تعیین مدار ماهواره‌ با تلفیق دینامیک مداری و الگوریتم ژنتیک بر اساس نقاطی از خط سیر زمینی: یک رویکرد غیرفعال و مستقل

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه تهران، دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه تهران
2 گروه مهندسی هوافضای دانشکده مهندسی پردیس بین الملل کیش دانشگاه تهران
چکیده
در عصر افزایش تراکم اجرام فضایی و چالش‌های ردیابی ماهواره‌های مجهول‌الهویه یا غیرفعال، توسعه روش‌های مستقل و کم‌هزینه برای تعیین مدار امری ضروری است. این مقاله یک روش نوین و عملیاتی را ارائه می‌دهد که با تلفیق دینامیک مداری کلاسیک و الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک، امکان استخراج پارامترهای مداری شش‌گانه ماهواره را تنها با استفاده از مختصات جغرافیایی تعداد محدودی نقطه از مسیر زمینی آن فراهم می‌کند. روش پیشنهادی کاملاً غیرفعال است و وابستگی به سامانه‌های ناوبری فعال نظیر GPS یا پایگاه‌های داده TLE را حذف می‌نماید. پیاده‌سازی در محیط متلب و ارزیابی روی دو سناریوی شبیه‌سازی‌شده (مدار معمولی و مدار قطبی) نشان داد که با تنها ده نقطه مشاهداتی، خطای نسبی متوسط پارامترهای مداری به کمتر از 7/0% برای مدار معمولی و حدود ۱% برای مدار قطبی رسیده است. نتایج حاکی از توانایی بالای الگوریتم ژنتیک در همگرایی به جواب بهینه و مقاومت آن در برابر داده‌های پرت است. این روش به‌عنوان راهکاری مکمل و کارآمد در پایش فضایی، شناسایی ماهواره‌های ناشناس و ردیابی زباله‌های فضایی بزرگ قابلیت کاربرد دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Satellite Orbit Determination by Integrating Orbital Dynamics and Genetic Algorithm Based on Ground Track Points: A Passive and Independent Approach

نویسندگان English

Amirreza Kosari 1
bahador Abolpour 2
1 School of Aerospace Engineering, University of Tehran
2 Aerospace Department, Kish International Campus, University of Tehran
چکیده English

In an era marked by increasing space object congestion and the challenge of tracking uncooperative or passive satellites, the development of independent and cost-effective orbit determination methods is essential. This paper presents a novel and operational methodology that integrates classical orbital dynamics with a genetic optimization algorithm to extract the six classical orbital parameters of a satellite using only the geographical coordinates of a limited number of its ground track points. The proposed method is entirely passive, eliminating reliance on active navigation systems like GPS or external databases such as TLE (Two-Line Element) sets. Implementation in MATLAB and evaluation on two simulated scenarios (a standard orbit and a polar orbit) demonstrated that with only ten observational points, the average relative error of the orbital parameters was reduced to less than 0.7% for the standard orbit and approximately 1% for the polar orbit. The results indicate the high capability of the genetic algorithm in converging to the optimal solution and its robustness against outlier data. This method serves as an efficient complementary solution for space situational awareness, identification of unknown satellites, and tracking of large space debris.

کلیدواژه‌ها English

Satellite Tracking
Orbit Determination
Genetic Algorithm
Orbital Dynamics
Satellite

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 09 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 11 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 02 خرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 02 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 02 خرداد 1405