موقعیت یابی و تعیین وضعیت همزمان ماهواره با استفاده از حسگر ردیاب ستاره‌ای و الگوریتم‌های تلفیق مبتنی بر دینامیک ماهواره

Abstract

در این مقاله، امکان تعیین همزمان موقعیت و وضعیت ماهواره به ­کمک حسگر ردیاب ستاره بررسی شده است. در ابتدا معادلات 6 درجه آزادی حرکت ماهواره به­کمک قوانین نیوتن و اویلر استخراج و با درنظرگرفتن نیروی جاذبه زمین و گشتاور گرادیان جاذبه، حرکت ماهواره در مدار زمین شبیه­سازی شده ­است. سپس با استفاده از کاتالوگ ستارگان و مسیر حرکت، خروجی حس­گر تولید می­شود. در این پژوهش از فیلتر UKF استفاده می­شود. در هر گام با کمک معادلات حاکم، متغیرهای حالت در گام قبل و خروجی حس­گر، سرعت زاویه­ای ماهواره نسبت به دستگاه اینرسی و جهت­گیری دستگاه بدنه نسبت به ناوبری تخمین زده شده و به­عنوان ورودی فیلتر در گام جدید مورد استفاده قرار می­گیرند. با توجه به شبیه­ سازی­ها، تقریباً پس از یک گردش ماهواره حول زمین، فیلتر همگرا شده و نسبت خطای فیلتر به خطای حل دینامیک برای زوایای رول و یاو در حد 2 درصد و برای زاویه پیچ و سرعت­های زاویه­ای در حدود 33 درصد می­باشد. برای کاهش خطای تخمین متغیرهای حالت مرتبط با سرعت و موقعیت، نیاز به زمان بیش­تری بوده و در پایان سیکل ششم، عملکرد فیلتر در تخمین این پارامترها به­ طور متوسط 40 درصد بهتر می­باشد.