초록

- 위성의 자세센서를 이용한 천측항법 알고리듬 개발
- 알고리듬 성능 향상을 위한 필터 설계
- 별센서 시험장치 구성
- 영상기반 영상센서 알고리듬 개발
- 영상기반 영상센서 시험장치 구성
- 시험장치 정확도 향상을 위한 영상 왜곡 보정 알고리듬 개발
- 시험장치 통합 항법시뮬레이션 수행

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
Exact positioning in orbit of a satellite is the key issue for successful exploration of lunar or other planets. Since the GPS information is not available in lunar or planetary orbits, the earth-based satellite tracking system is currently used for the purpose of the navigatio

Purpose & Contents
Exact positioning in orbit of a satellite is the key issue for successful exploration of lunar or other planets. Since the GPS information is not available in lunar or planetary orbits, the earth-based satellite tracking system is currently used for the purpose of the navigation of satellites in other planets. However, this system not only requires heavy cost, but also suffers from communication problems due to far distance from earth to satellite. In this research, an autonomous navigation method for satellites using the dual-conical scan sensors and star trackers, which are typical on-board attitude sensors, is addressed. A test-bed for verifying the proposed autonomous navigation algorithm and for identifying implementation requirements are studied also.

The autonomous navigation system to be studied in this project is based on the principle of the ancient celestial navigation in which the position of an object on the earth surface can be determined by using the different direction angles of three stars to the zenith. According to this principle, we need to know the direction of the zenith and the altitude of the satellite. This information can be provided by a dual-conical scan sensor. And the directions of stars to the zenith can be determined by star trackers. Those sensors are standard equipment for precision attitude determination of satellites. The autonomous satellite navigation system and the test-bed set-up will be studied for five years as following schedule.
① The 1st year: Idea development of autonomous satellite navigation
- Determination of altitude and local level using the dual-conical scan sensor
- Precision attitude determination using star trackers
- Autonomous stellite navigation algorithm
- Modeling of celestial bodies
- Construction of test-bed
② The 2nd year: Autonomous navigation system for earth LEO satellites
- Analysis of navigation error characteristics due to sensor errors
- Modelling of (infrared) earth ellipsoid
- Development of autonomous navigation of earth LEO satellites and demonstration
③ The 3rd year: Autonomous navigation system for lunar satellites
- Modelling of (infrared) moon
- Development of autonomous navigation of lunar satellites and demonstration
- Optimal sensor suite and specification

Results
The autonomous in-orbit navigation algorithm with the star trackers and planet image sensors which are standard equipments of a satellite is developed. The the test-bed for verifying autonomous satellite navigation algorithm is developed also. The test-bed includes two star trackers, a planet image sensor, and a control computer. Proposed navigation algorithm is validated not only earth orbit but also the lunar orbit via full nonlinear 6-DOF simulations and experiments by the test-bed.

Expected Contribution
The proposed autonomous navigation system for earth and moon satellite is very cost effective because no other equipments for implement the algorithm is required. Since the proposed system has never been studied, the related techniques will contribute to development of the domestic satellite industry by issuing patent and transferring core technology to space sensor companies.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 9
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 1절 연구개발 목적 ... 12
• 제 2절 연구개발의 필요성 ... 14
• 제 3절 연구개발 범위 ... 15
• 제 2장 국내외 기술 개발 현황 ... 16
• 제 1절 지구 기반 위성 항법 시스템 ... 16
• 제 2절 우주 기반 위성 항법 시스템 ... 18
• 제 3절 국내외 별센서 개발 및 결과 ... 20
• 제 4절 GPS/INS 통합 항법시스템 ... 24
• 제 3장 연구 수행 내용 및 성과 ... 27
• 제 1절 1차년도 연구 수행 내용 및 성과 ... 27
• 1. 별센서 알고리듬 연구 ... 27
• 2. 천측 자율항법 알고리듬 개발 ... 69
• 3. 천구 모델링 ... 101
• 4. 시험장치 구성 ... 115
• 제 2절 2차년도 연구 수행 내용 및 성과 ... 119
• 1. 센서 오차에 따른 항법 오차 해석 ... 119
• 2. UKF를 이용한 위성의 정밀 위치 추정 ... 125
• 3. 지구 적외선 모델링 ... 138
• 4. 별 인식 알고리듬 개선 ... 146
• 5. 별 센서 모의장치 왜곡보정 ... 155
• 6. 자세 결정 알고리듬 개선 ... 175
• 7. 천구시뮬레이터와 항법알고리듬 통합 ... 181
• 제 3절 3차년도 연구 수행 내용 및 성과 ... 199
• 1. 달 궤도 위성 자율항법 기법 보정 연구 ... 199
• 2. 달 지형 항법 ... 231
• 3. 달 적외선 모델링 ... 252
• 4. 달 궤도상의 위성 자율항법 시스템 시연 ... 254
• 제 4장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 258
• 제 1절 목표 달성도 ... 258
• 1. 1차년도 ... 258
• 2. 2차년도 ... 258
• 3. 3차년도 ... 259
• 제 2절 관련 분야 기여도 ... 259
• 제 5장 연구개발성과의 활용계획 ... 261
• 제 1절 자세센서 모의 시스템 ... 261
• 제 2절 자율항법 알고리즘 ... 261
• 제 6장 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 262
• 제 1절 Star catalog ... 262
• 제 2절 Two Line Elements and propagation model ... 262
• 제 3절 THE IAU-SOFA SOFTWARE ... 262
• 제 4절 Laser Observation Measurement ... 262
• 제 5절 GPS Precise Ephemerides ... 263
• 제 7장 연구개발성과의 보안등급 ... 264
• 제 8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비현황 ... 265
• 제 9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행실적 ... 266
• 제 1절 기술적 위험 요소 분석 ... 266
• 제 2절 안전 관리 대책 ... 266
• 제 10장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 267
• 제 11장 기타 사항 ... 268
• 제 12장 참고 문헌 ... 269
• 끝페이지 ... 272