The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
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A Study on the Effect of Atmosphere on the Space Surveillance Radar

우주감시레이다에 대한 지구 대기권 영향 분석 연구

  • Moon, Hyun-Wook (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance(ISR) Lab., LIG Nex1) ;
  • Choi, Eun-Jung (Center for Space Situational Awareness, Korea Astronomy and Space Science Institute) ;
  • Lee, Jonghyun (RFcore) ;
  • Yeum, Jaemeung (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance(ISR) Lab., LIG Nex1) ;
  • Kwon, Sewoong (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance(ISR) Lab., LIG Nex1) ;
  • Hong, Sungmin (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance(ISR) Lab., LIG Nex1) ;
  • Cho, Sungki (Center for Space Situational Awareness, Korea Astronomy and Space Science Institute) ;
  • Park, Jang-Hyun (Center for Space Situational Awareness, Korea Astronomy and Space Science Institute) ;
  • Jo, Jung Hyun (Center for Space Situational Awareness, Korea Astronomy and Space Science Institute)
  • 문현욱 (LIG 넥스원(주) 감시정찰연구센터) ;
  • 최은정 (한국천문연구원 우주위험감시센터) ;
  • 이종현 (알에프코어(주)) ;
  • 염재명 (LIG 넥스원(주) 감시정찰연구센터) ;
  • 권세웅 (LIG 넥스원(주) 감시정찰연구센터) ;
  • 홍성민 (LIG 넥스원(주) 감시정찰연구센터) ;
  • 조성기 (한국천문연구원 우주위험감시센터) ;
  • 박장현 (한국천문연구원 우주위험감시센터) ;
  • 조중현 (한국천문연구원 우주위험감시센터)
  • Received : 2018.04.13
  • Accepted : 2018.08.28
  • Published : 2018.08.31
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Abstract

In this study, both the altitude error due to the refraction and the range error due to the delay in the ionosphere with respect to the frequency are extracted according to the radar elevation to analyze the effect of atmosphere on the space surveillance radar. To achieve this, the radio refractivity profile is modeled using the measured data from domestic weather stations. Then, the altitude-error due to the refraction is extracted using the ray tracing method, and the range error in the ionosphere is extracted according to the frequency. Further, considerations for radar design with respect to the radar error characteristics are discussed based on the abroad space surveillance radar and proposed domestic space surveillance radar. This analysis of the error characteristics is expected to be utilized for the determination of radar location, range of steering, and frequency in the space surveillance radar design.

본 논문에서는 우주감시레이다에 대한 지구 대기권 영향을 분석하기 위해 대기 굴절에 의한 고도 오차 및 주파수별 전리층 시간 지연에 의한 거리 오차를 레이다 고각에 따라 도출하였다. 이를 위해 국내 기상관측소 측정 데이터를 이용하여 지역별/계절별 특성을 고려한 전파 굴절도 프로파일을 모델링하고, 광선추적법을 이용하여 전파 굴절에 의한 고도 오차를 도출했으며, 주파수에 따른 전리층 거리 오차를 도출하였다. 또한, 해외 우주감시레이다 및 국내 제안된 우주감시 레이다를 토대로 레이다 오차 특성에 따른 레이다 설계 고려사항에 대해 알아보았다. 따라서 이러한 지구 대기권에 의한 우주감시레이다 오차 특성 분석은 향후 우주감시레이다 설계 시 레이다 위치, 레이다 조향 범위 및 주파수 선정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. 김재혁, "우리나라 우주감시기술 중장기 발전방향 제언," 한국과학기술기획평가원(KISTEP), Issue Paper 2012-05, pp. 3-37, 2012년 5월.
  2. 김해동, 성재동, 문병진, 송하룡, "우주물체 추적용 레이더 시스템 개발을 위한 커버리지 및 체계 분석," 항공우주기술, 13(1), pp. 142-152, 2014년 7월.
  3. R. Varaprasad, V. S. SeshagiriRao, and S. V. B. Rao, "Effect of troposphere and ionosphere on C-band radar track data and correlation of tracking parameters," Defence Science Journal, vol. 62, no. 6, pp. 420-426, Nov. 2012. https://doi.org/10.14429/dsj.62.1160
  4. J. W. Marini, "Correlation of satellite track data for an arbitrary tropospheric profile," Radio Science, vol. 7, no. 2, pp. 223-231, 1972. https://doi.org/10.1029/RS007i002p00223
  5. 권세웅, 이종현, 권양원, 이기원, 김한생, 선웅, "장거리 다기능 레이더에서 기상에 의한 고도 탐지 정확도 영향 분석 연구," 한국전자파학회논문지, 25(1), pp. 123-129, 2014년 1월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2014.25.1.123
  6. 문현욱, 전민현, 김우중, 오성근, 이종현, 권세웅, 윤영중, "레이더에서 고고도 표적물의 고도 예측 성능 향상을 위한 한국형 지수 모델 개발에 관한 연구," 한국전자파학회논문지, 23(7), pp. 831-839, 2012년 7월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2012.23.7.831
  7. 강맹창, 권세웅, 이종현, 이기원, 선웅, 변강일, 추호성, "장거리 탐지 레이다를 이용한 대기상태 분석," 한국전자파학회논문지, 28(2), pp. 120-128, 2017년 2월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2017.28.2.120
  8. I. M. Ifadis, "A new approach to mapping of atmospheric effect for GPS observations," Earth Planets Space, vol. 52, no. 10, pp. 703-708, 2000. https://doi.org/10.1186/BF03352268
  9. Ionospheric Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Satellite Services and Systems, ITU-R P. 531-13, 2016.
  10. Reference Standard Atmospheres, ITU-R P.853-3, 1999.
  11. B. R. Bean, G. D. Thayer, "On models of the atmospheric radio refractive index," in Proceedings of the IRE, May 1959, vol. 47, no. 5, pp. 740-755.
  12. B. R. Bean, G. D. Thayer, "Central radio propagation laboratory exponential reference atmosphere," Journal Reseach NBS, vol. 63D, no. 3, pp. 315-317, Jun. 1959.
  13. D. Bilitza, L. A. Mckinnell, B. Reinisch, and T. Fuller-Rowell, "The international reference ionosphere today and in the future," Journal of Geodesy, vol. 85, no. 12, pp. 909-920, Nov. 2011. https://doi.org/10.1007/s00190-010-0427-x
  14. S. M. Radicella, "The NeQuick model genesis, uses and evolution," Annals of Geophysics, vol. 52, no. 3-4, pp. 417-422, Aug. 2009.
  15. Card Index of Radar Sets - Strategic Radar Systems. Available: http://www.radartutorial.eu/19.kartei/01.oth/karte004.en.html.
  16. J. A. Haimerl, G. P. Fonder, "Space fence system overview," in Proceedings of the Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technology Conference, Redhook, NY, Sep. 2015.
  17. E. Byron, Radar Principles, Technology, Application, New Jersy, Prentice-Hall, 1993.
  18. 이종현, 최은정, 문현욱, 박준태, 조성기, 박장현, 조중현, "우주감시를 위한 L-band 위상배열레이다 시스템 설계," 한국전자파학회논문지, 29(3), pp. 214-224, 2018년 3월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2018.29.3.214
  19. Space-Track.org. Available: http://www.space-trak.org.