تعیین اتومانیک وضعیت فضاپیما توسط ردیاب ستاره به تکنیک شناسایی ستاره PMA

مهمترین وسیله بر روی هر فضاپیما، وسیله ای است که وضعیت (Attitude) فضاپیما را تعیین می کند. روش های زیادی برای تعیین وضعیت وجود دارد ولیکن یکی از روشهایی که به طور وسیعی از آن استفاده می شود، ردیاب ستاره (Star Tracker) است. روش های دیگر از جمله سنسور های خورشید، مغناطیس سنج ها و یا جاذبه سنج ها می باشند که دقت آنها بسیار کمتر از یک ردیاب ستاره است در بهترین شرایط سیستم شامل سنسور خورشیدی و مغناطیس سنج، دقتی در حدود یک دهم درجه دارد. در حالی که یک ردیاب ستاره خوب دقتی در حدود چند میلی درجه (حدوداً 0/28 میلی درجه) دارد. ردیاب ستاره های متصل به بدنه (strap down) سنسورهایی ستاره ای هستند که تصاویر دلخواه نواحی مختلف آسمان را گرفته ستاره ها را شناسایی می کنند و وضعیت خودشان را با مقایسه ستاره های شناسایی شده و ستاره های موجود در کاتالوگ، تعیین می کنند. قبل از اینکه تعیین وضعیت توسط ردیاب ستاره انجام شود ابتدا ستاره های درون میدان دید ردیاب ستاره باید شناسایی شوند. هرگاه ردیاب ستاره بتواند حداقل دو ستاره را شناسایی کند می تواند وضعیت خودش را تعیین کند که این وضعیت می تواند به مضعیت فضاپیما که ردیاب ستاره بر روی آن قرار دارد، تبدیل شود. روش های مختلف زیادی برای شناسایی ستاره ها (star identification) در میان دید ردیاب های ستاره ابداع شده است. یکی از روش های خوب و شناخته شده اندازه گیری زوایای ما بین ستاره ها و تفکیک آنها در میدان دید ردیاب ستاره است این روش تلاش خواهد کرد که زوایا را با زوایای موجود در یک کاتالوگ ستاره زوایای ما بین ستاره ها است، تطبیق دهد. این روش، روش زاویه نامیده می شود و پایه و اساس بسیاری از الگوریتم های تشخیص الگوی ستاره می باشد در این مقاله به بررسی تکنیک Pattern Matching Algorithm) PMA) که فواصل زاویه ای بین جفت ستاره های مشاهده شده توسط ردیاب ستاره را با کاتالوگ ستاره انطباق می دهد، پرداخته خواهد شد. از آنجایی که ردیاب ستاره مجهز به CCD قادر به آشکار کردن چندین ستاره به طور همزمان می باشد انتخاب روش PMA برای شناسایی ستاره به نظر روش مناسبی است. یکی از مزایای این روش وابسته نبودن آن به اطلاعات اولیه وضعیت ( priori attitude) می باشد. الگوریتم PMA نیازمند اندازه گیری حداقل، اطلاعات سه ستاره بطور همزمان توسط ردیاب ستاره است. نحوه طبقه بندی ستاره ها در کاتالوگ ستاره و تکنیک جستجوی ستاره در آن دراری اهمیت بسیار زیادی در راندمان تمامی الگوریتم های شناسایی ستاره دارد. الگوریتم های شناسایی ستاره باید دارای هوشمندی کافی برای تمیز دادن تصاویر هاله ای و پس زمینه ستاره ها که در کاتالوگ ستاره ثبت نشدند، باشد. در پروسه تخمین وضعیت، فریم های اندازه گیری شده ای که در آنها شناسایی های اشتباه (Misidentification) صورت می گیرد باعث ناپیوستگی های غیر عادی در خروجی تعیین وضعیت خواهد شد. نتایج شبیه سازی شده الگوریتم PMA گویای این امر می باشد.

Keywords:

دریاب ستاره , شناسایی ستاره , کاتالوگ ستاره