30301

طراحي منظومه ماهواره اي به منظور پوشش دو منطقه اي با استفاده از بهينه سازي چند هدفه

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1379

1402/04/24

دكتر مجيد بختياري

فناوري ها نوين

امروزه ميزان پوشش دهي منطقه اي يكي از عوامل مهم در دسترسي به اطلاعات جغرافيايي، ژئوتكنيكي و استراتژيك محسوب مي¬شود، اين مهم عموماً توسط يك يا چند ماهواره با موقعيت و ناوبري مشخص، محقق مي¬شود. با توجه به هزينه‌ و مشكلات ديگر استفاده از ماهواره‌هاي ارتفاع بالا امروزه مطالعات بر روي منظومه‌هاي ماهواره‌اي متمركز شده است. يكي از برجسته ترين جنبه‌هاي طراحي منظومه ماهواره، تنوع الگوهاي منظومه و روشهاي تجزيه و تحليل آنها است. با توجه به اين موضوع كه طراحي منظومه ماهواره‌اي بخصوص به منظور پوشش منطقه و اهدافي با جزئيات بيشتر، راه حل تحليلي وجود ندارد، مدل‌هاي مختلفي ارائه شده است. در اين تحقيق با بهره‌گيري از نتايج تحقيقات ديگر پژوهشگران اين حوزه، مدلي بهبود يافته ارائه مي‌شود. در اين مدل از تركيب دو منظومه كلاسيك و تحليلي كه هدف اصلي آنها پوشش جهاني است به منظور پوشش منطقه‌اي استفاده شده است. هدف اصلي اين تحقيق بدست آورد بيشترين زمان پوشش براي دو منطقه هدف است. علاوه بر اين، براي اثبات بهبود عملكرد منظومه تركيبي، نتايج حاصل از اين الگوريتم با روش‌ 4+2N كه يك الگوريتم بهينه شده و مناسب براي پوشش منطقه‌اي است، مقايسه مي‌شود. الگوريتم بهينه سازي استفاده شده در اين تحقيق، الگوريتم ازدحام ذرات چند هدفه مي‌باشد كه داراي سرعت همگرايي و قابليت اطمينان بالايي است و همچنين پيچيدگي و هزينه‌هاي محاسباتي بالاي الگوريتم‌هاي ديگر مانند الگوريتم ژنتيك را ندارد. تمامي پارامترهاي مربوط به طراحي مدارهاي اين منظومه تحت اغتشاشات J4 مي‌باشد كه مدلي دقيق‌تر نسبت J2 مي‌باشد. نقطه قوت در دقت محاسبات در اين تحقيق استفاده همزمان از نرم‌افزار‌هاي MATLAB و STK مي‌باشد. با استفاده ازMATLAB محاسبات مربوط به بررسي ورودي‌ها، طراحي مدار ماهواره‌ها، فازبندي منظومه، محاسبات براي انتخاب ماهواره‌هايي كه از مجموعه حذف مي‌شوند و بهينه سازي استفاده مي‌شود. همچنين از STK به عنوان مكمل براي محاسبه دقيق زمان پوشش استفاده مي‌شود.

1402/08/06

satellite constellation design for coverage of two zones using multi objective optimization

7/14/2024 12:00:00 AM

Today, regional coverage is one of the most important factors in accessing geographic, geotechnical and strategic information, this is generally achieved by one or more satellites with specific location and navigation. Due to the cost and other problems of using high-altitude satellites, nowadays studies are focused on satellite systems. One of the most prominent aspects of satellite system design is the variety of system models and their analysis methods. Due to the fact that there is no analytical solution for the design of the satellite system, especially in order to cover the region and targets with more details, various models have been presented. In this research, using the results of other researchers in this field, an improved model is presented. In this model, the combination of two classical and analytical systems whose main purpose is global coverage is used for regional coverage. The main goal of this research is to obtain the maximum coverage time for two target areas. In addition, to prove the performance improvement of the hybrid system, the results of this algorithm are compared with the 4+2N method, which is an optimized algorithm suitable for regional coverage. The optimization algorithm used in this research is the multi-objective particle swarm algorithm, which has high convergence speed and reliability, and also does not have the complexity and high computational costs of other algorithms such as the genetic algorithm. All parameters related to the circuit design of this system are subject to J4 disturbances, which is a more accurate model than J2. The strength in the accuracy of calculations in this research is the simultaneous use of MATLAB and STK software. Using MATLAB, calculations related to checking inputs, satellite orbit design, system phasing, calculations to select satellites to be removed from the set, and optimization are used. STK is also used as a supplement to accurately calculate coverage time.

طراحي منظومه ماهواره اي , رد زميني تكراري , ازدحام ذرات , منظومه گل , منظومه واكر , پوشش منطقه اي

satellite constellation design , repeating ground track , particle swarm , flower constellation , walker constellation , zonal coverage

Seyed Jalal Barazande

Dr. Majid Bakhtiari