저궤도(Low Earth Orbit, LEO) 위성은 차세대 항법 및 통신 시스템의 핵심 요소로 주목받으며 관련 연구가 활발히 이루어지고 있다. LEO 위성은 탑재된 GNSS 수신기를 통해 독자적으로 궤도 결정을 수 행할 수 있으나, 그 정확도는 미터(m)급에 머무른다. 따라서 높은 수준의 정확도를 추구하는 정밀 궤도 결정 (Precise Orbit Determination)을 위해서는 Precise Point Positioning (PPP)과 같은 GNSS 정밀 측위 기법 이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 LEO 위성의 POD를 위한 PPP 알고리즘을 구현하고 그 성능을 분석한다. LEO 위성에 탑재된 GNSS 수신기에서 수집된 GPS L1/L2 의사거리 및 반송파 위상 실측치를 사 용하였으며, 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter, EKF)를 기반으로 LEO의 동역학적 모델을 적용하여 실시간으로 궤도를 추정하였다. 본 연구를 통해 산출된 LEO 위성의 정밀 궤도 정보는 기존 GNSS 시 스템을 보강하여, 사용자에게 더 높은 정확도와 가용성을 갖춘 항법 서비스를 제공하는 핵심 기술로 활용될 수 있다.

Precise Orbit Determination of LEO Satellites Using the PPP Technique

Jina Lee, Yongrae Jo, Byungwoon Park*

Low Earth Orbit (LEO) satellites are emerging as a key component of next-generation navigation and communication systems, with related research being actively pursued. Although LEO satellites can independently perform orbit determination using onboard GNSS receivers, their accuracy remains at the meter-level. Therefore, achieving high-accuracy Precise Orbit Determination (POD) necessitates the application of precise GNSS positioning techniques like Precise Point Positioning (PPP). Accordingly, this study implements a PPP algorithm for the POD of LEO satellites and analyzes its performance. The study utilized actual GPS L1/L2 pseudorange and carrier phase measurements collected from the onboard GNSS receiver and estimated the orbit in real-time by applying the LEO's dynamic model based on an Extended Kalman Filter (EKF). The precise orbit information of LEO satellites derived from this study can be utilized as a core technology to augment the existing GNSS, providing users with navigation services of enhanced accuracy and availability.

Keywords: LEO, PPP, POD

Speaker 이진아 세종대학교