A method to calculate zero-signature satellite laser ranging normal points for millimeter geodesy - a case study with Ajisai

Kucharski, Daniel,Kirchner, Georg,Otsubo, Toshimichi,Koidl, Franz TERRA SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY 2015 EARTH PLANETS AND SPACE Vol.67 No.1

Attitude and Spin Period of Space Debris Envisat Measured by Satellite Laser Ranging

Kucharski, Daniel,Kirchner, Georg,Koidl, Franz,Cunbo Fan,Carman, Randall,Moore, Christopher,Dmytrotsa, Andriy,Ploner, Martin,Bianco, Giuseppe,Medvedskij, Mikhailo,Makeyev, Andriy,Appleby, Graham,Suzuk IEEE 2014 IEEE transactions on geoscience and remote sensing Vol.52 No.12

<P>The Environmental Satellite (Envisat) mission was finished on April 8, 2012, and since that time, the attitude of the satellite has undergone significant changes. During the International Laser Ranging Service campaign, the Satellite Laser Ranging (SLR) stations have performed the range measurements to the satellite that allowed determination of the attitude and the spin period of Envisat during seven months of 2013. The spin axis of the satellite is stable within the radial coordinate system (RCS; fixed with the orbit) and is pointing in the direction opposite to the normal vector of the orbital plane in such a way that the spin axis makes an angle of 61.86° with the nadir vector and 90.69° with the along-track vector. The offset between the symmetry axis of the retroreflector panel and the spin axis of the satellite is 2.52 m and causes the meter-scale oscillations of the range measurements between the ground SLR system and the satellite during a pass. Envisat rotates in the counterclockwise (CCW) direction, with an inertial period of 134.74 s (September 25, 2013), and the spin period increases by 36.7 ms/day.</P>

SLR 운영용 실시간 운영체계에 대한 실험적 고찰

류동영,서윤경,조중현,박종욱,Kirchner, Georg,Iqbal, Farhat 한국우주과학회 2009 한국우주과학회보 Vol.18 No.2

한국천문연구원에서 개발 중인 KHz급 Satellite Laser Ranging (SLR) 시스템인 ARGO-M 의 운영시스템 중의 하나인 Interface Control System 은 현재 시각에서의 위성의 위치를 개산하여 추적마운트부에 Tracking 정보를 제공하고, 주기적으로 발사되는 레이저의 귀환 시간을 계산하여 수신광검출기 게이트를 열어야 하는 시간을 FPGA 보드에 전달하는 기능 등을 수행하게 된다. 이러한 일련의 작업은 각각 필요한 시점에 정확하게 실행되어야 하며 이를 위해 실시간 운영체계가 사용될 예정이다. 실시간 운영체계 하에서 Ranging 에 관련한 프로세스를 수행할 경우에 발생될 수 있는 문제점을 검토하기 위해서 기존에 Austria Graz SLR 관측소에서 사용하고 있는 DOS용 테스트 프로그램을 실시간 운영체계로 검토되고 있는 INtime 환경으로 이식하여 성능을 기존의 DOS 프로그램과 비교하여 보았다. Controller 역할을 담당하고 있는 FPGA 보드와의 데이터 통신의 주기성을 확인하는 시험 결과 실시간 운영체계를 사용하는 경우가 USB 사용 등 외적인 교란에 의한 영향을 적게 받는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 500피코초 단위의 해상도를 갖는 내부 이벤트 타이머와의 연계, 레이저 발사 명령, 광검출기의 게이트 여닫기 등의 프로세스가 실시간 환경에서 문제점 없이 구현 가능함을 확인하였다.

레이저 추적시스템의 원시자료 후처리 및 정규점 산출 연구

서윤경,류동영,조중현,Kirchner, Georg,임홍서,박인관,임형철,박종욱 한국우주과학회 2009 한국우주과학회보 Vol.18 No.2

한국천문연구원은 우주측지용 레이저 추적 시스템 개발 사업 중 현재 이동형 시스템(ARGO-M) 1기를 개발 중에 있으며, 2009년 5월에 시스템 개념 설계 검토(SDR) 회의를 수행하였고 현재는 예비 설계 단계를 진행 중이다. ARGO-M을 구성하는 5개의 서브시스템 중 하나인 운영시스템은 레이저 관측에 필요한 각종 서브시스템을 제어하고 환경을 종합 판단 후 이를 관측에 반영하며, 실제 관측을 통해 획득한 데이터를 통합 처리 및 전송하는 역할을 담당하고 있다. 현재 본격적인 예비 설계 수행 단계에 있는 운영시스템은 우선적으로 핵심이 되는 소프트웨어의 설계를 위해 오스트리아의 Graz에 위치한 IWF(Institut fur Weltraumforschung) 소속 SLR(Satellite Laser Ranging) 관측소를 2009년도에 방문하여 운영 전반에 관련한 소프트웨어의 로직 분석 작업을 수행하였다. Graz 운영시스템 중 소프트웨어관련 시스템은 크게 KHz급 반복율을 가진 레이저를 사용하여 위성까지의 거리 측정에 해당되는 실시간 시스템과 실시간 측정을 통해 저장된 관측 원시 자료를 이후 분석을 수행하는 비 실시간(Non-real time) 시스템으로 나눌 수 있다. 이 중에서 비 실시간 시스템은 원시 자료 분석을 통해 시간 및 거리 바이어스 적용, 노이즈 제거 등의 후처리 과정과 다양한 통계 분석 그리고 SLR 시스템의 최종 산출물인 정규점(Normal Point) 생성 등을 수행한다. 이번 소프트웨어 분석 연구를 통해 얻어진 주요 알고리즘과 다양한 다이어그램을 포함한 결과물은 ARGO-M 운영시스템에 최적화하도록 소프트웨어 재구성 및 개발에 반영할 예정이다.

Spin Axis Precession of LARES Measured by Satellite Laser Ranging

Kucharski, Daniel,Hyung-Chul Lim,Kirchner, Georg,Otsubo, Toshimichi,Bianco, Giuseppe,Joo-Yeon Hwang IEEE 2014 IEEE geoscience and remote sensing letters Vol.11 No.3

<P>Satellite laser ranging (SLR) is an efficient technique to measure spin parameters of the fully passive satellite LARES. Analysis of the laser range measurements gives information about the spin rate of the spacecraft and the orientation of its spin axis. A frequency analysis applied to the SLR data indicates an exponential increase of the satellite's spin period: T = 11.7612 ·exp(0.00293327 ·D) , RMS = 0.115 s, where D is in days since launch. The initial spin period of LARES is calculated from the spin observations during the first 30 days after launch and is equal to T<SUB>0</SUB> = 11.7131, RMS = 0.073 s. The spin axis of the satellite is precessing around the initial coordinates of right ascension RA<SUB>initial</SUB> = 186.5<SUP>°</SUP>, RMS<SUB>RA</SUB> = 3.1<SUP>°</SUP>, and Declination Decinitial = - 73.0<SUP>°</SUP>, RMS<SUB>Dec</SUB> = 0.7<SUP>°</SUP> (J2000 inertial reference frame), with a period of 211.7 days. The precession of the spin axis may be responsible for the observed oscillation of the slowing down rate: the spin half-life period (the time after which the spin period has doubled) varies between 209 and 267 days. The measured spin parameters of LARES are compared-and show good agreement-with the theoretical predictions given by the satellite spin model. Information about the spin parameters of LARES is necessary for the accurate modeling of the forces and torques that are affecting the orbital motion of the satellite.</P>

Effect of the Application of the CBD Output Management Technique for the Development of Operation Software for a Space Observation System

Seo, Yoon Kyung,Rew, Dong Young,Kirchner, Georg,Nah, Jakyoung,Jang, Bi-Ho,Heo, Jiwoong,Youn, Cheong The Korean Space Science Society 2014 Journal of Astronomy and Space Sciences Vol.31 No.3

The application of software engineering is not common in the development of astronomical observation system. While there were component-wise developments in the past, large-scale comprehensive system developments are more common in these days. In this study, current methodologies of development are reviewed to select a proper one for the development of astronomical observation system and the result of the application is presented. As the subject of this study, a project of operation software development for an astronomical observation system which runs on the ground is selected. And the output management technique based on Component Based Development which is one of the relatively recent methodologies has been applied. Since the nature of the system requires lots of arithmetic algorithms and it has great impact on the overall performance of the entire system, a prototype model is developed to verify major functions and performance. Consequently, it was possible to verify the compliance with the product requirements through the requirement tracing table and also it was possible to keep to the schedule. Besides, it was suggested that a few improvements could be possible based on the experience of the application of conventional output management technique. This study is the first application of the software development methodology in the domestic astronomical observation system area. The process and results of this study would contribute to the investigation for a more appropriate methodology in the area of similar system development.

Effect of the Application of the CBD Output Management Technique for the Development of Operation Software for a Space Observation System

Yoon Kyung Seo,Dong Young Rew,Georg Kirchner,Jakyoung Nah,Bi-Ho Jang,Jiwoong Heo,Cheong Youn 한국우주과학회 2014 Journal of Astronomy and Space Sciences Vol.31 No.3

The application of software engineering is not common in the development of astronomical observation system. While there were component-wise developments in the past, large-scale comprehensive system developments are more common in these days. In this study, current methodologies of development are reviewed to select a proper one for the development of astronomical observation system and the result of the application is presented. As the subject of this study, a project of operation software development for an astronomical observation system which runs on the ground is selected. And the output management technique based on Component Based Development which is one of the relatively recent methodologies has been applied. Since the nature of the system requires lots of arithmetic algorithms and it has great impact on the overall performance of the entire system, a prototype model is developed to verify major functions and performance. Consequently, it was possible to verify the compliance with the product requirements through the requirement tracing table and also it was possible to keep to the schedule. Besides, it was suggested that a few improvements could be possible based on the experience of the application of conventional output management technique. This study is the first application of the software development methodology in the domestic astronomical observation system area. The process and results of this study would contribute to the investigation for a more appropriate methodology in the area of similar system development.

이동형 SLR의 실시간 추적 및 산출물 생성 알고리즘 연구

서윤경(Yoon-Kyung Seo),류동영(Dong-Young Rew),임형철(Hyung-Chul Lim),Georg Kirchner,박종욱(Jong-Uk Park),윤청(Cheong Youn) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.4

한국천문연구원은 2008년부터 수행중인 우주측지용 레이저 추적시스템 개발 사업과 관련하여 이동형 시스템인 ARGO-M 1기를 개발 중에 있다. ARGO-M올 구성하는 서브시스템 중 하나인 운영시스템은 실시간 레이저 거리 측정 시 제어 로직과 관측된 데이터로부터 정규점 추출을 위한 데이터 처리 과정이 핵심 요소이다. 이에 한국천문연구원의 운명 시스템 팀은 오스트리아 Graz시에 위치한 SLR 관측소의 지원을 통해 소프트웨어 로직 분석과 관련된 SLR 운영 기술에 대해 공동 연구를 수행하였다. 이 논문에서는 SLR의 운영에 필요한 알고리즘을 Graz 관측소에서 사용하는 방식을 기반으로 분석하고 정리하였다. 이러한 분석을 통해 SLR의 운용에 필수적인 로직과 관측 품질을 향상시킬 수 있는 방안을 파악하였다. Korea Astronomy and Space Science Institute(KASI) has been developing one mobile SLR system since 2008 named as ARGO-M. Control logic in real-time laser ranging and data processing for normal point from the ranging data are key elements in the operation system of ARGO-M. KASI operation system team performed software logic analysis and related operations for SLR observation with help of Graz SLR station in Austria. This paper describes the algorithm required for SLR operation based on the method in Graz station. We figured out the essential logic for SLR operation and the remedy for the observation quality enhancement through this study.