نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه حسگرهای فضایی، پژوهشکده مکانیک ، پژوهشگاه فضایی ایران

2 گروه حسگرهای فضایی، پژوهشکده مکانیک - پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

یکی از حساسه‌هایی که با کمک آن می‌توان تعیین وضعیت ماهواره را انجام داد حسگر افق زمین است. این حسگرها عموماً در دو نوع ایستا و  جاروبی تقسیم‌بندی می‌شوند. در نوع ایستا، یک آرایه دوبعدی یا چند آرایه خطی اطلاعات تصویری از زمین را در یک لحظه اخذ و سپس محاسبات تعیین وضعیت را انجام می‌دهند اما در نوع جاروبی، یک حساسه تک نقطه‌ای با کمک یک سامانه مکانیکی که تغییر مسیر پرتو آن را انجام می‌دهد، ‌داده‌گیری می‌نماید. رویه پیشنهادی این تحقیق، ایستا و بر اساس آرایه دوبعدی است که در آن برخلاف سایر الگوریتم‎های تصویری، نیازی به داده ارتفاع نیست. برای استخراج معادلات، برداری که از نقطه روزنه دوربین بر سطح افق زمین مماس شده است در نظر گرفته شده و این بردار واحد در دو دستگاه مختلف مختصات بدنه و مختصات پایه که به زمین متصل است، استخراج می‌شود. با مساوی قرار دادن این‌ دو، معادله‌ای با سه مجهول پیچش، چرخش و ارتفاع به‌دست می‌آید که مختصات هر پیکسل قرار گرفته بر روی افق زمین، در این معادله صدق می‌کند. بنابراین، دستگاه معادلاتی با تعداد نقاط تصویر که تشکیل افق زمین را داده‌اند و سه مجهول تعیین وضعیت تشکیل و با حل عددی معادلات، مجهولات تخمین زده می‌شوند

کلیدواژه‌ها

موضوعات

[1]     ف. غفرانی، ع. لیاقت، ب. رئیسی و م. خوبان. "گزارش پویش داخلی و خارجی حسگر افق زمین". پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران، شهریور 1392.

[2]        R. A. Hutchin, "Earth horizon sensor," ed: Google Patents, 2009.
[3]        ب. رئیسی، ف. غفرانی، ص. ابرازه، عرفان‌منش و ز. مهرجو، "استخراج الگوریتم تعیین وضعیت در برخی از مهم‎ترین انواع حسگرهای افق زمین و صحه‎سنجی آن به کمک شبیه‎سازی نرم‎افزاری". در همایش ملی فناوری فضایی و کاربردهای آن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، بهمن 1397.
[4]        ع. لیاقت، م. خوبان و ب. رئیسی ." معرفی خانواده محصولات حسگر افق زمین به همراه کارکردهایشان ". پژوهشکده مکانیک پژوهشگاه فضایی ایران، شهریور 92.
[5]        F. Desvignes, F.-X. Doittau, J.-P. Krebs, M. Tissot, L. R. Baker, and A. Masson, "Optical sensors for spacecraft attitude measurement with respect to the earth," in 1985 International Technical Symposium/Europe, 1986, pp. 322-330.
[6]        M. J. Sidi, Spacecraft dynamics and control: a practical engineering approach vol. 7: Cambridge university press, 1997.
[7]        R. A. Gontin and K. A. Ward, "Horizon sensor accuracy improvement using earth horizon profile phenomenology," in AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, Monterey, CA, Technical Papers., 1987, pp. 1495-1502.
[8]        T. J. Bednarek, "Dual Cone Scanning earth sensor processing algorithms," in Aerospace Sensing, 1992, pp. 181-191.
[9]        R. L. Hickerson, "Infrared horizon sensor for measuring satellite pitch and roll," ed: Google Patents, 1972.
[10]       F. Tai and R. Barnes, "The dual cone scanner-An enhanced performance, low cost earth sensor," in Guidance and Control 1989, 1989, pp. 147-169.
[11]       "Spacecraft earth horizon sensors," n. s. v. d. criteria, Ed., ed, 1969.
[12]       ص. ابرازه، و. عرفان منش، م. ا. خضری، پ. غرقی، ز. بزرگ‌اصل، س. رضایی و ب. رئیسی. "طراحی‌، شبیه‌سازی و ساخت سنسور افق زمین اسکنینگ دوتایی". در  همایش ملی فناوری فضایی و کاربردهای آن،  دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، بهمن 1397.
[13]       G. Falbel, "A low weight/power/cost infrared Earth sensor," in Aerospace Conference, 2004. Proceedings. 2004 IEEE, 2004, pp. 2716-2722.
[14]       G. Natanson and J. Glickman, "A study of TRMM static Earth sensor performance using on-orbit sensor data," in Proceedings, AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit,(Denver, CO, 2000, pp. 350-360.
[15]       G. Soto-Romero, F. Bony, J.-J. Simonne, and J.-Y. Fourniols, "Micro Infrared Earth Sensor project: an integrated IR camera for Earth remote sensing," in International Symposium on Remote Sensing, 2001, pp. 176-187.
[16]       A. van Herwaarden, "Low-cost satellite attitude control sensors based on integrated infrared detector arrays," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 50, pp. 1524-1529, 2001.
[17]       A. Van Herwaarden, F. Van Herwaarden, S. Molenaar, E. Goudena, M. Laros, P. Sarro, et al., "Design and fabrication of infrared detector arrays for satellite attitude control," Sensors and Actuators A: Physical, vol. 83, pp. 101-108, 2000.
[18]       V. Ivatury, K. Moore, S. Prasad, G. Sinclair, A. Sloboda, D. Smith, et al., "Earth Horizon Sensor for Small Spacecraft," University of Michigan Ann ArborApril 25, 2011.
[19]       H. M. Van Rensburg, "An infrared earth horizon sensor for a LEO satellite," M.S., Electrical Engineering, Stellenbosch: University of Stellenbosch, 2008.
[20]       D. Meller, P. Sripruetkiat, and K. Makovec, "Digital CMOS cameras for attitude determination," 2000.
[21]       M. Nazaree Dol Bahar, M. Effandi, M. Hassan, N. Hamzah, A. Arshad, X. Farr, et al., "Modular CMOS Horizon Sensor for Small Satellite Attitude Determination and Control Subsystem," 2006.
[22]       T. Nguyen, "Attitude determination using infrared earth horizon sensors," presented at the 28th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2014.
[23]       ب. رئیسی و ف. غفرانی. "حسگر افق زمین تصویری مستقل از ارتفاع". ایران 1397 http://patent.irost.org/pvs/3231
 [24]      F. Cajori, "Historical note on the Newton-Raphson method of approximation," The American Mathematical Monthly, vol. 18, pp. 29-32, 1911.