علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

شناسایی اتوماتیک ستاره به روش مثلثی و افزایش سرعت جستجوی آن

نویسندگان
چکیده
یک روش متداول در جستجوگرهای ستاره‌ای برای شناسایی ستاره‌ها همتاسازی زوایای بین ستاره‌های موجود در میدان دید با زوایای ذخیره شده در کاتالوگ است. اگر یک زاویه با یک جفت ستاره همتا شود، وضعیت جستجوگر ستاره را می‌توان تعیین کرد. با وجود این، اندازه‌گیری زوایا با خطا همراه است، بنابراین پاسخ صحیح در یک بازه قرار می‌گیرد و نتیجة آن بعد از مقایسة زوایای اندازه‌گیری شده با کاتالوگ این است که بیشتر از یک جفت ستارة صحیح پیدا می‌شود. یک روش برای همگراکردن سریع پاسخ، روش اشتراک‌گیری است، که بسیار زمان‌بر است و رسیدن به پاسخ صحیح را تضمین نمی‌کند. روش دیگری که اینجا معرفی شده، روش مثلثی است. در این روش، مثلث‌های مسطح به‌وجود آمده از ترکیب‌های سه ستاره‌ای با مثلث‌های موجود در کاتالوگ ستاره‌ها از نظر مساحت و ممان قطبی مقایسه شده و همتا‌های مناسب پیدا شده‌اند. بنابراین استفاده از این دو خاصیت باعث همگرایی سریع‌تر پاسخ شده و مانند روش زاویه از اشتراک‌گیری بهره گرفته شده است. روش جدیدی که در اینجا ارائه شده، استفادة همزمان از دو روش زاویه و مثلث است. ابتدا با استفاده از روش زاویه، تعدادی از ستاره‌های موجود در کاتالوگ را برای ستاره‌های مورد نظر در میدان دید کاندیدا می‌کنیم، سپس با استفاده از روش مثلث ستاره‌های صحیح را انتخاب می‌کنیم. این ترکیب باعث افزایش سرعت الگوریتم جستجو نسبت به روش مثلثی می‌شود زیرا حجم محاسبات را بسیار کاهش داده و دقت آن نیز به مراتب نسبت به روش زاویه بالاتر است. این روش در مقابل ستاره‌های اشتباه در میدان دید نیز مقاومت بیشتری نسبت به هرکدام از روش‌ها دارد. دستورالعمل‌های اخیر، به‌طور مشخص برای دوربین‌های ستاره‌ای نسل دوم توسعه داده شده‌اند، در واقع این دستورالعمل‌ها گسترشی است از دستورالعمل‌هایی که در اوایل دهة 80 میلادی توسط جانکینز، تورنر و وایت، که در این زمینه ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها

  1. Cole, C. L. and Crassidis, J. L., “Fast Star Pattern Recognition Using Planar Triangles,”American Unstitute of Aeronautics and Astronautics.
  2. Gottlieb, D. M., “Star Identification Techniques,” Spacecraft Attitude Determination and Control, pp.259-266, 1978.
  3. Gambardella, , Algorithm for Autonomous Star Identification, Tech. Rep. TM-84789, NASA, 1980.
  4. Bae, S. and Schutz, B. E., Geoscience Laser Altimeter System (GLAS), Algorithm Theoretical Basis Document, Version 2.2, October 2002.
  5. Salomon, P. H. “A Microprocessor Controlled CCD Star Tracker,” In AIAA, 14th Aerospace Sciences Meeting, Washington, DC, USA, 1976.
  6. Junkins, J. L., White, C. and Turner, J., “Star Pattern Recognition for Real-Time Attitude Determination.” Journal Astronaut. Sci. 25, 1977, pp. 251–270.
  7. Junkins, J. L. and Strikwerda, T. E., “Autonomous Star Sensing and Attitude Estimation,” In Annual Rocky Mountain Guidance and Control Conference, No. 79-013. 1979.
  8. Strikwerda, T. E. and Junkins, J. L., Star pattern Recognition and Spacecraft Attitude Determination, Technical Report, ETL-0260, U.S Army Engineer Topographic Laboratories: Fort Belvoir, VA, USA, 1981.
  9. Groth, E. J., “A Pattern Matching Algorithm for Two-Dimensional Coordinates Lists,” Journal Astronom, 19, 1986, pp.1244–1248.
  10. Sasaki, T., “A Star Identification Method for Satellite Attitude Determination Using Star Sensors,” In 15th International Symposium on Space Technology and Sciences, 1986, pp. 1125– 1130.
  11. Anderson, D., Autonomous Star Sensing and Pattern Recognition for Spacecraft Attitude Determi­nation, (PhD Thesis), Texas A&M University, 1991.
  12. Liebe, C. C., “Pattern Recognition of Star Constellations for Spacecraft Applications,” IEEE Aeronaut. Electron. Syst. Mag. 10, Issue 2–12, 1992.
  13. Scholl, M. S., “Star-Field Identification for Autonomous Attitude Determination,” Guidance, Control & Dynamics, Vol.18, 1995, pp. 61–65.
  14. Quine, B. M. and Whyte, H. F. D., “A Fast Autonomous Star-Acquisition Algorithm for Spacecraft,” Control Engin. Pract., Vol. 4, 1996, pp. 1735–1740,
  15. Guangjun, Z., Wei, X. and Jiang, J., “Full-Sky Autonomous Star Identification Based on Dial and Cyclic Features of Star Pattern,” Image Vision Comput., Vol. 26, 2008, pp. 891–897.
  16. Kolomenkin, M., Pollak, S., Shimshoni, I. and Lindenbaum, M., “Geometric Voting Algorithm Algorithm for Star Trackers,” IEEE Trans. Aerospace Electron. Syst., Vol. 44, 2008, pp. 441–456,
  17. Bezooijen, R. W. H. V., Automated Star Pattern Recognition, (PhD Thesis), Stanford University, 1989.
  18. Padgett, C. and Delgado, K. K., “A Grid Algorithm for Autonomous Star Identification,” IEEE Trans. Aerospace Electron. Syst., Vol. 33, 1997, pp. 202–213.

  • تاریخ دریافت 20 خرداد 1393
  • تاریخ بازنگری 26 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395