موقعیت یابی جغرافیایی با استفاده از تصاویر ستارگان و الگوریتم تلفیقی پردازش تصویر و بهینه سازی

ناوبری سماوی یکی از قدیمی ترین روش های تعیین موقعیت است که با استفاده از مشاهده اجرام سماوی مانند ستارگان انجام می شود. با پیشرفت فناوری و ظهور حسگرهای تصویری دقیق، این روش وارد مرحله ای نوین شده، به طوری که می توان با پردازش تصاویر ستارگان و تحلیل داده های آن ها، موقعیت دقیق ناظر را در فضا یا روی زمین تعیین نمود. در این مقاله، یک روش نوین جهت موقعیت یابی سامانه های متحرک با استفاده از تصاویر ستارگان ارائه شده است. هدف، تعیین مختصات جغرافیایی ناظر در زمانی مشخص و تنها از طریق تحلیل تصویر آسمان قابل رویت است؛ به گونه ای که نیازی به دریافت اطلاعات اولیه از موقعیت یا وضعیت فضایی سامانه نباشد. برای این منظور، ابتدا تصویر خاکستری از آسمان با استفاده از تابع Skymap در محیط MATLAB و با بهره گیری از داده های کاتالوگ ستاره ای SAO  تولید شده یا تصویر واقعی ثبت شده به عنوان ورودی دریافت می شود. سپس مجموعه ای از ویژگی های مکانی و فرکانسی از تصویر استخراج شده و با ویژگی های تصاویر سنتز شده در نقاط مختلف جغرافیایی مقایسه می گردد. در این فرایند، یک الگوریتم بهینه سازی ژنتیک برای جست وجوی موقعیت با تطبیق تصاویر بر اساس تابع برازش طراحی شده به کار گرفته می شود. نوآوری اصلی پژوهش حاضر در توسعه الگوریتمی است که موقعیت یابی دقیق را تنها بر پایه یک تصویر آسمان و بدون نیاز به سنسورهای کمکی یا اطلاعات اولیه ممکن می سازد. روش ارائه شده نسبت به چرخش تصویر و نویز مقاوم بوده و قابلیت اجرا بر روی کل سطح زمین را دارد. نتایج شبیه سازی کارایی و دقت بالای الگوریتم را در موقعیت یابی خودکار مبتنی بر بینایی ماشین نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

Positioning ، image processing ، Genetic Algorithm ، Star image