Earticle

무선주파수를 사용하는 추적안테나의 추적성능은 비행체 추적 및 위치 측정에서 매우 중요한 요소이나, 전기적·물리적으로 매우 큰 안테나의 특성을 정확히 측정하는 것은 쉽지 않다. 특히 우주응용분야에서 사용되는 대형 접시형 추적안테나 시스템과 같이 신호원을 따라 안테나의 지향방향이 변하는 경우에는 안테나 지향방향에 따라 특성이 일정하지 않을 수 있다. 본 논문에서는 대형 추적안테나 시스템의 추적 성능지표인 지향정확도 및 추적정확도에 영향을 주는 오차요인을 검토하고, 나로우주센터에서 원격측정용으로 사용하고 있는 11m 대형 접시형 추적안테나에 대한 추적성능을 효율적으로 측정할 수 있는 저궤도위성(Low Earth Orbit)을 사용한 측정방법 및 그 결과를 기술한다.

The tracking performance of the big tracking antenna system using Radio Frequency is very important for the tracking and position measuring for the flight vehicle, but the precise measuring of the tracking performance is not easy, especially for the big antenna system such as ground telemetry antenna or tracking radar in space application because it's characteristics could be different in accordance with the antenna direction. In this paper, the error factors impacting on the tracking performance (pointing accuracy and tracking accuracy) and the ranges of each factor are reviewed, and the simple and efficient method to measure the tracking performance is introduced which using low earth orbit as the signal source. Finally, the measurement results for the telemetry ground antenna in NARO Space Center are reviewed.

거창 우주물체 레이저 추적 시스템은 인공위성 레이저 추적, 적응광학, 우주쓰레기 레이저 추적 등 과학 연구 및 국가적 미션을 수행하기 위해 100cm 크기의 광학 망원경을 가지고 있으며, 빠르고 정밀한 구동을 위하여 경위대식 방식의 추적마운트를 개발하여 테스트 관측 중에 있다. 최근 레이저 추적 시스템의 자동 관측 및 응용 연구 분야에서 추적 대상을 정밀하게 추적할 수 있는 능력은 시스템 성능을 판단할 수 있는 중요한 지표 중 하나이다. 그러기 위해서는 정밀 추적을 저해하는 요인을 파악하고 보정하기 위한 지향 보정 모델이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 추적마운트 제작, 조립 및 설치 과정에서 발생 할 수 있는 정적 지향 오차 발생 원인들을 분석하였으며, 거창 우주물체 레이저 시스템의 추적마운트에 적용된 지향 보정 모델 및 최소자승법을 통해 추적마운트 파라미터를 추정하고, 지향 정밀도 분석 결과를 제시하였다.

Korea Astronomy and Space Science Institute has been verifying the multipurpose laser tracking system with three functions of satellite laser tracking, adaptive optics and space debris laser tracking for not only scientific research but also national space missions. The system employs an optical telescope consisting of a 100 cm primary mirror and an altazimuth mount for fast and precise tracking. The precise pointing and tracking capability in a tracking mount is considered as one of important performance metrics in the fields of automatic tracking and precise application research. So it is required to analyze a mount model for investigating pointing error factors and compensating pointing error. In this study, we investigated various factors causing static pointing errors of tracking mount and analyzed the pointing accuracy of the tracking mount at Geochang observatory by estimating mount parameters based on the least square method.

본 논문에서는 설치후 초기단계에 있는 우주전파 관측용 13.7m 안테나의 지향정도 확립과 효율측정에 대하여 기술하였다. 지향성 모델은 처음 단계인 모델 1, 2에서는 태양과 달 같은 시직경이 크고 전파강도가 센 천체를 관측하여 설정되었고, 이를 이용한 모델 3, 4에서 전 하늘에 걸친 SiO 메이저원인점 전파원을 관측하여 방위각 오차 3.8" 고도각 오차 10.5"의 실용성 있는 번위로 확립되었다. 구경은 86GHz대에서 각각 35%, 50%로 나타났다.

In this paper, we describe a pointing accuracy establishment and efficiency measurement of 13.7 m antenna for observing cosmic radio wave which is in the first stage just after finishing its installation. The initial stage of pointing model, 1 and 2 were set up with the observational data of Sun and Moon which are large in visual diameter and also strong in radio intensity. Based on this model, model 3 and 4 were established within the available operational range, i.e., 3.8" in azimuth deviation, 10.5" in elevation deviation, with the observational data of SiO maser source which is a point source and distributed in overall sky. Both apeture efficiency anhd beam efficiency were measured by observing Venus whose brightness temperature is well-known. The resulting corrected efficiencies were 35% and 50% respectively.

3축 이동형 다운 레인지 S-band 텔레메트리 안테나 시스템은 위성발사 시 해상에서 정밀한 포인팅 정확도가 요구된다. 저궤도 위성을 추적하여 이 안테나의 포인팅 및 추적 성능을 측정하고 검증하는 방법과 포인팅 바이어스를 결정하는 방법을 제시하였다. 이 방법에 따라 제주 해상과 태평양 공해상에서 실시한 시험에서 방위각 축에 존재하는 포인팅 바이어스를 산출하였고, 이 원인이 자이로컴퍼스의 진북 측정 오차가 표류(drift)하는데 있는 것으로 분석하였다. 측정된 바이어스의 크기를 고려하여 자이로컴퍼스의 헤딩 오프셋 값을 안테나 시스템에 보정한 후에 포인팅 오차를 재측정한 결과, 보정한 각도만큼 포인팅 오차가 향상되는 것을 알 수 있었다. 이어진 나로호 3차 발사에서 나로호(KSLV-I)를 포인팅 요구범위 내에서 안정적으로 추적하였음을 제시하였다.

The ship-borne mobile down range telemetry antenna system having 4.6 m reflector antenna and 3-axis mounting structure at S-band requires the precise pointing accuracy at sea for the launch mission. Using the LEO satellites tracking, a method to determine and verify the antenna pointing and tracking performance, and to find the pointing bias which dominantly contributes to the pointing inaccuracy, is presented. Based upon the tests conducted on the Jeju sea and Pacific sea, the pointing bias is determined and its origin is also identified as the drift of the heading angle of the gyrocompass. The applied systematic correction taking into account the pointing bias, and the achieved improvement of the pointing accuracy are shown. Thanks to the correction, it is presented that this antenna tracked the launcher(KSLV-I) stably within the required pointing accuracy in the following KSLV-I third launch.