مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی بهینه‌ی الگوریتم هدایتی در فاز تغییر آرایش منظومه‌ی ماهواره‌ای

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه تهران
2 دانشگاه تهران
3 دانشگاه علم و صعنت ایران
چکیده
شیوه‌ی جدیدی برای تغییر آرایش منظومه‌های ماهواره‌ای بر اساس تئوری لامبرت ارائه می‌گردد. مسئله‌ی تغییر آرایش در این مقاله با قید کمینه‌سازی هزینه‌های ناشی از مصرف سوخت مد نظر قرار می‌گیرد. از این رو، مانورهای مداری مورد نیاز اجرای عملیات تغییر آرایش به گونه‌ای طراحی می‌شود که انتقال مداری ماهواره‌ها به آرایش منظومه‌ی مطلوب با حداقل هزینه امکان‌پذیر شود. همچنین روش انتقال مداری معرفی شده برای اجرای فاز تغییر آرایش منظومه‌ی ماهواره‌ای، هیچگونه قیدی بر روی شکل و جهت‌گیری مدارهای اولیه و هدف اعم از هم‌صفحه و هم‌محور بودن، دایروی بودن و یا داشتن یک نقطه‌ی مشترک ایجاد نمی‌کند. علاوه بر آن، روشی برای مدلسازی تابع هزینه‌ی مسئله‌ی تغییر آرایش ارائه می‌گردد که در آن دو امر مهم انتقال مداری بهینه‌ی ماهواره‌ها به آرایش منظومه‌ی هدف و تخصیص بهینه‌ی هر یک از ماهواره‌ها به یک موقعیت یا مدار نهایی خاص، در یک گام انجام می‌پذیرد. بدین منظور و برای دستیابی به پاسخ بهینه‌ی سراسری مسئله‌ی تغییر آرایش منظومه، از تکنیک بهینه‌سازی ازدحام ذرات و ژنتیک مرکب استفاده می‌گردد. در نهایت، دو سناریوی مختلف تغییر آرایش منظومه‌ی ماهواره‌ای، یک بار با استفاده از شیوه‌ی ارائه شده و یک بار با در نظر گرفتن موقعیت‌های پرواز و استقرار معین برای ماهواره‌ها، مدلسازی و حل می‌شود. نتایج حاصله حاکی از برتری شیوه‌ی ارائه شده در این مقاله است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimal Design of Guidance Algorithm for the Reconfiguration Phase of the Satellite Constellation

نویسندگان English

Mahdi Fakoor 1
Mahshid Soleymani 2
Majid Bakhtiari 3
1 University of Tehran
چکیده English

A novel approach is presented for the reconfiguration of satellite constellations based on Lambert’s theorem. The reconfiguration problem, in this article, is considered with the constraint of overall fuel cost minimization. Hence, orbital maneuvers required for the operation of reconfiguration is designed in such a way that, transferring the satellites to the desired configuration of constellation will be possible at minimal cost. Also, the introduced method of orbital transfer for implementing the reconfiguration phase of satellite constellation has no limitation on the shape and orientation of initial and target orbits such as: co-planarity, coaxiality, circularity and/or the existence of a common point. Moreover, a method is offered for modeling the cost function of reconfiguration problem in which the two important tasks of optimal orbital transfer of satellites to the target configuration of constellation and optimal assignment of each satellite to a specific terminal position or final orbit will be done in one single step. For this purpose and in order to achieving the globally optimal solution of the reconfiguration problem of constellation the hybrid PSO/GA is used. Finally, two different scenarios of reconfiguration of satellite constellation will be modeled once by the presented approach and once by considering determined positions of flight and deployment for the satellites. The obtained results indicate the superiority of the idea presented in this article.

کلیدواژه‌ها English

Satellite Constellation
Reconfiguration Phase
Lambert Targeting Theorem
Hybrid PSO/GA Optimization Algorithm