توضیحات
چکيده
با گسترش روز افزون ماموریت ماهوارهها در زمینههای مختلف از قبیل نظامی، مخابراتی، تحقیقاتی، عکسبرداری، نقشه برداری، هواشناسی و … در سطح پیچیدگی و تکنولوژی مورد استفاده در ماهوارهها نیز تغییرات عمدهای حاصل شده است. هر ماهواره برای اجرای ماموریت هدفگذاری شده آن، از زیرسیستم های مختلفی بهره میگیرد که از جمله آنها میتوان به زیرسیستم تعیین موقعیت ماهواره اشاره کرد. به کمک این زیرسیستم میتوان موقعیت ماهواره را تعیین و در زمانهایی که ماهواره در رویت ایستگاههای زمینی قرار ندارد، موقعیت آن را پیشبینی نمود. در این راستا روشهای مختلفی ارایه شده و مورد استفاده قرار گرفتهاند.
در این پایاننامه هدف آن است که به کمک دادههای اندازهگیری حاصل از ایستگاههای زمینی حالتهای سیستم که شامل بردار مکان و بردار سرعت میباشند، در لحظات بعدی پیشبینی گردند. تخمینگرهای مورد استفاده در این پایاننامه از خانواده فیلتر کالمن میباشند و به نویز حساس میباشند بنابراین برای کم کردن اثر نویز بر سیستم و در نتیجه بالا بردن دقت تعیین موقعیت ماهواره از هموارسازها استفاده میگردد. این کار هنوز در بحث تعیین موقعیت ماهواره به‌کار برده نشده است.
در این پایاننامه برای تخمین حالتهای سیستم در لحظات بعدی از فیلتر کالمن توسعه یافته و فیلتر کالمن خنثی استفاده میشود و برای کم کردن خطای نویز بر حالتهای سیستم از هموارسازهای Two filter و RTS استفاده خواهد شد.
نوآوری این پروژه به این صورت است که در بحث تعیین موقعیت ماهواره به کمک دادههای ایستگاه زمینی، فیلترهای کالمن خنثی و کالمن توسعه یافته نسبت به نویز حساس هستند و برای کم کردن حساسیت این فیلترها نسبت به نویز از هموارسازها استفاده خواهد شد. به همین دلیل در جهت ارتقا دقت هر دو فیلتر EKF و UKF از هموارسازهای Two filter و RTS که مهمترین فیلترهای هموارسازی میباشند، استفاده خواهد شد.
فصل 2: مفاهیم اصلی در پایان نامه
2-2-3- دستگاه مختصاتی ناظر مرکز. 8
2-3- تبدیل دستگاه های مختصاتی به یکدیگر. 9
2-3-1- تبدیل دستگاه مختصاتی ECI به ECEF.. 12
2-5- پارامترهای مداری کلاسیک (C6) 16
2-6- انواع مدارهای حرکتی ماهواره. 17
2-7-1- ایستگاه زمینی لیزری… 22
2-7-2- ایستگاه زمینی راداری… 23
2-7-3- ایستگاه زمینی اپتیکی… 24
2-9- اغتشاشات وارد بر ماهواره. 27
2-9-2- نیروهای جاذبه سایر اجرام سماوی… 28
2-9-3- اثر پتانسیل گرانشی زمین… 29
فصل 3: تعیین موقعیت ماهواره بر اساس روش های کلاسیک
3-3- نتایج شبیه سازی روش گیبس….. 36
3-5- نتایج شبیه سازی هریک گیبس….. 40
فصل 4: تعیین موقعیت ماهواره براساس روش های نوین
4-4- فیلتر کالمن توسعه یافته. 48
4-4-1- مراحل انجام فیلتر کالمن توسعه یافته گسسته در زمان: 49
4-1- ماتریس های نویز پروسه و اندازه گیری… 54
4-2-1- هموارساز نقطه ثابت…. 56
4-2-2- هموارساز تاخیر ثابت…. 56
4-2-3- هموارساز بازه ثابت…. 57
5-1- شبیه سازی الگوریتم EKF در تعیین موقعیت ماهواره. 65
5-2- شبیه سازی الگوریتم UKF در تعیین موقعیت ماهواره. 73
5-3- مقایسه شبیه سازی دو فیلتر EKF و UKF.. 75
5-4- شبیه سازی هموارساز هایRTS و Two filter. 78
پیوست الف- روش انتگرال گیری Runge-kutta. 91
پیوست ب– محاسبه ضرایب Nutation. 94
فهرست اشکال
شکل (2-1) دستگاه مختصاتی ECI. 7
شکل (2-2) نمایش بردار اعتدال بهاری.. 7
شکل (2-3) دستگاه مختصاتی ECEF.. 8
شکل (2-4) دستگاه مختصاتی ناظر مرکز. 9
شکل (2-5) سه چرخش تبدیل مختصات… 9
شکل (2-6) تبدیل دستگاه های مختصات به یکدیگر. 11
شکل (2-7) تبدیل مختصات ECI به ECEF 12
شکل (2-8) تبدیل مختصاتECI به ECEF.. 13
شکل (2-9) پارامترهای مداری.. 17
شکل (2-10) آشغال های فضایی در مدار LEO.. 19
شکل (2-11) شکل مداری ماهواره در فضا 21
شکل (2-12) داده های اندازه گیری ایستگاه زمینی.. 22
شکل (2-13) ایستگاه زمینی لیزری.. 23
شکل (2-14) ایستگاه زمینی راداری.. 24
شکل (2-15) نمایشی از سیستم دو جسمی.. 26
شکل (2-16) کاهش ارتفاع مداری ماهواره در اثر نیروی درگ… 28
شکل (2-17) نمایشی از عدم کروی بودن زمین.. 29
شکل (3-1) روش گیبس در دستگاه مختصاتی ECI. 32
شکل (3-2) سه بردار مکانی روش گیبس…. 33
شکل (3-3) روش هریک گیبس در دستگاه مختصاتی ECI. 38
شکل (4-1) پروسه تعیین موقعیت ماهواره. 44
شکل (4-2) زیر شاخه های مورد بحث در زمینه رویه تعیین مدار. 44
شکل (4-4) هندسه حرکت ماهواره. 46
شکل (4-5) رابطه داده های اندازه گیری ایستگاه زمینی با یکدیگر. 48
شکل (4-6) مراحل تخمین و به روز رسانی فیلتر کالمن توسعه یافته. 51
شکل (4-7) هموارساز نقطه ثابت… 56
شکل (4-8) هموارساز تاخیر ثابت… 57
شکل (4-9) هموارساز بازه ثابت… 57
شکل (4-10) هموارساز Two filter. 61
شکل (4-11) نحوه کارکرد هموارساز RTS. 62
شکل (5-1) چند رد ماهواره توسط نرم افزار STK.. 65
شکل (5-2) خصوصیات مدار شبیه سازی شده. 66
شکل (5-3) سه رد ماهواره بر روی ایستگاه زمینی شهر کرمانشاه. 66
شکل (5-4) نرم خطای مکان ماهواره برای الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 67
شکل (5-5) نرم خطای سرعت ماهواره برای الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 68
شکل (5-6) نرم خطای مکان ماهواره برای الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 68
شکل (5-7) نرم خطای سرعت در یک رد ماهواره برای الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 69
شکل (5-8) نرم خطای مکان در سه رد ماهواره برای الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 70
شکل (5-9) نرم خطای سرعت در سه رد ماهواره برای الگوریتم EKF.. 70
شکل (5-10) اثر نویز زوایا بر خطای مکان ماهواره در الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 71
شکل (5-11) اثر نویز حد فاصل بر خطای مکان ماهواره در الگوریتم EKF در رد شماره یک 72
شکل (5-12) خطای مکان ماهواره برای نویز و بایاس در الگوریتم EKF در رد شماره یک…. 72
شکل (5-13) خطای مکان سه رد ماهواره در الگوریتم UKF.. 73
شکل (5-14) خطای سرعت سه رد ماهواره در الگوریتم UKF در رد شماره یک…. 73
شکل (5-15) اثر نویز زاویا بر خطای مکان ماهواره در الگوریتم UKF در رد شماره یک…. 74
شکل (5-16) اثر نویز حد فاصل بر خطای مکان ماهواره در الگوریتم UKF در رد شماره یک 74
شکل (5-17) بررسی خطای مکان ماهواره برای نویز و بایاس در الگوریتم UKF در رد شماره یک 75
شکل (5-18) مقایسه زمان اجرای دو الگوریتم EKF و UKF در رد شماره یک…. 76
شکل (5-19) مقایسه خطای مکانی دو فیلتر EKF و UKF در رد شماره یک…. 77
شکل (5-20) مقایسه خطای مکان RTSEKF و EKF و FBSEKF با نویز و بایاس ثابت… 78
شکل (5-21) مقایسه خطای مکان RTSUKF و FBSUKF و UKF با نویز و بایاس ثابت… 79
شکل (6-1) روش انتگرال گیری مستطیلی.. 91
شکل (6-2) روش انتگرال گیری ذوزنقه ای.. 93
فهرست جداول
جدول (2-1) پارامترهای مداری ماهواره. 17
جدول (2-2) مقایسه ایستگاه های زمینی با یکدیگر. 25
جدول (3-1) جدول الگوریتم گیبس با فرکانس نمونه برداری 0.1 هرتز. 37
جدول (3-2) جدول الگوریتم گیبس با فرکانس نمونه برداری 1 هرتز. 37
جدول (3-3) جدول الگوریتم هریک گیبس با فرکانس نمونه برداری 1 هرتز. 41
جدول (3-4) جدول الگوریتم هریک گیبس با فرکانس نمونه برداری 0.1 هرتز. 41
نقد و بررسی‌ها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.