KR20160059729A - Ｔｌｅ 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 - Google Patents

Ｔｌｅ 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과거의 TLE(Two Line Elements) 정보들을 이용하여 보상함수를 생성하고, 이를 이용하여 인공위성의 궤도를 보상함으로써, SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용한 장기 궤도전파에 따른 궤도오차 증가를 줄이기 위한, TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 제공한다.

Description

ＴＬＥ 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 {COMPENSATION METHOD FOR PROPAGATOR BASED ON THE PAST TLES, AND RECORDING MEDIUM STORING PROGRAM FOR EXECUTING THE SAME, AND RECORDING MEDIUM STORING PROGRAM FOR EXECUTING THE SAME}
본 발명은 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램 에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과거의 TLE(Two Line Elements) 정보들을 이용하여 보상함수를 생성하고, 이를 이용하여 인공위성의 궤도를 보상함으로써, SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용한 장기 궤도전파에 따른 궤도오차 증가를 줄이기 위한, TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 관한 것이다.
인공위성의 원활한 운영을 위해서는 위성의 궤도(위치, 속도)정보에 대한 정보가 필요하며, 이를 위해서 지상국에서는 과거의 관측데이터(Measurement Data)를 이용한 궤도결정(Orbit Determination)을 통해 획득한 궤도정보를 바탕으로 미래의 궤도를 예측(Orbit Prediction)하였다.
이때, 궤도결정 시스템이 없거나(일반적으로 고가) 혹은 일부 필요에 의해서 미국의 합동우주전략센터(JSpOC, Joint Space Operations Center)에서 제공해주고 있는 TLE(Two Line Element) 정보를 이용해서 SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용해서 궤도예측을 수행하였다.
하지만 일반적으로 TLE 정보를 근거로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용한 궤도예측은 시간이 지남에 따라 궤도예측 오차가 증가하는 문제점이 있다.
한국공개특허 [10-2013-0022635]에서는 ＮＯＲＡＤ ＴＬＥ 데이터 기반의 궤도결정 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다.
한국공개특허 [10-2013-0022635](공개일자: 2013. 03. 07)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 과거의 TLE 정보들을 이용하여 파악된 궤도오차 증가의 경향성을 바탕으로 보상함수를 생성하고, 이를 이용하여 인공위성의 궤도를 보상함으로써, 인공위성의 궤도 전파기로 사용되는 SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용한 장기 궤도전파에 따른 궤도오차 증가를 줄이기 위한 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법은, 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 이루어지는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법에 있어서, 과거의 특정 시점의 TLE(Two Line Element) 정보를 바탕으로, SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용하여 현재까지 궤도전파를 수행함으로써, 단일궤도예측 데이터를 생성하는 단일궤도전파수행 단계(S10); 합동우주전략센터(JSpOC, Joint Space Operations Center)에서 배포된 일정 기간 동안의 모든 TLE 정보들을 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 현재까지 궤도전파를 수행함으로써, 종합궤도예측 데이터를 생성하는 종합궤도전파수행 단계(S20); 상기 단일궤도전파수행 단계(S10) 및 종합궤도전파수행 단계(S20)에서 생성된 단일궤도예측 데이터 및 종합궤도예측 데이터들에 대해 궤도잔차(Residual)를 계산하는 궤도잔차분석 단계(S30); 상기 궤도잔차분석 단계(S30)에서 계산된 궤도잔차를 각각의 방향에 대해 미리 결정된 형태의 함수로 곡선맞춤(Curve Fitting)을 수행하여 보상함수를 생성하는 보상함수생성 단계(S40); 및 가장 최근 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행함으로써, 생성된 최근궤도예측 데이터에 상기 보상함수생성 단계(S40)에서 생성된 보상함수 데이터를 합산하여, 현재 시점에서 미래의 궤도를 예측하는 궤도예측 단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 종합궤도전파수행 단계(S20)는 TLE 정보가 갱신되면, 갱신된 TLE 정보를 근거로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또, 궤도잔차분석 단계(S30)는 상기 종합궤도전파수행 단계(S20)에서 생성된 종합궤도예측 데이터를 기준궤도로 하며, 궤도잔차는 기준궤도의 RIC(Radial, In-Track, Cross-Track) 방향으로 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 궤도예측 단계(S50)는 가장 최근에 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행함으로써, 최근궤도예측 데이터를 생성하는 최근궤도전파수행 단계(S51); 상기 보상함수생성 단계(S40)에서 생성된 보상함수의 파라미터들을 바탕으로, 잔차정보를 생성하는 잔차정보생성 단계(S52); 및 상기 최근궤도전파수행 단계(S51) 및 잔차정보생성 단계(S52)에서 생성된 최근궤도예측 데이터 및 잔차정보를 RIC 방향으로 합산하여, 최종궤도예측 데이터를 생성하는 최종궤도예측 단계(S53);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 SGP 계열의 궤도전파기는 SGP4 궤도전파기인 것을 특징으로 한다.
또한, 보상함수생성 단계(S40)의 보상함수는
다음식
Figure pat00001
의 형태로 표현되는 것을 특징으로 한다.
(위 식에서, Residual는 궤도잔차, n은 사인 함수 적용 차수를 의미한다.)
또, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 구현하기 위해, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램이 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램에 의하면, TLE 정보를 이용하여 SGP 계열의 궤도전파기를 이용한 장기 궤도전파에 따른 궤도오차가 증가되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 궤도결정 시스템을 갖추고 있지 못한 초소형 위성급의 위성관제에 유용하게 사용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법의 순서도.
도 2는 하나의 TLE 정보의 입력으로, 궤도전파를 수행한 오차를 보여주는 그래프.
도 3은 TLE #1부터 TLE #5 까지 5 개의 TLE 정보가 순차적으로 입력되고, 다음 TLE 정보가 입력될 때 까지 궤도전파를 수행한 오차를 보여주는 그래프.
도 4는 도 2와 동일한 기간동안 도 3을 적용한 결과를 보여주는 그래프.
도 5는 도 2 및 도 4에 해당되는 궤도데이터를 이용해 잔차를 계산한 결과를 보여주는 그래프.
도 6은 속도방향에 대한 잔차와 함수화(Curve Fitting) 결과를 보여주는 그래프.
도 7은 아리랑 2호의 GPS 항해를 바탕으로 궤도결정을 수행한 결과를 보여주는 그래프.
도 8은 도 7의 TLE 정보를 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 적용한 결과를 보여주는 그래프.
도 9은 도 1의 궤도예측단계를 세부적으로 현한 순서도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 단순하게 표현한 개념도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법의 순서도이고, 도 2는 하나의 TLE 정보의 입력으로, 궤도전파를 수행한 오차를 보여주는 그래프이며, 도 3은 TLE #1부터 TLE #5 까지 5 개의 TLE 정보가 순차적으로 입력되고, 다음 TLE 정보가 입력될 때 까지 궤도전파를 수행한 오차를 보여주는 그래프이고, 도 4는 도 2와 동일한 기간동안 도 3을 적용한 결과를 보여주는 그래프이며, 도 5는 도 2 및 도 4에 해당되는 궤도데이터를 이용해 잔차를 계산한 결과를 보여주는 그래프이고, 도 6은 속도방향에 대한 잔차와 함수화(Curve Fitting) 결과를 보여주는 그래프이며, 도 7은 아리랑 2호의 GPS 항해를 바탕으로 궤도결정을 수행한 결과를 보여주는 그래프이고, 도 8은 도 7의 TLE 정보를 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 적용한 결과를 보여주는 그래프이며, 도 9는 도 1의 궤도예측단계를 세부적으로 현한 순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 단순하게 표현한 개념도이다.
위성의 지향 정밀도에 영향을 주는 요소로 정밀한 자세명령을 생성해 주어야 하는데, 정밀 자세 명령을 생성하기 위해서는 기준좌표계를 잘 결정해야 한다. 저궤도 위성의 기준좌표계는 GPS위성으로부터 수신한 위성의 위치와 속도 및 시각 정보로부터 기준 시각의 좌표계를 생성하게 된다. 정지궤도 위성의 경우에는 GPS 위성을 사용하기 어려우므로 계속 지상에서 궤도 정보를 올려주거나 탑재 컴퓨터에 궤도전파기나 궤도 결정 알고리즘을 탑재하여 위성의 궤도 정보를 계산하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법은 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 이루어지는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법에 있어서, 단일궤도전파수행 단계(S10), 종합궤도전파수행 단계(S20), 궤도잔차분석 단계(S30), 보상함수생성 단계(S40) 및 궤도예측 단계(S50)를 포함한다.
단일궤도전파수행 단계(S10)는 과거의 특정 시점의 TLE(Two Line Element) 정보를 바탕으로, SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용하여 현재까지 궤도전파를 수행함으로써, 단일궤도예측 데이터를 생성한다.
TLE 정보는 미국 합동우주전략센터에서 우주물체의 레이더 관측데이터들을 바탕으로 얻은 궤도정보들을 SGP계열의 궤도전파기에 적합한 궤도요소로 변환하여 생성된다. 따라서 미국 합동우주전략센터에서 배포하고 있는 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용해서 궤도전파를 통한 궤도 예측이 가능하다.
하지만 다양한 형태의 궤도들을 TLE정보 및 SGP계열의 궤도전파기로 표현하기에는 많은 어려움이 있으며, 이는 궤도예측 오차의 증가로 표현이 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 아리랑 2호의 지상 궤도결정 시스템에서 획득한 궤도정보를 기준으로 미국 합동우주전략센터의 TLE 정보를 바탕으로 SGP계열의 궤도전파기를 통한 궤도 예측의 결과는 대략 일주일에 4 Km 2주일이 경과하게 되면 9 Km 수준으로 오차가 증가하게 된다.
이와 같은 특성으로 인해 미국 합동우주전략센터에서는 TLE 정보를 비 주기적으로 배포하고 있으며, 이들의 TLE 정보를 지속적으로 갱신하면서, SGP계열의 궤도전파기로 궤도전파를 수행함으로써, 일정한 수준 이하의 궤도오차를 유지할 수 있다.
이때, 상기 SGP 계열의 궤도전파기는 우주물체의 궤도결정을 위해 일반적으로 사용되는 SPG, SGP4 및 SGP8 궤도전파기 중 상기 NORAD TLE 데이터를 ECI 좌표계상의 위치데이터로 변환시킬 수 있는 SGP4 궤도전파기를 사용하는 것이 바람직하다.
종합궤도전파수행 단계(S20)는 합동우주전략센터(JSpOC, Joint Space Operations Center)에서 배포된 일정 기간 동안의 모든 TLE 정보들을 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 현재까지 궤도전파를 수행함으로써, 종합궤도예측 데이터를 생성한다.
이때, 종합궤도전파수행 단계(S20)는 TLE 정보가 갱신되면, 갱신된 TLE 정보를 근거로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. 도 3을 예로 설명하면, 가장 최근 TLE 정보를 이용하여, 새로운 TLE 정보가 배포되기 전까지 SGP계열의 궤도전파기로 궤도전파를 수행하고, 새로운 TLE 정보가 배포되면, 이를 이용하여 그 다음 TLE 정보가 배포되기 전까지 SGP계열의 궤도전파기로 궤도전파를 수행하는 과정을 반복해서, 모든 궤도데이터를 하나로 합치면 해당 기간 동안의 궤도 데이터(도 4 참조)가 완성된다.
궤도잔차분석 단계(S30)는 상기 단일궤도전파수행 단계(S10) 및 종합궤도전파수행 단계(S20)에서 생성된 단일궤도예측 데이터 및 종합궤도예측 데이터들에 대해 궤도잔차(Residual)를 계산한다.
다시 말해, 과거의 특정 기간에 대해서 초기의 TLE 정보만 이용해서 궤도전파를 수행한 단일궤도예측 데이터(도 2 참조)와, 해당 기간 동안 갱신된 모든 TLE 정보를 이용해서 궤도전파를 수행한 종합궤도예측 데이터(도 4 참조)의 차이를 통해 SGP계열 궤도전파기에 의한 궤도오차의 증가 추세를 알 수 있으며, 이와 같이 잔차(Residual)를 특정함수로 표현할 수 있다면, 이를 이용해서 미래의 궤도오차를 보정할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 궤도잔차분석 단계(S30)는 상기 종합궤도전파수행 단계(S20)에서 생성된 종합궤도예측 데이터를 기준궤도로 하며, 궤도잔차는 기준궤도의 RIC(Radial, In-Track, Cross-Track) 방향으로 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
보상함수생성 단계(S40)는 상기 궤도잔차분석 단계(S30)에서 계산된 궤도잔차를 각각의 방향에 대해 미리 결정된 형태의 함수로 곡선맞춤(Curve Fitting)을 수행하여 보상함수를 생성(도 6 참조)한다.
이에 대한 시뮬레이션 예제로 아리랑 2호 위성에 대한 궤도결정 데이터와 TLE 정보를 이용한 궤도 예측을 다음과 같이 수행하였다 .
2013 년 7월 1일 0시 0분 0초부터 초부터 2013 년 7월 16 일 0시 0분 0초까지의 초까지의 아리랑 2호 위성 에 대한 한국항공우주연구원(이하 항우연) 지상국 에서 제공해준 궤도결정 데이터를 기준 궤도(True Orbit) 이라고 가정하였다 . 이를 바탕으로 2013 년 7월 1일부터 7월 9일 0시까지 시까지 미국 합동우주전략센터에서 배포한 모든 TLE 정보들을 이용해서 도 3과 같은 방식으로 2013 년 7월 2일 0시 0분 0초부터 초부터 2013 년 7월 9일 0시 0분 0초까지 초까지 총 7일동안 궤도전파를 수행하였다 . 이 때 미국 합동우주전략센터에서 배포된 TLE 는 하루 평균 3회씩 제공되었으며, 이 중 기준시간(Epoch)이 7월 1일 20 시 55 분 30 초인 TLE 정보를 이용해서 동일 기간 동안 궤도전파를 수행하였다.
이렇게 획득한 2개의 궤도데이터를 이용해서 잔차를 계산할 수 있었으며 , 그 결과 도 5와 같은 결과를 얻을 수 있었다 . 이 그래프에서 확인할 수 있듯이 궤도 잔차는 주로 속도방향 (In -Track)에 서 나타나는 것을 확인할 수 있었으며 , 파형이 주 로 사인 (Sine)함수들의 합으로 표현이 가능하다.
즉, 보상함수생성 단계(S40)의 보상함수는
다음식
Figure pat00002
(위 식에서, Residual는 궤도잔차, n은 사인 함수 적용 차수를 의미한다.)
의 형태로 표현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같은 함수로 잔차를 표현할 수 있었으며, 그 결과 속도방향에 대한 잔차와 함수화(Curve Fitting) 결과를 도 6과 같이 살펴볼 수 있다. 이 그래프에서 살펴볼 수 있듯이 궤도 잔차가 전체 시간영역에 대해 불연속적인 곳을 볼 수 있는데, 이것은 TLE 데이터가 갱신되면서 새로운 TLE 정보를 이용해서 궤도전파를 수행하기 때문에 생기는 불연속 특성이다. 따라서 이러한 불연속적인 특성에도 불구하고 대략적인 궤도잔차 경향을 따라서 잔차함수가 잘 표현되었음을 확인할 수 있다.
이러한 잔차함수를 이용해서 2013 년 7 월 8 일 20 시 26 분 58.629 초의 기준시간을 갖는 TLE 정보를 이용해서 2013 년 7 월 9 일 0 시 0 분 0 초부터 2013 년 7 월 16 일 0 시 0 분 0 초까지 SGP4 궤도전파기를 이용해서 궤도전파를 수행하였다.
이와 같이 획득한 궤도데이터를 동일기간에 아리랑 2 호의 GPS 항행해를 바탕으로 궤도결정을 수행한 지상국 궤도데이터를 기준으로 궤도오차를 계산한 결과 도7과 같은 궤도오차 결과를 얻을 수 있었다. 이 그래프에서 살펴보는 것과 같이 7 일간의 궤도전파에 따라 약 4km 수준의 궤도오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
이를 제안한 알고리즘과 같이 과거의 데이터를 이용해서 얻은 잔차함수들의 값을 더해서 궤도예측 데이터를 생성한 후 항우연 지상국의 궤도결정 데이터와 비교한 결과 도 8과 같은 궤도오차 그래프를 얻을 수 있었다. 이 그래프에서 확인할 수 있듯이 SGP4 궤도전파기에 의한 궤도오차 증가를 잔차함수가 보상해줌으로써 7 일 후의 궤도 오차가 약 2km 수준으로 줄어듬을 확인할 수 있었다. 이는 도 4에서와 같이 SGP4 궤도전파기의 평균적인 궤도오차 수준과 유사하며, 잔차함수를 생성할 때 기준 데이터가 도 4와 유사하기 때문이다.
하지만 별도의 궤도결정 시스템 없이도 궤도예측에 대한 궤도오차를 줄일 수 있었음을 확인함으로써 제안한 알고리즘의 유용성을 확인할 수 있었다.
궤도예측 단계(S50)는 가장 최근 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행함으로써, 생성된 최근궤도예측 데이터에 상기 보상함수생성 단계(S40)에서 생성된 보상함수 데이터를 합산하여, 현재 시점에서 미래의 궤도를 예측한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 궤도예측 단계(S50)는 최근궤도전파수행 단계(S51), 잔차정보생성 단계(S52) 및 최종궤도예측 단계(S53)를 포함할 수 있다.
최근궤도전파수행 단계(S51)는 가장 최근에 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행함으로써, 최근궤도예측 데이터를 생성한다.
잔차정보생성 단계(S52)는 상기 보상함수생성 단계(S40)에서 생성된 보상함수의 파라미터들을 바탕으로, 잔차정보를 생성한다.
최종궤도예측 단계(S53)는 상기 최근궤도전파수행 단계(S51) 및 잔차정보생성 단계(S52)에서 생성된 최근궤도예측 데이터 및 잔차정보를 RIC 방향으로 합산하여, 최종궤도예측 데이터를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 간단하게 정리하면 도 10과 같이 표현할 수 있다.
먼저 과거의 특정 기간 전에 획득한 TLE 정보를 이용해서 해당 기간 동 안 SGP계열의 궤도전파기로 궤도전파를 수행한다. 이후 , 해당 기간 동안 갱신된 모든 TLE 정보를 이용해서 동일 기간 동안 궤도전파를 수행한다. 이렇게 획득한 2개의 궤도데이터를 이용해서 잔차를 계산한다 . 이 때, 도 3과 같이 궤도전파를 수행한 데이터를 기준 데이터로 사용해서 궤도오차를 RIC(Radial, In-track, Cross-track) 방향에 대 해 각각 구한다 . 이렇게 구한 잔차 데이터를 특정 함수로 표현하게 되면 지상에서의 업무는 끝나게 된다 . 이렇게 획득한 잔차함수 정보를 현재시점에서 최근의 TLE 정보와 같이 위성에 송신하게 되면 위성은 해당 TLE 정보를 이용해서 SGP계열의 궤도전파기로 궤도전파를 수행한 후 잔차 함수를 더함으로써 최종적으로 궤도예측을 수행할 수 있게 된다.
결론적으로, 본 발명은 궤도결정 시스템을 갖추고 있지 못한 초소형 위성급의 위성관제에 유용하게 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법에 대하여 설명하였지만, TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.
즉, 상술한 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
S10: 단일궤도전파수행 단계
S20: 종합궤도전파수행 단계
S30: 궤도잔차분석 단계
S40: 보상함수생성 단계
S50: 궤도예측 단계
S51: 최근궤도전파수행 단계
S52: 잔차정보생성 단계
S53: 최종궤도예측 단계

Claims (8)

  1. 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 이루어지는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법에 있어서,
    과거의 특정 시점의 TLE(Two Line Element) 정보를 바탕으로, SGP(Simplified General Perturbations) 계열의 궤도전파기를 이용하여 현재까지 궤도전파를 수행함으로써, 단일궤도예측 데이터를 생성하는 단일궤도전파수행 단계(S10);
    합동우주전략센터(JSpOC, Joint Space Operations Center)에서 배포된 일정 기간 동안의 모든 TLE 정보들을 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 현재까지 궤도전파를 수행함으로써, 종합궤도예측 데이터를 생성하는 종합궤도전파수행 단계(S20);
    상기 단일궤도전파수행 단계(S10) 및 종합궤도전파수행 단계(S20)에서 생성된 단일궤도예측 데이터 및 종합궤도예측 데이터들에 대해 궤도잔차(Residual)를 계산하는 궤도잔차분석 단계(S30);
    상기 궤도잔차분석 단계(S30)에서 계산된 궤도잔차를 각각의 방향에 대해 미리 결정된 형태의 함수로 곡선맞춤(Curve Fitting)을 수행하여 보상함수를 생성하는 보상함수생성 단계(S40); 및
    가장 최근 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행함으로써, 생성된 최근궤도예측 데이터에 상기 보상함수생성 단계(S40)에서 생성된 보상함수 데이터를 합산하여, 현재 시점에서 미래의 궤도를 예측하는 궤도예측 단계(S50);
    를 포함하는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    종합궤도전파수행 단계(S20)는
    TLE 정보가 갱신되면, 갱신된 TLE 정보를 근거로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행하는 것을 특징으로 하는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    궤도잔차분석 단계(S30)는
    상기 종합궤도전파수행 단계(S20)에서 생성된 종합궤도예측 데이터를 기준궤도로 하며, 궤도잔차는 기준궤도의 RIC(Radial, In-Track, Cross-Track) 방향으로 계산하는 것을 특징으로 하는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    궤도예측 단계(S50)는
    가장 최근에 TLE 정보를 바탕으로, SGP 계열의 궤도전파기를 이용하여 궤도전파를 수행함으로써, 최근궤도예측 데이터를 생성하는 최근궤도전파수행 단계(S51);
    상기 보상함수생성 단계(S40)에서 생성된 보상함수의 파라미터들을 바탕으로, 잔차정보를 생성하는 잔차정보생성 단계(S52); 및
    상기 최근궤도전파수행 단계(S51) 및 잔차정보생성 단계(S52)에서 생성된 최근궤도예측 데이터 및 잔차정보를 RIC 방향으로 합산하여, 최종궤도예측 데이터를 생성하는 최종궤도예측 단계(S53);
    를 포함하는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 SGP 계열의 궤도전파기는 SGP4 궤도전파기인 것을 특징으로 하는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    보상함수생성 단계(S40)의 보상함수는
    다음식
    Figure pat00003

    (위 식에서, Residual는 궤도잔차, n은 사인 함수 적용 차수를 의미한다.)
    의 형태로 표현되는 것을 특징으로 하는 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  8. 제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 TLE 정보를 이용한 궤도전파기의 보상 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램.
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