هم‌مکان‌سازی بهینه ماهواره‌های ژئو در بازه مداری 120 درجه شرقی با استفاده از نظریه بازی دیفرانسیلی

با توجه‌ به افزایش روزافزون درخواست قراردهی ماهواره‌ها در مدار زمین‌ثابت و نظر به محدودیت‌های عملیاتی در تعریف بازه‌های مداری ژئو، بهره‌گیری از جایگاه مشترک توسط چند ماهواره یکی از راهکارهای افزایش ظرفیت بهره‌برداری از این مدار محسوب می‌شود که این فرایند به هم‌مکان‌سازی موسوم است. با افزایش تعداد ماهواره‌های زمین‌ثابت علاقه زیادی به استراتژی‌های هم‌مکان‌سازی جدید که میزان خودکاری ماهواره‌ها را افزایش می‌دهند وجود دارد، اساساً به این خاطر که: 1) تعداد ماهواره‌های ژئو در یک شکاف را افزایش می‌دهند. 2) تمایل به کاهش مصرف سوخت. در پژوهش حاضر موقعیت اولیه بهینه ماهواره‌ها باهدف کمینه‌کردن فاصله نسبی ماهواره ها و درنظرگرفتن الزامات هم مکان سازی و باند فرکانسی مورداستفاده در لینک بین ماهواره‌ای با استفاده از روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات محاسبه شده است. همچنین در جهت کمینه‌کردن میزان سوخت مصرفی از روش بهینه‌سازی نظریه بازی دیفرانسیلی برای برنامه‌ریزی مانورهای نگهداری جایگاه ماهواره‌ها به‌عنوان یک استراتژی هوشمند ناوبری استفاده می‌شود. بر اساس روش پیشنهادی می توان 20 ماهواره را در بازه مداری 120 درجه شرقی که یکی از نقاط ناپایدار مداری است قرار داد به‌طوری‌که هیچ‌گونه تداخلی نداشته باشند و متوسط افزایش سرعت موردنیاز آن‌ها برای یک سال در حدود 70 متر بر ثانیه باشد.

optimal co-location of geo-satellites in the orbital slot of 120 degrees east using differential game theory

due to the increasing demand for locating satellites in the geostationary orbit and considering the operational limitations in defining the geo-orbital slots, the use of a same location by several satellites is one of the solutions to increase the capacity of using this orbit, which is known as co-location. as the number of geostationary satellites increases, there is great interest in new co-location strategies that increase the degree of satellite automation, primarily because they: 1) increase the number of geosatellites in a slot; 2) desire to reduce fuel consumption. in this article, the optimal initial position of the satellites is calculated with the aim of minimum relative distance of the satellites and taking into account the co-location requirements and the frequency band used in the inter-satellite link using the particle swarm optimization method. also, in order to minimize the amount of fuel consumed, the differential game theory optimization method is used to plan satellites’ station-keeping maneuvers as an intelligent navigation strategy. according to the proposed method, 20 satellites can be located in the orbital slot of 120 degrees east, which is one of the unstable points of the orbit, so that they do not have any interference and the average velocity increase required for one year is about 70 meters per second.