بررسی تحلیلی دقت تعیین موقعیت ایستا با بهره گیری از حسگر ستاره

موقعیت‌یابی بر روی زمین همواره یکی از مسائل پراهمیت و پرچالش بوده است. سامانه‌های ناوبری اینرسی یکی از ابزارهای کلیدی در تعیین موقعیت یک سکوی متحرک به شمار می‌روند که با دو چالش رشد خطای ناوبری با گذشت زمان و نیز ضرورت اطلاع دقیق از شرایط اولیه مواجه هستند. امروزه ماهواره‌های gnss تعیین موقعیت را در زمین و اطراف آن به راحتی امکان‌پذیر کرده است. با این حال با دور شدن از زمین و مواجهه با محدودیت‌های سامانه‌های موقعیت‌یابی ماهواره‌ای، استفاده از ابزارهای جایگزین اجتناب ناپذیر خواهد بود. در این شرایط مشاهده اجرام سماوی و مکان‌یابی مبتنی بر ستارگان یکی از مهمترین راهکارها برای تعیین موقعیت به شمار می‌رود. حسگر ستاره با قابلیت شناسایی و مکان‌یابی الگوی ستارگان آسمان، یکی از دقیق‌ترین حسگرهای سماوی است که می‌تواند نقش بسزایی در این راستا ایفا کند. استفاده از حسگر ستاره در کنار شیب‌سنج و زمان‌سنج، یک سامانه موقعیت‌یابی را تشکیل می‌دهد که می‌تواند طول و عرض جغرافیایی را با پردازش داده حسگرها تعیین نماید. ریاضیات حاکم بر مسئله در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته و منابع مختلف خطا (شامل دقت حسگر ستاره، شیب‌سنجی، زمان‌سنجی، همراستایی حسگرها، و مدل جاذبه) معرفی و مدلسازی می‌شود و تاثیر هر یک بر دقت تعیین موقعیت به صورت تحلیلی بررسی می‌گردد. نتایج حاصل از این پژوهش می‌تواند برای یافتن پیکره‌بندی بهینه و بودجه‌بندی خطا در طراحی سامانه‌های موقعیت‌یابی پیشرفته مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

analytical accuracy assessment of static positioning utilizing star sensor

positioning on earth has consistently been a crucial and complex challenge. inertial navigation systems (ins) serve as essential tools for determining the position of moving platforms but face two primary limitations: the accumulation of navigation errors over time and the dependence on accurate initial conditions. while gnss satellites have revolutionized positioning on and near earth، their effectiveness diminishes with distance from the planet، necessitating alternative methods. in such cases، celestial observation and star-based positioning become vital solutions. star trackers—high-precision sensors capable of identifying and locating celestial star patterns—play a pivotal role in this context. when integrated with inclinometers and chronometers، they form a positioning system capable of calculating geographic latitude and longitude through sensor data processing. this study investigates the underlying mathematics of this approach، models various error sources (including star tracker accuracy، inclinometer and chronometer precision، sensor alignment، and gravitational modeling)، and analytically evaluates their impact on positioning accuracy. the findings provide valuable insights for optimizing system configurations and error budgeting in the design of advanced positioning systems