هادی مکارم
-
ردیاب ستاره یکی از مهم ترین ابزارها در تعیین وضعیت ماهواره ها محسوب می شود. اما به دلیل خروجی های ناپیوسته ای که تولید می کند، نیازمند یک واحد مکمل می باشد که ناپیوستگی های آن را پوشش دهد. استفاده از واحد ژایرو در کنار ردیاب ستاره، یکی از مناسب ترین انتخاب ها است. اما علاوه بر خطاها و بایاس های ذاتی این دو حسگر که بر روی دقت تعیین وضعیت موثر می باشند، عدم همترازی دو حسگر نیز نقش اساسی در کاهش دقت تعیین وضعیت خواهد داشت. در این مقاله، پس از بیان اهمیت مسیله همترازی بین ردیاب ستاره و واحد ژایرو و بیان کلیات مسیله مورد بررسی، روشی موثر برای محاسبه عدم همترازی بین ردیاب ستاره و واحد ژایرو که تنها مبتنی بر داده حسگرها می باشد، ارایه می شود و ریاضیات مسیله به تفصیل مورد بررسی قرار می گیرد. نهایتا به منظور راستی آزمایی، روش پیشنهادی بر روی یک مجموعه داده تست که در ارتفاعات پولادکف ثبت شده است، پیاده سازی می شود و نتایج حاصل از آن در قسمت نتایج در قالب نمودار و جدول ارایه شده است.کلید واژگان: تعیین وضعیت, همترازی, کالیبراسیون, ردیاب ستاره, ژیروسکوپStar tracker is one of the most important devices used on satellites for attitude determination. Since its output is discontinuous, it needs to be aided to complement its discontinuity. Using gyroscope unit is the most suitable choice for aiding the star tracker. However, using these two kinds of sensor simultaneously has some challenges. In other words, not only biases lead to low accuracy in the attitude determination, but also the installation error has a significant effect on the accuracy. In this paper after presenting the important role of installation errors between star tracker and gyroscope in the accuracy of attitude determination, an effective method is proposed to determine the misalignment error between these two sensors which is based only on their measurements, and the mathematical formulation is presented in detail. Then, to validate the performance of the proposed method, it is implemented to calculate the instantiation error of an experimental dataset gathered in the Mount Pooladkaf, for which the results are reported.Keywords: Attitude determination, Alignment, Calibration, Star tracker, gyroscope
-
خطای ناوبری در کاربرد رادار با دهانه مصنوعی (سار) منجر به خطای فاز سیگنال بازگشتی و کاهش کیفیت تصویر سار می شود. از این میان، خطای فاز مرتبه های صفر و یک بر کیفیت تصویر اثری ندارد، اما خطای فاز مرتبه های دوم و بالاتر بسیار حایز اهمیت است. بخش عمده خطای فاز مرتبه های دوم و بالاتر ناشی از خطاهای زاویه اولیه، بایاس سنسورهای اینرسی و رفتار تصادفی این سنسورها است. به منظور فایق آمدن بر این مشکل از سیستم های ناوبری تلفیقی INS/GPS استفاده می شود. از طرفی، وجود گسستگی در خروجی سیستم های ناوبری تلفیقی منجر به کاهش شدید کیفیت تصویر سار می شود. در این مقاله، اثر رویکردهای مختلف بخش ناوبری بر پاسخ ضربه سمت مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت استفاده از الگوریتم های ویژه برای تلفیق داده های INS و GPS نشان داده شده است. سپس، با توجه به رفتار خطای ناوبری، الگوریتم پیشنهادی برای ناوبری در سار ارایه شده و مزیت آن در پاسخ ضربه سمت و کیفیت تصویربرداری به نمایش در آمده است.
کلید واژگان: رادار دهانه مصنوعی, سیستم ناوبری اینرسی, سیستم ناوبری تلفیقی, پاسخ ضربه سمتNavigation errors in synthetic aperture radar (SAR) applications lead to phase errors in SAR echo signal and image quality degradation. Among different phase errors, zero and first order errors have no effect on image quality, while second and higher order terms are very important. The majority of second and higher order phase errors are due to initial alignment errors, and bias and random errors of inertial sensors. Integrated INS/GPS navigation systems are used for solving this problem. However, discontinuities in integrated navigation data lead to severe SAR image quality degradation. In this paper, the effect of different navigation approaches on SAR azimuth impulse response was studied and the importance of specially-designed algorithms to integrate INS and GPS was illustrated. Then, the proposed algorithm for navigation in SAR application was presented according to navigation errors behavior, and its benefit in azimuth impulse response, and imaging quality was illustrated.
Keywords: Synthetic Aperture Radar, Inertial Navigation System, Integrated Navigation System, Azimuth Impulse Response -
تعیین موقعیت آنتن در سامانه های رادار دهانه مصنوعی بسیار حایز اهمیت است و لازم است در طراحی زیرسامانه ناوبری آن، منابع مختلف خطا و نقش آنها در دقت نتایج ناوبری مورد توجه قرار گیرد. با توجه به رفتار خطاهای ناوبری اینرسی و ناوبری ماهواره ای، تلفیق داده حسگرهای اینرسی با سامانه های موقعیت یابی ماهواره ای، روشی متداول برای دست یابی به نتایج ناوبری با دقت بالا است. با این وجود، ملاحظات رادار دهانه مصنوعی استفاده از نتایج ناوبری تلفیقی را در بازه تصویربرداری با مشکل مواجه می کند. بنابراین، در بازه تصویربرداری فقط از نتایج ناوبری اینرسی استفاده می شود و نتایج ناوبری تلفیقی تنها به عنوان شرایط اولیه برای آن در نظر گرفته می شود. تخمین دقت این شرایط اولیه و پیش بینی رشد خطای ناوبری اینرسی ناشی از آن، در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به این که فیلتر کالمن توسعه یافته پرکاربردترین ابزار برای تلفیق حسگرهای اینرسی و داده های ماهواره است، درایه های ماتریس کوواریانس حالت آن بیانگر دقت نتایج ناوبری تلفیقی خواهد بود. در این پژوهش برای سناریوی پروازی رادار دهانه مصنوعی که مسیر نامی آن یک مسیر مستقیم با سرعت ثابت است، ماتریس کوواریانس حالت در شرایط پایا و نیز بعد از قطع شدن داده ماهواره به صورت تحلیلی محاسبه و درستی آن به کمک شبیه سازی بررسی شده است. به طور مشخص دقت تخمین موقعیت، سرعت و زوایای جهت گیری آنتن بر حسب سطح نویز حسگرهای اینرسی و داده های ماهواره محاسبه شده است. نتایج به دست آمده در این پژوهش می تواند در طراحی و یا انتخاب سامانه ناوبری مناسب برای کاربرد رادار دهانه مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.کلید واژگان: سامانه ناوبری اینرسی, سامانه جهانی موقعیت یابی ماهواره ای, رادار دهانه مصنوعی, فیلتر کالمن, ماتریس کوواریانسAntenna positioning is very important in synthetic aperture radar systems and it is necessary in the design of a navigation subsystem to account for different sources of error and their effects on the accuracy of navigation results. According to the error behavior of inertial and satellite navigation systems, integration of inertial sensors with satellite positioning systems is a common method to achieve high accuracy navigation results. However, synthetic aperture radar considerations, lead to some problems in the utilization of integrated navigation results in the imaging period. Therefore, only the inertial navigation results are used in the imaging period, and integrated navigation results are used just as the initial conditions for the algorithm. This paper studies the estimation of these initial conditions and predicts the navigation error growth caused by them. Since the extended Kalman filter is the most common tool for the integration of inertial sensors and satellite data, the elements of the corresponding state covariance matrix represent the accuracy of integrated navigation results. In this study for a synthetic aperture radar flight scenario, in which the nominal path is a straight path with a constant velocity, the state covariance matrix is calculated analytically both in the steady-state conditions and after the GNSS data outage. These analytical results are verified with simulations. Specifically, the estimation accuracy of antenna position, velocity and attitude are calculated with respect to the noise level of inertial sensors and GNSS data. Results can be used in the design and/or selection of a proper navigation system in synthetic aperture radar applications.Keywords: Inertial Navigation System (INS), Global Navigation Satellite System (GNSS), Synthetic Aperture Radar (SAR), Kalman Filter, Covariance Matrix
-
در این مقاله، کنترل حرکت یک سیستم صفحه ای غیرهولونومیک با چهار درجه آزادی مورد مطالعه قرار می گیرد. در سیستم مورد بررسی، سه عملگر کنترلی وظیفه کنترل شکل سیستم را بر عهده دارند. همچنین فرض عدم گشتاور خارجی و صفر بودن تکانه زاویه ای، یک قید غیرهولونومیک به مسئله می افزاید. ابتدا نشان داده می شود که معادلات ساده شده حرکت این سیستم اگرچه قابل تبدیل به معادلات سیستم هایزنبرگ و فرم زنجیره ای می باشد، روش های متعارف کنترل آنها، در مورد این سیستم پاسخگو نمی باشد. آنگاه برای این سیستم، به دو روش مود لغزشی و طراحی لحظه ای مسیر، قوانین کنترلی مدار بسته طراحی می گردد که آن را از هر شرط اولیه به هر وضعیت تعادل دلخواه رسانده سیستم را حول آن پایدار نماید. نتایج شبیه سازی کارآمدی روش های پیشنهادی را نشان می دهد.
کلید واژگان: ماهواره های متصل با کمند, قید غیرهولونومیک, کنترل, تغییر شکلMotion control of a planar nonholonomic system with four DoF is addressed in this paper. Three actuators are responsible for shape control of this system. Furthermore، assuming no external forces and zero angular momentum، imposes a nonholonomic constraint to the problem. First it is shown that although the simplified equations of motion for this system، could be converted to Heisenberg and chained-form systems، the conventional control methods for these systems، may not be applied to the considered problem. Then، using sliding modes and online path planning، two different closed-loop control laws are designed for bringing the system to and stabilizing around any desired equilibrium state started from any initial condition. Simulation results، show the efficiency of the proposed methods.
Keywords: Tethered Satellites, Nonholonomic constraint, Control, Shape Change
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.