17585

17585

مدلسازي، طراحي و شبيه سازي ردياب ستاره جهت تعيين وضعيت ماهواره

دكتري

الكترونيك

مهرماه 1393

دكتر شهرام محمدنژاد

برق

چكيده ردياب ستاره يكي از پيچيده‌ترين و دقيق ترين حسگرهاي وضعيت ماهواره مي‌باشد. در اين پايان‌نامه ، در ابتدا مفاهيم مرتبط با ستارگان، دستگاههاي مختصات و پارامترهاي پايگاه داده هيپاركوس تشريح شده است. پس از آن مباني رياضي مركز جرم يابي ستاره تشريح مي‌گردد. الگوريتم شناسايي ستاره در تصوير براساس شبكه بندي تصوير به پنجره¬هاي متعدد و استخراج دامنه نويز در هر پنجره ابداع و بكار گرفته شد. در ادامه با بررسي الگوريتم هاي مختلف مد گم شده در فضا، الگوريتم با مبناي زواياي بين ستاره¬اي به عنوان الگوريتم مطلوب انتخاب گرديد كه با توجه به نتايج آزمون¬هاي ميداني و شبيه¬سازي هاي انجام شده ، ضريب موفقيت بسيار بالا حاصل گرديد. الگوريتم¬هاي موجود در زمينه رديابي عموماً به اطلاعات سرعت كه مي¬بايست توسط ماهواره و يا توسط ژايرو تامين شوند، وابسته مي-باشند. الگوريتم ابداعي اين پروژه با نام الگوريتم رديابي روجا-1 ، بدون استفاده از اطلاعات سرعت ،امكان اجراي مد رديابي را فراهم مي¬نمايد كه باعث كاهش وزن، هزينه، توان مصرفي و... شده و قابليت عملكرد خودكار آن را ارتقاء مي¬دهد. در ادامه مباني رياضي قابليت اطمينان براي مدهاي مختلف استخراج و شبيه سازي¬هاي لازم براي آن انجام گرفته است. در ادامه سخت افزار ردياب ستاره شامل: حسگر تصوير، بافل و مباني رياضي محاسبه آن، پردازشگر و... تشريح مي-گردد. طراحي و ساخت ردياب ستاره روجا-1 يكي از نتايج اين پايان نامه مي باشد كه عنوان اولين نمونه عملياتي ردياب ستاره در كشور را، بدست آورده است. كه اين امر شامل نوآوري در روش هاي شناسايي و رديابي ستاره، نوآوري در طراحي و ساخت المان‌هاي، اپتيكي، الكترواپتيكي، پردازشگر، بافل، مدارات جانبي، دستيابي به دقت عملياتي 18 arcsec و ... مي‌باشد. ردياب ستاره روجا-1 و الگوريتم¬هاي آن بارها در مناطق مختلف جغرافيايي كشور مورد آزمون¬هاي ميداني قرار گرفت و صحت عملكرد آن به اثبات رسيده است. واژه‌هاي كليدي: ردياب ستاره، شناسايي ستارگان، تشخيص الگو، رديابي، تعيين وضعيت، قابليت اطمينان

1396/04/17

10/19/2019 12:00:00 AM

Abstract: Star tracker is one of the most complex and most accurate satellite attitude sensors. In this thesis, the concepts associated with stars, coordinate systems and HIPPARCOS database parameters described. Basic principles of center of mass of the star to be discussed. Innovated method for Star identification algorithm based on image gridding will be discussed. Then, the lost in space mode algorithms to be described, and finally inter-star angles algorithm was selected as the optimal algorithm. According to field tests and simulation results show that a very high success rate was achieved. Generally, tracking algorithms is depended on rate information that provide by satellite or by gyro. In this project an innovative algorithm (ROJA1 tracking algorithm) for tracking mode- without using angular rate data- is developed .which reduce weight, cost, power consumption of star tracker. Mathematical Foundations of Reliability for different modes was done and result indicated of high success rate. Afterwards star tracker hardware including image sensor, baffle -mathematical bases of its calculation- processing unit and .… will be discussed. Design and fabrication of ROJA -1 star tracker is one of the results of this thesis, the first operating prototype star tracker in the country, has achieved. This includes innovation in methods of identifying and tracking stars, innovation in design and construction elements, optical, electro-optical, processor, baffles, side circuitry, achieve operational accuracy is 18 arcsec and ... ROJA1 star tracker and its algorithms have been field tests in different geographical areas of the country and it has proven succeed results Keywords: star tracker, star recognition, pattern recognition, tracking, attitude determination, Reliability