سیستمهای مکانیابی جهانی و ناوبری GPS)، GLONASS، GALILEO
رضا قصری زاده؛ امیر علی نیکخواه
دوره 16، شماره 3 ، مهر 1402، ، صفحه 37-49
چکیده
این مقاله به ارائهی راهکاری برای تشخیص و جبران خطای فریب سیگنالهای گیرندهی GPS، به منظور افزایش دقت ناوبری تلفیق سامانههای اینرسی با سیگنال-های GPSمیپردازد. تلفیق ناوبری اینرسی و دادههای GPS مزایای زیادی دربردارد. با این حال به واسطه ضعف سیگنالهای ماهوارهای در مقابل حملات قطعی و فریب، ارائه راهکارهای تحلیلی در بهبود تخمین ...
بیشتر
این مقاله به ارائهی راهکاری برای تشخیص و جبران خطای فریب سیگنالهای گیرندهی GPS، به منظور افزایش دقت ناوبری تلفیق سامانههای اینرسی با سیگنال-های GPSمیپردازد. تلفیق ناوبری اینرسی و دادههای GPS مزایای زیادی دربردارد. با این حال به واسطه ضعف سیگنالهای ماهوارهای در مقابل حملات قطعی و فریب، ارائه راهکارهای تحلیلی در بهبود تخمین فیلتر کالمن نسبت به راهکارهای سختافزاری از جایگاه ویژهای برخوردار هستند. در این مقاله، روش جدیدی برای تلفیق مستقل INS/GPS ارائه شده است که در آن از رفتار حالت ماندگار پارامترهای بهره ماتریس کالمن، برای تشخیص و جبران فریب، استفاده میگردد. با توجه به میل پارامترهای بهره فیلتر کالمن به مقادیر ثابت، با هدف تصحیح و پیشبینی خطای متغیرهای حالت، میتوان از آن برای شناسایی دادههای فریب GPS استفاده کرد. وجود فریب در سیگنال گیرندهی GPS هنگام تلفیق با داههای اینرسی از طریق نوسانات بهرهی فیلتر کالمن قابل تشخیص است. به طوری که درایه-های ماتریس بهره فیلتر کالمن درحالت حلقه بسته به مقدار ثابتی میل میکنند و در صورت بروز فریب این عملکرد با نوسانات بسیاری همراه میشود. همچنین با استفاده از وزندهی پویا اثر خطاهای ناشی از این حملات جبران میشود.
علوم و اکتشافات فضایی
فرشاد سمیه ئی؛ امیر علی نیکخواه؛ جعفر روشنی یان
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1400، ، صفحه 103-110
چکیده
در این مقاله الگوریتم جدیدی جهت تعیین چگالی دادههای پراکنده بر روی سطح کره ارائه و سپس از الگوریتم پیشنهادی به همراه روش خوشهبندی Geodesic Weighted K-Means و مثلثبندی دلونی جهت تولید کاتالوگ ستارگان یکنواخت استفاده شده است. مقایسه نتایج با نتایج حاصل از سایر مقالات مرتبط نشان داد که الگوریتم پیشنهادی منجر به کاهش قابل توجه در احتمال مشاهده ...
بیشتر
در این مقاله الگوریتم جدیدی جهت تعیین چگالی دادههای پراکنده بر روی سطح کره ارائه و سپس از الگوریتم پیشنهادی به همراه روش خوشهبندی Geodesic Weighted K-Means و مثلثبندی دلونی جهت تولید کاتالوگ ستارگان یکنواخت استفاده شده است. مقایسه نتایج با نتایج حاصل از سایر مقالات مرتبط نشان داد که الگوریتم پیشنهادی منجر به کاهش قابل توجه در احتمال مشاهده تعداد زیاد ستارهها در تمام میدان دیدهای شبیهسازی شده حسگر ستاره شده است. این بهبود، نتیجه افزایش یکنواختی کاتالوگ ستاره علیالخصوص در قطبین کره سماوی ناشی از الگوریتم تعیین چگالی پیشنهادی است. از سوی دیگر، استفاده از الگوریتم تعیین چگالی داده مناسب، منجر به افزایش احتمال مشاهده چند ستاره (مانند 3 یا 5) در همه میدانهای دید مورد استفاده در شبیهسازی مونتکارلو شده است.
سیستمهای مکانیابی جهانی و ناوبری GPS)، GLONASS، GALILEO
رضا قصری زاده؛ امیر علی نیکخواه
دوره 13، شماره 4 ، دی 1399، ، صفحه 81-90
چکیده
در این مقاله به ارائه ی راهکاری نوین برای حذف نویزها در فرآیند توجیه اولیه سامانه های ناوبری اینرسی پرداخته شده است. به دلیل وجود نوسانات شدید در محیط های شبه ایستا، فرآیند توجیه اولیه اغلب با خطای فراوانی همراه است .ابتدا با فرض وجود اغتشاشات برای بهبود و افزایش دقت اقدام به فیلترینگ شده است. در ادامه ضمن معرفی شاخصه های فیلتر دیجیتال ...
بیشتر
در این مقاله به ارائه ی راهکاری نوین برای حذف نویزها در فرآیند توجیه اولیه سامانه های ناوبری اینرسی پرداخته شده است. به دلیل وجود نوسانات شدید در محیط های شبه ایستا، فرآیند توجیه اولیه اغلب با خطای فراوانی همراه است .ابتدا با فرض وجود اغتشاشات برای بهبود و افزایش دقت اقدام به فیلترینگ شده است. در ادامه ضمن معرفی شاخصه های فیلتر دیجیتال برای این منظور ، به علت حذف برخی از داده های اصلی سنسور، اقدام به شناسایی پارامترهای مجهول و تخمین متغیرهای حالت با استفاده از فیلتر کالمن ماتریسی بر اساس واریانس خطای داده ها میشود. شناسایی پارامترهای مجهول ماتریس تبدیل مختصات با استفاده از فیلتر کالمن ماتریسی ابتکار این مقاله است که منجر به بهبود نتیجه توجیه اولیه در سامانه ناوبری اینرسی شده است. همچینین روش های معمول بر اساس فیلتر کالمن برداری دارای پیچیدگی محاسباتی است اما تخمین مستقیم ماتریس تبدیل با فیلتر کالمن می تواند این پیچیدگی محاسباتی را تا حدی زیادی کاهش دهد.
امیر علی نیکخواه؛ فرشاد سمیهیی؛ جعفر روشنی یان
دوره 11، شماره 3 ، آذر 1397، ، صفحه 21-32
چکیده
در این مقاله با هدف استفاده در نرمافزارهای طراحی و بسترهای تست حسگر ستاره به شبیهسازی تصاویر آسمان شب و حسگر ستاره پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا الگوریتمی جامع و دقیق بهمنظور شبیهسازی تصاویر آسمان شب بر اساس مدل روزنه ایدهآل و استفاده از توابع توزیع نقطهای و گاوس ارائه شده است. سپس بهمنظور ایجاد واقعگرایی بیشتر، ...
بیشتر
در این مقاله با هدف استفاده در نرمافزارهای طراحی و بسترهای تست حسگر ستاره به شبیهسازی تصاویر آسمان شب و حسگر ستاره پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا الگوریتمی جامع و دقیق بهمنظور شبیهسازی تصاویر آسمان شب بر اساس مدل روزنه ایدهآل و استفاده از توابع توزیع نقطهای و گاوس ارائه شده است. سپس بهمنظور ایجاد واقعگرایی بیشتر، منابع خطاهای اتفاقی و سیستماتیک، کشیدگی تصاویر ناشی از دینامیک بالای سکو و همچنین پخش نامتقارن نور پسزمینه ناشی از حضور ماه، خورشید و سیارات منظومه شمسی شبیهسازی شده است. درنهایت با توجه به اهمیت واقعگرایی در رویکرد شبیهسازی حل مسئله، استفاده از روش ردیابی دقیق پرتو بهعنوان جایگزین روش روزنه ایدهآل پیشنهاد شده است.
مجتبی علوی پور؛ امیر علی نیکخواه؛ جعفر روشنی یان
دوره 9، شماره 4 ، اسفند 1395، ، صفحه 13-25
چکیده
در این تحقیق، مسئلة طراحی مسیر بهینة یک بلوک انتقال مداری جهت تزریق ماهواره به مدار زمین آهنگ در فضای سهبعدی مورد نظر میباشد. مسیر بهینه چند سوزشی براساس تئوری اویلر-لاگرانژ با معیار حداقل مصرف سوخت بهدست میآید. جهت تعیین زمانهای روشن و خاموشی موتور، به جای استفاده از تابع سوییچ که سبب پیچیدگی محاسبات میشود، از یک روش ...
بیشتر
در این تحقیق، مسئلة طراحی مسیر بهینة یک بلوک انتقال مداری جهت تزریق ماهواره به مدار زمین آهنگ در فضای سهبعدی مورد نظر میباشد. مسیر بهینه چند سوزشی براساس تئوری اویلر-لاگرانژ با معیار حداقل مصرف سوخت بهدست میآید. جهت تعیین زمانهای روشن و خاموشی موتور، به جای استفاده از تابع سوییچ که سبب پیچیدگی محاسبات میشود، از یک روش ساده و بهینه استفاده شده تا زمانهای سویچ از فازهای فعال به غیرفعال و بالعکس تعیین شوند. برای حل مسئلة شرط مرزی در چند نقطه از یک روش پرتابی غیرمستقیم بهبود یافته با کارایی بالا استفاده شده است که علاوهبر تأمین دقت بالا، با سرعت بسیار خوبی نیز به شرایط مرزی مورد نظر همگرا میشود.
سید محسن صالحیامیری؛ امیرعلی نیکخواه؛ هادی نوبهاری
دوره 7، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 1-8
چکیده
در این مقاله، به کمک تخمین حالت درسیستمهای استاتیکی و روشهای بهینهسازی ابتکاری، حالتهای مشاهدهناپذیر در فرایند کالیبراسیون و توجیه اولیة سیستم ناوبری اینرسی با صفحه پایدار استخراج شده است. حالتهای مشاهدهناپذیر در فرایند توجیه شامل بایاس شتابسنجهای افقی و ژیروسکوپ آزیموت هستند، بهمنظور بهکارگیری روشهای تخمین ...
بیشتر
در این مقاله، به کمک تخمین حالت درسیستمهای استاتیکی و روشهای بهینهسازی ابتکاری، حالتهای مشاهدهناپذیر در فرایند کالیبراسیون و توجیه اولیة سیستم ناوبری اینرسی با صفحه پایدار استخراج شده است. حالتهای مشاهدهناپذیر در فرایند توجیه شامل بایاس شتابسنجهای افقی و ژیروسکوپ آزیموت هستند، بهمنظور بهکارگیری روشهای تخمین در سیستمهای استاتیک، از مشاهدات سیستم در یک بازه زمانی مشخص بهمنظور تبدیل سیستم دینامیک به سیستم استاتیک استفاده شده است. نتایج شبیهسازی بیانگر دقت مناسب روش ارائه شده است. هر چند که مورد خاص مطالعه شده برای سیستم ناوبری اینرسی با صفحة پایدار از نوع نیمهتحلیلی بوده است، لیکن روش پیشنهادی و فرمولاسیون کلی مسئله میتواند در مورد انواع دیگر سیستمهای ناوبری اینرسی حتی سیستمهای بدون سکو نیز مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق از روش بهینة فراابتکاری تکاملی (ژنتیکی) استفاده شده است.
امیرعلی نیکخواه؛ جواد طیبی؛ جعفر روشنی یان
دوره 7، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 1-9
چکیده
در این مقاله، شبیهسازی سیستم کنترل وضعیت یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تکقابی با بهکارگیری راهبردهای کنترلی مختلف، ارائه شده است. سیستم کنترل وضعیت در حالت پایداری وضعیت از راهبردهای LQR و LQG و در حالت مانوری ماهواره از راهبرد کنترل فیدبک کواترنیون استفاده میکند. در حالت پایداری وضعیت با خطیسازی معادلات دینامیکی ...
بیشتر
در این مقاله، شبیهسازی سیستم کنترل وضعیت یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تکقابی با بهکارگیری راهبردهای کنترلی مختلف، ارائه شده است. سیستم کنترل وضعیت در حالت پایداری وضعیت از راهبردهای LQR و LQG و در حالت مانوری ماهواره از راهبرد کنترل فیدبک کواترنیون استفاده میکند. در حالت پایداری وضعیت با خطیسازی معادلات دینامیکی غیرخطی ماهواره و عملگرهای ژیروسکوپی، کنترلرهای LQR و LQG طراحی شدهاند؛ بهطوریکه در سایر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، از این کنترلرها در پایداری وضعیت استفاده نشده است. در حالت مانوری ماهواره نیز از یک کنترلر فیدبک کواترنیون به فرم خطی به منظور سیستم غیر خطی استفاده شده است. کارایی سیستم کنترل وضعیت و راهبردهای کنترلی ارائه شده برای یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تکقابی با آرایش هرمی در نرمافزار سیمولینک/ متلب بررسی شده است. نتایج شبیهسازی بیانگر تحقق پایداری وضعیت و مانور ماهواره در زوایای بزرگ و همچنین دقت بیشتر راهبردهای LQR و LQG در مقایسه با روش فیدبک کواترنیون است.
رضا زردشتی؛ امیرعلی نیکخواه
دوره 2، شماره 3 ، دی 1388، ، صفحه 13-17
چکیده
در این مقالهبه طراحی مسیر پروازی در فاز موتور خاموش (فاز سُرِش) که در مدار انتقالی ماهوارهبرها و فضاپیماها بهعنوان ابزار مهمی برای کاهش انرژی استفاده میشود، پرداخته شده است. با استفاده از پارامترهای مؤثر بر هندسة مسیر و استفاده از روابط حاکم بر مکانیک مداری، مقدار ضربه (اختلاف) سرعت در دوطرف مسیر (بین مدار اولیه و مدار نهایی) بهصورت ...
بیشتر
در این مقالهبه طراحی مسیر پروازی در فاز موتور خاموش (فاز سُرِش) که در مدار انتقالی ماهوارهبرها و فضاپیماها بهعنوان ابزار مهمی برای کاهش انرژی استفاده میشود، پرداخته شده است. با استفاده از پارامترهای مؤثر بر هندسة مسیر و استفاده از روابط حاکم بر مکانیک مداری، مقدار ضربه (اختلاف) سرعت در دوطرف مسیر (بین مدار اولیه و مدار نهایی) بهصورت تابع پارامتریک از هندسة مسیر توصیف شده است و سپس با استفاده از تکنیکهای سادة کمینهسازی مانند روش جستجوی فیبوناچی و استفادة همزمان از یک روش هدایت مسیر مبتنی بر سرعت لازمه در هر لحظه، مسیر بهینه طراحی شده است. مطالعة عددی با استفاده از مشخصات یک ماهوارهبر سهمرحلهای با یک فاز سرش بین مراحل دوم و سوم انجام شده است. نتایج نشان میدهد که براساس شرایط مرزی خواسته شده، طراحی مسیر پروازی لازمه بهصورت مناسب بهدست آمده است و درعین حال، قابلیت آن را بهعنوان یک روش با کاربرد طراحی Onlineبهدلیل همزمانی با سیستم هدایت مسیر، نشان میدهد.
سید حسن میری رکنآبادی؛ سید مهران میرشمس؛ امیرعلی نیکخواه
دوره 2، شماره 3 ، دی 1388، ، صفحه 35-42
چکیده
در این مقاله مدلسازی مانور وضعیت بهینة هر ماهواره برای تحصیل وضعیت مطلوب با استفاده از عملگرهای فعال چرخ عکسالعملی انجام گرفته است. بدین ترتیب، ابتدا دینامیک حرکت وضعی ماهوارهای که در سیستم کنترل وضعیت آن از چرخهای عکسالعملی بهعنوان عملگر فعال استفاده شده است؛ استخراج و معادلات به صورت فضای حالت بیان شدهاند. به منظور ...
بیشتر
در این مقاله مدلسازی مانور وضعیت بهینة هر ماهواره برای تحصیل وضعیت مطلوب با استفاده از عملگرهای فعال چرخ عکسالعملی انجام گرفته است. بدین ترتیب، ابتدا دینامیک حرکت وضعی ماهوارهای که در سیستم کنترل وضعیت آن از چرخهای عکسالعملی بهعنوان عملگر فعال استفاده شده است؛ استخراج و معادلات به صورت فضای حالت بیان شدهاند. به منظور استخراج معادلات دقیق، معادلات الکتریکی چرخ عکسالعملی و دینامیک ماهواره کوپل شدهاست و روشهای اجتناب از اشباع چرخ عکسالعملی نیز در مدلسازی وارد شده است. سپس کنترل بهینة مانور وضعیت ماهواره با چرخ عکسالعملی، و قانون کنترلی تنظیمکنندة درجة دوم خطی (LQR) با موفقیت انجام شده است. نتایج شبیهسازی با دیگر مراجع مرتبط با موضوع مقایسه شده است و حکایت از آن دارد که ماهوارة مفروض پس از گذشت اندک زمانی و با اعمال تلاش کنترلی حداقل به وضعیت دلخواه برسد و پایدار شود. همچنین مانور سریع وضعیت برای چرخش سریع ماهواره و تحصیل وضعیت مطلوب ارائه شده است.
سید حسن میری رکنآبادی؛ مهران میرشمس؛ امیرعلی نیکخواه
دوره 2، شماره 2 ، تیر 1388، ، صفحه 61-68
چکیده
در این مقاله گزارشی از مدلسازی، طراحی و ساخت و همچنین تستهای یکی از مهمترین عملگرهای فعال در سیستم کنترل وضعیت ماهواره یعنی چرخ عکسالعملی ارائه شده است. با توجه به نیازمندیهای ماموریت از جمله گشتاور ماکزیمم و دقت مورد نیاز جهت کنترل وضعیت یک شبیهساز ماهواره و همچنین محدودیتهای تعریف شده از جمله محدودیت توان، ولتاژ و جریان ...
بیشتر
در این مقاله گزارشی از مدلسازی، طراحی و ساخت و همچنین تستهای یکی از مهمترین عملگرهای فعال در سیستم کنترل وضعیت ماهواره یعنی چرخ عکسالعملی ارائه شده است. با توجه به نیازمندیهای ماموریت از جمله گشتاور ماکزیمم و دقت مورد نیاز جهت کنترل وضعیت یک شبیهساز ماهواره و همچنین محدودیتهای تعریف شده از جمله محدودیت توان، ولتاژ و جریان قابل وصول، طراحی و انتخاب اجزای اصلی چرخ عکسالعملی از جمله چرخ طیار، موتور، بیرینگها، نگهدارندهها و دیگر اجزای آن انجام شده و ساخت و مونتاژ چرخ عکسالعملی تکمیل گردیده است. سپس با راهاندازی و تست چرخ عکسالعملی ساختهشده،پارامترهای اساسی این مجموعه شناسایی شده تا از صحت عملکرد آن در فرآیند پایدارسازی و مانورهای وضعیت شبیهساز ماهواره اطمینان حاصل گردد.