ارزیابی روش های تعیین وضعیت ماهواره ها با استفاده از مشاهدات ردیاب ستاره

جهت گیری دقیق یک فضاپیما نسبت به زمین، خورشید یا هرکدام از سیارات، یکی از مشکل ترین چالش ها در فناوری فضایی است. سیستم تعیین و کنترل وضعیت یکی از مهم ترین زیرسیستم های ماهواره است. هدف اصلی طراحی این زیرسیستم انتخاب بهترین الگوریتم برای استخراج وضعیت کامل از فضاپیما با توجه به دقت یا زمان اجرا یا هر دو می باشد. هدف الگوریتم های تعیین وضعیت، محاسبه جهت گیری فضایی ماهواره بر اساس سنسورهایی است که می توانند اندازه گیری های مقدار شناخته را در قالب بردارهای سه بعدی انجام دهند. در میان سنسورهای مورد استفاده برای تعیین وضعیت فضاپیما، ردیاب ستاره توانایی انجام توامان عملیات تعیین موقعیت، وضعیت و برآورد سرعت زاویه ای فضاپیما را با دقت بالا، حجم محاسبات به صرفه و مدت زمان قابل قبول برای پروژه های فضایی دارد. این ردیاب در میان سایر حسگرهای تعیین وضعیت، به عنوان دقیق ترین حسگر شناسایی شده و قابلیت تعیین وضعیت ماهواره ها با دقت مناسب حتی در مدارهای بالا را دارد. ردیاب ستاره از آسمان اطراف خود تصویربرداری می نماید. در بخش میکرو پردازنده این ردیاب، ستارگان موجود در تصویر اخذشده شناسایی می شوند و به این ترتیب مشاهدات موردنیاز برای انجام پروسه تعیین وضعیت حاصل می شوند. با شناسایی ستاره های تصویر شده و داده های چارچوب مرجع اینرشیای مربوطه، وضعیت فضاپیما با استفاده از الگوریتم های تعیین وضعیت مانند TRIAD  و برآوردگر کواترنیون (QUEST) و ... تعیین خواهد شد. در این تحقیق هدف پرداختن به فرآیند تعیین وضعیت فضاپیما و خصوصا بررسی و مقایسه الگوریتم های تعیین وضعیت، و سپس انتخاب مناسب ترین الگوریتم تعیین وضعیت با استفاده از مشاهدات ردیاب ستاره می باشد.  براساس ارزیابی ­های انجام شده نتایج حاصل از الگوریتم های TRIAD و QUEST با روش Shuster بالاترین دقت را در بین نتایج هشت الگوریتم دیگر کسب کردند.