, 촬영 시에 위성의 위치(경도, 위도 및 고도 중 적어도 하나), 촬영 시간 등과 같은 정보가 포함되도록 영상을 구현 또는 마련한다. 또한, 촬영 당시의 위성의 위치(경도, 위도 및 고도 중 적어도 하나)를 반영하여 영상을 구현한다. 즉, 촬영부(120)는 촬영 당시의 위성의 자기 위치(Self-localization)를 이용하여 촬영된 영상을 보정할 수 있다.

위성(100)에서 촬영된 또는 획득된 영상의 품질은 위성(100)이 자체적으로 산출 또는 감지한 자기 위치에 따라 달라질 수 있다. 즉, 위성(100)에서 산출한 자기 위치가 정확한 경우 양호한 또는 정상 품질의 영상이 획득될 수 있다. 그러나, 산출된 자기 위치가 정확하지 않은 경우 영상이 왜곡될 수 있다. 다시 말해, 목표하지 않은 영상이 획득될 수 있다.

송신부(140)는 외부로 신호를 송신하는 수단이다. 이때 송신부(140)에서 송신하는 신호는 예를 들어 위성에서 촬영된 영상, 위성의 자기 위치 및 위성의 이동 속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론, 송신부(140)에서 송신하는 신호에는 상술한 예에 한정되지 않고, 위성(100)을 이용하여 획득하고자 하는 정보의 종류, 위성의 운용 및 위성의 관리를 위한 다양한 데이터가 포함될 수 있다.

수신부(150)는 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신된 복수의 전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 수신한다. 또한 수신부(150)는 지상 기준 장치들 외에 외부로부터 수신되는 다른 신호 예컨대 지상의 통제기 즉, 지상국으로부터 송신되는 신호를 수신할 수 있다.

수신부(150)로 수신된 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)는 거리 산출부(160)로 전달된다. 그리고 거리 산출부(160)는 전달된 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 이용하여 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성() 간의 거리를 산출한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 거리 산출부(160)에서 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성(100) 간의 거리를 산출하는 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 지상 기준 장치들과 위성 간의 거리를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 4는 복수의 지상 기준 장치 각각에서 전자파 신호를 송신한 시각(T_t) 및 위성에서 전자파 신호를 수신한 시각(T_r)을 개념적으로 나타낸 도면이다.

제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)들은 서로 다른 위치에 설치된다. 이에, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성(100) 간의 거리(D: D₁ 내지 D₄)가 서로 다를 수 있다. 즉, 제1지상 기준 장치(200a)와 위성(100) 간의 제1거리(D₁), 제2지상 기준 장치(200b)와 위성(100) 간의 제2거리(D₂), 제3지상 기준 장치(200c)와 위성(100) 간의 제3거리(D₃), 제4지상 기준 장치(200d)와 위성(100) 간의 제4거리(D₄)가 서로 다를 수 있다. 물론, 제1 내지 제4거리(D₁ 내지 D₄) 중 적어도 일부는 동일할 수 있다.

제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)는 동일한 시각에 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신한다. 보다 구체적으로 설명하기 위해 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에서 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신하는 시각을 제1 내지 제4송신 시각(T_t1 내지 T_t4)라고 할 때, 제1 내지 제4송신 시각(T_t1 내지 T_t4)은 동일한 시각일 수 있다. 여기서, 제1 내지 제4송신 시각(T_t1 내지 T_t4)은 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에 구비된 시계에서 측정된 시각일 수 있다.

또한, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)는 동일한 주기로 전자파 신호를 복수회 송신하며, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)는 그 이동 속도(V) 또는 송신 속도(V)가 동일하다.

한편, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 동일한 시각에 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신하고, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)의 송신 속도(V)가 동일하더라도, 위성(100)에 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 수신되는 시각(T_r: T_r1내지 T_r4)이 다를 수 있다. 이는, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)의 수신부(150)로 수신되는데 까지 또는 도달하는데 까지 소요되는 시간이 다르기 때문이다. 그리고 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)으로 수신되기까지의 소요 시간은, 지상 기준 장치(200)와 위성(100) 간의 거리(D)에 따라 달라질 수 있다. 즉, 지상 기준 장치(200)와 위성(100) 간의 거리가 멀수록, 상기 지상 기준 장치(200)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 후 위성(100)에 수신하는데 소요되는 시간이 길다. 이에, 지상 기준 장치(200)와 위성(100) 간의 거리가 멀수록, 전자파 신호(E_G)의 송신 시각(T_t)과 위성에서 전자파 신호가 수신된 시각(T_r) 간의 시간 간격이 길다. 반대로, 지상 기준 장치(200)와 위성(100) 간의 거리가 짧을수록, 상기 지상 기준 장치(200)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 후 위성(100)에 수신하는데 소요되는 시간이 짧다. 이에, 지상 기준 장치(200)와 위성(100) 간의 거리가 멀수록, 전자파 신호(E_G)의 송신 시각(T_t)과 위성(100)에서 전자파 신호가 수신된 시각(T_r) 간의 시간 간격이 짧다.

거리 산출부(160)에서는 위성(100)과 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 간의 거리(D: D₁ 내지 D₄)를 산출한다. 즉, 거리 산출부(160)는 자기 자신인 위성(100)과 지상에 설치된 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 사이의 거리(D: D₁ 내지 D₄)를 각각 산출한다. 이때, 거리 산출부(160)는 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신된 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)으로 수신되는데 까지 소요되는 시간(T_L: T_L1내지 T_L4) 및 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)의 송신 속도(V)를 이용하여, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성(100) 간의 거리(D: D₁ 내지 D₄)를 산출한다.

여기서, 전자파 신호((E_G:E_G1내지 E_G4)가 위성(100)에 수신되는데 까지 소요되는 시간(T_L: T_L1내지 T_L4)은, 위성(100)의 수신부(150)로 전자파 신호가 수신된 시각(T_r), 지상 기준 장치(200)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 시각(T_t) 및 위성에서 전자파 신호가 수신된 시간의 오차(T_b)를 이용하여 산출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에 구비되는 시계는 원자시계일 수 있다. 이에 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 구비되는 시계에서 측정되는 시각은 아주 정밀 또는 정확하다. 그러나, 지구(10)로 발사되는 위성(100)에 구비되는 시계는 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 비해 정밀도가 상대적으로 떨어지는 시계일 수 있다. 이에, 위성()의 시계와 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 시계를 시각 동기화시켰더라도, 현 시점에 위성()에 구비되는 시계에서 측정되는 시각과 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 구비되는 시계에서 측정되는 시각 간의 차이(이하, 오차(T_b))가 있을 수 있다. 이때, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 시계에서 측정되는 시각은 동일하므로, 위성(100)의 시계와 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각의 시계에서 발생되는 시각 오차(T_b)는 동일할 수 있다.

따라서, 전자파 신호(E_G)가 위성(100)에 수신되는데 까지 소요되는 시간(T_L)을 정확하게 산출하기 위하여, 시각 오차(T_b)를 반영하여 산출한다. 즉, 위성(100)의 수신부(150)로 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 수신된 시각(T_r), 시각 오차(T_b) 및 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 시각(T_t)을 이용하여 소요 시간(T_L)을 산출한다. 보다 구체적으로 설명하면, 위성(100)의 수신부(140)로 전자파 신호(E_G)가 수신된 시각(T_r)에서 시각 오차(T_b)를 차감하고, 여기에서 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 시각(T_t)을 차감하여 전자파 신호(E_G)가 위성(100)에 수신되는데 까지 소요되는 시간(T_L)을 산출할 수 있다(수식 1 참조).

[수식 1]

여기서, 위성(100)의 수신부(150)로 전자파 신호(E_G)가 수신된 시각(T_r)은 위성(100)에 설치된 시계에 의해 측정된 시각이다. 그리고 지상 기준 장치(200)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 시각(T_t)은 상술한 바와 같이 상기 지상 기준 장치(200)에 설치된 시계에 의해 측정된 시간으로, 전자파 신호(E_G)에 포함되어 위성()으로 송신된다. 이에, 위성(100)의 수신부(150)로 전자파 신호(E_G)가 수신된 시각(T_r) 및 지상 기준 장치(200)에서 전자파 신호(E_G)가 송신된 시각(T_t)은 알고 있는 값이며, 시각 오차(T_b)는 미지수이다. 따라서, 전자파 신호(E_G)가 위성(100)에 수신되는데 까지 소요되는 시간(T_L)은 시각 오차(T_b)가 미지수로 남겨진 상태로 연산 또는 산출된다. 그리고 미지수인 시각 오차(T_b)는 이후 위치 산출부(170)에서 연산시에 산출될 수 있다.

보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 제1전자파 신호(E₁)가 위성(100)으로 수신되는 제1소요 시간(T_L1)은, 제1전자파 신호(E₁)가 위성(100)으로 수신된 시각(T_r1)에서 시각 오차(T_b) 및 제1전자파 신호(E₁)가 제1지상 기준 장치(200a)에서 송신된 시각(T_t1)을 차감하여 산출할 수 있다(수식 2 참조). 이때, 제1전자파 신호(E₁)가 위성(100)으로 수신된 시각(T_r1) 및 제1전자파 신호(E₁)가 제1지상 기준 장치(200a)에서 송신된 시각(T_t1)은 알고 있는 값이며, 시각 오차(T_b)는 미지수이다. 따라서, 제1소요 시간(T_L1)은, 시각 오차(T_b)가 미지수로 남겨진 상태로 연산된다. 그리고 미지수인 시각 오차(T_b)는 이후 위치 산출부(170)에서 연산시에 산출될 수 있다.

그리고, 제2 내지 제4전자파 신호(E₂ 내지 E₄)의 제2 내지 제4소요 시간(T_L2 내지 T_Lt4) 역시 동일한 방법으로 산출할 수 있다(수식 3 내지 수식 5 참조).

[수식 2]

[수식 3]

[수식 4]

[수식 5]

거리 산출부(160)는 상술한 바와 같이, 전자파 신호(E_G)가 위성(100)으로 수신되는데 소요된 소요 시간(T_L)과 전자파 신호(E_G)의 송신 속도(V)를 이용하여 거리(D)를 산출한다(수식 6 참조)

[수식 6]

즉, 거리 산출부(160)는 상술한 바와 같이, 제1내지 제4전자파 신호(E₁내지 E₄) 각각이 위성(100)으로 수신되는데 소요된 제1 내지 제4소요 시간(T_Lt1내지 T_Lt4)과 제1내지 제4전자파 신호(E₁내지 E₄)의 송신 속도(V)를 이용하여 제1 내지 제4거리(D₁ 내지 D₄)를 산출한다(수식 7 내지 수식 10 참조)

[수식 7]

[수식 8]

[수식 9]

[수식 10]

보다 구체적으로 설명하면, 제1전자파 신호(E₁)의 제1소요 시간(T_L1)과 제1전자파 신호(E₁)의 송신 속도(V)를 이용하여 제1거리(D₁)를 산출하고(수식 7 참조), 제2전자파 신호(E₂)의 제2소요 시간(T_L2)과 제2전자파 신호(E₂)의 송신 속도(V)를 이용하여 제2거리(D₂)를 산출한다(수식 8 참조). 또한, 제3전자파 신호(E₃)의 제3소요 시간(T_L3)과 제3전자파 신호(E₃)의 송신 속도(V)를 이용하여 제3거리(D₃)를 산출하고(수식 9 참조), 제4전자파 신호(E₄)의 제4소요 시간(T_L4)과 제4전자파 신호(E₄)의 송신 속도(V)를 이용하여 제4거리(D₄)를 산출한다(수식 10 참조). 이때, 상술한 바와 같이 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신되는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)의 송신 속도(V)는 모두 동일하다.

그리고, 앞에서 설명한 바와 같이 시각 오차(T_b)는 미지수로 남아있는 상태이다. 따라서, 거리 산출부(160)에서 산출된 제1거리(D₁)에서 '(T_r1-T_b-T_t1)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수, 제2거리(D₂)에서 '(T_r2-T_b-T_t2)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수, 제3거리(D₃)에서 '(T_r3-T_b-T_t3)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수, 제4거리(D₄)에서 '(T_r4-T_b-T_t4)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수로 남아있는 상태이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 위성의 위치 산출부에서 위성의 자기 위치(P_s)를 산출하는 방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 위성 운용 시스템의 위치 산출부에서 위성의 자기 위치를 산출하는 방법을 개념적으로 도식화한 도면이다.

위치 산출부(170)에서는 거리 산출부(160)에서 산출된 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성(100) 간의 거리(D₁ 내지 D₄) 및 제1 내지 제4지상 기준 장치의 위치(P_G1 내지 P_G4)를 이용하여 위성의 자기 위치(P_S)를 산출한다.

보다 더 구체적으로 설명하면, 위치 산출부(170)에서는 제1내지 제4전자파 신호(E₁내지 E₄) 각각이 위성(100)으로 수신되는데 소요된 제1 내지 제4소요 시간(T_L1내지 T_L4), 제1내지 제4전자파 신호(E₁내지 E₄)의 송신 속도(V) 및 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4)를 이용하여 위성의 자기 위치(P_S)를 산출한다.

여기서, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4) 및 위성(100)의 자기 위치(P_s)는 3차원 공간에서의 위치 좌표로 나타낼 수 있다. 즉, 제1지상 기준 장치(200a)의 위치(P_G1)는 X, Y, Z 좌표 상에서 '(X_G1, Y_G1, Z_G1)'으로 나타낼 수 있고, 제2지상 기준 장치(200b)의 위치(P_G2)는 X, Y, Z 좌표 상에서 '(X_G2, Y_G2, Z_G2)'으로 나타낼 수 있다. 또한, 제3지상 기준 장치(200c)의 위치(P_G3)는 X, Y, Z 좌표 상에서 '(X_G3, Y_G3, Z_G3)'으로 나타낼 수 있고, 제4지상 기준 장치(200d)의 위치(P_G4)는 X, Y, Z 좌표 상에서 '(X_G4, Y_G4, Z_G4)'으로 나타낼 수 있다.

제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각의 위치(P_G1 내지 P_G4)는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함되어 위성의 수신부(150)로 송신될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)의 수신부(150)로 수신되면, 위치 산출부(170)는 상기 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함된 위치(P_G1내지P_G4) 정보를 이용하여 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4)에 대한 정보를 획득할 수 있다.

물론, 이에 한정되지 않고, 위성(100)의 위치 산출부(170)는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함된 식별 코드(I_G1 내지 I_G4)를 이용하여 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4) 정보를 획득할 수도 있다. 즉, 위치 산출부(170)에는 복수의 식별 코드(I_G1 내지 I_G4) 각각에 대한 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4)를 포함하는 데이터가 저장될 수 있다. 즉, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각에 부여된 식별 코드(I_G1 내지 I_G4)마다, 상기 지상 기준 장치(200)의 위치(P_G1 내지 P_G4)에 대한 정보가 매칭되어 저장될 수 있다. 즉, 복수의 식별 코드(I_G1 내지 I_G4) 및 각 식별 코드(I_G1 내지 I_G4)에 대응하는 위치(P_G1 내지 P_G4)가 포함된 데이터 테이블 형태로 위치 산출부(170)에 저장될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 수신부(150)로 수신되면, 위치 산출부(170)는 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함된 식별 코드(I_G1 내지 I_G4)를 이용하여 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4) 정보를 획득할 수 있다.

위치 산출부(170)는 상술한 바와 같이, 제1내지 제4전자파 신호(E₁내지 E₄) 각각이 위성(100)으로 수신되는데 소요된 제1 내지 제4소요 시간(T_L1내지 T_L4), 제1내지 제4전자파 신호(E₁내지 E₄)의 송신 속도(V) 및 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4)를 이용하여 위성의 자기 위치(P_S)를 산출한다. 이때, 위치 산출부(170)는 위성(100)의 위치를 산출하는 방법으로 널리 알려진 방법인 'GPS 삼각 측량법'을 이용하여 산출할 수 있다. 다만, 실시예에서는 GPS를 사용하지 않으며 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)를 사용한다.

위치 산출부(170)에서 삼각 측량법으로 자기 위치(P_S)로 산출하는 방법을 설명하면 아래와 같다.

위치 산출부(170)는 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성 간의 거리(D₁ 내지 D₄)를 반지름으로 하는 원(C)(이하, (제1 내지 제4원(C₁ 내지 C₄))을 형성하고, 제1 내지 제4원(C₁ 내지 C₄)의 교점의 위치를 위성의 자기 위치(P_S)로 산출한다.

다른 말로 설명하면 위치 산출부(170)는 제1 내지 제4지상 기준 장치와 위성 간의 거리인 '(T_r1-T_b-T_t1)×V', '(T_r2-T_b-T_t2)×V', '(T_r3-T_b-T_t3)×V', '(T_r4-T_b-T_t4)×V'각각을 반지름으로 하는 제1 내지 제4원(C₁ 내지 C₄)을 형성한다. 그리고 위치 산출부(170)는 제1 내지 제4원(C₁ 내지 C₄)의 교점의 위치를 자기 위치(P_S)로 산출한다.

이러한 방법으로 위성의 자기 위치(P_S)로 산출하는 방법을 수식으로 나타내면, 아래 수식 11과 같다.

[수식 11]

[제1식]

[제2식]

[제3식]

[제4식]

수식 11의 제1식에서 '(T_r1-T_b-T_t1)×V'은 위성(100)과 제1지상 기준 장치(200a) 간의 제1거리(D₁)이고, 제2식에서 '(T_r2-T_b-T_t2)×V'은 위성(100)과 제2지상 기준 장치(200b) 간의 제2거리(D₂)이다. 또한, 제3식에서 '(T_r3-T_b-T_t3)×V'은 위성(100)과 제3지상 기준 장치(200c) 간의 제3거리(D₃)이고, 제4식에서 '(T_r4-T_b-T_t4)×V'은 위성과 제4지상 기준 장치(200d) 간의 제4거리(D₄)이다.

또한, 수식 11에서 X_G1, Y_G1, Z_G1은 제1지상 기준 장치(200a)의 위치(P_G1)이고, X_G2, Y_G2, Z_G2은 제2지상 기준 장치(200b)의 위치(P_G2)이며, X_G3, Y_G3, Z_G3은 제3지상 기준 장치(200c)의 위치(P_G3)이고, X_G4, Y_G4, Z_G4은 제4지상 기준 장치(200d)의 위치(P_G4)이다.

제1지상 기준 장치(200a)의 위치(P_G1)(X_G1, Y_G1, Z_G1), 제2지상 기준 장치(200b)의 위치(P_G2)(X_G2, Y_G2, Z_G2), 제3지상 기준 장치(200c)의 위치(P_G3)(X_G3, Y_G3, Z_G3), 제4지상 기준 장치(200d)의 위치(P_G4)(X_G4, Y_G4, Z_G4)는 상술한 바와 같이 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함되어 위성(100)의 수신부(150)로 수신되거나, 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에 포함된 제1 내지 제4식별 코드(I_G1 내지 I_G4)를 이용하여 획득할 수 있다.

수식 11에서 미지수는 위성(100)의 자기 위치(P_s)인 'X_S, Y_S, Z_S'와 시각 오차(T_b)로, 총 4개이다. 이에, 수식 6은 4개의 미지수를 포함하는 4개의 식 즉, 제1 내지 제4식을 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 다시 말해 수식 6은 제1 내지 제4식을 포함하는 식이다.

이에, 수식 6의 제1 내지 제4식을 연립 방정식으로 풀이하면, 미지수인 'X_S, Y_S, Z_S'와 'T_b'가 산출된다. 즉, 위성의 자기 위치(P_S)(X_S, Y_S, Z_S)가 산출되고, 시각 오차(T_b)가 산출된다. 이에 따라, 현 시점에 위성의 자기 위치(P_S)(X_S, Y_S, Z_S)를 상술한 바와 같은 방법으로 산출하여 획득할 수 있다.

또한, 산출된 시각 오차(T_b)를 이용하여 위성(100)에 설치된 시계에서 측정되는 시각을 보정할 수 있다. 즉, 위성(100)의 시계에서 측정되는 시각에 산출된 시각 오차(T_b) 만큼 합산하여 위성(100)의 시계에서 측정되는 시각을 보정할 수 있다. 따라서, 위성(100)에 설치된 시계에서 정확한 시각을 측정할 수 있다.

그리고, 위성(100)은 궤도를 이동할 수 있고, 이때 위성(100)은 이동하면서 상술한 방법과 동일한 방법으로 실시간 자기 위치를 산출할 수 있다. 이에, 위치 산출부(170)는 자기 위치(P_S)(X_S, Y_S, Z_S)뿐만 아니라, 실시간 자기 위치(P_S)(X_S, Y_S, Z_S)를 이용하여 위성(100)의 이동 속도를 산출할 수 있다.

이처럼, 실시예에서는 지상에 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)를 설치하고, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신되는 전자파 신호(E_G)를 이용하여 위성(100)의 자기 위치(P_S)를 산출한다. 다른 말로 설명하면, 본 발명은 GPS 위성을 사용하지 않고, 지상에 설치된 장치를 이용하여 위성(운용 위성)의 위치(P_S)를 산출 또는 검출할 수 있는 위성의 운용 방법 및 위성의 운용 시스템이다.

이처럼, 실시예에서는 GPS 위성을 사용하지 않고, 지상에 설치된 장치를 이용하여 위성(운용 위성)의 위치(P_S)를 산출 또는 검출함에 따라, 위성(운용 위성)(100)의 자기 위치(P_S)를 산출하는 것에 비해 비용을 절감할 수 있다. 즉, 종래에 복수의 GPS 위성을 지구 밖으로 발사하고, 복수의 GPS 위성으로부터 송신되는 신호를 이용하여 위성(운용 위성)(100)의 자기 위치(P_S)를 산출하는 것에 비해 비용을 절감할 수 있다. 다시 말해, 위성(운용 위성)(100)의 자기 위치(P_S)를 실시간으로 검출하는데 필요한 비용을 종래에 비해 줄일 수 있다.

또한, 종래에는 위성(운용 위성)이 복수의 GPS 위성으로부터 신호를 전달받아 자기 위치(P_S)를 산출하였다. 이에 위성(운용 위성)(100)은 GPS 위성에 비해 저고도의 궤도에 위치될 수 밖에 없다. 즉, 위성(운용 위성)(100)은 자기 위치(P_S)를 검출하기 위해 GPS 위성에 비해 낮은 고도에서 운용될 수 밖에 없었다.

그러나, 실시예에서는 GPS 위성을 사용하지 않고, 지상에 설치된 복수의 지상 기준 장치(200)로부터 송신되는 전자파 신호(E_G)를 이용하여 위성(100)의 자기 위치(P_S)를 산출한다. 따라서, 위성(운용 위성)(100)의 고도에 제약이 없으며, 종래에 비해 높은 고도로 위성(운용 위성)(100)을 발사하여 운용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 위성 운용 시스템 및 위성의 운용 방법을 설명하기 위하여, 지구 밖으로 발사된 위성 및 지상에 설치된 복수의 지상 기준 장치를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 위성 및 복수의 지상 기준 장치의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.

제1실시예에서는 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신하고, 위성(100)에서 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 수신하는 것으로 설명하였다.

하지만, 이에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 제2실시예와 같이 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 및 위성(100) 각각에서 전자파 신호를 송신하고, 전자파 신호를 수신하는 방법으로 위성의 자기 위치(P_S)를 산출할 수 있다.

이를 위해, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각은 도 7에 도시된 바와 같이 수신부(230a 내지 230d)를 더 포함하도록 마련될 수 있다. 그리고, 위성(100)의 송신부(140)는 전자파 신호(E_s)를 송신할 수 있도록 마련될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 먼저 위성(100)의 송신부(140)에서 전자파 신호(E_S)를 복수의 지상 기준 장치(이하, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d))로 송신한다. 이때, 위성(100)의 송신부(140)에서 송신되는 전자파 신호(E_S)에는 위성(100)에 대한 식별 코드 및 전자파 신호(E_S)의 송신 시각(T_t) 데이터가 포함될 수 있다. 즉, 지구(10) 밖에 복수의 위성(100)이 있을 수 있고, 복수의 위성(100) 각각에는 이들을 개별적으로 식별할 수 있는 식별 코드가 부여될 수 있다. 그리고 각 위성(100)에서 송신하는 전자파 신호(E_S)에는 식별 코드가 포함될 수 있고, 전자파 신호(E_S)가 송신부(140)로부터 송신되기 시작하는 시점 즉, 시각(T_t)이 포함될 수 있다.

위성(100)에서 송신한 전자파 신호(E_S)는 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각의 제1 내지 제4수신부(230a 내지 230d)로 수신된다. 그러면, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 각각의 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)는 위성으로 다시 전자파 신호(E_G: E_G1, E_G2, E_G3, E_G4)를 송신한다.

이때, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)는, 상기 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 부여된 식별 코드(I_G: I_G1 내지 I_G4) 및 제1 내지 제4수신부(230a 내지 230d)로 전자파 신호(E_S)가 수신된 후에 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)가 제1 내지 제4전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 송신하는데 까지 소요되는 처리 시간(T_GP)을 포함하는 전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)를 송신한다. 다시 말해, 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)에서 위성(100)으로 송신한 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4) 각각에는, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에 부여된 식별 코드(I_G: I_G1 내지 I_G4) 및 제1 내지 제4수신부(230a 내지 230d)로 전자파 신호(E_S)가 수신된 후에 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)가 제1 내지 제4전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 송신하는데 까지 소요된 처리 시간(T_GP)이 포함되어 있다.

이하 설명의 편의를 위하여 지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 제1 내지 제4수신부(230a 내지 230d)로 위성()의 전자파 신호(E_S)가 수신된 후에 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)가 제1 내지 제4전자파 신호(E_G: E_G1 내지 E_G4)를 위성()으로 다시 송신하는데 까지 소요된 처리 시간(T_GP)'을 '처리 시간(T_GP)'으로 약하여 설명한다.

여기서, 처리 시간(T_GP)은 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 사양에 따라 결정되는 것으로 고정된 값일 수 있다. 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)는 그 설치 위치만이 다를 뿐 동일한 사양으로 마련되므로, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서의 처리 시간(T_GP)은 동일할 수 있다.

또한, 제1 내지 제4송신부(220a 내지 220d)에서 위성()으로 송신한 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)에는 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4)가 더 포함될 수 있다.

거리 산출부(160)는 자기 자신인 위성(100)과 지상에 설치된 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d) 사이의 거리(D: D₁ 내지 D₄)를 각각 산출한다. 즉, 거리 산출부(160)는 위성(100)에서 전자파 신호(E_S)를 송신하기 시작한 시각(T_t)부터 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 송신한 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)으로 수신된 시각 까지의 소요된 시간(T_L:T_Ll내지 T_L4) 및 전자파 신호의 송신 속도(V)를 이용하여 제1 내지 제4지상 기준 장치 사이의 거리(D: D₁ 내지 D₄)를 각각 산출한다.

여기서, 전자파 신호(E_G)가 위성(100)에 다시 수신되는데 까지 소요되는 소요 시간(T_L:T_Ll내지 T_L4)은, 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 송신한 제1 내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 위성(100)으로 수신된 시각(T_r1내지 T_r4), 위성(100)에서 전자파 신호(E_s)를 송신한 시각(T_t), 시각 오차(T_b), 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서의 처리 시간(T_GP)을 이용하여 산출한다.

즉, 지상 기준 장치의 전자파 신호(E_G)가 위성(100)의 수신부(140)로 수신된 시각(T_r)에서 시각 오차(T_b)를 차감하고, 여기에서 위성(100)에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t) 및 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서의 처리 시간(T_GP)을 차감한다. 그리고 이를 1/2하면 전자파 신호(E_G)가 위성(100)에 다시 수신되는데 까지 소요되는 소요 시간(T_L)을 산출할 수 있다(수식 12 참조).

[수식 12]

구체적인 예를 들어 설명하면, 제1소요 시간(T_L1)은 제1지상 기준 장치(200a)에서 송신한 제1전자파 신호(E_G1)가 위성(100)으로 수신된 시각(T_r1)에서 시각 오차(T_b)를 차감하고, 여기에서 위성(100)에서 전자파 신호(E_S)를 송신한 시각(T_t) 및 처리 시간(T_GP)을 차감한 값을 1/2하면 산출된다(수식 13 참조).

그리고 동일한 방법으로 제2 내지 제4소요 시간(T_L2내지 T_L4)를 산출한다(수식 14 참조).

[수식 13]

[수식 14]

[수식 15]

[수식 14]

거리 산출부(160)는 상술한 바와 같이, 전자파 신호(E_G)가 위성(100)으로 수신되는데 소요된 소요 시간(T_L)과 전자파 신호의 송신 속도(V)를 이용하여 거리(D)를 산출한다(수식 15 참조).

[수식 15]

보다 구체적으로 설명하면, 제1소요 시간(T_L1)과 전자파 신호의 송신 속도(V)를 이용하여 제1거리(D₁)를 산출하고(수식 16 참조), 제2소요 시간(T_L2)과 전자파 신호의 송신 속도(V)를 이용하여 제2거리(D₂)를 산출한다(수식 17 참조). 또한, 제3소요 시간(T_L3)과 전자파 신호의 송신 속도(V)를 이용하여 제3거리(D₃)를 산출하고(수식 18 참조), 제4소요 시간(T_L4)과 전자파 신호의 송신 속도(V)를 이용하여 제4거리(D₄)를 산출한다(수식 19 참조).

[수식 16]

[수식 17]

[수식 18]

[수식 19]

이때, 앞에서 설명한 바와 같이 시각 오차(T_b)는 미지수로 남아있는 상태이다. 따라서, 거리 산출부(160)에서 산출된 제1거리(D₁)에서 '(T_r1-T_b-T_t1-T_GP)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수, 제2거리(D₂)에서 '(T_r2-T_b-T_t2-T_GP)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수, 제3거리(D₃)에서 '(T_r3-T_b-T_t3-T_GP)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수, 제4거리(D₄)에서 '(T_r4-T_b-T_t4-T_GP)×V'에서 시각 오차 'T_b'가 미지수로 남아있는 상태이다.

이와 같은 방법으로, 거리 산출부(160)에서는 제1 내지 제4거리(D₁ 내지 D₄)가 산출되면, 위치 산출부(170)는 제1 내지 제4거리(D₁ 내지 D₄)를 이용하여 위성(100)의 자기 위치(P_S)를 산출한다. 즉, 위치 산출부(170)에서는 위성(100)으로 제1내지 제4전자파 신호(E_G1 내지 E_G4)가 수신되는데 까지 소요된 제1 내지 제4소요 시간(T_L1내지 T_L4), 전자파 신호의 송신 속도(V) 및 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)의 위치(P_G1 내지 P_G4)를 이용하여 위성(100)의 자기 위치(P_S)를 산출한다.

이때, 제1실시예에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 위성(100)의 자기 위치(P_S)를 산출한다. 다만, 제2실시예에서는 제1 내지 제4소요 시간(T_L1내지 T_L4)을 산출하는데 있어서 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서의 처리 시간(T_GP)이 포함되므로, 처리 시간(T_GP)이 반영된 위성의 자기 위치(P_S) 산출 식을 수식으로 다시 나타내면 아래의 수식 20과 같을 수 있다.

[수식 20]

[제1식]

[제2식]

[제3식]

[제4식]

즉, 위치 산출부()는 도 5와 같이 제1 내지 제4지상 기준 장치(200a 내지 200d)와 위성() 간의 거리(D₁ 내지 D₄)를 반지름으로 하는 원(C)(이하, (제1 내지 제4원(C₁ 내지 C₄))을 형성하고, 제1 내지 제4원(C₁ 내지 C₄)의 교점의 위치를 위성의 자기 위치(P_S)로 산출한다. 여기서, 상기 교점의 위치는 수식 20을 연산하여 산출할 수 있다. 즉, 수식 20에 포함된 제1 내지 제4식을 연립 방정식으로 연산하면, 위성의 자기 위치(P_S)(X_S, Y_S, Z_S)가 산출되고, 시각 오차(T_b)가 산출된다. 이에 따라, 현 시점에 위성의 자기 위치(P_S)(X_S, Y_S, Z_S)가 산출된다.

제1실시예와 제2실시예를 비교하여 설명하면, 제1실시예에 경우 소요 시간을 산출하는데 있어서, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 전자파 신호를 송신한 시각을 이용하여 산출한다.

그러나, 제2실시예의 경우 소요 시간(T_L)을 산출하는데 있어서, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 전자파 신호를 송신한 시각을 이용하지 않는다. 즉, 제2실시예의 경우, 위성(100)에서 전자파 신호(E_S)를 송신한 시각(T_t), 시각 오차(T_b), 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신된 전자파 신호(E_G)가 위성(100)으로 수신된 시각(T_r: T_r1 내지 T_r4) 및 처리 시간(T_GP)를 이용하여 산출하며, 지상 기준 장치(200a 내지 200d)에서 전자파 신호를 송신한 시각을 사용하지 않는다. 따라서, 복수의 지상 기준 장치의 시계와 위성(100)의 시계 간의 시각 동기를 할 필요가 없는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 제2실시예와 같이 지상 기준 장치와 위성 간의 시각 동기가 필요없는 경우, 앞에서 설명한 [수식 20]은 시각 오차(T_b)가 없는 것으로 수정되어 사용될 수 있다. 이에 따라, 3개의 연립 방정식으로 풀이할 수 있으며, 따라서 제2실시예의 경우 지상 기준 장치는 3개 이상으로 마련될 수 있다.

물론, 제2실시예는 지상 기준 장치와 위성 간의 시각 동기를 실시할 수 있고 이러한 경우 앞에서 설명한 [수식 20]을 사용하여 연산할 수 있다. 또한 이러한 경우 지상 기준 장치는 4개 이상으로 마련될 수 있다.

그리고, 제2실시예의 경우도 상술한 바와 같이 지상에 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)를 설치하고, 복수의 지상 기준 장치(200a 내지 200d)로부터 송신되는 전자파 신호(E_G)를 이용하여 위성(100)의 자기 위치(P_S)를 산출한다. 따라서 GPS 위성을 이용하는 종래에 비해 자기 위치(P_S)를 실시간으로 검출하는데 필요한 비용을 종래에 비해 줄일 수 있다. 또한, 위성(운용 위성)(100)의 고도에 제약이 없으며, 종래에 비해 높은 고도로 위성(운용 위성)(100)을 발사할 수 있다.

100: 위성
200a 내지 200d: 제1 내지 제4지상 기준 장치
E_G1 내지 E_G4: 제1 내지 제4전자파 신호
E_S: 전자파 신호

Claims

지상에서 서로 다른 위치에 설치된 복수의 지상 기준 장치 각각으로부터 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는 과정;
상기 복수의 지상 기준 장치에서 송신된 복수의 전자파 신호(E_G)를 위성에서 수신하는 과정; 및
상기 위성으로 수신된 전자파 신호(E_G)를 이용하여 상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정;을 포함하고,
상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정은,
상기 위성으로 수신된 복수의 전자파 신호(E_G) 각각을 이용하여, 복수의 지상 기준 장치 각각과 위성 간의 거리(D)를 복수개 산출하는 과정;
산출된 상기 복수의 거리(D)와 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 설치 위치(P_G)를 이용하여 상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정; 을 포함하며,
상기 지상 기준 장치와 위성 간의 거리(D)를 산출하는데 있어서,
상기 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신되는데 까지 소요된 시간(T_L) 을 이용하여 산출하고,
상기 소요 시간(T_L)을 산출하는데 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)가 위성으로 수신된 시각(T_r) 및 위성에 구비되는 시계에서 측정되는 시각과 복수의 상기 지상 기준 장치에서 구비되는 시계에서 구비되는 시각과의 차이인 시각 오차(T_b)를 이용하여 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 위성의 운용 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는 과정은,
산출된 상기 거리(D), 상기 지상 기준 장치의 설치 위치(P_G) 및 산출하고자 하는 위성의 위치(P_S)를 포함하는 수식을 마련하는 과정을 포함하고,
상기 수식을 마련하는데 있어서, 각 지상 기준 장치와 위성 간의 거리(D)를 각기 포함하도록 복수의 수식이 마련되며,
상기 위성의 위치(P_S)를 산출하는데 있어서, 상기 복수의 수식을 연립 방정식으로 풀이하여 산출하는 위성의 운용 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 지상 기준 장치와 위성 간의 거리(D)를 산출하는데 있어서,
상기 전자파 신호(E_G)의 송신 속도(V)를 이용하여 산출하는 위성의 운용 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 소요 시간(T_L)을 산출하는데 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)에서부터 각 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신된 시각(T_r)까지의 시간인 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하고,
상기 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 과정은,
상기 복수의 지상 기준 장치에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)을 이용하여 산출하는 과정을 포함하는 위성의 운용 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치에서 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는데 있어서,
상기 전자파 신호(E_G)에 상기 복수의 지상 기준 장치에서 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)을 포함시켜 송신하는 위성의 운용 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치에서 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하기 전에, 상기 위성에서 복수의 지상 기준 장치 각각으로 전자파 신호(E_S)를 송신하는 과정;을 포함하고,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각으로부터 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는데 있어서, 상기 위성에서 송신한 전자파 신호(E_S)가 상기 복수의 지상 기준 장치로 수신되면, 상기 복수의 지상 기준 장치가 전자파 신호(E_G)를 상기 위성으로 송신하는 위성의 운용 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 소요 시간(T_L)을 산출하는데 있어서,
상기 위성에서 전자파 신호(E_S)를 송신한 시각(T_t)에서부터 상기 복수의 지상 기준 장치에서 송신한 각 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신된 시각(T_r)까지의 시간인 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하고,
상기 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 과정은,
상기 위성에서 전자파 신호(E_S)를 송신한 시각(T_t), 상기 위성에서 송신한 전자파 신호(E_S)가 상기 복수의 지상 기준 장치로 수신된 시각에서부터 상기 복수의 지상 기준 장치가 전자파 신호(E_G)를 위성으로 송신한 시각 간의 처리 시간(T_GP)를 이용하여, 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 과정을 포함하는 위성의 운용 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치에서 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는데 있어서,
상기 전자파 신호(E_G)에 상기 처리 시간(T_GP)을 포함시켜 송신하는 위성의 운용 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각에 대한 처리 시간(T_GP)이 동일한 위성의 운용 방법.
청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지상 기준 장치는 4개 이상으로 마련되는 위성의 운용 방법.
전자파 신호(E_G)를 송신할 수 있도록 지상에서 서로 다른 위치에 설치된 복수의 지상 기준 장치; 및
상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)를 수신하여 위성의 위치(P_S)를 산출하는 위치 산출부를 구비하고, 지구 밖으로 발사될 수 있는 위성;을 포함하고,
상기 위성은,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)를 수신하는 수신부; 및
상기 수신부로 수신된 전자파 신호(E_G)를 이용하여, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각과 위성 간의 거리(D)를 복수개 산출하는 거리 산출부;를 포함하고,
상기 거리 산출부는, 상기 전자파 신호(E_G)가 상기 위성으로 수신되는데 까지 소요된 시간(T_L) 을 이용하여 상기 복수의 지상 기준 장치 각각과 위성 간의 거리(D)를 산출하며,
상기 거리 산출부가 소요 시간(T_L)을 산출하는데 있어서, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각에서 송신한 전자파 신호(E_G)가 위성으로 수신된 시각(T_r) 및 위성에 구비되는 시계에서 측정되는 시각과 복수의 상기 지상 기준 장치에서 구비되는 시계에서 구비되는 시각과의 차이인 시각 오차(T_b)를 이용하여 복수의 소요 시간(T_L)을 산출하는 위성의 운용 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각은, 상기 위성으로 전자파 신호(E_G)를 송신하는 송신부를 포함하고,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 송신부는, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각에 부여된 식별 코드를 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신하는 위성의 운용 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 송신부는, 전자파 신호(E_G)를 송신한 시각(T_t)을 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신하는 위성의 운용 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 송신부는, 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 설치 위치(P_G)를 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신하는 위성의 운용 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 위치 산출부는, 상기 거리 산출부에서 산출된 복수의 거리(D)와 상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 설치 위치(P_G)를 이용하여, 위성의 위치(P_S)를 산출하는 위성의 운용 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 위치 산출부는, 복수의 상기 식별 코드 각각에 대응하는 상기 지상 기준 장치의 설치 위치를 포함하는 데이터 테이블을 포함하는 위성의 운용 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 위성은 복수의 지상 기준 장치 각각으로 전자파 신호(E_S)를 송신하는 송신부를 포함하고,
복수의 상기 지상 기준 장치는, 상기 위성의 송신부에서 송신된 전자파 신호(E_S)를 수신하는 수신부를 포함하는 위성의 운용 시스템.
청구항 18에 있어서,
복수의 상기 지상 기준 장치의 송신부는,
상기 위성에서 송신된 전자파 신호(E_S)가 상기 지상 기준 장치의 수신부로 수신된 시각부터 상기 지상 기준 장치의 송신부가 전자파 신호(E_G)를 위성으로 송신하는 시각까지의 처리 시간(T_GP)을 포함하는 전자파 신호(E_G)를 송신하는 위성의 운용 시스템.
청구항 19에 있어서,
상기 복수의 지상 기준 장치 각각의 상기 처리 시간(T_GP)이 동일한 위성의 운용 시스템.
청구항 12 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지상 기준 장치가 3개 이상으로 포함된 위성의 운용 시스템.