18081

18081

طراحي و شبيه سازي آنتن آرايه اي بهينه براي تعيين موقعيت ماهواره

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري ماهواره

ارديبهشت ماه 1396

دكتر سيد حسن صديقي

فناوري هاي نوين

چكيده تعيين موقعيت ماهواره فرآيندي است كه در طي آن حركت يك ماهواره در فضجا بجر اسجاس مجموعجه اي از مشاهدات مشخص ميگردد. امروزه از ادوات و روشهاي مختلف و با دقتهاي گوناگون براي رويجت و تعيجين موقعيت ماهواره استفاده ميشود. يكي از روشهاي تعيين موقعيت استفاده از آنتن ميباشد. براي اين منظجور از انواع ساختارهاي آنتني همچون آنتنهاي انعكاسي و آرايهاي در ايستگاههاي زميني براي تعيين موقعيجت ماهواره استفاده ميشود. يكي از روشهاي نوين، استفاده از آنتنهاي آرايهاي با عناصر آنتني كوچك و تركيب آن با پجرداز سجيگنا است. با توجه به اينكه كاربرد ما در اين پاياننامه رديابي ماهواره است، ساختار آنتن بايد به گونهاي باشد كه بتواند در زواياي فراز پايين در يك لحظه بيش از يك ماهواره را با دقت ردگيري كند. اين نيازمنديها ساختار جديدي از آنتنها را ايجاب ميكند. در اين پاياننامه ابتدا به طراحي ساختار آنجتن مجي پجردازيم كجه تجاثير زيجادي در تعيجين دقجت زاويجه ورود سيگنا ) DOA ( دارد، با استفاده از رو حد كرامر رائو ) - CRLB ( ساختاري كه كمترين حجد واريجان در تخمين زواياي ورود سيگنا را دارد انتخاب ميشود. سپ با استفاده از اين ساختار بهينه و اعما الگوريتم MUSIC بر روي اين ساختار، زاويه ورود سيگنا ماهواره تخمين زده ميشود. بعجد از تخمجين زاويجه ورود،خروجي الگوريتم MUSIC با اعمجا تبجديل مختصجات ،زم، بجه ورودي الگجوريتم IWO اعمجا مجي شجود. الگوريتم IWO با استفاده از دادههاي لحظهاي موقعيت ماهواره، پارامترهاي متوسط مداري را در قالب TLE تخمين ميزد. با انتشار اين TLE تخميني در انتشارگر SGP4 ، مدار ماهواره طي روزهاي آتي تعيجين مجي - گردد. با مقايسه موقعيت واقعي ماهواره)داده GPS ( با موقعيت حاصل از انتشار TLE تخمينجي، بجه خطجاي كمتر از 20 كيلومتر طي 3 روز آينده دست يافتيم كه اين دقت در مقايسه با كارهاي انجام شجده )كمتجر از 20 كيلومتر خطا در طي 2 روز آتي با استفاده از دادههاي مصنوعي توليد شده در ايسجتگاه زمينجي( بهبجود قابل ملاحظهاي داشته است. همچنين خطاي حاصل از انتشار TLE تخمينجي بجا خطجاي حاصجل از انتشجار TLE موسسه NORAD ، مقايسه شده است. واژه هاي كليدي: آنتن آرايهاي، تعيين مدار، DOA ، حد كرامر رائو، – IWO ، TLE ، SGP4

1396/08/30

11/21/2017 12:00:00 AM

The direction of arrival performance of a conformal antenna array w ith directive elements is considered in this paper. The Cramer Rao lower band (CRLB) is derived for a conformal antenna array by using the directive radiation properties of the array elements. Moreover, the MUSIC method is used to confirm the CRLB results. Without loss of generality, the CRLB of a truncated hexagonal pyramid conformal array with 7-patches is investigated which verify the significant effect of directive elements in DOA estimation accuracy rather than the isotropic ones. The simulation results prove that the conformal array achieve better DOA estimation performance rather than the planar array antenna especially in the horizon angles. Moreover, the conformal antenna array tilt angle is optimized to achieve optimum conformal array structure which shown a trade-off between the DOA estimation accuracy in low and high θ incident angles.