علوم و فناوری فضایی
سال:1394 | دوره:8 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

در این مقاله، تصحیح هندسی تصاویر آرایه خطی ماهواره ای با استفاده از دو روش مستقیم و غیر مستقیم انجام می شود. در روش مستقیم برای تعیین مختصات زمینی، پیکسل ها از پارامترهای مداری ماهواره و شرط هم خطی استفاده می شود. در روش غیر مستقیم، نقاط کنترل زمینی برای این منظور به کار گرفته می شود. پس از تعیین مختصات زمینی تعدادی از پیکسل ها، بقیه پیکسل های تصویر با استفاده از تبدیل چند جمله ای درجه دو بر روی زمین نگاشت می شوند. نتایج اعمال این دو روش بر تصاویر سنجنده LISS-4 ماهواره IRS-P6 و ماهواره SPOT- 4، مقایسه و تحلیل آن گزارش شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، در روش غیرمستقیم نسبت به روش دیگر، با صرف هزینه و زمان بیشتر می توان به دقت به مراتب بهتر دست یافت. در مقابل از مزایای روش مستقیم می توان به مستقل بودن از موقعیت زمینی، عدم نیاز به اپراتور و صرف هزینه و زمان اندک برای تصحیح اشاره کرد.

در این مقاله، به طراحی کنترل کننده تحمل پذیر خطا برای ماهواره به منظور ردیابی مسیر مورد نظر و با درنظر گرفتن آسیب ضرب شونده در عملگر پرداخته شده است. برای این منظور از روش معکوس دینامیک غیرخطی استفاده شده و به دلیل عدم وجود تکینگی در نمایش وضعیت به کمک کواترنیون ها، استفاده از آنها در دستور کار قرار گرفته است. پایداری سیستم حلقه بسته نیز توسط روش مستقیم لیاپانوف تضمین شده است. مزیت روش پیشنهادی در این مقاله را می توان در سادگی پیاده سازی، آزادی عمل در تغییر شکل حالت گذرا و نیز اطمینان از پایداری پاسخ حلقه بسته سیستم خلاصه کرد. نتایج شبیه سازی نیز نشان از عملکرد مناسب روش پیشنهادی دارد.

تعیین اولیه مدار اشیای فضایی ناشناس، مانند ماهواره های پرتاب شده به فضا توسط دیگر کشورها و ماهواره های نظامی یا زباله های فضایی کاتالوگ نشده از الزامات فعالیت های فضایی است. بنابراین، با استفاده از اطلاعات موقعیت زاویه ای و زمان از رد ماهواره یا شیء مشاهده شده، که با رصد الکترواپتیکی حاصل می شود، می توان برآوردی نسبتا دقیق از مدار ماهواره داشت. این مقاله، ابتدا به ارائه تحلیلی الگوریتم های سه روش کلاسیکی تعیین مدار پرداخته است که مبتنی بر داده های زاویه ای از مدار هستند. سپس با استفاده از داده های واقعی و شبیه سازی نتایج کدهای محاسباتی سه روش را مقایسه کرده و تاثیر جدایی زاویه ای یا فاصله زمانی بین نقاط انتخاب شده از رد ماهواره را در تعیین اولیه مدار نشان داده است.

بهینه سازی مشارکتی یکی از روش های بهینه سازی طراحی چندموضوعی دو سطحی است، که از سطح سیستم و سطح موضوع تشکیل شده و در حل مسائل پیچیده مهندسی کاربرد دارد. به دلیل همگرایی سخت این روش در سطح موضوع و به علت نویزی بودن قیود سطح سیستم از طرفی و لزوم مینیمم کردن تابع هدف در سطح سیستم از طرف دیگر، در این روش بهینه سازی، طراح، ناگزیر از استفاده از الگوریتم های تکاملی به منظور مینیمم کردن تابع هدف در سطح سیستم است. بنابراین، ثابت شده است که به کارگیری این الگوریتم ها با توجه به ماهیت مربوطه بسیار پرهزینه و زمان بر است. در این مقاله، با بررسی انجام شده، نحوه جدیدی از به کارگیری الگوریتم های بهینه سازی ابداع شده است که با استفاده از آن در حل مسائل نمونه، نتایج خوبی حاصل شده است. نشان داده شده است که با استفاده از این شیوه تعداد فراخوانی تابع یا زمان حل مساله و به تبع آن هزینهمحاسبات به طور محسوسی کاهش خواهد یافت. همچنین نشان داده شده است که این شیوه بعضا باعث افزایش دقت نیز خواهد شد.

سامانه مکان یاب تفاضلی برای تعیین موقعیت دقیق نیازمند پیشگویی تصحیحات تفاضلی برای زمان های آینده است. این سامانه از دو ایستگاه ثابت و متحرک تشکیل شده است. اگر ماهواره های دو ایستگاه دقیقا یکسان باشد، منابع خطا در دو ایستگاه تقریبا نزدیک به هم خواهد بود، در این حالت فاکتورهای مختصات مکان مرجع برای جبران خطای مکان یابی ایستگاه کاربر به عنوان فاکتورهای تصحیح شده قابل استفاده است. در این مقاله، از الگوریتم های شبکه عصبی تکاملی، ماشین بردار پشتیبان، خودرگرسیو میانگین متحرک و شبکه عصبی بازگشتی برای پیشگویی تصحیحات استفاده شده است، به منظور آزمایش الگوریتم ها از نمونه برداری ایستا و متحرک داده های موقعیت یک گیرنده ارزان قیمت استفاده شد و تصحیحات خطای مختصات مکان مرجع با یک گام رو به جلو پیشگویی شده و در نقطه ای دیگر اعمال شد. مدل پیشگویی شبکه عصبی تکاملی نسبت به سایر مدل ها دقت بیشتری داشته و خطای RMS آن 0.12 متر است. آزمایش های انجام شده نشان داد، خطای RMS مکان یابی در حالت ایستا تا 0.5 متر و متحرک تا 0.61 متر کاهش می یابد.

در این مقاله به یک نوع روش ردگیری نوین اتوماتیک ماهواره توسط ایستگاه زمینی با کمک تغییر TLE از طریق اندازه گیری فرکانس داپلر دریافتی پرداخته می شود. روش کار به این صورت است که با اندازه گیری فرکانس مرکزی سیگنال بیکن ارسالی توسط ماهواره و مقایسه آن با فرکانس داپلر محاسبه شده از روی TLE، میزان انحراف زمانی TLE استخراج و پارامترهای مداری ماهواره طوری اصلاح می گردد که این انحراف فرکانسی صفر شود. بدین صورت آنتن جهت گیری شده و سیگنال دریافتی در ماکزیمم مقدار خود قرار می گیرد. این روش در باند فرکانسی UHF و مدولاسیون CW بر روی ماهواره های آماتور تست و صحت آن تایید شده است.

در این مقاله، طراحی آنلاین الگوریتم هدایت و کنترل ماهواره بر با رویکرد یکپارچه سازی و بر مبنای کنترل بهینه ارائه شده است. مدل معادلات پرواز به صورت غیرخطی و در صفحه پرواز استخراج شده است که جهت حل آن بر مبنای روش حل عددی با ترکیب الگوریتم حل ابتدا به انتها ODE با درنظرگیری شرایط اولیه برای متغیرهای حالت یکپارچه و متغیرهای کمکی و الگوریتم بهینه سازی fmincon SQP بر مبنای منطق shooting method اقدام شده است. به منظور صحه گذاری طراحی، نتایج حل این الگوریتم با نتایج حل یک الگوریتم مجزای هدایت و کنترل معتبر برای ماهواره بر مقایسه شده است. تابع هدف شامل حداقل تلاش کنترلی، ترمه ای ترمینال و مینیمم سازی زمان سوزش است. نتایج نشان دهنده برآورده سازی این مقادیر، دست یابی به دقت بیشتر، تلاش کنترلی کمتر و هماهنگی بیشتر در عملکرد الگوریتم های هدایت و کنترل در نگرش یکپارچه نسبت به نگرش مجزاست.