فهرست مطالب

علوم و فناوری فضایی - سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 36، پاییز 1397)
  • سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 36، پاییز 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/07/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهران میرشمس *، محمد تشنه لب، مرتضی رمضانی صفحات 1-8
    از دیر باز مساله مدل سازی و تحلیل سیستم ها خصوصا در سیستم های پیچیده با دینامیک بالا همراه با نویز و عدم قطعیت در شناخت رفتار سیستم ها و تصمیم گیری بسیار با اهمیت بوده و هست. این مقاله نشان می دهد که سیستم های عصبی- فازی می توانند برای مدل سازی طراحی آرایه های خورشیدی زیرسیستم تامین توان الکتریکی ماهواره های سنجش از دور در فاز طراحی مفهومی به طور موثری مورد استفاده قرار گیرند. در طراحی مدل سیستم عصبی- فازی مورد نظر از سیستم استنتاج تاکاگی- سوگینو، روش آموزش ترکیبی و توابع تعلق گوسی استفاده می شود. نتایج شبیه سازی بدست آمده در طراحی مفهومی دارای دقت بسیار مناسبی در مقایسه با داده های تجربی و محاسبات کلاسیک ماهواره های سنجش از دور می باشند.
    کلیدواژگان: طراحی مفهومی ماهواره، سیستم های عصبی- فازی تطبیقی، ماهواره سنجش از دور، زیرسیستم تامین توان، مدلسازی طراحی آرایه های خورشیدی
  • حدیثه کریمایی * صفحات 9-19
    رانشگرهای هیدرازینی، پرکاربردترین رانشگرهای سامانه های هدایت و کنترل محموله های بازگشتی و محموله های سرنشین دار محسوب می شوند. در این مقاله، طراحی و محاسبات یک انژکتور اسپری مخروطی با دو ورودی مماسی به عنوان انژکتور سوخت یک رانشگر تک‎مولفه‎ای هیدرازینی با پیشران 10 نیوتن، ارائه شده است. این انژکتور براساس روش بازارف، به گونه ای طراحی شد که یک زاویه پاشش متوسط (نه چندان بزرگ) و ضخامت لایه خیلی کم به دست می دهد که با توجه به محدودیت طول محفظه کاتالیستی مناسب بوده و پودرسازی ریزتری به دست دهد. پدیده ایجاد و توسعه حفره هوا در جریان داخلی این نوع انژکتورها و شبیه سازی آن، به دلیل وجود دو جریان پیچشی آشفته در دو فاز مختلف مایع و گاز که دارای سطح آزاد مشترک اند، پیچیده است. برای این انژکتور، شبیه‎سازی جریان داخلی به منظور پیش بینی مشخصه های جریان خروجی و اطمینان از شکل‎گیری حفره گاز درون آن انجام گرفت. این مشخصه ها شامل زاویه مخروط پاشش، ضخامت لایه سیال خروجی، توزیع سرعت خروجی و غیره است. بدین منظور از روش حجم سیال (VOF) استفاده شد و آشفتگی جریان نیز با استفاده از مدل k-e شبیه سازی شد. شبیه‎سازی به کمک نرم‎افزارهای انسیس-ورک‎بنچ و انسیس-فلوئنت انجام شد. با بررسی نتایج، این اطمینان حاصل شد که انژکتور طراحی شده، دبی جرمی مورد نظر را در اختلاف فشار معین طراحی می‏تواند تامین کند و حفره هوا نیز به طور کامل تا انتها شکل می گیرد. همچنین زاویه پاشش مورد نظر نیز توسط آن تامین می شود. از اینرو ابعاد نهایی برای ساخت و استفاده در رانشگر تک‎مولفه 10 نیوتنی انتخاب شدند.
    کلیدواژگان: انژکتور، رانشگر تک مولفه‎ای، مخروط اسپری، کم‎پیشران
  • امیر علی نیک خواه * فرشاد سمیه یی_جعفر روشنی یان صفحات 21-32
    در این مقاله با هدف استفاده در نرم افزارهای طراحی و بسترهایتست حس گر ستاره به شبیه سازی تصاویر آسمان شب و حس گر ستاره پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا الگوریتمی جامع و دقیق به منظور شبیه سازی تصاویر آسمان شب بر اساس مدل روزنه ایده آل و استفاده از توابع توزیع نقطه ای و گاوس ارائه گردیده است. سپس به منظور ایجاد واقع گرایی بیشتر، منابع خطاهای اتفاقی و سیستماتیک، کشیدگی تصاویر ناشی از دینامیک بالای سکو و همچنین پخش نامتقارن نور پس زمینه ناشی از حضور ماه، خورشید و سیارات منظومه شمسی شبیه سازی گردیده است. درنهایت با توجه به اهمیت واقع گرایی در رویکرد شبیه سازی حل مسئله، استفاده از روش ردیابی دقیق پرتو به عنوان جایگزین روش روزنه ایده آل پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: حس گر ستاره کاتالوگ ستارگان کره سماوی روزنه ایده آل ردیابی پرتو
  • محمد رضایی، محمد میرزایی *، حمید غلامی بایی صفحات 33-45
    در سال های اخیر تقاضا برای سرویس های مکان یابی با پوشش مناسب و دقت بالا به سرعت افزایش یافته است. سیستم های مکان یابی ماهواره ای تقاضای بسیاری از کاربران را رفع می کنند و سرویس های مکان یابی با پوشش جهانی و دقت مناسب ارائه می دهند. با این وجود این سیستم های مکان یابی ماهواره ای توسط کشورهای توسعه یافته ساخته و کنترل می شوند و سرویس های مکان یابی دقیق آن به ندرت در اختیار کاربران غیرنظامی و سایر کشورها قرار می گیرد. همچنین سیگنال سیستم های ماهوارهای نویزپذیر و کم قدرت بوده و مناسب مکان های بسته نیست. استفاده از سیستم موقعیت یابی محلی در کنار موقعیت یابی جهانی از جمله برنامه هایی است که دولت ها در آینده نزدیک به منظور افزایش قابلیت اطمینان موقعیت یابی، افزایش پوشش کاربران و کاهش خطای سیستم به دنبال آن هستند. در این پژوهش پس از معرفی سیستم های موقعیت یابی محلی، به مهم ترین کاربردهای آن و مقایسه شاخص های آن با استانداردهای موقعیت یابی بین المللی پرداخته می شود و بازار آن در ایران مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: سیستم موقعیت یابی، موقعیت یابی محلی، استانداردهای موقعیت یابی، کاربردها و بازار سیستم موقعیت یابی محلی
  • دانیال بوستان * صفحات 47-61
    در این مقاله روشی نوین برای پیش بینی موقعیت مداری ماهواره با استفاده از سری های زمانی و شبکه های عصبی معرفی شده است. در این روش، بر خلاف روش های معمول پیش بینی مدار، از قوانین کپلر استفاده نشده و از قدرت پیش بینی سری های زمانی در شبکه های عصبیبرای پیش بینی موقعیت مداری استفاده شده است. مهمترین مزیت روش پیشنهادی نسبت به روش های موجود، در استفاده از داده های واقعی است. چرا که روش های موجود عموما با ساده سازی روابط و نیز حذف برخی از اغتشاشات معمولا دارای خطا بوده و استفاده از معادلات بازگشتی نیز بطور افزاینده ای این خطا را افزایش می دهد. در دسترس ترین داده واقعی، TLE بوده و دقت آنها نیز در پژوهش های مختلف به اثبات رسیده است. لذا در روش پیشنهادی استفاده از این داده ها در دستور کار قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی و مقایسه این روش با الگوریتم SGP4 و داده های واقعی، نشان از کارآمدی روش پیشنهادی دارد.
    کلیدواژگان: پیش بینی سری زمانی، شبکه های عصبی، TLE، بردار حالت مداری
  • احسان معانی، حسین نجات پیش کناری، امیررضا کوثری* صفحات 63-71
    در این مقاله، کنترل وضعیت ماهواره با استفاده از ترکیب چرخ عکس العملی و تراستر مورد بررسی قرار می گیرد. پس از استخراج معادلات حاکم بر دینامیک وضعیت ماهوراه، از روش کنترلی PID برای تعیین گشتاور کنترلی مناسب استفاده می شود. با در نظر گرفتن مدل و قیود حاکم بر چرخ عکس العملی، مومنتوم زاویه ای و گشتاور اعمالی چرخ های عکس العملی به دست آمده و برای شرایط اولیه مختلف آنالیز می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد تا زمانی که چرخ ها اشباع نشده اند ، کنترل وضعیت با استفاده از چرخ ها با دقت مناسب صورت می گیرد ولی با اشباع چرخ ها کنترل وضعیت به درستی صورت نگرفته و زوایای اویلر به شدت افزایش می یابد. برای اشباع زدایی چرخ ها از تراستر استفاده می شود به طوریکه هم مومنتوم زاویه ای چرخ ها کاهش یابد و هم وضعیت ماهواره به مقدار مطلوب کنترل شود. سه استراتژی مختلف برای کاهش دور چرخ ها با روش های PWM و PWPF ارائه شده و نتایج مقایسه شده و روش مناسب برای کنترل وضعیت و از اشباع خارج ساختن چرخ های عکس العملی ارائه می گردد. نتایج این مقاله می تواند برای کنترل وضعیت ماهوراه های مشابه نیز مفید واقع شود.
    کلیدواژگان: ماهوراه، زمین آهنگ، کنترل وضعیت، چرخ عکس العملی، اشباع، تراستر
|
  • mehran mirshams*, Mohammad Teshneh lab, Morteza Ramezani Pages 1-8
    Modeling and analyzing systems, especially in complex systems with high dynamics, noise and uncertainty in understanding the behavior of systems and decision making is very important problem from long time ago. This paper shows that neuro-fuzzy systems can be used effectively to design the solar arrays of electrical power subsystem of a remote sensing satellite in conceptual design phase. In the design of neuro-fuzzy system, Takagi-Sugeno inference system, hybrid training algorithm and Gaussian membership functions are used. The simulation results obtained in this modeling have an accurate accuracy compared to the experimental data and classical calculations of remote sensing satellites
    Keywords: Satellite conceptual design, comparative neuro-fuzzy systems, remote sensing satellite, power supply subsystem, modeling solar array design
  • Hadiseh Karimaei* Pages 9-19
    Monopropellant thruster of atitude control system is a requirement for the development and functionalization of satellites in space, which have expensive and high-tech technology. Hydrazine thrusters are currently the most widely used thrusters for guidance and control systems of re-entry and manned spacecraft. In this paper, design and computation of an injector with hollow-cone spray with two tangential inlets as a fuel injector of a 10N monopropellant hydrazine thruster is presented. This injector has designed based on Bazarov method so that can generate a spray with a common (not so big) spray angle and very thin liquid sheet. Therefore it will be suitable from aspect of limitation of the catalyst bed length and also gives finer atomization. The phenomenon of creating and developing an air core in the internal flow of these injectors and its simulation is complex due to the existence of two turbulent swirl flows in two different phases, liquid and gas, which have an interface. For this injector, simulation of the internal flow has been performed to predict the output flow characteristics and ensure the formation of the gas core inside it. These characteristics include the spray cone angle, liquid sheet thickness, the output velocity distribution of the injector nozzle, and etc. For this purpose, volume of fluid (VOF) method has been used and flow turbulence has been simulated using the k-e model. The results of this study is presented in detail in the paper.
    Keywords: Swirl injector, Monopropellant, Spray cone, Low thrust
  • Amie ali Nikkhah*, farsahd somayehee, Jafar Roshanian Pages 21-32
    In this paper, the aim is to simulate night-sky images for use in star-sensor designing software. For this purpose, a comprehensive and precise algorithm was developed to simulate night sky images based on the ideal pinhole method and the use of Gaussian distribution functions. Then, in order to create more realism, sources of random and systematic errors, the elongated images due to the high dynamics of the platform, as well as the asymmetric back-lighting of the moon, the sun, and the planets of the solar system have been simulated. Finally, considering the importance of realism in the problem-solving simulation approach, the use of precision ray tracking method as an alternative to the ideal pinhole method is suggested.
    Keywords: Star Sensor, Star Catalog, Celestial Sphere, Ideal Pinhole, Ray Tracing
  • Mohammad Rezaei, mohammad mirzaei*, hamid gholami baie Pages 33-45
    Demand for positioning services with proper coverage and high accuracy has been increased rapidly in recent years. Global positioning systems solves many users’ requirements and presents positioning services with global coverage and proper accuracy. However, satellite-based positioning systems are made and control by Developed countries and their precise location services are rarely available to civilians and other countries. Also, the signals of the satellite systems are fallible and low-power, and are not suitable for closed locations. The use of a local positioning system along with global positioning is one of the programs that governments are urging in the future to enhance the reliability of the positioning, increase coverage of users and reduce the system error. In this research, after introducing local positioning system and its most important applications, its indicators will be compared with international positioning standards and its market in Iran will be analyzed.
    Keywords: Positioning system, local positioning, positioning standards, local positioning applications, market
  • Danial Boostan* Pages 47-61
    Prediction of satellite orbital position is a critical requirement for all satellite ground stations. In this paper, a new viewpoint for predicting orbital position of satellites is presented. In contrast to traditional methods which are based on Kepler's law, the proposed method, is solely based on past observation of a given satellite. In contrast to traditional algorithms which have neglected some of the orbital perturbations, the most important feature of this method is considering all orbital perturbations by using real data. TLEs (Two Line Element sets) are the most available real data and are used in this research as the main data source. Using the capability of neural networks for time series prediction over available data, results in a fast and accurate orbital position predictor. The comparison between the output of our proposed method, SPG4 (Simplified General Perturbation version 4) propagator and real orbital position of a given satellite, shows the effectiveness of this algorithm.
    Keywords: time series prediction, artificial neural networks, TLE (Two Line Elements), satellite orbital position
  • ehsan maani, Hossein Nejat Pishkenari, Amir Reza Kosari* Pages 63-71
    In this paper, the combination of reaction wheels and thrusters is applied to attitude control of a satellite. First, governing equations of satellite attitude dynamics are given using quaternion and PID controller is designed based on the satellite quaternion to determine the applied control torque. By applying the reaction wheels physical constraints such as its maximum torque, its maximum momentum and maximum power on the desired torque, reaction wheels angular momentums and torques are found. The obtained results show that the unsaturated reaction wheels capabilities in attitude control. Results also show that the wheels saturation leads to error in control and increases the Euler angles and quaternions. Satellite thrusters are utilized to reaction wheels de-saturation and attitude control simultaneously. Three different strategies are proposed in this paper for wheels de-saturation using thrusters. Two well known methods, pulse width modulator (PWM) and pulse width pulse frequency (PWPF) modulator are used to attitude control using thrusters. All methods are compared together and the optimal method is proposed for the satellite attitude control. This paper results can be useful in design and control of different class of satellites.
    Keywords: Satellite, Attitude Control, Reaction Wheel, Saturation, Thruster