Identificação de estrelas para determinação de atitude de veículos espaciais utilizando o algoritmo da otimização extrema generalizada (GEO) / Star pattern identification for spacecraft attitude determination using generalized extremal optimization (GEO)

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo principal a realização de um estudo sobre a performance do algoritmo da Otimização Extrema Generalizada (GEO) na solução do problema Perdidos no Espaço utilizando sensor de estrelas. Este problema consiste na determinação da atitude de um veículo espacial, ou seja, a orientação dos eixos fixos no corpo deste em relação a um sistema de coordenadas inercial sem nenhuma informação prévia. Para a solução deste problema foi utilizado apenas o sensor de estrelas autônomo, que é capaz de determinar sua atitude com base na observação de estrelas feitas por suas lentes. Para que este tipo de sensor calcule corretamente a atitude, é imprescindível que as estrelas observadas sejam identificadas corretamente em um catálogo de estrelas que fica armazenado em sua memória. A identificação destas estrelas é feita com o uso de algoritmos de identificação de estrelas que realizam a comparação do padrão das estrelas observadas com as estrelas mapeadas no catálogo. O algoritmo GEO é utilizado neste trabalho para realizar tal tarefa. Em um primeiro instante é realizado uma simplificação do problema, na qual é utilizado um catálogo de estrelas plano com estrelas geradas de maneira aleatória para a simulação do problema e verificação do comportamento do algoritmo no processo de identificação. Em seguida, é realizada a implementação com a utilização de um catálogo de estrelas real, onde o algoritmo foi testado em três cenários diferentes, sendo que no primeiro cenário o algoritmo é executado 200 vezes para cinco atitudes diferentes, no segundo cenário o algoritmo é executado 200 vezes para atitudes geradas aleatoriamente e no terceiro cenário o algoritmo é executado para atitudes obtidas de 250 pontos de duas órbitas simuladas, sendo uma polar e outra equatorial. É realizado também neste trabalho um estudo sobre o espaço de projeto gerado pela função objetivo utilizada e proposta uma modificação na abordagem do problema para uma simplificação deste espaço de projeto. Esta nova abordagem, bem como a implementação de um algoritmo do tipo triângulo são realizadas e executadas para os três cenários citados utilizando catálogo de estrelas real e os resultados obtidos são comparados.

ASSUNTO(S)

algoritmos de identificação de estrelas otimização extrema generalizada sensor de estrelas atitude de veículos espaciais algoritmos evolutivos

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