عنوان پایان‌نامه
بررسی امکان تعیین مدار ماهواره های ارتفاع پا یین با استفاده از مشاهدات میدان مغنا طیسی زمین
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری- ژئودزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3123;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71809
- تاریخ دفاع
- ۱۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد میرزاعلی مازندرانی
- استاد راهنما
- محمدعلی شریفی
- چکیده
- در سال‌های اخیر فرآیند تعیین مدار ماهواره به کمک ایستگاه‌های زمینی و با روش های موجود انجام می پذیرد. با افزایش استفاده از ماهواره‌های کوچک، سبک و ارزان‌تر و از طرفی با توجه به نیاز روزافزون به سیستم های ماهواره‌ای بومی و ضرورت نیاز به تعیین مدارشان وهم چنین با توجه به محدودیت در دسترسی و استفاده از فن‌ها و تجهیزات فضایی این ایده مطرح است که برای تعیین مدار روش‌های دیگری نیز در دستور کار قرار گیرد که در نبود این فن‌ها و تجهیزات فضایی تعیین مدار میسر باشد. در این پایان نامه سعی شده به کمک مدل دینامیکی نیروی وارد بر ماهواره و مشاهدات میدان مغناطیسی زمین توسط مغناطیس سنج و با استفاده از الگوریتم پیشنهادی به این مهم دست‌یافت. در این راستا نیاز است که مدل دینامیکی حرکت ماهواره و مدل میدان مغناطیسی زمین شبیه سازی شود که برای این منظور از مدل دینامیکی میدان های جاذبه مرکزی، J2 و مدل میدان مرجع ژئومغناطیسی بین‌المللی (IGRF) استفاده‌شده است. علاوه بر این نیاز به مدل‌سازی مغناطیس سنج است، که در این میان نویزهای اندازه گیری در نظر گرفته‌شده است. مشاهدات میدان مغناطیسی شامل اطلاعات موقعیتی است. از طرف دیگر امروزه در بیشتر ماهواره¬ها مغناطیس سنج وجود دارد. ازآنجاکه مدار اسمی ماهواره از قبل موجود است، یک حدس اولیه خوب از مدار ماهواره وجود دارد. با داشتن بردار وضعیت نقطه اولیه می توان مدار ماهواره را با استفاده از مدل دینامیکی انتشار داد. برای این مدار می توان مؤلفه‌های میدان مغناطیسی زمین را توسط مدل IGRF محاسبه نمود. از طرفی دیگر نیز مغناطیس سنج مؤلفه‌های میدان مغناطیسی را از مدار حقیقی ماهواره در اختیار می گذارد. الگوریتم با استفاده از دینامیک مسئله و معادلات مشاهدات و مقایسه اطلاعات خروجی از مغناطیس سنج و مدل IGRF تخمینی از تصحیح موقعیت اولیه مدار می زند و با استفاده از سرشکنی کمترین مربعات تصحیح خود را می سازد و تخمین اصلاح‌شده از موقعیت را به عنوان خروجی می دهد. این چرخه به کمک مشاهدات محاسبه‌شده جدید ادامه می یابد تا به موقعیت اولیه با دقت موردنظر دست‌یافت. حال می توان با این موقعیت اولیه مطلوب و با استفاده از دینامیک مسئله، مداری را انتشار داد که اختلاف بسیار کمی با مدار حقیقی دارد. در نگاهی دیگر با استفاده از مشاهدات مغناطیسی انجام‌شده، مدل های دینامیکی را بهبود می-دهیم. اساس الگوریتم پیشنهادی در تلفیق مدل های دینامیکی نیرو و مشاهدات لحظه‌به‌لحظه از میدان مغناطیسی زمین است و این تلفیق بر پایه ماتریس گذر بین دو لحظه مشاهداتی استوار است. که در این پایان نامه برای تعیین ماتریس گذر از مدل دینامیکی نیروی وارد بر ماهواره ناشی از میدان های جاذبه مرکزی، J2 استفاده می گردد. واژه های کلیدی: تعیین مدار تعدیل یافته، میدان مغناطیسی زمین، مغناطیس سنج، IGRF، ماتریس گذر.
- Abstract
- Orbit determination means determining the parameters which can be used to specify state of a natural planet or artificial satellite relative to the absorbent body at the desired moment in the space. The best-known and most widely used parameters for orbit determination are Keplerian elements or an equivalent velocity and position in a Cartesian system called the state vector. In terms of the use of physical models and observations for orbit determination, there are three different ways, kinematic, dynamic and reduced dynamic. In this project all the work done in connection with the reduced dynamic orbit determination. Increasing use of small satellites, lighter, cheaper, and also increasing needs of indigenous satellite systems, as well as with regard to restrictions on access and use of Technology and space equipment, the idea is that satellites without relying on external system can recognize their orbits. In this thesis the Earth's magnetic field observations measured by magnetometers used in the proposed algorithm to achieve this. In this regard one needs to simulate the dynamic model of the satellite’s motion and also the Earth's magnetic field model. For this purpose the dynamic model due to the central body and J2 gravitational forces and also IGRF model is used. Intensity and direction of the Earth's magnetic field varies as a function of position. In other words, observations of magnetic field incude the position information. On the other hand, there are magnetometer sensors on the most of satellites, then magnetic field observations can be used to obtain position information. Fundation of the proposed algorithm is to combining the dynamic force models and instantaneous observations. This combining is done based on transition matrix between two epochs of observation. Key words: orbit determination, reduced dynamic, Earth's magnetic field, IGRF model, transition
