طراحي و پياده‌سازي سامانه شبيه‌ساز ردياب ستاره با هدف ناوبري سكوهاي پرنده

Design and Development of a Simulator System for Star Trackers with the Aim of Aerial Vehicle Navigation

با توجه به اهمیت ناوبری اتوماتیك سكوهای پرنده و با در نظر گرفتن مشكلات مطرح در سیستم‌های ناوبری GPS و IMU، همواره نیاز به سیستم‌های ناوبری و كمك ناوبری مستقل و یا مكمل این سیستم‌‌ها احساس می‌شود. ناوبری سكوهای پرنده با استفاده از اطلاعات تصویری گزینه مناسبی برای این سیستم‌‌ها می‌باشد. در این راستا، استفاده از اطلاعات تصویری ستارگان برای ناوبری، منجر به توسعه سیستم‌های ردیاب ستاره گردیده‌اند. شبیه‌سازهای این سیستم‌ها نقش مهمی در بررسی و ارزیابی الگوریتم‌های ناوبری پیش از تست‌های واقعی پرواز ایفا می‌كنند. از آن‌جا كه تمامی پارامترهای سنجنده و مختصات ستارگان از پیش معلوم است، می‌توان این شبیه‌سازی را برای بررسی صحت و دقت تمامی الگوریتم‌های مطرح در پردازش داده‌های ردیاب ستاره، مانند الگوریتم‌های تعیین مركز، شناسایی ستاره، و تعیین وضعیت، مورد استفاده قرار داد. در این تحقیق طراحی و پیاده‌سازی یك سامانه شبیه‌ساز ردیاب ستاره با هدف ناوبری سكوهای پرنده ارائه گردیده است. سامانه ارائه شده، قابلیت انجام پیش‌پردازش‌های مختلفی را بر روی كاتالوگ ستاره امكان‌پذیر می‌نماید، همچنین امكان تنظیم پارامترهای مختلف سنجنده و نیز وضعیت دورانی سكوی حامل آن در فضای اینرشیال توسط این سامانه شبیه‌ساز فراهم شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه‌سازی با در نظرگرفتن پارامترهای مختلف سنجنده و در وضعیت‌های مختلف جهت‌گیری سكو در فضای اینرشیال و با نرخ‌های دورانی مختلف، بیانگر توانایی بالای سامانه ارائه شده می‌باشد.

According to importance of aerial vehicle automatic navigation and involved problems in GPS and IMU navigation systems there are always needs for other navigation or aided navigation systems. Navigation of aerial vehicles using image information is a proper option for these systems. In this regard, using image information of stars for navigation has led to development of star tracker systems. Simulators of these systems have important role in evaluating navigation algorithms before real flight tests. As all parameters of sensor and star positions are known this simulation can be used for assessment of accuracy and precession of all involved algorithms in star tracker data processing scheme, such as center detection, star identification, and attitude determination algorithms. In this research a star tracker simulator system have been presented. The presented simulator can does different pre-processing schemes on star catalogue. Tuning of sensor parameters and its carrier platform in inertial space also has been provided by presented simulator system. Assessment of different simulations considering different sensor parameters and in different attitudes with different rotational rates shows the high capability of the proposed system