12577

12577

طراحي و پياده سازي الگوريتم هاي حسگر ستاره

كارشناسي ارشد

برق - كنترل

دي ماه 1392

دي ماه 1392

دكتر سيد كمال الدين موسوي مشهدي

دكتر سيد مجيد اسماعيل زاده

چكيده در دو دهه¬ي اخير صنعت هوايي و ماهواره اهميت چشمگيري پيدا كرده است. در حال حاضر روي تكنولوژي¬هاي نوين در صنعت ماهواره تحقيقات وسيعي مي¬شود و هنوز به پيشرفت نهايي خود نرسيده¬اند. در اين ميان روش¬هاي تعيين وضـــعيت، به¬علت حساس بودن جهت¬گيري ماهواره، يكي از مهم¬ترين زمينه¬هاي پژوهش هستند. حسگرهاي متعددي مانند حسگر خورشيد، حسگر زمين، حسگر ستاره، مغناطيس‌سنج، ژيروسكوپ براي تعيين وضعيت استفاده مي¬شوند. در ميان اين حسگر¬ها، حسگر ستاره بهترين تعيين وضعيت را انجام مي¬دهد. در اين پايان¬نامه با هدف تعيين وضعيت ماهواره، الگوريتم¬هاي حسگر ستاره بررسي و مناسب¬ترين آن¬ها به صورت نرم افزاري پياده¬سازي گرديده است. بدين ترتيب ابتدا تحقيقاتي در مورد انواع حسگرهاي ستاره، ويژگي¬هاي آنان و كاتالوگ ستاره صورت گرفته و سپس انواع الگوريتم¬هاي مركزيابي، شناسايي ستاره و تعيين وضعيت بررسي و مناسب¬ترين اين الگوريتم¬ها به صورت نرم¬افزاري پياده¬سازي گرديده است. در بخش مركزيابي ستاره¬هاي تصوير، روش¬هاي مركز جرم (COM) و برازش¬دادن با تابع توزيع شدت (PSF) پياده شده است كه در نهايت، خطاي الگوريتم مركزيابي به روش مركز جرم كمتر از 0.026 پيكسل و خطاي الگوريتم مركزيابي به روش PSF تقريبا 0.017 پيكسل بدست آمده است. با وجود اينكه روش PSF نسبت به روش COM خطاي كمتري دارد، ولي حساسيت به نويز بالاتري داراست. با توجه به كاربرد متعدد الگوريتم COM در ماموريت¬هاي فضايي و سادگي، اين الگوريتم در پياده¬سازي مناسب¬تر است. دربخش شناسايي الگوي ستاره¬ها، روش¬هاي هرمي و زاويه سطحي پياده¬سازي گرديده كه درصد تشخيص درست الگوريتم هرمي برابر با 99 درصد و الگوريتم زاويه سطحي برابر با 94 درصد مي¬باشد. الگوريتم هرمي با دقت بالاتر و كاربردي بودن در ماموريت¬هاي فضايي، الگوريتم مناسب¬تري تشخيص داده مي¬شود. در همين بخش روشي براي كم¬تر شدن زمان جستجو پيشنهاد شده است كه زمان جستجو را تقريبا 80 درصد كاهش مي¬دهد. در بخش تعيين وضعيت الگوريتم¬هاي Q method، Quest، Triad، ESOQ پياده¬سازي گرديده است. كه ميانگين خطاي الگوريتم Triad در راستاي y و z نسبت به ساير الگوريتم¬ها كمتر و زمان پردازش الگوريتم ESOQ هم نسبت به ساير الگوريتم¬ها كمتر است. در نتيجه اين دو الگوريتم در پياده‌سازي¬ها مناسب¬تر خواهند بود. در ضمن پياده¬سازي¬ها همگي توســط نرم¬افزار MATLABانجام شده است.