یک روش آرایش پروازی ماهواره در ارائه موقعیت یابی و ردیابی
چکیده
یک روش میدان مغناطیسی در اینجا ارائه می شود که بموجب آن تعداد زیادی از ماهواره های نزدیک به هم می توانند تعیین موقعیت شوند و نسبت به یکدیگر جهت گیری کنند، اما همچنین می توانند در 6 درجه آزادی ردیابی شوند. این موضوع با استفاده از میدان های فرکانس تسهیم مغناطیسی انجام شده است، جایی که در آن سیم پیچ ها ی موجود در هر ماهواره به آنها اجازه می دهند تا میدان های مغناطیسی را ایجاد نمایند، و با میدانهای مغناطیسی ماهواره های دیگر تعامل داشته باشند، و میدان های مغناطیسی اطراف را مدلسازی کنند. با انجام این کار، یک ماهواره می تواند یک میدان متناوب را جهت فشار دادن یا کشیدن در مقابل آن انتخاب کنند و گشتاور آن را فراهم آورند و یا به منظور تعیین محل و جهت گیری نسبی آن نسبت به دیگر ماهواره ها مدلسازی کنند. در اینجا نظریه ای ارائه شده که قابلیت این روش را همراه با مزایا و محدودیت های آنها نشان می دهد. یک سیستم آزمایشی با داشتن 3 درجه آزادی ساخته شد و به منظور نشان دادن سیستم کنترل بازخورد مورد استفاده قرار گرفت ، جایی که درآن به یک ماهواره دستور حرکت به مکانی داده می شود و آن (ماهواره) با استفاده از تعامل با ماهواره های اطراف و تولید نیروها و گشتاورها و جهت یابی موقعیت و جهت آنها این فرایند را به انجام می رساند.
۱.مقدمه
علاقه و توجه مداومی در توسعه طیف سیستم های آرایش پروازی ماهواره ها یا گروه های ماهواره، همانطور که در پروژه ماهواره های آزمایشی Reorient ، Engage ، Hold (SPHERES) بطور همزمان در ایستگاه فضایی بین المللی نشان داده شده، وجود دارد [ISS] [۱]. این سیستم یک مفهوم آرایش پروازی الکترومغناطیسی را نشان می دهد که در طی چندین سال توسط محققان MIT توسعه یافته است[۲-۵] ، درجاییکه سیم پیچ های روی ماهواره، میدان های مغناطیسی ثابتی تولید می کنند که در آن گشتاورهای دوقطبی می توانند کنترل شوند. با تنظیم جهت گشتاورهای دو قطبی در یک دسته از ماهواره ها، جهت گیری و موقعیت یابی ماهواره ها می توانند در یک آرایش پروازی کنترل شوند. با این حال، با توجه به تعداد محدود درجه های آزادی در این روش، برای تنظیم یک ماهواره نیاز است که همه ماهواره های دیگر به خوبی تنظیم شوند که این امر منجر به کنترل مشکلات می شود [۶]. یک روش برای کاهش پیچیدگی ،تسهیم فرکانس در میدان های مغناطیسی تولید شده توسط ماهواره هاست: این تکنیکی است که ما در مقاله قبلی آن را شرح دادیم [۷]. هر سیم پیچ در هر ماهواره می تواند یک میدان مغناطیسی نوسانی را در یک فرکانس منحصر به فرد تولید کند، به طوری که آن بتواند بطور همزمان نوساناتی را با هر سیم پیچ ماهواره دیگر که نیاز به تعامل با آن دارد تولید نماید، که ارائه نیرو یا گشتاور مناسب برای رسیدن به آرایش مورد نظر را میسر می سازد. این موضوع مشکل تشکیل آنها را که به نیروها و گشتاورها اجازه هدایت به مسیر مطلوب از طریق خروج از ازدهام را می دهد مرتفع می سازد.
Abstract
A magnetic field approach is presented whereby a large number of closely located satellites can be positioned and oriented relative to each other, but can also be tracked in six degrees of freedom. This is accomplished by using frequency-multiplexed magnetic fields where coils are placed on each satellite to allow them to generate magnetic fields, to interact with the magnetic fields from other satellites, and to sample the surrounding magnetic fields. By doing this, a satellite can choose which alternating field to push or pull against, to provide torque about, or to sample in order to determine its location and orientation relative to the other satellites. Theory is provided demonstrating the capability of this approach along with its advantages and limitations. An experimental system allowing 3 degrees-of-freedom was constructed and used to demonstrate a feedback and control system where a satellite is told to move to a location and it does this by interacting with the surrounding satellites to both generate forces and torques and to track its position and orientation.
1. Introduction
There is continued interest in developing close range satellite formation flying systems, or satellite swarms, as indicated by the demonstration of the Synchronized Position Hold, Engage, Reorient Experimental Satellites (SPHERES) project on the International Space Station [ISS] [1]. This system demonstrates an electromagnetic formation-flying concept developed over several years by MIT researchers [2–5] where coils on satellites produce constant magnetic fields whose dipole moments can be controlled. By adjusting the direction of the dipole moments in a cluster of satellites the orientation and position of the satellites can be controlled within the formation. However, due to the limited number of degrees of freedom in this approach, adjusting one satellite requires that all of the other satellites in the formation be adjusted as well, leading to control difficulties [6]. One way to alleviate this complexity is to frequency multiplex the magnetic fields produced by the satellites; a technique we described in a previous paper [7]. Each coil on each satellite can generate an oscillating magnetic field at a unique frequency so that it can produce synchronous oscillations with whichever other satellite coil it needs to interact, allowing it to yield the appropriate force or torque to achieve a given formation. This decouples the formation problem allowing forces and torques to be directed as desired throughout the swarm.
چکیده
1. مقدمه
2. توصیف عملیات سیستم
۲.۱. مورد سیم پیچ مرجع
۲.۲. مورد گروه ماهواره ها
۳. رزولوشن و دقت
4. یک ارائه آزمایشی از بازخورد و کنترل در رابطه با سیستم رهیابی
5 نتیجه گیری
ضمیمه A. اجزای میدان مغناطیسی در یک حلقه جریان
Abstract
1. Introduction
2. System operation description
2.1. Reference coil case
2.2. Swarm satellite case
3. Resolution and accuracy
4. Experimental demonstration of a feedback and control relative navigation system
5. Conclusions
Appendix A. Magnetic field components of a current loop
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه