بخشی از مقاله
چکیده - حرکت ماهواره ها بسته به کاربرد آنها در مدارهاي مختلف وبا معادله دینامیکی متفاوت صورت می پذیرد.ماهواره ها داراي حرکت هاي مانور ي مختلف مانند سرعت ثابت - - CV،شتاب ثابت - - CA و چرخش ثابت - - CT هستندواین قابلیت را دارند که بین مدل هاي مختلف سوئچ کنند.برخی مانور ها - مانند - CTبه صورت غیر خطی هستند و رد گیري آنها همواره با مشکلات زیادي مواجه است. در این مقاله به بازسازي خط سیر یک ماهواره در یک مدار دایروي LEO با مانور360 درجهCT میپردازیم.سپس با الگوریتم هاي مدل هاي متعامل چندگانه - - IMM،فیلترکالمن - - KFونوع خاصی از فیلترباضرائب ثابت - α-β-γ - آن را ردیابی و میزان خطا و دقت آن را مقایسه و بررسی می کنیم.
-1 مقدمه
امروزه به دلیل استفاده گسترده از ماهواره ها مسئله رد یابی آنها همواره ازمهمترین دغدغه ها به شمار میرود.ماهواره ها بسته به کاربرد و استفاده اي که براي آن منظور طراحی شدنددر مدار هاي مختلف قرار میگرند.یکی از پر استفاده ترین این مدارات ، محدوده 200 تا 5000 کیلومتري از سطح زمین است کهLEO نامیده می شود،بنا بر این حداقل فاصله مداري ماهواره تا زمین 200 کیلومترمی باشدکه معمولاًدر شبیه سازي هایی که براي مسیرحرکت و ردیابی انجام میشود به عنوان بدترین حالت ممکن - به دلیل داشتن بیشترین سرعت و حداقل زمان مشاهده - در نظر گرفته می شود.
براي این منظوراز رادار هاي آرایه فازي که داراي قابلیت هاي بالا در ردیابی اهداف مانوري و غیرمانوري هستنداستفاده می شود.رادار هاي آرایه فازي داراي این توانایی هستند که بیم پترن آنتن خود را بصورت الکترونیکیوبدون چرخش مکانیکی در تمام جهات پوشش دهند. به طور کلی هدف سیستم هاي رد یابی دنبال کردن خط سیر هدف با استفاده از اطلاعات دریافتی ازحسگر هاي مشاهده از حالت - موقیت،سرعت وشتاب - هدف و هنگام سازي آن می باشد.
ردیابی ممکن است با حسگر هاي ثابت یا حسگرهایی با حرکت دورانی یاانتقالی انجام گیرد.[1]وظیفه سیستم رد یابی تخصیص مدل مناسب به حرکت هدف وتخمین مشخصات سینماتیکی - موقعیت،سرعت،شتاب - می باشد.ایده اصلی که براي این منظور به کار می رودروش بیشبنه احتمال کلی - - MLوهمچنین روش بیز است.که بسته به کاربردو مدل هاي مختلف دینامیک سیستم را تشریح می کند.در اکثر موارد مدل هاي خطی براي توصیف هدف مناسب می باشند.
قابل ذکر است که در برخی مواقع مدل هاي غیر خطی استفاده می شودوباعث پیچیده تر شدن راه حل ها می شود.در بسیاري از کاربرد هاي ردیابی از فیلتر کالمن - KF - جهت تخمین حالت هدف از اطلاعات نویزي دریافتی استفاده می شود.[3][6]نوع دیگري از فیلتر کالمن وجود دارد که براي خطی سازي مدل هاي غیر خطی به کار برده می شود و به آن تعمیم فیلتر کالمن - EKF - گفته می شود.
در خصوص اهداف مانوري ازالگوریتم دیگري به نام مدل هاي متعامل چندگانه - - IMM نیز استفاده می شود.الگوریتم IMM از بانک هاي فیلتري موازي استفاده می کند و هرمدل مانوري و غیر مانوري با یک فیلترمدل می کند.این فیلتر ها می تواند از نوعKF باشد.در ادامه ابتدا مروري بر مدل هاي مانوري والگوریتم هاي ردگیري KF,EKFوIMMخواهیم داشت.سپس خط سیر حرکت یک ماهواره در مدار دایروي با م انور360 درجه در محدوده LEO شبیه سازي و مقایسه الگوریتم هاي فوق صورت می گیرد.
-1-3 فیلترکالمن
فیلتر کالمن یک فیلتر بازگشتی کارامد است که حالت یک سیستم پویا را با استفاده از یک سري اندازه گیريهاي همراه باخطا بر آورد میکند. اساس مدل سیستم پویا فیلترهاي کالمن بر اساس سیستمهاي خطی در بازه زمانیگسسته هستند. آنها بر اساس زنجیره مارکوف - Markov chain - مدلشده ، به کمک عملگرهاي خطی ساخته می شوندو توسط نویز گوسی تحریک میشوند. حالت سیستم توسط برداري از اعداد حقیقی بیان میشود. در هر افزایشزمانی که در بازههاي گسسته صورت میگیرد ، یک عملگر خطی روي حالت فعلی اعمالمیشود تا حالت بعدي را با نویزکم ایجاد کند ودر صورت شناخت مدلکنترل کنندههاي سیستم اطلاعات مرتبط را استخراج میکند .
