مروري بر روش‌هاي تعيين موقعيت ماهواره‌ها

A Review of the Satellites Tracking and Positioning Methods

با گسترش تكنولوژی‌ در كاوش‌های فضایی و پیشرفت روز افزون كشورها در ارسال محصولات خود به فضا، نیاز به كسب اطلاعات از موقعیت و وضعیت اجرام فضایی مانند ماهواره‌های مصنوعی و باقیمانده‌های فضایی در اطراف زمین توسط آژانس‌های هوایی بیش از پیش مورد اهمیت قرار گرفته است. تعیین موقعیت و وضعیت ماهواره‌های مختلف نیازمند داشتن اطلاعات كافی از فیزیك حركت و پارامترهای مختلف موثر در حركت آنها می‌باشد. از آنجایی كه فیزیك زمین و اتمسفر آن به اندازه كافی شناخته شده نیست، امكان تعیین مدار ماهواره‌ها صرفا به كمك مدل‌های موجود امكان پذیر نمی‌باشد. لذا برای تعیین دقیق‌تر مدار ماهواره‌های غیر نظامی و برنامه‌ریزی دقیق‌تر برای زمان‌های گذر آنها و تعیین مدار و زمان‌های گذر ماهواره‌های نظامی، باید مشاهدات مستقیم به ماهواره‌ها انجام گیرد. تاكنون روش‌های مختلفی برای ردیابی ماهواره‌ها ارائه شده‌ است. در این گزارش، سه روش متداول در ردیابی ماهواره‌ها مورد بررسی قرار گرفته است كه عبارتند از: تكنولوژی فاصله یابی لیزری، تكنولوژی ردیابی رادار و تكنولوژی ردیابی اپتیكی. بعد از معرفی ساختار و اصول پایه در هر روش، بخشی از خصوصیات نمونه‌های اجرا شده در سطح جهان ارائه شده است. با توجه به نتایج حاصل از بررسی هریك از این روش‌ها، ردیابی ماهواره‌ها با سیستم‌های اپتیكی دارای توجیه اقتصادی بیشتر و انعطاف پذیری بالاتری در برابر شرایط محیطی است و با توجه به امكان پذیر بودن انجام مشاهدات تصویربرداری با هزینه كمتر و با دقت بالاتر، این روش‌ به منظور ردیابی و تعیین موقعیت ماهواره‌ها نسبت به دو روش دیگر دارای ارجحیت خواهد بود.

With the development of the space exploitation technologies, it is necessary to maintain an up-to-date knowledge of the orbital parameters of the resident space objects such as satellites and space debris. In order to estimate the trajectory of the satellites, the information about the shape and orientation of satellite orbits are required. These data are known as Keplerian elements. Since the physics of the Earth and its atmosphere are not sufficiently known, it is not simple to determine Keplerian elements of the satellite orbits based on the specific models.Thus, to estimate the orbital parameters of the civil satellites and calculate their transit time and therefore to determine the accurate orbit of them, it is required to observe these space objects directly. There are several systems and methods for tracking satellites. In this study, three commonly satellite tracking methods are explained such as laser ranging technology, radar tracking systems and optical tracking sensors. First of all, the basic principles and structures of these methods are disscused and then, the well-known samples of them are presented. According to the results of this study, satellite tracking based on the optical sensors is more affordable and more robust against environmental conditions. On the other hand, because of the low cost an high accuracy of imaging observations, this method is selected to develop a satellite tracking system.