14588

14588

تعيين موقعيت ماهواره LEO بر اساس روش‏هاي بهينه سازي غيرخطي

دكتري

كنترل

ارديبهشت ماه 1394

ارديبهشت ماه 1394

دكتر حسين بلندي

دكتر سيد مجيد اسماعيل زاده

برق

چكيده آنچهدراينرساله موردتوجهقرارمي¬گيرد،مدلسازيوطراحيزيرسيستمتعيينموقعيت يك ماهواره ارتفاع پايين (LEO ) مي¬باشد. در اين راستاپساز انجام طراحي مفهومي و انتخاب ساختار و اجزاي مورد نياز، رفتار ديناميكي مدار ماهواره مدلسازي شده است. از آنجا كه مسير حركتي ماهواره متأثر از نيروهاي اغتشاشي است، بحث مدل¬سازي نيروهاي اغتشاشي مورد توجه قرار گرفته وداده¬هاي اندازه‏گيري موقعيت و سرعت ماهواره به عنوان ورودي الگوريتم تعيين موقعيت ماهواره انتخابشده‏است. با مدنظر قرار دادن اين نكته كه معادلات مورد استفاده در مدل¬سازي ديناميك مداري ماهواره، غيرخطي بوده و عوامل اغتشاشي مختلفي در آن دخيل مي¬باشند، الگوريتمتعيين موقعيت بر اساس روش‏هاي بهينه¬سازي غيرخطي ارايه شده است. با توجه به اهميت راهبردي تامين داده دو خطي(TLE ) در ماموريت¬هاي فضايي، الگوريتم نوين استخراج داده بهينه TLE بر اساس روش پردازش تكاملي علف¬هاي هرز مهاجم ( IWO) ارايه شده و به همراه الگوريتم SGP4 به عنوان راهكار مناسب براي تعيين موقعيت طولاني مدت ماهواره مورد توجه قرار گرفته شده است. در اين راستا به منظور ارزيابي عملكرد الگوريتم طراحي شده از داده‏هاي واقعي گيرنده GPS ماهواره CHAMP استفاده شده است. نتايج تحليل‏ها نشان مي¬دهد كه دقت پيش‏بيني موقعيت ماهواره بر اساس TLE استخراج شده قابل قبول بوده و بهتر از دقت پيش‏بيني موقعيت بر اساس TLE ارائه شده توسط مؤسسه NORAD مي‏باشد. با استفاده از الگوريتم پيشنهادي، كشور در زمينه تامين داده TLE خودكفا شده و نرم افزار بومي استخراج داده TLE مهيا شده است. در بخش انتهايي رساله با استفاده از روش‏هاي مبتني بر فيلترينگ و تئوري تخمين، راهكار مناسب براي افزايش دقت موقعيت‏يابي ماهواره، در بازه¬هاي زماني كه داده¬هاي اندازه¬گيري در اختيار قرار دارد ارايه شده است و پيش‏بيني كوتاه مدت موقعيت ماهواره در بازه زماني محدود نيز ميسر شده است. با استفاده از الگوريتم ارايه شده در اين قسمت، مي¬توان با استفاده از داده¬هاي اندازه¬گيري با دقت نه چندان بالا نيز عمليات پيش¬بيني موقعيت ماهواره را انجام داد. در انتخاب الگوريتم مناسب، ملاحظات پياده¬سازي روي برد نظير محدوديت توان مصرفي و حجم پردازش مدنظر قرارگرفته شده است. از آنجا كه در سامانه هاي فضايي بحث قابليت اطمينان اجزا، به صورت ويژه مورد توجه قرار مي-گيرد، در اين رساله با استفاده از افزونگي سخت¬افزاري و نرم افزاري دركنار يكديگر، طرح ريزي مناسبي براي اين موضوع ارايه شده است. بر اين اساس از دو گيرنده فضايي GPS به عنوان بخش سخت افزاري و الگوريتم SGP4به عنوان بخش نرم افزاري استفاده شده است. علاوه بر اين بخش تشخيص و مديريت عيب در اين ساختار به گونه¬اي طراحي شده است كه قابليت پياده سازي روي برد درون ماهواره را دارا باشد. واژه‌هاي كليدي:تعيين موقعيت ماهواره، بهينه¬سازي غيرخطي، تخمين، داده‏هاي دوخطي TLE، علف‏هاي هرز مهاجم، تشخيص عيب روي برد.