علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

ارزیابی پوشش ماهواره‌ای سامانهٔ Walker در منطقه خاورمیانه

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 دکترا، دانشکده علوم و فناوری، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3 دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
این مطالعه به چالش بحرانی انتخاب معماری بهینه سامانه ماهواره‌ای Walker برای تضمین پوشش منطقه‌ای پیوسته و مؤثر می‌پردازد. به‌طور خاص، تمرکز بر تحلیل مقایسه‌ای دو پیکربندی رایج، Walker Star و Walker Delta، است تا مشخص شود کدام‌یک عملکرد بهتری را در یک منطقۀ جغرافیایی مشخص، یعنی خاورمیانه، ارائه می‌دهد. با توجه به افزایش تقاضا برای خدمات مبتنی بر ماهواره با قابلیت اعتماد در کاربردهای منطقه‌ای، شناسایی طراحی سامانهٔ ماهواره‌ای مناسب از نظر فنی و همچنین کارایی هزینه‌ای، امری ضروری است. برای مواجهه با این چالش، رویکردی مبتنی بر شبیه‌سازی با استفاده از نرم افزار متلب و Systems ToolKit (STK) به کار گرفته شد. مطالعه فرض می‌کند عدد ثابتی از ماهواره‌ها وجود دارد تا چارچوب مقایسه‌ای کنترل‌شده‌ای فراهم شود. متلب برای راه‌اندازی سناریو، محاسبات پارامتریک و visualization نتایج به کار رفت، در حالی‌که STK برای مدل‌سازی دقیق مدار، تحلیل پوشش زمینی و ارزیابی پویایی عملکرد استفاده شد. شاخص‌های کلیدی کارایی همچون مدت فاصلهٔ (gap)، مدت دسترسی (access)، و درصد مساحتی که پوشش داده می‌شود، محاسبه و تحلیل شد تا اثربخشی هر پیکربندی را به‌طور کمی ارزیابی کند. نتایج، بینشی واضح نسبت به نقاط قوت و ضعف نسبی هر نوع سامانهٔٔ ماهواره‌ای ارائه می‌دهد و هدف آن پشتیبانی از تصمیم‌گیری‌های آگاهانه‌تر در طراحی و اجرای شبکه‌های ماهواره‌ای منطقه‌ای است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]   H. Zhou, L. Liu, and H. Ma, “Coverage and capacity analysis of LEO satellite network supporting Internet of Things,” in International Conference on Communications (ICC), Shanghai, China, 2019, pp. 1–6. http://doi.org/10.1109/ICC.2019.8761682.
[2]   A. Al Hourani, “Optimal satellite constellation altitude for maximal coverage,” IEEE Wireless Communications Letters, vol. 10, no. 7, pp.  1444–1448, 2021. http://doi.org/10.1109/LWC.2021.3069751.
[3]   C.  Dai, G.  Zheng, and Q.  Chen, “Satellite constellation design with multi‑objective genetic algorithm for regional terrestrial satellite network,” China Communications, vol.  15, no.  8, pp.  1–10,  2018, http://doi.org/10.1109/CC.2018.8438269.
[4]   Z. Qu, G. Zhang, H. Cao, and J. Xie, “LEO satellite constellation for Internet of Things,” IEEE Access, vol.  5, pp.  18391–18401, 2017, http://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2735988
[5]   I. Meziane Tani, G. Métris, G. Lion, A. Deschamps, F. T. Bendimerad, and M. Bekhti, “Optimization of small satellite constellation design for continuous mutual regional coverage with multi‑objective genetic algorithm,” International Journal of Computational Intelligence Systems, vol.  9, no.  4, pp.  627–637,  2016, http://doi.org/10.1080/18756891.2016.1204112
[6]   G. M. Capez, S. Henn, J. A. Fraire, and R. Garello, “Sparse satellite constellation design for global and regional direct-to-satellite IoT services,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 58, no. 5, pp. 3786-3801, 2022, https://doi.org/10.1109/TAES.2022.3185970.
[7]   H. Luo, T. Yan, and S. Hu, “Caching policy in low earth orbit satellite mega‑constellation information‑centric networking for internet of things,” Sensors, vol.  24, no.  11, 2024, Art.  no. 3412, https://doi.org/10.3390/s24113412.
[8]   S. D. Melaku and H. D. Kim, “Optimization of multi mission CubeSat constellations with a multi-objective genetic algorithm,” Remote Sensing, vol.  15, no.  6, 2023, Art. no.  1572, https://doi.org/10.3390/rs15061572.
[9]   L. Tian, N.  Huot, O.  Chef, and J.  Famaey, “Self‑organising LEO small satellite constellation for 5G MTC and IoT applications,” in 11th International Conference on Network of the Future (NoF), Bordeaux, France, 2020, pp.  100–104, https://doi.org/10.1109/NoF50125.2020.9249093.
[10] D. Yan, P. You, C. Liu, S. Yong, and D. Guan, “Constellation multi‑objective optimization design based on QoS and network stability in LEO satellite broadband networks,” KSII Transactions on Internet and Information Systems, vol.  13, no.  3, pp.  1260–1283,  2019, https://doi.org/10.3837/tiis.2019.03.008.
[11] H. Akah and D. Elfiky, “Technical assessment of an equatorial Low Earth orbit satellite constellation for Egypt,” Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, vol. 25, no. 3, pp. 555–562, 2022, https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2022.05.002.
[12] S. J. Mousavi Torkamani, M. jafari and R. Zardashti, “Deployment of small satellite constellations using the effect of the Earth’s oblateness,” Journal of Space Science and Technology, vol. 17, no. 2, pp. 69-80, 2023, https://doi.org/10.22034/jsst.2023.1462.
[13] H. Eftekhari, P. Hajipour, A. Kheirdoost and H. Yeganeh, “Scientometric analysis of published scientific productions in the field of satellite constellations,” Journal of Space Science and Technology, vol. 17, no. 2, pp. 1-16, 2024, https://doi.org/10.22034/jsst.2024.1471.
[14] S. Zohrabzadeh Bozorgi and A. Naghash, "Designing a hybrid GEO-LEO constellation pattern for regional satellite navigation in Iran," Journal of Aerospace Science and Technology, vol. 16, no. 1, pp. 77-87, 2023, https://doi.org/10.22034/jast.2022.362842.1132.
[15] M. Yang, X. Dong, and M. Hu, “Design and simulation for hybrid LEO communication and navigation constellation,” in Chinese Guidance, Navigation and Control Conference (CGNCC), Nanjing, China, 2016, pp. 1665–1669. https://doi.org/10.1109/CGNCC.2016.7829041.
[16] F. Ma et al., “Hybrid constellation design using a genetic algorithm for a LEO-based navigation augmentation system,” GPS Solutions, vol. 24, no. 2, pp. 1–10, 2020, Art. no. 62, https://doi.org/10.1007/s10291-020-00977-0.
دوره 18، شماره 4
1404
صفحه 63-70

  • تاریخ دریافت 24 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 14 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 15 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 28 مهر 1404