ORIGINAL_ARTICLE
طراحی بهینه بدترین حالت سامانه پیشرانش هیدرازین برای یک سامانه انتقال مداری تحت عدم قطعیت مبتنی بر حداکثر درستنمایی
در مسائل طراحی واقعی و صنعتی متغیرها همیشه به صورت معین نمیباشند زیرا عدم قطعیتها در بسیاری از بخشهای مختلف طراحی خودنمایی میکنند که میتوانند منجر به شکست و یا ناکارآمدی طراحی گردند. با پیشرفت فنّاوری در دهه های گذشته، روش های مختلفی برای مقابله با اثرات عدم قطعیت ورودی در مسائل بهینه سازی طراحی، ارائه شده است. یکی از این روشها روش بهینهسازی بدترین حالت است. در پژوهش حاضر به طراحی یک سیستم کنترل عکس العملی هیدرازینی با سه نوع مختلف این روش، مبتنی بر حداکثر درست نمایی برای بیان عدم قطعیتها بدون هیچ فرض خاصی بر روی نوع توزیع و حتی عدم قطعیت در پارامترهای توزیع توسط مجموعه خانواده جانسون پرداخته شده است. همچنین یک فرمول بندی جداسازی شده برای متغیرها و پارامترهای طراحی پیشنهاد شده که سازگار با هر دو نوع عدم قطعیت شناختی و غیرشناختی با هر سه نوع داده تنک، چند بازهای و تک بازهای است.
https://jsst.ias.ir/article_122459_af97266b7d9bf478920d5a3b42aff418.pdf
2021-09-23
1
14
10.22034/jsst.2021.1202
"بهینه سازی بدترین حالت"
"سیستم پیشرانش تک مؤلفه"
"حداکثر درست نمایی"
" عدم قطعیت"
علیرضا
طلوعی
toloei@sbu.ac.ir
1
دانشیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
محمد
فاتحی
m_fatehi@sbu.ac.ir
2
گروه مهندسی هوافضا ،دانشکده فناوری های نوین،دانشگاه شهید بهشتی،تهران ،ایران
AUTHOR
بهروز
کشته گر
bkeshtegar@uoz.ac.ir
3
گروه عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه زابل، زابل، ایران
AUTHOR
[1] W. Yao and et al. "Review of uncertainty-based multidisciplinary design optimization methods for aerospace vehicles." Progress in Aerospace Sciences, Vol. 47, No. 6, pp. 450-479, 2011.
1
[2] S. Xiao, Y. Li, M. Rotaru, J. Sykulski, "Considerations of uncertainty in robust optimisation of electromagnetic devices." International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, vol. 46, no. 2, pp. 427-436, 2014.
2
[3] Ren, Ziyan, Minh-Trien Pham, and Chang Seop Koh. "Robust global optimization of electromagnetic devices with uncertain design parameters: comparison of the worst case optimization methods and multiobjective optimization approach using gradient index." IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 49, no. 2, pp. 851-859, 2013.
3
[4] G. Steiner, A. Weber and C. Magele. "Managing uncertainties in electromagnetic design problems with robust optimization." IEEE transactions on magnetics, vol. 40, no. 2, pp. 1094-1099, 2004.
4
[5] M. Fathi, "Robust Design Optimization of An Upperstage Launch Vehicle." 2015, (in persian).
5
[6] W. L. Oberkampf, J.C. Helton, C.A. Joslyn, S.F. Wojtkiewicz, S. Ferson, "Challenge Problems: uncertainty in system response given uncertain parameters," Reliability Engineering and System Safety, Vol. 85, pp. 11-19, 2004.
6
[7] S. Ferson, C.A. Joslyn, J.C. Helton, W.L. Oberkampf, Summary from the epistemic uncertainty workshop: consensus amid diversity." Reliability Engineering and System Safety, Vol. 85, No. 1-3, pp. 355- 369, 2004.
7
[8] N.L., Johnson, S. Kotz and N. Balakrishnan, Continuous Univariate Distributions, vol. 1, 1994 and vol. 2. John Wiley and Sons. INC. 1995.
8
[9] Snedecor, George W. and Cochran, William G., Statistical Methods, Iowa State University Press. 1989
9
[10] DeBrota, Swain, Roberts, Venkataraman, , Input modeling with the Johnson System of distributions, 1988.
10
[11] J. F. Monaco, D.S. Kidman, D. J. Malloy, D. G. Ward, J.F. Gist, "Automated Methods to Calibrate a High-Fidelity Thrust Deck to Aid Aeropropulsion Test and Evaluation." ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea, and Air. American Society of Mechanical Engineers, pp. 41-54, 2008.
11
[12] Jason, P. Modisette, "Maximum Likelihood Approach to State Estimation in Online Pipeline Models." 9th International Pipeline Conference American Society of Mechanical Engineers, 2012.
12
[13] Xiao, Jie, and Bohdan Kulakowski. "Hybrid genetic algorithm: A robust parameter estimation technique and its application to heavy duty vehicles." Journal of dynamic systems, measurement, and control, vol. 128, No. 3, pp. 523-531, 2006 .
13
[14] R.A. Fisher, On the probable error of a coefficient of correlation deduced from a small sample, Journal Metron, vol. 1, pp. 3-32, 1921.
14
[15] A. Haldar and Sh. Mahadevan, Probability Reliability and Statistical Methods in Engineering Design, John Willey & Sons. Inc., New York, 1999.
15
[16] P. Raj Dey, "Robust and reliability-based design optimization under epistemic uncertainty." Available, http://lib.buet.ac.bd:8080/xmlui/handle/123456789/1430, 2015.
16
[17] K. Zaman, M. McDonald, S. Mahadevan and L. Green, "Robustness-based design optimization under data uncertainty." Structural and Multidisciplinary Optimization , Springer, vol. 44, no.2 pp. 183-197, 2011.
17
[18] S. Sankararaman, S. Mahadevan, (2011) Likelihood-based representation of epistemic uncertainty due to sparse point data and/or interval data, Reliability Engineering and System Safety, vol. 96, pp. 814-824, 2011.
18
[19] K. Zaman and P. Raj Dey, "Likelihood-based representation of epistemic uncertainty and its application in robustness-based design optimization." Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 56, issue 4, pp. 767-780, 2017.
19
[20] M. Nosratollahi, A.R. Novinzadeh, M. Zakeri, V. Bemani and Y. Emadi Noori, "Integrated Design of Orbital Transfer Block in an Optimized and Multistep Converged Environment,"Journal of Space Science and Technology (JSST), vol. 7, no. 4, pp.23-27, 2015,
20
[21] M. Nosratollahi, A.R. Novinzadeh, M. Zakeri, V. Bemani and Y. EmadiNoori, "Integrated Design of Orbital Transfer Block in an Optimized and Multistep Converged Environment,"Journal of Space Science and Technology (JSST), vol. 7, no. 4, pp.23-27, 2015.
21
[22] Walter E. Hammond, Design methodologies for space transportation systems, AIAA, 2001.
22
[23] Dieter K. Huzel, D. H. Huang, Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines. vol. 147. AIAA, 1992.
23
[24] A. Hossein Adami, M. Mortazavi, and M.Nosratollahi. "Multidisciplinary Design Optimization of Hydrogen Peroxide Monopropellant Propulsion System using GA and SQP." International Journal of Computer Applications, vol. 113, No. 9, pp. 14-21, 2015.
24
[25] M. Nosratollahi, M. Fatehi, A. Hossein Adami, "Multidisciplinary Design Optimization of Hydrazine Monopropellant Propulsion System for Attitude Control of an Upperstage by GA.3rd National and First International Conference in applied research on Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering, 2015.
25
[26] M. Tajmar, Advanced space propulsion systems, Springer; Softcover reprint of the original 1st ed. 2003 edition (September 8, 2012).
26
[27] David H. Huang and Dieter K. Huzel, Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines, Vol. 147. Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc, 1992.
27
[28] M. Fatehi, M. Nosratollahi, A.Hossein Adami, and S.M. Hadi Taherzadeh. "Designing Space Cold Gas Propulsion System using Three Methods: Genetic Algorithms, Simulated Annealing and Particle Swarm," International Journal of Computer Applications, vol. 118, no. 22, pp. 25-32, 2015.
28
[29] A. E. Makled, and H. Belal. "Modeling of Hydrazine Decomposition for Monopropellant Thrusters." 13th International Conference on Aerospace Sciences & Aviation Technology. 2009.
29
[30] D. Krejci, A. Woschnak, "Hydrogen peroxide decomposition for micro propulsion: simulation and experimentalverification."47thAIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. 2011.
30
[31] A. Hossein. Adami, et al. "Multidisciplinary Design Optimization and Analysis of Hydrazine Monopropellant Propulsion System." International Journal of Aerospace Engineering, vol. pp. 1-9, 2015.
31
[32] Editor(s): W. Ley, K. Wittmann, and W. Hallmann, eds. Handbook of space technology. Vol. 22. John Wiley & Sons, 2009.
32
[33] Kesten, Arthur S. "Analytical Study of catalytic reactors for hydrazine decomposition." NASA UARL G 910461 1968.
33
[34] A. Hossein Adami, Multidisciplinary design optimization of reentry vehicle considering guidance algorithm, Ph.D. thesis, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran, 2014.
34
[35] Aerojet Monopropellant Rocket engine Data Sheets.Available:https://www.rocket.com/space/space-power-propulsion/monopropellant-rocket-engines.
35
[36] Moog Monopropellant thrusters Data Sheets.2013. Available:https://www.moog.com/products/propulsion-controls/spacecraft/thrusters.html.
36
[37] Airbus Defence and Space Chemical Monopropellant Thruster Family Data Sheets.2013.Available:https:// www.space-propulsion.com/brochures/hydrazine-thrusters/hydrazine-thrusters.pdf,
37
[38] P. McRight, Ch . Popp, Ch. Pierce and A.Turpin,"Confidence testing of Shell-405 and S-405 catalysts in a monopropellant hydrazine thruster." 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2005.
38
[39] M. J. Wilson,. "Demonstration testing of a long-life 5-lbf (22-n) mr-106l monopropellant hydrazine rocket engine assembly." 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2005.
39
[40] G. P. Sutton and O. Biblares,Rocket propulsion elements. John Wiley & Sons, 2016.
40
[41] Travis S. Taylor, Introduction to rocket science and engineering. CRC Press, 2009.
41
[42] Fatehi, Mohammad, AlirezaToloei, and BehrozKeshtegar. "Optimal Design of Monopropellant Hydrogen Peroxide Propulsion Control System for a Satellite Orbital Transfer System under Uncertainty." Aerospace Knowledge and Technology Journal 9.2, 2020.
42
ORIGINAL_ARTICLE
مدل سازی تلاطم در فضاپیما با استفاده از مدل توپ پالسی متحرک
تلاطم در مخازن فضاپیما در حین انجام مانور مداری اثرات نامطلوبی دارد. بنابراین با توجه اهمیت مانور مداری صحیح برای رسیدن به مدار هدف، باید قبل از انجام مانورهای مداری تلاطم مدلسازی و روشی مناسبی برای کنترل آن انتخاب شود. در این مقاله با استفاده از یک روش جدید به مدلسازی تلاطم در مخازن پرداخته و همچنین برای اولین بار کنترل وضعیت فضاپیما و کنترل تلاطم به طور همزمان با استفاده از این مدل شبیهسازی شده است. تلاطم سوخت با استفاده از مدل توپ پالسی متحرک مدلسازی و معادلات دینامیکی کل سیستم با استفاده از معادلات کرشهف استخراج شده است. مانور فضاپیما و حرکت توپ پالسی متحرک در صفحه در نظر گرفته شده و در نتیجه سیستم فضاپیما و توپ پالسی دارای چهار درجه آزادی خواهد شد. نتایج شبیهسازی نشان دهنده موفقیتآمیز بودن مدلسازی ارائه شده و کنترل همزمان تلاطم و وضعیت میباشد.
https://jsst.ias.ir/article_131234_1011a1228a269e529ccf5ef1a097fbd2.pdf
2021-09-23
15
22
10.22034/jsst.2021.1298
مدلسازی تلاطم
توپ پالسی متحرک
کنترل تلاطم
کنترل وضعیت
دینامیک ترکیب شده تلاطم و فضاپیما
محمد
نوابی
sciences.edu@gmail.com
1
دانشیار، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
احمد
ابراهیمی
ahmad.ebrahimi1372@gmail.com
2
دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
AUTHOR
Deng, Y. Baozeng and Y. Jiarui, “Position and Attitude Control of Spacecraft with Large Amplitude Propellant Slosh and Depletion,” Journal of Aerospace Engineering, Vol. 30, Issue 6, pp. 1-12, 2017
1
Pukdeboon and P. Kumam, “Robust Optimal Sliding Mode Control for Spacecraft Position and Attitude Maneuvers,” Journal of Aerospace science and Technology, Vol. 43, pp. 329-342, 2015.
2
Meirovitch and M.K. Kwak, “State Equation for a Spacecraft with Maneuvering Flexible Appendages in Terms of Quasi-Coordinates,” Applied Mechanics Reviews, Vol. 42, Issue 11, pp. 161-170, 1989.
3
D. Peterson, E.F. Crawley and R. J. Hansman, “Nonlinear Fluid Slosh Coupled to the Dynamics of Spacecraft,” AIAA Journal, Vol. 27, No. 9, pp. 1230-1240, 1989.
4
J. Hung, Y.T. Long and Y.M. Chi, “SloshDynamics Coupled with Spacecraft Attitude Dynamics Part1: Formulation and Theory,” Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 33, No. 4, pp. 575-581, 1996.
5
R. Vadali, “Variable-Structure Control of Spacecraft Large-Angle Maneuvers,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 9, No. 2, pp. 235-239, 1986.
6
Shageer, and G. Tao, “Modeling and Adaptive Control of Spacecraft with Fuel Slosh: Overview and Case Studies,” AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, AIAA 2007-6434, pp. 1-19, 2007.
7
Sidi, M.J., Spacecraft Dynamics and Control, a Practical Engineering Approach, Cambridge University Press, 1997, pp. 291-316.
8
E. Hill and J.R. Baumgarten, “Control of Spin-Stabilized Spacecraft with Sloshing Fluid Stores, ”Journal of Dynamics Systems, Measurement, and Control, Vol. 114, Issue 4, pp. 1-4, 1992.
9
Xing Yu and Q. Rui Yun, “Using Sliding Mode Control Method to Suppress Fuel Sloshing of a Liquid-Filled Spacecraft,” 27th Chinese Control and Decision Conference, pp. 1268-1273, 2015.
10
Bandyopadhyay, P.S. Gandhi, and S. Kurode, “Sliding Mode Observer Based Sliding Mode Controller for Slosh-Free Motion Through PID Scheme,” IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 56, No. 9, pp. 3432-3442, 2009.
11
G. De Souza and L.C.G De Souza, “Design of Satellite Attitude Control System Considering the Interaction Between Fuel Slosh and Flexible Dynamics,” 11th International Conference on Vibration problems, pp. 1-10, 2013.
12
A., Ibrahim, Liquid Sloshing Dynamics, Theory and Applications, Cambridge University Press, 2005, pp. 296-334.
13
Reyhanoglu, “Maneuvering Control Problem for a Spacecraft with Unactuated Fuel Slosh Dynamics,” IEEE Conference on Control Applications, pp. 695-699, 2003
14
L. Deng, and B. Z. Yue, “Nonlinear model and attitude dynamics of flexible spacecraft with large amplitude slosh.” Acta Astronaut, pp. 111–120, 2017.
15
P. B. Vreeburg, “Dynamics and control of a spacecraft with a moving, pulsating ball in a spherical cavity.” Acta Astronaut. Vol. 40, No. 2–8, 257–274, 1997.
16
Reyhanoglu, and J.R. Hervas, “Nonlinear Control of a Spacecraft with Multiple Fuel Slosh Modes,” Conference on Decision and Control and European Control Conference, pp. 6192-6197, 2011
17
R. Hervas, and M. Reyhanoglu, “Observer-Based Nonlinear Control of Space Vehicles with Multi-Mass Fuel Slosh Dynamics,” IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 178-182, 2014.
18
Cho, N. H. McClamroch and M. Reyhanoglu, “Dynamics of Multibody Vehicles and Their Formulation as Nonlinear Control Systems,” American Control Conference, pp. 3908-3912, 2000.
19
Reyhanoglu, A. Van der Schaft, I. Kolmanovski, and N.H. McClamroch, “Dynamics and Control of a Class of Underactuated Mechanical Systems,” IEEE Transaction on Automatic Control, Vol. 44, No. 9, pp. 1663-1671, 1999.
20
ORIGINAL_ARTICLE
روشی جهت تعیین پارامتر بهینهی فلیترهای نرم بهمنظور تلفیق تصاویر در فضای فرکانس
تلفیق تصویر راهکاری رایج بهمنظور ایجاد همافزایی در محتوای تصاویر چندطیفی و پانکروماتیک محسوب میشود. تاکنون راهکارهای مختلفی بهمنظور انجام فرایند تلفیق توسعه یافتهاند که بهکارگیری فضای فرکانس یکی از این راهکارها بشمار میرود. تلفیق تصاویر در فضای فرکانس به کمک فیلترهای بالاگذر و پایین گذر انجام شده که تعیین ابعاد بهینهی فیلترها مهمترین چالش آن محسوب میشود. در این مقاله بهمنظور بهرهمندی توأمان از محتوای طیفی و جزئیات مکانی تصاویر، شاخصی وزندار متشکل از دو شاخص رنگپذیری و جزئیات مکانی پیشنهاد شده است. شاخص مذکور توانسته با اتکا به معیارهای هندسی و آماری فضای ویژگی در کنار بهکارگیری فیلترهای نرم، نتایج مطلوبی را در شناسایی ابعاد بهینهی فیلترگذاری تأمین سازد. در سازوکار پیشنهادی، وزن شاخصهای رنگپذیری و جزئیات مکانی با در نظر گرفتن تمایز در محتوای تصاویر، برای هر تصویر بهطور مستقل برآورد میگردد. مقایسهی بهترین نتایج کسبشده از روش پیشنهادی با روشهای رایج تلفیق حاکی از بهبود بهطور متوسط 58 درصدی در دقت (RMSE) فرایند تلفیق میباشد.
https://jsst.ias.ir/article_119288_3fc5575edf54116ac6589da0f52c26f9.pdf
2021-09-23
23
37
10.22034/jsst.2020.1262
سنجشازدور
تلفیق تصویر
فضای فرکانس
تبدیل فوریه
فیلترگذاری
کبری
یعقوبی ترکی
geo96.yaghoubi@tafreshu.ac.ir
1
گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران
AUTHOR
علیرضا
صفدری نژاد
safdarinezhad@tafreshu.ac.ir
2
استادیار، گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری دانشگاه تفرش، تفرش، ایران
LEAD_AUTHOR
مرضیه
جعفری
jafari@tafreshu.ac.ir
3
استادیار گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری دانشگاه تقرش، تفرش، ایران
AUTHOR
Ma, H. Wu, L. Wang, B. Huang, R. Ranjan, A. Zomaya, et al., "Remote sensing big data computing: Challenges and opportunities," Future Generation Computer Systems, vol. 51, pp. 47-60, 2015.
1
Zhang, F. Zhang, and S. Yang, "Fusion of multispectral and panchromatic images via spatial weighted neighbor embedding," Remote Sensing, vol. 11, p. 557, 2019.
2
Hellweger, P. Schlosser, U. Lall, and J. Weissel, "Use of satellite imagery for water quality studies in New York Harbor," Estuarine, Coastal and Shelf Science, vol. 61, pp. 437-448, 2004
3
Kaur and J. Kaur, "Comparison of image fusion techniques: spatial and transform domain based techniques," International Journal of Engineering And Computer Science, vol. 4, pp. 12109-12112, 2015.
4
Manchanda, "Fusion of Multispectral and Panchromatic Images based on Fourier Filtering in HSV Color Space." International Journal of Trend in Scientific Research and Development, vol.1, no.4, pp.632-635, 2017
5
Li, L. Jing, Y.Tang, and L. Wang, “An image Fusion method based on image segmentation for high-resolution remotely-sensed imagery,” Remote Sensing, vol.10, no.5, pp.790, 2018
6
Ling, M. Ehlers, E.L. Usery and M. Madden, “FFT-enhanced IHS transform method for fusing high-resolution satellite images,” ISPRS Journal of photogrammetry and Remote Sensing, vol. 61, no.6, pp.381-392, 2018
7
Denipote, J.G. and Paiva, M.S.V., “A Fourier transform-based approach to fusion high spatial resolution remote sensing images,”Sixth Indian Conference on Computer Vision, Graphics & Image Processing, IEEE,179-186, 2008
8
Safdarinezhad, A. Rahmanizadeh, , M. Valadan Zoej, M. Mokhtarzade and M. Jannati, “Robust method for ikonos imagery fusion in frequency domain,” International Conference on Advancements in Electronics and Power Engineering, pp.103-108, 2011.
9
Hu, B. Xiangli, L. Su and Y. Yuan, “Fusion of multispectral and panchromatic images using lab transform based on Fourier filtering,” International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IEEE, pp.3384-2287, 2012.
10
Bashiropur, M. Valadan Zoej and Y. Maqsoudi, “FFT-PCA method for fusing remote sensing imagery,” Engineering Journal of Geospatial Information Technology, vol.5, no.2, pp.123-140, 2017, (in persian).
11
P.S. Naidu, “Multi-resolution image fusion by FFT,” International Conference on Image Information Processing, IEEE, pp.1-6, 2011.
12
G. Kumar, S.K. Sahoo, and P.K. Meher, “50 years of fft algorithms and applications,”Circuits, Systems, and Signal Processing, pp.1-34, 2019.
13
S. Shaikh, A. Choudhry and R. Wadhwani, “Analysis of digital image filters in frequency domain,” International Journal of Computer Applications, vol.140, no. 6, pp.12-19, 2016.
14
Sonnad, “A survey on fusion of multi spectral and panchromatic images for high spatial and spectral information,” In 2016 International Conference on Wireless Communications, Signal Processing and Networking (WiSPNET) IEEE, pp.177-180, 2016.
15
Trstenjak, S. Mikac and J. Trstenjak, “The framework for fast skew angle detectionand auto correction of scanned documents,” Annals of DAAAM & Proceedings vol. 29, pp.0486-494, 2018.
16
Garzelli, F. Nencini and L. Capobianco, “Optimal MMSE pan sharpening of very high resolution multispectral images,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 46, no. 1, pp. 228-236, 2008.
17
Zhong, B. Yang, G. Huang, F. Zhong and Z. Chen, “Remote sensing image fusion with convolutional neural network, ” Sensing and Imaging, vol.17, no.1, p.10, 2016.
18
Jagalingam and A.V. Hegde, “A review of quality metrics for fused image,” International Conference on Water Resources, Costal and Ocean Engineering (ICWRCOE), pp.133-142, 2015.
19
Boztoprak, “An alternative image quality assessment method for blurred images,” Balkan Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 4, no.1, , pp.46-50, 2016.
20
A. Al-Wassai, N.V. Kalyankar, “A novel metric approach evaluation for the spatial enhancement of pansharpened images,” arXiv preprint arXiv: 1207.5064, 2012.
21
Pohl and J. Van Genderen, Remote Sensing Image Fusion: A Practical Guide, Crc Press, p.158-159, 2016.
22
Pistonesi, J.Martinez, S. Ojeda and R.Vallejos, “Structural similarity metrics for quality image fusion assessment: Algorithms,”Image Processing on Line, pp. 345-368, 2018.
23
Alparone, B. Aiazzi, S. Baronti and A. Garzelli, Remote sensing image fusion, ser. Signal and Image Processing of Earth Observations. Boca Raton, FL: CRC Press, 2015.
24
Dou, “Image degradation for quality assessment of pan-sharpening methods,”Remote Sensing, vol.10, no.1, p. 154, 2018.
25
Makandar and B. Halalli, “Image enhancement techniques using highpass and lowpass filters,” International Journal of Computer Applications, vol.109, no.14, pp.12-15, 2015.
26
Dogra and D. Ayush, “Performance comparison of gaussian and elliptic high pass filter,” International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research, Vol. 3, No.1, pp. 93-96, 2015.
27
Patanavijit, “performance analysis of digital fir lp filter implementation based on 5 window techniques: rectangular, barlett, hann, hamming and blackman,” International Journal of Simulation-Systems, Science & Technology, Vol. 20, No. 3, pp.11.1-11.6, 2019.
28
Jadhav, “image fusion based on wavelet transform,” International Journal of Engineering Research, vol.3, no.7, pp.442-445, 2014.
29
R. Pandit and R. J. Bhiwani, “Image fusion in remote sensing applications: A review,” International journal of computer applications,vol.120, no.10, pp. 22-32, 2015.
30
Welch and W, Ahlers, “Merging multiresolution SPOT HRV and Landsat TM data,” Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, vol.53, no.3, pp.301-303, 1987.
31
J. Vrabel, P. Doraiswamy and A. Stern, “Application of hyperspectral imagery resolution improvement for site-specific farming,” In ASPRS 2002 Conference Proceedings, 2002.
32
ORIGINAL_ARTICLE
بهکارگیری یک رویکرد جامع ترجیح محور نوین در طراحی مفهومی سامانه حامل فضایی
در طراحی، ایجاد یک زبان مشترک میان موضوعات مختلف مهندسی، درنظر گرفتن ترجیحات ذهنی طراح/مشتری و بهرهگیری کامل از مزایای روشهای MDO؛ ازمهمترین فاکتورهابرای دستیابی به نتایج منطقی میباشد.دراین مقاله،یک رویکرد جامع ترجیحمحور طراحی ارائه میشودکه تلاش دارددرساختاری دومرحلهای و با بهرهگیری از دوبهینهساز تودرتو،شاخصهای انتزاعی راکه درقالب بیشینهسازی مفهوم رضایت طراح/مشتری بیان میگردند،درکناراهداف عملیاتی که درقالب یک معیار کارایی فرمولبندی میشود؛تامین نماید.درمرحله اول روشCPD، بابهرهگیری ازمفهوم رضایت،ترجیحات ذهنی طراح/مشتری درقالب روابط فازی بهشکل شاخصهای الزامی و آرمانی تعریف میگردند.از آنجایی که نتایج حاصل از این مرحله، غیردقیق هستند؛درمرحله دوم تلاش میشودتاباتعریف یک معیارکارایی و تبیین پارامترهای نگرش،مصالحههای لازم درجهت ارضای ترجیحات طراح/مشتری بهمنظور دستیابی به یک طرح بهینه انجام پذیرد.روش مذکوردرطراحی یک حامل برای ارسال محموله 1200کیلوگرمی به مدار 750 کیلومتری پیادهسازی شده است.برای ارزیابی پاسخها، فرآیند طراحی حامل با استفاده از رویکردMDOوچارچوب همهباهم(AAO) نیز انجام گرفته است.مقایسه نتایج نشان میدهد که علیرغم بیشتر بودن جرم حامل طراحی شده به روشCPD،رضایت سراسری این طرح بیشتربوده وترجیحات طراح/مشتری ارضا شدهاند.
https://jsst.ias.ir/article_122464_d855d548558a29adf6dfb1675726994e.pdf
2021-09-23
39
50
10.22034/jsst.2021.1251
روش جامع ترجیح محور
حامل فضایی
معیار کارایی
رضایت
منطق فازی
بهینه سازی
حجت
طائی
hojattaie@gmail.com
1
استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
محمود
حقیقت اصفهانی
haghighat@mut-es.ac.ir
2
مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
AUTHOR
سجاد
یادگاری دهکردی
s.dehkordi@dena.kntu.ac.ir
3
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
Cogan, Systems Engineering - Practice and Theory, Croatia: InTech Publication, 2012.
1
Roshanian, M. Ebrahimi, "Latin hypercube sampling applied to reliability-based multidisciplinary design optimization of a launch vehicle", Aerospace Science and Technology, Vol. 28, No. 1, pp.297-304, 2013.
2
M. Mirshams, H. Karimi, H. Naseh, "Multi-Stage Liquid Propellant Launch Vehicle Conceptual Design (LVCD) Software, Based on Multi-Parameter Optimization Idea", Journal of Space Science and Technology, Vol. 1, No. 2, 2008. (In Persian)
3
Ullah, D.Q. Zhou, P. Zhou, M. Hussain and M. Amjad Sohail. "An approach for space launch vehicle conceptual design and multi-attribute evaluation." Aerospace science and technology, Vol. 25, No. 1, pp. 65-74, 2013.
4
Roshanian, M. Ebrahimi, E. Taheri, A. A. Bataleblu, "Multidisciplinary design optimization of space transportation control system using genetic algorithm", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, Vol. 228, No. 4, pp. 518-529, 2014.
5
R. Martins, A. B. Lambe, "Multidisciplinary design optimization: a survey of architectures", AIAA journal, Vol. 51, No. 9, pp. 2049-2075, 2013.
6
Dupont, A. Tromba, S. Missonnier, "Multidisciplinary system optimisation on the design of cost effective space launch vehicle." World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 2017, 2017.
7
Mirshams, J. Roshanian, S. Yadegari D., A. A. Bataleblu, "Launch vehicle collaborative robust optimal design with multiobjective aspect and uncertainties," Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 11, pp. 339-350, 2016. (In Persian)
8
M. Hashemi D., H. Darabi, J. Roshanian, "Comparison between traditional method (statistical method) and multidisciplinary optimization method (aao) in designing of a lightweight liquid propellant LV", Journal of Space Science and Technology, Vol. 5, No. 1, 2012.
9
F. Brown, J. R. Olds, "Evaluation of multidisciplinary optimization techniques applied to a reusable launch vehicle," Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 43, No. 6, pp. 1289-1300, 2006.
10
Chhabra, M. R. Emami, "Aholistic approach to concurrent engineering and its application to robotics", Concurrent Engineering, Vol. 22, No. 1, pp. 48-61, 2014.
11
Chhabra, M. R. Emami, "A holistic concurrent design approach to robotics using hardware-in-the-loop simulation", Mechatronics, Vol. 23, No. 3, pp. 335-345, 2013.
12
M. R. Emami, I. B. Türksen, A. A. Goldenberg, "A unified parameterized formulation of reasoning in fuzzy modeling and control", Fuzzy sets and systems, Vol. 108, No. 1, pp. 59-81, 1999.
13
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل دینامیکی و بررسی پایداری تیر انعطاف پذیر ترک دار متصل به پایه چرخان
در این مقاله رفتار ارتعاشات آزاد، اجباری و پایداری یک سازه انعطافپذیر بلند ترک دار با پایه دوار با استفاده از روش هوموتوپی پرتوربیشن بررسی شده است. ترک در مسئله حاضر با استفاده از المان فنر پیچشی بر روی سازه ای که از تئوری اویلر برنولی تبعیت میکند مدلسازی شده است. معادلات غیرخطی حرکت سیستم با لحاظ تغییرشکلهای خارج صفحه ای و نیروهای گریز از مرکز و با بکارگیری حساب تغییرات و روش مودهای فرضی استخراج شده است. با اعمال روش گلرکین بعد زمانی به صورت یک معادله دیفرانسیل مرتبه دوم غیرخطی در حوزه زمان تبدیل میشود. نتایج به ازاء تغییر پارامترهایی از جمله سرعت دوران، موقعیت و سفتی ترک در قالب نمودارهای پاسخ زمانی، نمودار فازی و دوشاخگی بررسی و تحلیل شده است. نشان داده شده است که با افزایش سرعت زاویه ای، یک نیروی کششی در امتداد محور سازه ایجاد شده که منجر به استحکام تیر ترکدار، حرکت نمودار دوشاخگی بسمت راست و تغییر رفتار غیرخطی سیستم میشود.
https://jsst.ias.ir/article_119290_0123f7c01d56592838a9f881d0c5a0f8.pdf
2021-09-23
51
63
10.22034/jsst.2021.1296
مودهای فرضی
ترک
هوموتوپی پرتوربیشن
ارتعاشات غیرخطی
تحلیل پایداری
میلاد
عظیمی
azimi.m@ari.ac.ir
1
استادیار گروه پژوهشی طراحی وسایل فضایی، پژوهشکده سامانه های فضانوردی، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری
LEAD_AUTHOR
صمد
مرادی
s.moradi@iau-tnb.ac.ir
2
دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران
AUTHOR
[1] J. Zeng, K. Chen, H. Ma, T. Duan, and B. Wen, "Vibration response analysis of a cracked rotating compressor blade during run-up process," Mech. Sys. and Signal Proc., vol. 118, pp. 568-583, 2019.
1
[2] S. Salighe and H. Mohammadi, "Semi-active nonlinear vibration control of a functionally graded material rotating beam with uncertainties, using a frequency estimator," Com. Str., vol. 210, pp. 367-380, 2019.
2
[3] S. El Arem, "Nonlinear analysis, instability and routes to chaos of a cracked rotating shaft," Nonlinear Dynamics, vol. 96, pp. 667-683, 2019.
3
[4] J. W. Lee and J. Y. Lee, "In-plane bending vibration analysis of a rotating beam with multiple edge cracks by using the transfer matrix method," Meccanica, vol. 52, pp. 1143-1157, 2017.
4
[5] B. Li, H. Ma, X. Yu, J. Zeng, X. Guo, and B. Wen, "Nonlinear vibration and dynamic stability analysis of rotor-blade system with nonlinear supports," Arch. of App. Mech., vol. 89, pp. 1375-1402, 2019.
5
[6] Y. Li, S. B. Mulani, R. K. Kapania, Q. Fei, and S. Wu, "Nonstationary random vibration analysis of wing with geometric nonlinearity under correlated excitation," J. of Air., vol. 55, pp. 2078-2091, 2018.
6
[7] Y. Lu, Q. Shao, M. Amabili, H. Yue, and H. Guo, "Nonlinear vibration control effects of membrane structures with in-plane PVDF actuators: A parametric study," Int. J. of Non. Mech., p. 103466, 2020.
7
[8] E. Esmailzadeh, D. Younesian, and H. Askari, "Analytical methods in nonlinear oscillations," Netherlands: Springer, 2018.
8
[9] G. Sobamowo and A. Yinusa, "Power Series-Aftertreatment Technique for Nonlinear Cubic Duffing and Double-Well Duffing Oscillators," J. of Com. App. Mech., vol. 48, pp. 297-306, 2017.
9
[10] M. Islam and E. Yankson, "Boundedness and stability in nonlinear delay difference equations employing fixed point theory," Elec. J. of Qual. The. of Diff. Eq., vol. 26, 2005.
10
[11] A. Cardona, A. Lerusse, and M. Geradin, "Fast Fourier nonlinear vibration analysis," Comp. Mech, vol. 22, pp. 128-142, 1998.
11
[12] D. Adair and M. Jaeger, "Simulation of tapered rotating beams with centrifugal stiffening using the Adomian decomposition method," Applied Math Mod, vol. 40, pp. 3230-3241, 2016.
12
[13] N. Rubinstein and J. T. Stadter, "Bounds to bending frequencies of a rotating beam," J. of the Franklin Ins., vol. 294, pp. 217-229, 1972.
13
[14] M. Gómez, C. Castejón, and J. García-Prada, "Crack detection in rotating shafts based on 3× energy: Analytical and experimental analyses," Mech. and Mach. Th., vol. 96, pp. 94-106, 2016.
14
[15] A. Yashar, N. Ferguson, and M. Ghandchi-Tehrani, "Simplified modelling and analysis of a rotating Euler-Bernoulli beam with a single cracked edge," J. of S. and Vib., vol. 420, pp. 346-356, 2018.
15
[16] B. Panigrahi and G. Pohit, "Effect of cracks on nonlinear flexural vibration of rotating Timoshenko functionally graded material beam having large amplitude motion," Proc. of the Inst. of Mech. Eng., Part C, vol. 232, pp. 930-940, 2018.
16
[17] V. Panchore and R. Ganguli, "Quadratic B-spline finite element method for a rotating nonuniform Euler–Bernoulli beam," International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics, vol. 19, pp. 340-350, 2018.
17
[18] J. Latalski, J. Warminski, and G. Rega, "Bending–twisting vibrations of a rotating hub–thin-walled composite beam system," Math. and Mech. of Solids, vol. 22, pp. 1303-1325, 2017.
18
[19] S. Kitipornchai, L. Ke, J. Yang, and Y. Xiang, "Nonlinear vibration of edge cracked functionally graded Timoshenko beams," Journal of sound and vibration, vol. 324, pp. 962-982, 2009.
19
[20] M. J. Khodaei, A. Mehrvarz, N. Candelino, and N. Jalili, "Theoretical and experimental analysis of coupled flexural-torsional vibrations of rotating beams," in ASME Dyn. Sys. and Con. Conf., 2018.
20
[21] C. Karaagac, H. Öztürk, and M. Sabuncu, "Free vibration and lateral buckling of a cantilever slender beam with an edge crack: experimental and numerical studies," J. of S. & Vib., vol. 326, pp. 235-250, 2009.
21
[22] J. Gawryluk, A. Mitura, and A. Teter, "Dynamic response of a composite beam rotating at constant speed caused by harmonic excitation with MFC actuator," Com. Str., vol. 210, pp. 657-662, 2019.
22
[23] J. Chen and Q.-S. Li, "Vibration characteristics of a rotating pre-twisted composite laminated blade," Com. Str., vol. 208, pp. 78-90, 2019.
23
[24] M. Afshari and D. J. Inman, "Continuous crack modeling in piezoelectrically driven vibrations of an Euler–Bernoulli beam," J. of Vib. and Con., vol. 19, pp. 341-355, 2013.
24
[25] S.-Q. An, H.-L. Zou, Z.-C. Deng, and W.-P. Hu, "Dynamic analysis on hub–beam system with transient stiffness variation," Int. J. of Mech. Sci, vol. 151, pp. 692-702, 2019.
25
[26] A. Beléndez, A. Hernández, T. Beléndez, M. L. Alvarez, S. Gallego, M. Ortuño, et al., "Application of the harmonic balance method to a nonlinear oscillator typified by a mass attached to a stretched wire," J. of S.& Vib., vol. 302, pp. 1018-1029, 2007.
26
[27] D. Younesian, H. Askari, Z. Saadatnia, and M. KalamiYazdi, "Frequency analysis of strongly nonlinear generalized Duffing oscillators using He’s frequency–amplitude formulation and He’s energy balance method," Com. & Math. with App., vol. 59, pp. 3222-3228, 2010.
27
[28] M. Ghadiri and M. Safi, "Nonlinear vibration analysis of functionally graded nanobeam using homotopy perturbation method," Adv. in App. Math. and Mech., vol. 9, pp. 144-156, 2017.
28
[29] K. Manimegalai, S. Z. CF, P. Bera, P. Bera, S. Das, and T. Sil, "Study of strongly nonlinear oscillators using the Aboodh transform and the homotopy perturbation method," The Eur. Phy. J. Plus, vol. 134, p. 462, 2019.
29
[30] M. Shishesaz, M. Shariati, A. Yaghootian, and A. Alizadeh, "Nonlinear Vibration Analysis of Nano-Disks Based on Nonlocal Elasticity Theory Using Homotopy Perturbation Method," Int. J. of App. Mech., vol. 11, p. 1950011, 2019.
30
[31] A. A. Yazdi, "Nonlinear aeroelastic stability analysis of three-phase nano-composite plates," Mechanics Based Design of Structures and Machines, vol. 47, pp. 753-768, 2019.
31
[32] A. Allahverdizadeh, R. Oftadeh, M. Mahjoob, and M. Naei, "Homotopy perturbation solution and periodicity analysis of nonlinear vibration of thin rectangular functionally graded plates," Acta Mech. Solida Sinica, vol. 27, pp. 210-220, 2014.
32
[33] P. Gonçalves, F. Silva, and Z. Del Prado, "Low-dimensional models for the nonlinear vibration analysis of cylindrical shells based on a perturbation procedure and proper orthogonal decomposition," J. of S. & Vib., vol. 315, pp. 641-663, 2008.
33
[34] S. S. Rao, Vibration of continuous systems vol. 464: Wiley Online Library, 2007.
34
[35] S. Liao, Beyond perturbation: introduction to the homotopy analysis method: CRC press, 2003.
35
ORIGINAL_ARTICLE
کاربرد الگوریتم qEKF در تخمین وضعیت ماهواره با استفاده از حسگرهای مغناطیسی و خورشید
با توجه به پیشرفت روزافزون صنایع هوافضایی به خصوص صنعت ماهوارهای کشور در سالهای اخیر توجه زیادی به مسئله تعیین وضعیت ماهواره صورت گرفته است. تعیین وضعیت ماهواره به روشهای گوناگونی از قبیل: رادیویی، راداری، روش نوری، روش GPS، روش q، و روش فیلتر کالمن انجام میگیرد که هرکدام از این روشها مزایا و معایبی دارند. با توجه به اختلالات موجود در فضا، دقت بالا در تعیین وضعیت، روشهای مختلف برای بهدست آوردن دقت تعیین وضعیت مناسب ماهواره، دستیابی مطلوب به موقعیت و سرعت و زمان ماهواره جزء اولویتهای تعیین وضعیت ماهواره به شمار میآیند. با این اوصاف، در این مقاله ابتدا مروری بر انواع روش های تخمین وضعیت ماهواره صورت گرفته است و سپس به بررسی عملکرد و روابط روشها پرداخته شده است. تأکید این مقاله بر روی بررسی مزایا و معایب روش qEKFبا سایر روشهای موجود میباشد.
https://jsst.ias.ir/article_128019_689d9a713481b6e79d6bbf6fbc1e7fad.pdf
2021-09-23
65
73
10.22034/jsst.2021.1128
کلیدواژگان : ماهواره
تعیین وضعیت
تخمین وضعیت
الگوریتم qEKF
فیلترکالمن
روش q
عباس
سعیدی
rahbar_nas@mut.ac.ir
1
مجتمع دانشگاهی برق و کامیپوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
AUTHOR
ناصر
رهبر
rahbar_nas@mut.ac.ir
2
مجتمع دانشگاهی برق و الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران
LEAD_AUTHOR
محمدعلی
علیرضاپوری
maa_pouri@mut.ac.ir
3
مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی ملاک اشتر، تهران، ایران
AUTHOR
[1] J. C. Springmann, "Satellite Attitude Determination with Low-Cost Sensors," 2013.
1
[2] A. Hossein Adami and M. Nosratollahi, "Introducing of Attitude Determination System of a LEO Satellite with
2
Orbital Maneuver Mission," Journal of Space Sciense and Technology (JSST), vol 4. no. 4, pp. 1-10, 2012.
3
[3] P. Moonjelly, M. Ambalavanan, D. Filmer, and J.Longuski, "Development of a low-cost, low-power attitude determination system for a nano-satellite," in AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit, 2018, p. 6933.
4
[4] B. Hou, Z. He, H. Zhou, and J. J. I. C. J. o. A. S. Wang,"Integrated design and accuracy analysis of star sensor and gyro on the same benchmark for satellite attitude determination system," vol. 6, no. 4, pp. 1074-1080, 2019.
5
[5] S. Judd et al., "Attitude determination and control system (ADCS), sun sensor, and star tracker," ed: Google Patents, 2019.
6
[6] S. Sabzevari, A. Vali, M. H. Ferdowsi, M. R. J. I. R. Arvan, Sonar, and Navigation, "Observability analysis and design of two nested filters for the satellite attitude estimation with magnetometer-only," vol. 14, no. 4, pp. 607-618, 2020.
7
[7] T. N. T. Nguyen, K. L. Cahoy, and M. K. Quadrino, "Attitude determination using earth horizon sensors," ed: Google Patents, 2019.
8
[8] A. M. Tavakoli, A. Faghihi and S. Mohammad M.Dehghan, "Sun Vector and Magnetic Vector Simulation for Hardware in the Loop Tests," vol. 10, no. 1, pp. 47-53, 2017.
9
[9] M. H. J. N. Y. Kaplan, John Wiley and I. Sons, . 427 p.,"Modern spacecraft dynamics and control," 1976.
10
[10] T. Ainscough, R. Zanetti, and J. Christian, "Q-Method Extended Kalman Filter," Journal of Guidance, Control,and Dynamics, vol. 38, pp. 752-760, 04/01 2015.
11
[11] H. D. J. A. j. Black, "A passive system for determining the attitude of a satellite," vol. 2, no. 7, pp. 1350-1351, 1964.
12
[12] G. Wahba, "A least squares estimate of satellite attitude," SIAM Review, vol. 7, no. 3, pp. 409-409,1965.
13
[13] J. Keat, "Analysis of least-squares attitude determination routine DOAOP," Technical Report CSC/TM-77/6034,Comp. Sc. Corp1977.
14
[14] X. Chen, L. Cao, P. Guo, and B. J. I. T. Xiao, "A higher-order robust correlation Kalman filter for satellite attitude estimation," 2019.
15
[15] N. Li, W. Ma, W. Man, L. Cao, and H. J. T. J. o. N.Zhang, "Multiple Robust High-degree Cubature Kalman Filter for Relative Position and Attitude Estimation of Satellite Formation," Published online by Cambridge University Press, vol. 72, no. 5, pp. 1254-1274, 2019.
16
[16] A. Junoh, S. Yaacob, M. Hasan, and N. Hamzah, "The study of particle filter for satellite angular rate estimation without rate sensor measurement," MATEC Web of Conferences, vol. 150, 2018.
17
[17] C. Hajiyev and D. M. Guler, "Review on gyroless attitude determination methods for small satellites,"Progress in Aerospace Sciences, vol. 90, pp. 54-66,2017.
18
ORIGINAL_ARTICLE
تخمین خطای موقعیت سیستم ناوبری اینرسی از طریق تلفیق با سامانه تصویری
مسئله اصلی مورد مطالعه در این مقاله، تخمین خطای موقعیت سیستم ناوبری اینرسی از طریق تلفیق با دادههای سامانهی بینایی است. بستر مورد مطالعه، یک فضاپیمای بازگشتی است که باید موقعیت خود را نسبت به یک نقطه فرود از پیش تعیین شده، بطور دقیق اندازهگیری کند. فرض شده است که فضاپیما از یک سیستم ناوبری ماهوارهای کمکی بهره میگیرد. بنابراین در مواقعی که سیگنال ماهوارهها قطع شوند یا در حالتی که فرود بر یک سکوی دریایی متحرک موردنظر باشد، دادههای سیستم ناوبری تصویری، جایگزین اطلاعات سیستم ناوبری ماهوارهای شده و باعث بهبود دقت سیستم ناوبری فضاپیما میشوند. برای تلفیق اطلاعات سیستم ناوبری اینرسی و دادههای سیستم تصویری از فیلترکالمن توسعهیافته استفاده شده است. ضمن آن که دادههای خروجی سیستم تصویری به منظور استفاده در معادلات اندازهگیری فیلتر کالمن، ابتدا به وسیله فیلتر حداقل مربعات بازگشتی مورد پردازش قرار میگیرند. روابط مربوطه آورده شده و براساس نتایج شبیهسازی نرمافزاری، کارایی روش پیشنهادی نشان داده شده است.
https://jsst.ias.ir/article_119299_973ac325413631488ef0d6ecc86aee01.pdf
2021-09-23
75
90
10.22034/jsst.2020.1270
ناوبری اینرسی
ناوبری تلفیقی
ناوبری به کمک تصویر
بینایی ماشین
محسن
شامیرزایی
emumuc@yahoo.com
1
آزمایشگاه تحقیقات فضایی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
مهران
میرشمس
mirshams@kntu.ac.ir
2
دانشیار، آزمایشگاه تحقیقات فضایی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] S. Y. Chen, "Kalman Filter for Robot Vision: A Survey," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 11, pp. 4409-4420, 2012..
1
[2] S. I. Roumeliotis, A. E. Johnson and J. F. Montgome, "Augmenting inertial navigation with image-based motion estimation," in Proceedings IEEE International Conference on Robotics and Automation, (Cat. No.02CH37292), 2002.
2
[3] A. Benedetti and P. Perona, "Real-time 2-D feature detection on a reconfigurable computer.," in IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, (Cat. No.98CB36231), 1998.
3
[4] L. S. Cui and H. Cui, "Vision-aided inertial navigation for pinpoint planetary landing," Aerospace Science and Technology, vol. 11, no. 6, pp. 499-506, 2007.
4
[5] A. I. Mourikis and S. I. Roumeliotis., "A Multi-State Constraint Kalman Filter for Vision-aided Inertial Navigation," in IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2007.
5
[6] J. Ming, "A precise vision-based navigation method for autonomous soft landing of lunar explorer," 2007.
6
[7] D. S. Bayard and P. B. Brugarolas, , "On-board vision-based spacecraft estimation algorithm for small body exploration," in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 44, no. 1, pp. 243-260, 2008.
7
[8] F. M. Mirzaei and S. I. Roumeliotis, , "A Kalman Filter-Based Algorithm for IMU-Camera Calibration: Observability Analysis and Performance Evaluation," IEEE Transactions on Robotics, pp. 1143-1156, 2008.
8
[9] N. Trawny, "Vision-aided inertial navigation for pin-point landing using observations of mapped landmarks," Journal of filed Robotic, vol. 24, pp. 357-378, 2007.
9
[10] C. Yang, A. Johnson and I. Matthies, "MER-DIMES: a planetary landing application of computer vision," in Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, (CVPR'05), 2005.
10
[11] A. L. Mourikis, "Vision-Aided Inertial Navigation for Spacecraft Entry, Descent, and Landing, 2009," IEEE Transactions on Robotics, vol. 25(2), pp. 264-280, 2009.
11
[12] C. Harris and M. Stephens, "A Combined Corner and Edge Detector," in 4th Alvey Vision Conference. p. 147--151, 1988.
12
[13] S. Muñoz, J. Christian and E. G. Lightsey, "Development of an End to End Simulation Tool for Autonomous Cislunar Navigation," in AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2009.
13
[14] D. Conway and J. L. Junkins, Real-time Mapping and Localization under Dynamic Lighting for Small-body Landings, Univelt Inc, 2015.
14
[15] J. Li and H. Cui, "Vision-aided inertial navigation for pin-point landing on Mars," in 2nd International Conference on Intelligent Control and Information Processing, 2011.
15
[16] B. V. Pham, "Fusion of Visual Odometry and Landmark Constellation Matching for Spacecraft Absolute Navigation : Analysis and Experiments," in SEMANTIC Scholar, 2011.
16
[17] U. Galassi, "Landmark Detection for Autonomous Spacecraft Landing on Mars." Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2011.
17
[18] H. Bay, "Speeded-Up Robust Features (SURF)," Computer Vision and Image Understanding, vol. vol.110, no. 3, pp. 346-359, 2008.
18
[19] S. Bras, "A Nonlinear Attitude Observer Based on Active Vision and Inertial Measurements," IEEE Transactions on Robotics, vol. 27, no. 4, pp. 664-677, 2011.
19
[20] P. Silson and V. Sazdovski, "INS velocity aiding using bearing-only measurements of unknown landmarks," AIAA 2011.
20
[21] A. Johnson and T. Ivanov, "Analysis and Testing of a LIDAR-Based Approach to Terrain Relative Navigation for Precise Lunar Landing," in AIAA Guidance, Navigation, and Control, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2011.
21
[22] C. Troiani and A. Martinelli, "Vision-aided inertial navigation using virtual features," in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2012.
22
[23] V. Indelman, "Real-Time Vision-Aided Localization and Navigation Based on Three-View Geometry," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 48, no.3, pp. 2239-2259, 2012.
23
[24] M. Li and A. I. Mourikis, "High-precision, consistent EKF-based visual-inertial odometry," The International Journal of Robotics Research, vol. 32, no.6, pp. 690-711, 2013.
24
[25] S. Omari and G. Ducard, "Metric visual-inertial navigation system using single optical flow feature," in European Control Conference (ECC), 2013.
25
[26] N. Rowell, S. Parkes and M. Dunstan, "Image Processing for Near Earth Object Optical Guidance Systems," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 49, no.2, pp. 1057-1072, 2013.
26
[27] G. Panahandeh, and M. Jansson, "Vision-Aided Inertial Navigation Based on Ground Plane Feature Detection," IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 19, no. 4, pp. 1206-1215, 2014.
27
[28] W. Shao, "Stable estimation of horizontal velocity for planetary lander with motion constraints," IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, vol. 2, no.2, pp. 198-206, 2015.
28
[29] J. Morel and G. Yu, "ASIFT: A New Framework for Fully Affine Invariant Image Comparison," SIAM Journal on Imaging Sciences, vol. 2, no.2, pp. 438-469., 2009.
29
[30] A. Mal, "Vision based terrain relative navigation sensor," in International Conference on Trends in Automation, Communications and Computing Technology (I-TACT-15), 2015.
30
[31] T. J. Steiner, T. M. Brady and J. A. Hoffman., "Graph-based terrain relative navigation with optimal landmark database selection," in IEEE Aerospace Conference, 2015.
31
[32] V. Sazdovski, A. Kitanov and I. Petrovic, "Implicit observation model for vision aided inertial navigation of aerial vehicles using single camera vector observations," Aerospace Science and Technology, vol. 40, pp. 33-46, 2015.
32
[33] L. Wang and Y. Xia, "Observability analysis of Mars entry integrated navigation," Advances in Space Research, vol. 56, no.5, pp. 952-963, 2015.
33
[34] Z. Yu, R. Xu and P. Cui, "A Multi Sensor Based Integrated Navigation for Pin-Point Landing on Mars," in AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2015.
34
[35] A. Moeini and M. Namvar, "Global attitude/position estimation using landmark and biased velocity measurements," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 52, no.2, pp. 852-862, 2016.
35
[36] M. Yu, "Database construction for vision aided navigation in planetary landing," Acta Astronautica, vol. 140, pp. 235-246, 2017.
36
[37] D. G. Lowe, "Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints," vol. 60, pp. 91-110, 2004.
37
[38] Mohsen Shamirzaei, "Improving the Accuracy of Navigation System During Spacecraft Entry, Descent, and Landing using Optical Image Registration," M.Sc. Thesis, Aerospace Research Institute, Supervisors, Dr. Peiman Aliparast, Dr. Meysam Mohammadi Amin, 2016.
38
[39] M. Shamirzaei, M. Mohammahi Amin and P. Aliparast, "Improving the Accuracy of inertial Navigation System using Image Registration," in 27th Annual International Conference of Iranian Society of Mechanical Engineering, ISME2019, 7th Conference on Thermal Power Plants, Tehran, 2019.
39
[40] N. Aboelmagd, B. K. Tashfeen and G. Jacques , Fundamentals of Inertial Navigation, Satellite-based Positioning and their Integration, Springer Heidelberg New York Dordrecht London: Springer, 2013.
40
[41] А. А. Лебедев and Н. Ф. Герасюта , Баллистика Ракет, москва: Машиностроение, 1970.
41
ORIGINAL_ARTICLE
تصویربرداری از هدف زمینی در حال حرکت توسط رادار دهانه مصنوعی مبتنی بر نمایش تنک
امروزه علاقه روزافزونی مبنی بر استفاده از رادار دهانه مصنوعی(SAR) در کاربرد آشکارسازی اهداف متحرک زمینی (GMTI ) و تصویربرداری از اهداف متحرک زمینی ( (GMTIm برای هر دو کاربرد نظامی و غیر نظامی وجود دارد.از آنجا که SAR برای تصویربرداری از صحنه ثابت طراحی شده است، تصویر SAR از هدف در حال حرکت مات و جابهجا میشود. از اینرو برای به دست آوردن تصویر با وضوح بالا در این مقاله از یک الگوریتم جدید استفاده شده است که چارچوب آن مبتنی بر یادگیری بیزی تنک (SBL) است. برای ارزیابی کیفیت تصاویر، از نسبت هدف به کلاتر (TCR) و آنتروپی شانون استفاده شده است که معمولاً برای ارزیابی تصویر رادار دهانه مصنوعی استفاده میشود. الگوریتم پیشنهادی TCR تصویر را در مقایسه با روشهای متداول در حدود 10dB افزایش و آنتروپی تصویر را به مقدار 60%کاهش میدهد.
https://jsst.ias.ir/article_119300_18ab90dd5473763f7453b56e5af23e72.pdf
2021-09-23
91
100
10.22034/jsst.2021.1272
رادار دهانه مصنوعی(SAR)
آشکارسازی اهداف متحرک زمینی(GMTI)
تصویربرداری از اهداف متحرک زمینی(GMTIm )
یادگیری بیزی تنک(SBL)
توزیعLV
روش VB-EM
سیده اندیشه
معزی
moezzi.am@yahoo.com
1
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر ,دانشگاه شیراز,شیراز,ایران
LEAD_AUTHOR
محمدعلی
مسندی شیرازی
masnadi@shirazu.ac.ir
2
استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر،دانشگاه شیراز،شیراز،ایران
AUTHOR
1. Mensa, High Resolution Radar Imaging, Norwood, MA, USA:Artech House, 1981.
1
2. Ian, F. Cumming and H. Wong, Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data: Algorithms and Implementation, Artech House: London, 2005.
2
3. Candes and T. Tao, “Decoding by linear programming,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 51, no. 12, pp. 4203-4215, 2005.
3
4. Cetin, “Feature –enhanced synthetic aperture radar imaging, PhD dissertation, College of Engineering, Boston University, Boston, MA, USA, 2001.
4
5. Ji, Y. Xue and L. Carin, “Bayesian compressive sensing,” IEEE Trans. Signal Process, vol. 56, no. 6, pp. 2346–2356, 2008.
5
6. D. Babacan, R. Molina and A.K. Katsaggelos, “Bayesian compressive sensing using laplace priors,” IEEE Trans. Image Process, vol. 19, no. 1, pp. 53–63, 2010.
6
7. G. Tzikas, C.L. Likas and N.P. Galatsanos, “The variational approximation for bayesian inference,” IEEE Signal Process. Mag. Vol. 25, no. 6, pp. 131–146, 2008.
7
8. K. Moon, “The expectation-maximization algorithm,” IEEE Signal Process. Mag, Vol. 13, no. 6, pp. 47–60, 1996.
8
9. Stojanovic and W.C. Karl, “Imaging of moving targets with multi-static sar using an overcomplete dictionary,” IEEE J. Sel. Topics Signal Process. Vol. 4, no. 1, pp. 164–176, 2010.
9
10. Ji, D. Dunson, and L. Carin, “Multitask compressive sensing,” IEEE Trans Signal Process. Vol. 57, no. 1, pp. 92–106, 2009.
10
11. Lv, G. Bi, C. Wan and M. Xing, “Lv’s distribution: Principle, implementation,properties, and performance,” IEEE Trans. Signal Process, vol. 59, no. 8, pp. 3576–3591, 2011.
11
12. Zhao, L. Wang, G. Bi and L.Yang, “An autofocus technique for highresolution inverse synthetic aperture radar imagery,” IEEE Trans. Geosci.Remote Sens. Vol. 52, no. 10, pp. 6392–6403, 2014.
12
13. Wang, L. Zhao, G. Bi, C. Wan and L.Yang, “Enhanced isar imaging by exploiting the continuity of the target scene,” IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. Vol. 52, no. 9, pp. 5736–5750, 2014.
13
14. Yang and Y. Zhang, “Analysis on the Azimuth Shift of a Moving Target in SAR Image,” Progress In Electromagnetics Research M, vol. 42, pp. 121–134, 2015.
14
15. Hlawatsch and G.F. Bourdeaux-Bartels, “Linear and quadratic timefrequency signal representations,” IEEE Signal Process. Mag.vol. 9, no. 2, pp. 21–67, 1992.
15
16. J. Kragh, “Monotonic iterative algorithm for minimum-entropy autofocus,” in Proc. ASAP Workshop, Jun. 2006, pp. 1–6.
16
17. Zhang, “Resolution enhancement for inversed synthetic aperture radar imaging under low snr via improved compressive sensing,” IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. Vol. 48, no. 10, pp. 3824–3838, 2010.
17
18. Yang, L. Zhao, G. Bi and L. Zhang, “SAR ground moving target imaging algorithm based on parametric and dynamic sparse Bayesian learning,”IEEE Trans. Geosci. Remote Sens, vol. 54, no. 4, pp. 2254–2267, 2016.
18
19. Yang, L. Zhao, S. Zhou and G. Bi , “Sparsity-Driven SAR Imaging for Highly Maneuvering Ground Target by the Combination of Time-Frequency Analysis and ParametricBayesian Learning”, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 10, no. 4, pp. 1453–1465, 2017.
19
20. T. Crockett, “Target Motion Estimation Techniques for single-Channel SAR” (Master’s thesis) Brigham Young University, 2014.
20
21. Chang, H. Tao, G. Sun, Y. Wang and Z. Bao,"A novel multi-angle sar imaging system and method based on an ultrahigh speed platform", Sensors, vol. 19, no. 1701, pp. 1-17, 2019.
21
22. Rahmanizadeh, J. Amini," An Integrated Method for Simulation of Synthetic Aperture Radar (SAR) Raw Data in MovingTarget Detection", Remote sensing, vol. 9, no. 1009, pp.1-19, 2017.
22
23. Chen , Y. Zhou, L. Zhang , C. Lin , Y. Huang and S. Tang, "Ground Moving Target Imaging and Analysis for Near-Space Hypersonic Vehicle-Borne Synthetic Aperture Radar System with Squint Angle", Remote sensing, vol. 10, no. 1966, pp. 1-25, 2018.
23
24. Huang, G. Liao, Y. Zhang, J. Xu, J. Li , "Effective baseline estimation in dual-channel synthetic aperture radar for moving target imaging and relocation", Digital Signal Processing, vol.78. pp. 121-135, 2018.
24
25. Li, C. Zhang , H. Ma, H. Liu, J. Su, and Qi. Liu, An Efficient SAR Ground Moving Target Refocusing Method Based on PPFFT and Coherently Integrated CPF, IEEE Access, vol.7, pp. 114102- 114115, 2019.
25
26. R. Benitz, "High-definition vector imaging", Lincoln Laboratory Journal,Vol.10, no.2, pp.147-170, 1997.
26
27. Cetin, W.C. Karl, and D.A. Castanon," Feature enhancement and ATR performance using nonquadratic optimization-based SAR imaging", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol.39, no.4, pp.1375-1395, 2003.
27
ORIGINAL_ARTICLE
تعیین موقعیت نقطه ای استاندارد (SPP) کینماتیکی در شرایط طوفان ژئو مغناطیسی شدید با استفاده از فیلتر کالمن و مشاهدات کد C/A
در این مقاله، تعیین موقعیت نقطهای استاندارد (SPP) با یک گیرنده تک فرکانسه-کد مبنا (C/A) مورد بحث و بررسی قرار گرفته و کارایی آن به وسیله سنجههای مختلف نشان داده شده است. استفاده از یک گیرنده تک فرکانسه GPS برای بدست آوردن موقعیتهای دقیق با یک چالش اصلی به خاطر بایاسهای محیطی (بخصوص تاثیرات یونسفری) مواجه است که باید مورد بررسی قرار گیرد. هدف اصلی در این مقاله، آن است که یک مدل یونسفری غیر دقیق مانند مدل کلابچر را با مشاهدات غیر دقیق کد (C/A) در شرایط ژئومغناطیسی شدید تلفیق نماید و با استفاده از الگوریتم فیلتر کالمن به دقتهایی در سطح dm برسد. برای این منظور مشاهدات کد C/A را در روزهای 26 فوریه 2018 و 20 دسامبر 2015 در ایستگاه دائمی تهران انتخاب کردیم. نتایج حاصل، نشان میدهد که در شرایط طوفان ژئومغناطیسی شدید می-توان با بکارگیری فیلتر کالمن به دقتی در سطح چند دسی متر دست یافت که در بسیاری از کاربردهای کینماتیکی میتواند پراهمیت باشد.
https://jsst.ias.ir/article_119289_e5d41c2a11c6ea87c27fea9bf2eae3d3.pdf
2021-09-23
101
108
10.22034/jsst.2020.1280
فیلتر کالمن
طوفان ژئومغناطیسی
SPP
GPS
مدل کلابچر
فریدون
نوبخت ارسی
fndr1361@gmail.com
1
دانشکده مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
عبدالرضا
صفری
asafari@ut.ac.ir
2
استاد، دانشکده مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
AUTHOR
امیر
خدابنده
amir.khodabandeh@curtin.edu.au
3
مرکز تحقیقات GNSS، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی کرتین، پرث استرالیا
AUTHOR
1. Bogatin, K. Foppe, P. Wasmeier, T. A. Wunderich, T. Schafer and D. Kogoj, “Evaluation of linear Kalman filter processing geodetic kinematic measurements”, Measurement, vol. 41, pp. 561--578, 2008.
1
2. L. Choy, “An investigation into the accuracy of single frequency precise point positioning," Ph.D. thesis, RMIT University, Australia, 2009.
2
3. V. Demyanov, X. Zhang and X. Lu, “Moderate geomagnetic storm condition, WAAS Alerts and real GPS positioning quality,” Journal of Atmospheric Science Research, vol. 2, no. 1, pp. 10-23, 2019.
3
4. Gamse, F. Nobakht-Ersi and M.A. Sharifi, “Statistical process control of a Kalman filter model”, Sensors, vol. 14, no.10, 18053–18074, 2014.
4
5. Gao and X. Shen, “A new method for carrier phase based precise point positioning navigation”, Journal of the Institute of Navigation, vol. 49m no. 2, pp.109-116, 2002.
5
6. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger and E. Wasle, GNSS Global Navigation Satellite Systems: GPS, Glonass, Galileo & More, Springer Wien, New York, 501 p, 2008.
6
7. J.A. Klobuchar, "Ionospheric time-delay algorithm for single-frequency GPS users," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. AES. 23, no. 3, pp. 325-331, 1987.
7
8. W. Liu, “Positioning performance of single frequency GNSS receivers using Australian regional ionospheric corrections”, MSc. Thesis, Queensland Univ. of Technology, 2016.
8
9. D. Odijk, Fast precise GPS positioning in the presence of ionospheric delays, Publications on geodesy, 52, Netherlands Geodetic Commission, Delft, The Netherlands, 2002.
9
10. S. Subirana, J.M.J. Zornoza and M. Hernandez-Pajares, ESA_GNSS data processing, Vol. I: Fundamentals and Algorithms, ESA Communications, The Netherlands, 2013.
10
11. J.G. Teunissen, and A. Kleusberg, GPS for geodesy, 2nd edition, Springer-Verlag, 1998.
11
12. X. Yu and J. Gao, “Kinematic precise point positioning using multi-constellation global navigation satellite system (GNSS) observations”, ISPRS Int. Geo-Inf, vol.6, no. 6, 2017.
12
13. F. Zumberge, M.B. Heflin, D.C. Jefferson, M.M. Watkins and F.H. Webb, “Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks”, Journal of Geophysical Research, 102, Issue B3, pp.5005-5017,1997.
13
14. Available, [on line]: http://cddis.nasa.gov/gnss/data
14
15. Available, [on line]: https://cdaweb.sci.gscf.nasa.gov/
15
16. Available, [on line]: http://wdc.kugi.kyotou.ac.jp/ dstdir/
16