미지 우주물체 궤도 정보 획득을 위한 스트릭 추정 방법 검토 = Streak Estimation Method for Obtaining Orbital Information of Unknown Space Objects

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In an optical observing system, three pairs of observations at equal time intervals are required for the orbitdetermination method to obtain orbital information of an unknown space objects. In this paper, we propose a method ofestimating a streak for acquiring three pairs of observations using one streak image information. Satellite trajectorysimulation data were generated for nine cases using the STK program in order to verify the characteristics of the orbitof space object and estimation performance. Simulation was performed by applying three approaches that can estimate thenext streak position after a few seconds from one streak image information, and the estimation performance wasevaluated. Linear vector method and Kalman Filter method based on the linear assumption tend to increase the estimationerror in the region where the nonlinearity is large. However estimation method using the polynomial curve fitting basedon the least square method showed smaller and uniform error result than the previous methods.

국문 초록 (Abstract)

광학관측 시스템에서, 미지의 우주물체의 궤도 정보를 얻을 수 있는 궤도 결정 방법에는, 균등한 시간 간격의 세쌍의 관측 값이 필요하다. 본 논문에서는 하나의 스트릭 영상의 정보를 이용하여, 세 쌍의 관측 값을 획득하기 위한스트릭 추정 방법에 대하여 살펴본다. 우주 물체의 궤도에 따른 특성을 확인하고, 추정 성능을 평가하기 위하여, STK프로그램을 이용하여 총 9가지 경우에 대한 위성 궤적 모의 관측 자료를 생성하였다. 하나의 스트릭 영상 정보로부터수 초 후의 다음 스트릭 위치를 추정할 수 있는 세 가지 접근 방법을 적용하여 시뮬레이션을 수행하고, 추정 성능을평가해 보았다. 선형 가정을 기본으로 하는 선형 벡터 방법과 Kalman Filter 방법은 비선형성이 커지는 부분에서 추정 오차도 함께 증가하는 경향을 보였으나, 최소자승 기법을 기반으로 한 다항식 커브 피팅을 통한 추정 방법은, 앞선방법들 보다 오차 값이 작고 균일한 결과를 보였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 이호진, "지향각 명령 오차를 고려한 망원경 탐지 성능 분석" 한국정보통신학회 21 (21): 237-243, 2017
• 2 최진, "중ㆍ고궤도 인공위성 및 폐기위성의 광학관측을 이용한 궤도 결정" 한국우주과학회 26 (26): 111-126, 2009
• 3 황옥준, "Gauss, Laplace 예비궤도 결정법의 시간간격에 대한 정밀도 변화 특성 분석" 한국우주과학회 26 (26): 529-546, 2009
• 4 이우경, "GPS 위성과 무궁화 2호의 광학관측데이터를 이용한 궤도 결정 및 정밀 궤도 결정을 위한 광학관측시스템 제안" 한국우주과학회 21 (21): 221-232, 2004
• 5 D. A. Vallado, "Fundamentals of Astrodynamics and Applications" Microcosm Press 2013
• 6 Bhargavi Nadella, "Eys Detection and Tracking and Eye Gaze Estimation" 사단법인 아태인문사회융합기술교류학회 1 (1): 25-41, 2015
• 7 M. R. Ackermann, "Exploration of Wide-Field Optical System Technologies for Sky Survey and Space Surveillance" 1-28, 2014
• 8 박선엽, "Development of a Data Reduction algorithm for Optical Wide Field Patrol" 한국우주과학회 30 (30): 193-206, 2013
• 9 박선엽, "Development of a Data Reduction Algorithm for Optical Wide Field Patrol (OWL) II: Improving Measurement of Lengths of Detected Streaks" 한국우주과학회 33 (33): 221-227, 2016
• 10 AMOS, "AMOS User’s Manual"
• 11 GEODSS, "A GEODSS Sourcebook"