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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박상영
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
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본 연구는 CANYVAL-C 임무를 위한 상대항법 알고리즘 개발을 목표로 한다. CANYVAL-C는 두 대의 큐브위성(촬영위성(1U), 차폐위성(2U))이 정교한 편대비행을 통해 태양의 코로나를 촬영하는 임무로 정밀한 온보드 상대항법 시스템이 필요하다. 정밀한 상대항법 시스템 개발을 위해 먼저 CANYVAL-C 임무에서 발생하는 제한 조건에 대해 분석한다. 상대항법 성능에 중요한 영향을 미치는 제한 조건으로는 하드웨어 성능 및 전력버짓에 관련한 시스템 제한, 큐브위성의 자세지향, 연속적인 추력 존재 여부가 있다. 본 논문에서는 제한 조건을 해결하기 위한 방법으로 상대항법 관측데이터로 GPS 신호에 GLONASS 신호를 추가하여 사용하는 방법과, 촬영위성(1U)의 GNSS 안테나 기준방향을 특정 방향으로 제어 하는 방법을 제시한다. 이 방법을 적용하여 촬영위성(1U)과 차폐위성(2U)에서 공통으로 관측 가능한 항법위성 수를 4대 이상 확보함으로써 CANYVAL-C 임무의 요구조건을 만족하는 상대항법 알고리즘을 개발한다.
상대항법 알고리즘은 GPS L1과 GLONASS L1의 코드 의사거리 단일 차분 및 반송파 위상 단일 차분 데이터를 사용하며, 확장칼만필터 추정 기법을 기반으로 한다. 개발한 상대항법 알고리즘을 검증하기 위해 궤도 기동 및 자세를 포함한 임무 환경을 구성하고, 제한 조건을 반영한 시나리오에서 시뮬레이션을 수행한다. 상대항법에서 사용 가능한 GPS와 GLONASS 위성을 가시성 분석을 통해 선별한 뒤, 관측 데이터 모델링을 통해 가상의 관측 데이터를 생성한다. 이때 공통으로 관측 가능한 항법위성 수의 확보를 위해 촬영위성(1U)의 GNSS 안테나가 차폐위성(2U)의 GNSS 안테나와 최대한 같은 방향을 지향할 수 있도록 하는 특정 방향을 도출하여 반영한다. 시뮬레이션 결과, 개발한 CANYVAL-C의 상대항법 알고리즘은 임무 상황 별 궤도 및 자세 기동과 발생하는 여러 제한조건을 반영한 상황에서도 각축 상대위치 1.0 m와 상대속도 0.10 m/s (각 축, 3시그마)의 상대항법 요구조건을 만족한다.
본 연구의 의의는 CANYVAL-C 임무에서 발생하는 여러 제한조건을 반영하여, 임무 단계에 따른 시뮬레이션을 수행함으로써 개발한 CANYVAL-C를 위한 온보드 상대항법 알고리즘에 대한 검증을 성공적으로 완료했다는데에 있다. 또한 본 연구를 통해 GPS와 GLONASS 신호를 저궤도 큐브위성에서 통합하여 사용했을 때의 상대항법 결과를 분석하였고, GNSS 안테나의 특정 방향 지향을 통해 상대항법 성능을 향상시킬 수 있다는 점을 확인하였다.
상대항법 알고리즘은 GPS L1과 GLONASS L1의 코드 의사거리 단일 차분 및 반송파 위상 단일 차분 데이터를 사용하며, 확장칼만필터 추정 기법을 기반으로 한다. 개발한 상대항법 알고리즘을 검증하기 위해 궤도 기동 및 자세를 포함한 임무 환경을 구성하고, 제한 조건을 반영한 시나리오에서 시뮬레이션을 수행한다. 상대항법에서 사용 가능한 GPS와 GLONASS 위성을 가시성 분석을 통해 선별한 뒤, 관측 데이터 모델링을 통해 가상의 관측 데이터를 생성한다. 이때 공통으로 관측 가능한 항법위성 수의 확보를 위해 촬영위성(1U)의 GNSS 안테나가 차폐위성(2U)의 GNSS 안테나와 최대한 같은 방향을 지향할 수 있도록 하는 특정 방향을 도출하여 반영한다. 시뮬레이션 결과, 개발한 CANYVAL-C의 상대항법 알고리즘은 임무 상황 별 궤도 및 자세 기동과 발생하는 여러 제한조건을 반영한 상황에서도 각축 상대위치 1.0 m와 상대속도 0.10 m/s (각 축, 3시그마)의 상대항법 요구조건을 만족한다.
본 연구의 의의는 CANYVAL-C 임무에서 발생하는 여러 제한조건을 반영하여, 임무 단계에 따른 시뮬레이션을 수행함으로써 개발한 CANYVAL-C를 위한 온보드 상대항법 알고리즘에 대한 검증을 성공적으로 완료했다는데에 있다. 또한 본 연구를 통해 GPS와 GLONASS 신호를 저궤도 큐브위성에서 통합하여 사용했을 때의 상대항법 결과를 분석하였고, GNSS 안테나의 특정 방향 지향을 통해 상대항법 성능을 향상시킬 수 있다는 점을 확인하였다.
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