3D Localization for a Launch Vehicle using Virtual TOA, AOA, and TDOA

일반적으로 우주발사체 발사 임무에 있어서 지상의 원격측정신호 수신국의 안테나시스템은 자동추적기능만 갖고 있다. 따라서 발사체에 대한 위치정보 측정은 별도의 레이더 장비에 의존한다. 신호원의 도달시간(Time of Arrival, TOA), 도달시간의 차이(Time Difference of Arrival, TDOA) 및 도래각(Angle of Arrival, AOA)은 신호 발생원에 대한 전형적인 위치 추정기법에 속한다. 본 논문에서는 2개 지상 수신국을 이용하여 우주발사체에 대한 3가지 위치 추정기법(TOA-AOA, AOA-AOA, TDOA-AOA)을 제안한다. 각 지상 수신국이 GPS에 시각 동기화 되어있을 때, TOA 및 TDOA 방정식을 생성할 수 있다. 추가적으로 각 지상 수신국의 자동추적 안테나 시스템을 이용하여 AOA 방정식도 생성 가능하다. 이러한 방정식을 연립하여 해를 구하면, 그 해는 발사체의 3차원 위치정보에 해당한다. 본 논문에서는 실제 발사 임무에서 우주발사체에 탑재된 GPS 측정정보를 레퍼런스로 선정하고, 제안하는 3가지 위치 추정기법의 성능을 비교 분석하였다.