28016

برنامه ريزي و كنترل وضعيت يك منظومه‌ي ماهواره‌اي چابك رصد زمين مبتني بر يك ماموريت

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري ماهواره

1397

1401/9/22

بهمن قرباني واقعي

فناوري هاي نوين

توسعه كاربرد‌هاي فضاپايه از جمله كاربردهاي سنجش از دور در حوزه‌هاي نظارت بر حوادث، نظارت بر محيط زيست و اكتشاف منابع مورد توجه قرار گرفته است. در اين راستا، ماهواره‌هاي سنجش از دور براي جمع‌آوري تصاوير اهداف رصدي از طريق سنسورهاي خود طراحي شده‌ و با توجه به مزاياي متعدد آن‌ها از جمله سطح پوشش رصدي بزرگ، به عنوان منابع رصد بكار گرفته مي‌شوند. به منظور دستيابي به يك مصالحه حداكثري بين استفاده از منابع ارزشمند ماهواره‌اي و تحقق ماموريت، مسئله برنامه‌ريزي و زمان‌بندي ماموريت ماهواره‌هاي سنجش از دور با هدف توليد دنباله‌ي اقدامات و مشاهدات بهينه، به گونه‌اي كه بتوان به اهداف ماموريت دست يافت و در عين حال محدوديت‌هاي فيزيكي مربوط به مديريت و كنترل ماهواره‌هاي سنجش از دور را برآورده نمود، به عنوان موضوعي نوظهور مورد توجه بسياري قرار گرفته است. نرخ پاسخ دهي، زمان بازديد مجدد، دسترسي پذيري و سطح پوشش ماهواره‌ در كاربردهاي تصويربرداري پارامترهاي اثر گذاري مي‌باشند. استفاده از ماهواره‌‌هاي چابك كه داراي قابليت مانور وضعيت سريع حول سه محور مي‌باشند، به همراه يك برنامه‌ريزي بهينه با بهبود پارامترهاي ياد شده در راستاي نياز كاربران، بهره‌وري ماموريت را افزايش مي‌دهد. مسئله برنامه‌ريزي منظومه ماهواره‌اي چابك رصد زمين از نظر تئوري به عنوان يك مسئله مدلسازي و بهينه سازي تركيبي و تابعي از مشخصات ماهواره، مدار، سيستم كنترل وضعيت، ميدان ديد، اهداف رصدي، مشخصات سنسور، كاربرد سنجش از دور و ... در نظرگرفته مي‌شود و اين موضوع مي‌تواند علت پيچيدگي بالاي حل اين مسئله را نشان مي‌دهد. در اين پايان‌نامه طراحي يك برنامه‌ريزي جامع براي بهره برداري حداكثري از منظومه ماهواره‌اي چابك در طول يك بازه زماني معين در راستاي پاسخ به نيازهاي كاربران و برآورده نمودن محدوديت‌هاي عملياتي و فيزيكي ماهواره‌ها انجام مي‌شود. منظومه‌اي شامل شش ماهواره به همراه چهار ايستگاه زميني در نظر گرفته مي‌شود. برنامه‌ريزي و زمانبندي عملياتي به صورت خودكار در ايستگاه زميني با استفاده از يك چارچوب ماژولار قابل توسعه انجام مي‌شود. پس از انجام برنامه‌ريزي بهينه با هدف كسب بازده حداكثري از منظومه‌ي ماهواره‌اي، قابليت پياده سازي و اجراي وظايف توسط بلوك‌هاي كنترل وضعيت و مكانيك مداري بررسي و تاييد مي‌شود. در نهايت براي نمايش عملكرد برنامه‌ريزي انجام شده نتايج اعمال برنامه‌ريزي بر روي يك منظومه‌ با سناريوهاي مختلف نشانه روي وضعيت ماهواره با يكديگر مقايسه مي‌شوند.

1401/12/20

Scheduling and attitude control of an agile Earth observation satellite constellation for defined mission

12/13/2023 12:00:00 AM

Finding the best possible scheduling to maximize observations and transfer them to the ground station as a function of satellite characteristics, orbital mechanics, attitude control system, field of view and observational objectives, is very important. The combination of the agility of the satellite with regard to the ability to quick maneuver along the three axes of roll, pitch and yaw, with a suitable software can significantly improve the response rate, revisit time and satellite coverage and respond to users’ needs. In this regard, the design of a comprehensive scheduling that automatically creates an optimal operational sequence for the maximum utilization of agile Earth observation satellites during a certain period of time in order to respond to the needs and priorities of the users and to satisfy the operational limitations of the satellites. Therefore, in this article, the design of an automatic software for scheduling Earth observation satellites is presented, which after receiving observational targets from the user and assigning observation priority to each task, the ability to implement and execute observation tasks is checked by the attitude control subsystem to satisfy the attitude maneuver limit around the roll and pitch axes and orbital mechanics subsystem to satisfy the target access time window limit. In this thesis, the design of a comprehensive scheduling for the maximum operation of the agile satellite system during a certain period of time in order to respond to the needs of users and to meet the operational and physical limitations of satellites is done. A constellation including six satellites along with four ground stations is considered. Operational planning and scheduling is automated at the ground station using an extensible modular framework. After carrying out optimal planning with the aim of obtaining maximum efficiency from the satellite constellation , the ability to implement and execute tasks is checked and confirmed by attitude control blocks and orbital mechanics. Finally, to show the performance of the scheduling done, the results of applying the scheduling on a system with different scenarios on the state of the satellite are compared with each other.

برنامه‌ريزي و زمانبندي , ، منظومه ماهواره‌اي رصد زمين , ، ماهواره چابك

Planning and Scheduling, , , Earth observation satellite constelation , , Agile satellite

arda afzali

bahman ghorbani vaghei