طراحی الگوریتم تخمین وضعیت یک ماهواره LEO با استفاده از روش تطبیقی مدل های چند گانه و مقایسه آن با فیلتر کالمن توسعه یافته

در این مقاله یکساختار جدید برای تخمین وضعیت با دقت بالا برای ماهواره های سنجش از دور و مبتنی بر روش های تطبیقی مدل های چند گانه (Multiple Model Attitude Estimation) طراحی می گردد. در ساختار الگوریتم تخمین وضعیت ارائه شده, مسئله خطی سازی در هر لحظه که در روش فیلتر کالمن توسعه یافته انجام می گیرد به خطی سازی در نقاط کار کمتری کاهش می یابد که این مسئله سرعت پردازش را افزایش خواهد داد. در این ساختار حسگرهای ستاره و ژیروسکوپ به عنوان حسگرهای اصلی تعیین وضعیت و استفاده از چرخ های عکس العملی به عنوان عملگرهای اصلی در کنترل وضعیت مورد استفاده قرار خواهند گرفت. از آنجاکه مصرف توان حسگر ستاره بسیار زیاد است, بنابراین تعیین مداوم وضعیت ماهواره با استفاده از این حسگر یا تعیین دقیق وضعیت ماهواره در خسوف با مشکل توان روبه رو خواهد شد که این مسئله موجب کاهش عمر ماهواره و در نتیجه شکست در انجام ماموریت ماهواره می شود. در روش مطرح شده در این مقاله با به کارگیری مدل دینامیکی ماهواره در ساختار الگوریتم تخمین وضعیت و استفاده از ممنتم زاویه ای، چرخ های عکس العملی که توسط تاکومتر قابل اندازه گیری است، مدت زمان استفاده از حسگر ستاره به شدت کاهش یافته و دقت تخمین وضعیت نیز بطور قابل توجهی افزایش می یابد. برای این منظور تنها با تعیین وضعیت ماهواره با استفاده از حسگر ستاره و ژیروسکوپ برای مدتی کوتاه و تعیین دقیق شرایط اولیه برای الگوریتم تخمین، سرعت های زاویه ای ماهواره با دقت بالا تخمین زده می شوند و سپس با استفاده از روابط سینماتیکی ماهواره وضعیت ماهواره با دقت بسیار بالا تعیین خواهد شد. بنابراین در این روش حسگر ستاره در مدت زمان های بسیار کوتاه مورد استفاده قرار خواهد گرفت که این مسئله موجب کاهش قابل توجه مصرف انرژی می شود. کارایی و صحت عملکرد روش ارائه شده در این مقاله برای تخمین وضعیت ماهواره با روش فیلتر کالمن توسعه یافته، که در بسیاری از ماهواره ها مورد استفاده قرار گرفته است، مقایسه و مورد ارزیابی قرار می گیرد.

کلیدواژه ها:

تخمین وضعیت ، فیلتر کالمن ، مدل های چندگانه ، حسگر ستاره ، چرخ های عکس العملی