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GPS를 이용한 위성 항법 4 본문

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GPS를 이용한 위성 항법 4

릴코이 2020. 7. 23. 20:45

네 번째 섹션입니다. 3과 이어지는 내용입니다.

TOPEX / 포세이돈 정밀 궤도 결정 TOPEX / 포세이돈 (T / P)은 1992 년 8 월에 발사된 미국 / 프랑스의 고도계 우주선입니다. 이 임무의 주요 과학 목표는 해수면 지도를 작성하여 해양 순환 및 변동성을 연구하는 것입니다. 정확한 궤도 결정은 이 임무 또는 다른 고도계 임무의 성공에 필수적입니다. 이 경우, 측정된 기본 양은 해면의 지오 센 트릭 높이이며, 방사형 궤도 위치와 고도계 측정값 사이의 차이로 얻어집니다. T / P에 대한 궤도 결정 요건은 방사상 위치에 대해 매우 까다로운 13cm 오차 예산으로 설정되었습니다. 이 과제를 해결하기 위해 지구의 중력 모델을 개선하고 궤도 결정에서 가능한 최상의 결과를 보장하기 위해 전례 없는 노력을 기울여 여러 추적 시스템을 탑재했습니다. 위성 레이저 범위 (SLR), DORIS 수신기 및 실험용 정밀 GPS 수신기 용 역 반사기. 효과적으로, 이것은 T / P 우주선이 서로 다른 추적 기술 사이의 상호 비교를 가능하게 하는 진정한 궤도 결정 연구소가 되었습니다. T / P는 GPS 기반 위성 항법 기술 검증에 있어 고유 한 중요성을 가지고 있습니다. 여기에는 의사 범위 측정뿐만 아니라 긴 사이클 슬립 프리 캐리어 위상 패스를 생성하는 고정밀 이중 주파수 GPS 수신기가 장착되어 있습니다. GPS 성좌가 거의 완성되고 고정밀 GPS 수신기의 IGS 네트워크가 지속적으로 전 세계적으로 분산된 추적 데이터를 제공하기 시작했을 때 시작되었습니다. 우리의 평가를 위해 SLR, DORIS 및 GPS의 세 가지 기술의 궤도 복원 능력을 비교하기 위해 10 일 기간이 선택되었습니다. GPS 처리를 위해, T / P 관측은 IGS 네트워크의 약 20 개의 지상 수신기의 데이터와 함께 사용되었습니다. T / P 우주선의 궤도는 GPS 우주선의 궤도와 동시에 해결되었습니다. 선택한 데이터 유형은 두 개의 GPS 위성과 두 개의 GPS 수신기를 포함하는 이중 차 위상 측정이었습니다. Delft University of Technology (DUT)와 Jet Propulsion Laboratory (JPL)에서 얻은 외부 설루션과 함께 GPS 만 사용하고 SLR과 DORIS의 조합을 사용하여 생성된 천체를 결정하기 위해 비교했습니다. 궤도는 반경 방향의 차이가 2cm 순서로, 트랙 및 크로스 트랙의 차이가 5-10cm 순서로 현저하게 일치합니다. 이 결과는 온보드에 수집된 정확한 데이터를 고정밀 GPS 수신기 네트워크의 지상 수집 데이터와 결합할 수 있을 때 매우 정확한 결과를 생성하는 GPS-TDAF의 기능을 보여줍니다. ARP 비행 시연 ESA는 국제 우주 정거장 (ISS)의 물류 / 재 공급 차량으로 사용될 무인 자동 전송 차량 (ATV)을 개발하고 있습니다. ATV는 ISS와 교섭하고 도킹하기 위해 많은 기동을 수행합니다. GPS는 ATV의 기본 위치 확인 시스템으로 기본 설정되어 있습니다. ISS에 대한 자율 절대 위치 결정 및 자율 상대 위치 결정에 사용됩니다. 자율적 절대 위치 결정을 위해 ATV에는 위치, 속도 및 시간 설루션을 제공하는 단일 주파수 GPS 수신기가 장착됩니다. 자율적 상대 위치 결정을 위해 ISS에는 ATV로 전 송하기 위한 GPS 관측 가능 장치를 제공하는 GPS 수신기가 장착됩니다. ATV 랑데부 사전 개발 (ARP) 프로젝트는 ATV에 중요한 랑데부 기술의 사전 개발을 다룹니다. 이 프로젝트에서 다루는 측면 중 하나는 GPS 관측 가능 항목을 사용한 상대 항법의 검증입니다. 이를 위해 3 개의 FD (Flight Demonstration)가 계획되어 우주 왕복선이 체이서 역할을 하고 다른 우주선 (FD1의 경우 Astrospas, FD2 및 FD3의 MIR 스테이션)이 대상이 됩니다. 이 우주선은 단일 주파수 GPS 수신기를 운반하고 근접 작업 중에 GPS 데이터를 수집합니다. 데이터는 지상에서 사후 처리되어 상대 내비게이션 알고리즘의 유효성을 검사합니다. 이 세 가지 ARP FD에서 ESOC의 역할은 사용 가능한 모든 측정을 사용하는 우주선의 기준 궤도 (상대적 및 절대적)를 계산하는 것입니다. 이 궤적은 상대 탐색 필터의 결과와 비교하는 데 사용됩니다. ESOC는 다음 데이터를 사용하여 궤적을 얻습니다. 두 개의 비행 수신기에서 GPS 관측 가능 (의사 범위 및 위상) 및 온보드 파생 위치. GPS 위성을 위한 ESOC 정밀 궤도 및 클록 설루션. 우주선 지도, 내비게이션 및 제어 (GNC) 시스템에서 파생된 자세 데이터. 데이터는 디코딩되어 엔지니어링 형식으로 변환된 다음 우주선에 가장 적합한 추정 궤적을 생성하는 프로그램으로 전송됩니다. 이 프로그램을 GPSBET (GPS 기반 궤적 추정기)이라고 하며 다음이 포함됩니다. ESOC에서 계산 한 GPS 궤도와 시계를 사용하는 정확한 측정 모델. 모델에는 신체 고정 축에서 특정 안테나의 위치와 자세 데이터를 사용하여 수행되는 질량 중심 보정이 포함됩니다. 정밀한 동적 모델과 경험적 가속을 포함하는 다중 위성 궤도 전파 기. 모든 정보를 처리하고 모수의 필터링 및 평활화된 추정치를 생성하는 제곱근 정보 필터. 우리는 현재 첫 번째 ARP Flight Demonstration에서 데이터를 처리하고 있으며 약 1 미터 정확도와 더 나은 상대 위치 정확도로 절대 위치 결정 결과를 달성할 것으로 기대합니다. 결론 원래 무기를 매우 정확하게 전달할 수 있도록 배치된 GPS 시스템은 민간 응용 분야에서 놀랍도록 다양한 용도로 사용되었습니다. GNSS 시스템은 지구 궤도를 도는 우주선 탐색의 여러 측면을 지원하는 데 이상적입니다. 우주선 자율성을 향상할 수 있으며 지상 측정과 함께 사용하면 탁월한 정확도를 제공합니다. ESA GPS-TDAF는 이미 GNSS 시스템을 사용한 우주선 항법을 위한 검증 활동을 지원하고 있으며, 향후 글로벌 항법 위성 시스템에 대한 유럽의 기여를 위한 준비를 지원할 수 있습니다. 승인 GPS-TDAF의 개발과 운영은 C. García Martínez (GMV), J. Feltens (EDS) 및 MA Bayona (GMV), S. Casotto 및 P. 의 기여 덕분에 가능했습니다. 듀크와 몇몇 연수생. ESOC 및 지상국의 스테이션 및 통신 전문가의 지원도 감사합니다.

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