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.
طراحی زیرمجموعه‌های فضایی: (هدایت، کنترل، سازه و...)
محمد نوابی؛ مجتبی صالحی
دوره 16، شماره 2 ، خرداد 1402، ، صفحه 63-77
چکیده
در یک سامانه هوافضایی، کنترل وضعیت یکی از زیرسیستم‌های اساسی به شمار می‌رود. در این زیرسیستم، تخمین وضعیت کنونی، برای کنترل وضعیت بسیار حائز اهمیت بوده که این مهم با توجه به سنسورهای وضعیت حاصل می‌گردد. امروزه تحقیقات گسترده‌ای برای کاهش هزینه در سامانههای تخمین وضعیت برای کاربردهایی مانند پرنده بدون سرنشین، پلتفرم شبیه‌ساز ...
بیشتر
در یک سامانه هوافضایی، کنترل وضعیت یکی از زیرسیستم‌های اساسی به شمار می‌رود. در این زیرسیستم، تخمین وضعیت کنونی، برای کنترل وضعیت بسیار حائز اهمیت بوده که این مهم با توجه به سنسورهای وضعیت حاصل می‌گردد. امروزه تحقیقات گسترده‌ای برای کاهش هزینه در سامانههای تخمین وضعیت برای کاربردهایی مانند پرنده بدون سرنشین، پلتفرم شبیه‌ساز وضعیت ماهواره و غیره در حال انجام است. برای این منظور سنسورهای تولید شده بر اساس تکنولوژی میکروالکترومکانیکی به دلیل ابعاد کوچک و مصرف انرژی پایین بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این مدل از سنسورها با وجود مزایای بسیار، دارای نویز و اختلالات مختلفی هستند که برای دریافت خروجی قابل قبول، نیازمند اعمال الگوریتم‌های ترکیب و تخمین داده میباشند. در این پژوهش برای تعیین وضعیت پلتفرم شبیه‌ساز، الگوریتم‌های ترکیب داده شامل فیلتر مکمل، فیلتر کالمن و فیلتر کالمن تعمیمیافته بر روی سنسور ارزان قیمت پیاده‌سازی شده است. روش‌های تخمین مذکور روی پلتفرم پیاده‌سازی شده و با تعیین پارامترهای تاثیرگذار در الگوریتم‌های تخمین دقت مطلوب و قابل رقابت با سنسورهای صنعتی و گران قیمت حاصل شده است
طراحی سامانههای فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها
عباس سعیدی؛ ناصر رهبر؛ محمدعلی علیرضاپوری
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1400، ، صفحه 65-73
چکیده
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 ...
بیشتر
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.
سنجش از دور
فریدون نوبخت ارسی؛ عبدالرضا صفری؛ امیر خدابنده
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1400، ، صفحه 101-108
چکیده
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 ...
بیشتر
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.
مهدی فتحی؛ علی محمدی؛ نعمت الله قهرمانی
دوره 8، شماره 4 ، دی 1394، ، صفحه 45-51
چکیده
In this paper the feasibility of rapid alignment and calibration of a static strapdown inertial navigation system (INS) is evaluated. Resting conditions including zero-velocity update and a known initial heading direction as virtual external measurement data are integrated with INS data. By comparing the virtual external measurements with the estimates of those generated by the aligning INS, estimates of the velocity and heading errors can be obtained and these errors will be propagated in the INS as a result of alignment inaccuracies. An extended Kalman filter based on an augmented process model ...
بیشتر
In this paper the feasibility of rapid alignment and calibration of a static strapdown inertial navigation system (INS) is evaluated. Resting conditions including zero-velocity update and a known initial heading direction as virtual external measurement data are integrated with INS data. By comparing the virtual external measurements with the estimates of those generated by the aligning INS, estimates of the velocity and heading errors can be obtained and these errors will be propagated in the INS as a result of alignment inaccuracies. An extended Kalman filter based on an augmented process model and a measurement model is designed to estimate alignment attitudes and biases of inertial sensors. Monte Carlo simulation results show that the integration of INS with rest conditions is very effective in rapid and fine leveling and azimuth alignment of INS, but this type of data fusion due to poor acceleration and angular rates of static condition has no chance of valuable calibration of all inertial sensor biases.
مهدی جعفری؛ مرتضی طایفی؛ جعفر روشنی‌یان
دوره 6، شماره 2 ، تیر 1392، ، صفحه 57-66
چکیده
معادلات دینامیک مسیر پرواز می‌تواند ابزاری ارزان و کارا برای تصحیح خطاهای موقعیت و سرعت فضایی در سامانة ناوبری اینرسی در فناوری‌های هوافضایی باشد و نقش مؤثری ایفا کند. اگرچه سامانة ناوبری اینرسی، یک راه حل برای تشخیص حرکت‌های دینامیک سریع و با دقت بالاست، اما دقت خروجی موقعیت و وضعیت این سیستم با گذشت زمان کاهش چشمگیری پیدا می‌کند. ...
بیشتر
معادلات دینامیک مسیر پرواز می‌تواند ابزاری ارزان و کارا برای تصحیح خطاهای موقعیت و سرعت فضایی در سامانة ناوبری اینرسی در فناوری‌های هوافضایی باشد و نقش مؤثری ایفا کند. اگرچه سامانة ناوبری اینرسی، یک راه حل برای تشخیص حرکت‌های دینامیک سریع و با دقت بالاست، اما دقت خروجی موقعیت و وضعیت این سیستم با گذشت زمان کاهش چشمگیری پیدا می‌کند. در این مقاله، به تلفیق سیستم ناوبری اینرسی با یک سیستم کمک ناوبری بر مبنای حل آنلاین معادلات پرواز پرداخته می‌شود. برای این منظور دو پیشنهاد استفاده از فرم لاگرانژی معادلات کپلر و بیان نیوتون معادلات پرواز سه درجه آزادی انتقالی مورد مطالعه قرار گرفته است. دقت بالا و قابل حل بودن به صورت آنلاین توسط کامپیوتر پرواز از ویژگیهایی است که در توسعة این معادلات مد نظر قرار گرفته است. برای تلفیق پارامترهای پروازی حاصل از ناوبری اینرسی و معادلات پرواز از الگوریتم فیلتر کالمن استفاده شده است. در پایان با توجه به نتایج شبیهسازی پرواز یکماژول فضایی نمونه، خطاهای موقعیت و سرعت برای دو حالت پیشنهادی مورد مقایسه قرار گرفته و مزایا و معایب هر یک از روش‌ها ارائه شده است.
مهدی جعفری؛ آرش سنگری؛ جعفر روشنی‌یان
دوره 5، شماره 3 ، مهر 1391، ، صفحه 11-19
چکیده
سیستم ناوبری اینرسی، راه حلی ایده‌آل برای تشخیص حرکت‌های با دینامیک سریع و با دقت بالاست، اما دقت خروجی موقعیت و وضعیت این سیستم با گذشت زمان کاهش چشمگیری پیدا می‌کند. از طرف دیگر، سیستم موقعیت‌یابی جهانی قادر است همواره با یک دقت متوسط - در حدود چند متر خطا- موقعیت خود را در اطراف زمین مشخص کند. اما سیستم موقعیت‌یابی جهانی نیز به ...
بیشتر
سیستم ناوبری اینرسی، راه حلی ایده‌آل برای تشخیص حرکت‌های با دینامیک سریع و با دقت بالاست، اما دقت خروجی موقعیت و وضعیت این سیستم با گذشت زمان کاهش چشمگیری پیدا می‌کند. از طرف دیگر، سیستم موقعیت‌یابی جهانی قادر است همواره با یک دقت متوسط - در حدود چند متر خطا- موقعیت خود را در اطراف زمین مشخص کند. اما سیستم موقعیت‌یابی جهانی نیز به تنهایی برای ناوبری ماژولهای فضایی و مداری کافی نیست، زیرا اطلاعاتی در مورد وضعیت مدول نمیدهد. تلفیق سیستم موقعیت‌یابی جهانی با سیستم ناوبری اینرسی روشی کمهزینه برای فراهمکردن یک سیستم ناوبری دقیق و مطمئن در کاربردهای هوافضایی غیر نظامی و نظامی است. در این مقاله با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافتة یک الگوریتم برای تخمین خطای ناوبری و خطای حسگرهاو GPSطراحی شده است. حجم محاسبات این روش نسبت به فیلترهای ذرهای بسیار کمتر است و می‌تواند در ناوبری تلفیقی INS/GPSبه طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد و در کاربردهای فضایی دقت ناوبری مناسبی را فراهم می‌کند.
حسین بلندی؛ فرهاد فانی صابری
دوره 2، شماره 2 ، تیر 1388، ، صفحه 17-26
چکیده
در این مقاله یکساختار جدید برای تخمین وضعیت با دقت بالا برای ماهواره‌های سنجش از دور و مبتنی بر روش های تطبیقی مدل‌های چند گانه (Multiple Model Attitude Estimation) طراحی می گردد. در ساختار الگوریتم تخمین وضعیت ارائه شده, مسئلة خطی سازی در هر لحظه که در روش فیلتر کالمن توسعه یافته انجام می‌گیرد به خطی‌سازی در نقاط کار کمتری کاهش می‌یابد که این مسئله ...
بیشتر
در این مقاله یکساختار جدید برای تخمین وضعیت با دقت بالا برای ماهواره‌های سنجش از دور و مبتنی بر روش های تطبیقی مدل‌های چند گانه (Multiple Model Attitude Estimation) طراحی می گردد. در ساختار الگوریتم تخمین وضعیت ارائه شده, مسئلة خطی سازی در هر لحظه که در روش فیلتر کالمن توسعه یافته انجام می‌گیرد به خطی‌سازی در نقاط کار کمتری کاهش می‌یابد که این مسئله سرعت پردازش را افزایش خواهد داد. در این ساختار حسگرهای ستاره و ژیروسکوپ به‌عنوان حسگرهای اصلی تعیین وضعیت و استفاده از چرخ‌های عکس‌العملی به‌عنوان 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 مأموریت ماهواره می‌شود. در روش مطرح شده در این مقاله با به‌کارگیری مدل دینامیکی ماهواره در ساختار الگوریتم تخمین وضعیت و استفاده از ممنتم زاویه‌ای، چرخ‌های عکس‌العملی که توسط تاکومتر قابل اندازه‌گیری است، مدت زمان استفاده از حسگر ستاره به شدت کاهش یافته و دقت تخمین وضعیت نیز بطور قابل توجهی افزایش می‌یابد. 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، سرعت‌های زاویه‌ای ماهواره با دقت بالا تخمین زده می‌شوند 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 زمان‌های بسیار کوتاه مورد استفاده قرار خواهد گرفت که این مسئله موجب کاهش قابل توجه مصرف انرژی می‌شود. کارایی و صحت عملکرد روش ارائه شده در این مقاله برای تخمین وضعیت ماهواره با روش فیلتر کالمن توسعه یافته، که در بسیاری از ماهواره‌ها مورد استفاده قرار گرفته است، مقایسه و مورد ارزیابی قرار می گیرد.
