تعیین وضعیت بهینه مقاوم ماهواره مبتنی بر الگوریتم بهینه یابی کمینه-بیشینه

عموما روش های مشخص کردن جهت گیری ماهواره با عناوین تعیین وضعیت و تخمین وضعیت شناخته می شوند. حل مسئله تعیین وضعیت ماهواره منجر به حل مسئله وهبا می گردد. به منظور به کارگیری مسئله وهبا نیاز به حداقل دو بردار اندازه گیری مستقل در دستگاه سنسور و بردارهای متناظر در دستگاه مرجع است. با وجود اینکه اندازه گیری سنسورها، به دلیل وجود نویز و ناهمراستایی، دارای عدم قطعیت است و بردارهای مرجع نیز تقریبی از این اندازه گیری ها هستند، لیکن، این عدم قطعیت ها در مسئله وهبا در نظر گرفته نشده اند. به طوری که دقت تخمین این روش ها به دقت بردارهای ورودی وابسته است. به منظور رفع این کاستی، فرض شده است تمامی نامعینی ها کراندار هستند و تمامی خطاها با حساب بازه ای مدل شده است. سپس، مسئله تعیین وضعیت از یک مسئله تک هدفه به یک مسئله بهینه یابی مقاوم چندهدفه با دو تابع هدف و قیود غیرخطی تبدیل می-شود. از آنجا که حل مسئله چندهدفه با حلگرهای اکتشافی نظیر NSGA II، زمانبر است، تابع چندهدفه حاصل با استفاده از الگوریتم بهینه یابی کمینه بیشینه حل گردید. در این حالت، خطای تعیین وضعیت با روش پیشنهادی نسبت به روش کواترنیون، (۷ برابر) کاهش یافته است، و از وابستگی آن به دقت بردارهای ورودی (حدود ۲۰۰ برابر) کاسته یافته است. در واقع ضمن کاهش میانگین خطا، قوام الگوریتم نسبت به عدم قطعیت های موجود در بردارهای ورودی افزایش یافته است. استفاده از الگوریتم کمینه بیشینه، زمان اجرای الگوریتم را نسبت به الگوریتم NSGA II حدود ۶۰۰ برابر کاهش داده است و مناسب جهت کاربردهای به هنگام است. عملکرد روش پیشنهادی برای حرکت در مدار یک ماهواره، مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج، روش پیشنهادی دارای کران های کوچکتری نسبت به روش کواترنیون است، به طوری که میانگین مربعات خطا (RMS) بیش از ۵۰% کاهش یافته است.

کلیدواژه ها:

حساب بازه ای ، ماهواره ، تعیین وضعیت ، تخمین مقاوم ، بهینه سازی چندهدفه ، مسئله وهبا