دانش و فناوری هوافضا

دانش و فناوری هوافضا

مقایسه اثر مأموریت در طراحی منظومه‌های ماهواره‌ای با استفاده از الگوریتم GA-SQP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 مدیر مرکز ماهواره و فضاپیما / مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
3 دانشگاه مالک اشتر
چکیده
امروزه استفاده از منظومه‌های ماهواره‌ای ارتفاع پایین، به عنوان یک راه‌حل کم هزینه برای کاربردهای ارتباطی، نظامی و پایشی با سطح پوشش گسترده مورد توجه قرار گرفته است. از طرف دیگر اجرایی کردن هر نوع منظومه ماهواره‌ای الزامات و معیارهای خاص خود را داراست که میتواند در طراحی بهینه منظومه، متضاد یکدیگر عمل نمایند. در این تحقیق، با در نظر گرفتن سه مأموریت سنجشی، مخابراتی و ناوبری به بررسی و معرفی معیارهای مدنظر، برای طراحی هر یک از منظومه‌های ماهواره‌ای پرداخته‌شده است. در ادامه، با استفاده از الگوریتم بهینه‌ساز GA-SQP به طراحی بهینه مقید هر سه منظومه با فرض تعداد ماهواره و ارتفاع استقرار یکسان پرداخته خواهد شد. حل این مسئله بزرگ بهینه سازی، با حدود 96 متغیر، چالش‌هایی برای همگرایی و استخراج پاسخ خواهد داشت که سعی در رفع آنها گردیده است. پس از بهینه‌سازی منظومه‌های ماهواره‌ایی، عملکرد آنها مقایسه و ارزیابی‌شده ا‌ست. بر اساس نتایج استخراج‌شده، بهترین منظومه مخابراتی 65% ، بهترین منظومه ناوبری 6% و بهترین منظومه سنجشی (تصویربرداری) 3% امکان پوشش منطقه هدف در نظر گرفته‌شده را در 24 ساعت دارا خواهند بود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Comparison of mission effect in designing satellite constellations using GA-SQP algorithm

نویسندگان English

Mahdi Jafari 1
Amirhossein Adami 2
amir reza fathi 3
1 Aerospace Department, Malek Ashtar University of Technology
2 Malek Ashtar University of Technology, Aerospace Department
3 malek ashtar University of technology
چکیده English

In recent years, the utilization of Low Earth Orbit (LEO) satellite constellations has gained significant traction as a cost-effective solution for a wide array of applications. These applications span communication, military operations, and persistent surveillance, all benefiting from the broad coverage that LEO constellations offer. However, the practical implementation of any satellite constellation necessitates adherence to specific requirements and criteria. These criteria, while crucial, can often present conflicting design challenges when optimizing the constellation.This research undertakes a comprehensive examination and exposition of the key design criteria for three distinct mission types: remote sensing, communication, and navigation. Subsequently, a hybrid optimization approach, employing a Genetic Algorithm (GA) coupled with Sequential Quadratic Programming (SQP) – denoted as GA-SQP – is utilized to perform a constrained optimization of all three constellation types. It includes number of satellites, and orbit attitude of satellites.This optimization assumes an equal number of satellites and a uniform deployment altitude across the constellations, the large scale optimization problem will be solved.This large-scale optimization problem, encompassing approximately 96 variables, introduces significant challenges related to solution convergence and the reliable extraction of optimal parameters, challenges that this study endeavors to address.Following the optimization process, a comparative performance evaluation of the resulting satellite constellations is conducted. The results reveal that the optimized communication constellation achieves 65% coverage of the designated target area within a 24-hour period. In contrast, the optimized navigation constellation provides 6% coverage, and the optimized remote sensing constellation achieves 3% coverage within the same timeframe.

کلیدواژه‌ها English

Satellite constellation
optimal design
space mission parameters
GA-SQP algorithm
optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 مهر 1404