%34تخفیف

دانلود پروژه:افزایش دقت حسگر تصویری افق زمین با استفاده از فیلتر کالمن

تعداد 160 صفحه فایل word

چکیده

برای اینکه تعادل ماهواره در فضا حفظ شود از حسگرهای مختلفی از جمله حسگر تعیین زاویه‌ی ماهواره استفاده می‌شود. یکی از انواع مختلف این حسگرها، حسگرهای تصویری افق زمین می‌باشد. در این نوع حسگرها، تصویر افق زمین توسط آشکارساز دو بُعدی به دست می‌آید. با پردازشی که بر روی این تصویر انجام می‌شود، مکان افق زمین در تصویر مشخص می‌گردد. مقایسه‌ی وضعیت به دست آمده برای مکان افق زمین با وضعیت مطلوب آن (حالت تعادل ماهواره)، می‌تواند زوایای ماهواره را مشخص کند. اطلاعات زوایای ماهواره برای کنترل‌کننده ارسال می‌شود. با توجه به وضعیت زوایا، فرمان کنترلی مناسب توسط کنترل‌کننده به محرک‌ها داده شده و در نهایت ماهواره در زوایای مطلوب خود قرار می‌گیرد. یکی از عواملی که سبب قرارگیری دقیق ماهواره در وضعیت مطلوب می‌شود، دریافت اطلاعات دقیق و معتبر از حسگر افق زمین است. بنابراین با افزایش دقت حسگر تصویری افق زمین می‌توان کنترل زوایای ماهواره را بهتر انجام داد.

در تصاویر فروسرخی که از افق زمین گرفته می‌شود – به دلیل وجود جوّ – به راحتی نمی‌توان مکان دقیق افق را مشخص کرد. روش‌های عمومی پردازش تصویر برای مشخص کردن لبه‌های اجسام وجود دارد، اما استفاده از روشی خاص برای تشخیص لبه‌ی زمین در تصویر، نتایج بهتری در پی خواهد داشت. از طرف دیگر، استفاده از مدل می‌تواند به تشخیص دقیق زوایای ماهواره کمک کند.

در این گزارش روشی برای تعیین زوایای ماهواره مطرح می‌گردد. در این روش با استفاده از مجموع اطلاعات پیکسل‌های اطراف افق زمین، منحنی افق زمین تعیین می‌شود. سپس با استفاده از معادله‌ی این منحنی، زوایای ماهواره به دست خواهد آمد. جدای از روش پردازش تصویر، با استفاده از مدل زوایای ماهواره نیز این زوایا پیش‌بینی می‌شود. در نهایت، اطلاعات مربوط به نتایج پردازش تصویر با اطلاعاتی که از طریق پیش‌بینی به دست آمده، توسط فیلتر کالمن ترکیب می‌شود. نتیجه‌ی فیلتر کالمن به عنوان زوایای نهایی و دقیق ماهواره خواهد بود. نتایج پیاده‌سازی روش مطرح‌شده نشان می‌دهد که این روش برای تعیین افق زمین و زوایای ماهواره مناسب است.

واژگان کلیدی: ماهواره، حسگر افق زمین، پردازش تصویر، اجتماع پیکسل‌ها، فیلتر کالمن.

 

 

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

فصل اول ……………………………………………………………………………………………………………………………..

1

1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………….

2

1-1- انواع ماهواره ………………………………………………………………………………………….

2

1-2- مدارهای ماهواره ……………………………………………………………………………………

3

1-3- زوایای ماهواره ……………………………………………………………………………………….

4

1-4- کنترل زوایای ماهواره ……………………………………………………………………………

5

1-4-1- محرک ……………………………………………………………………………………….

6

1-4-2- حسگر ………………………………………………………………………………………..

7

1-5- حسگر زوایای ماهواره ……………………………………………………………………………

7

فصل دوم …………………………………………………………………………………………………………………………….

9

2- پیشینه‌ی تحقیق ………………………………………………………………………………………………

10

2-1- حسگرهای پویشی ………………………………………………………………………………..

10

2-2- حسگرهای دنبال‌کننده‌ی لبه ……………………………………………………………….

13

2-3- حسگرهای حفظ توازن تابش ……………………………………………………………….

14

2-4- حسگرهای تصویری ………………………………………………………………………………

16

2-4-1- حسگر تصویری نور مرئی ………………………………………………………….

16

2-4-2- حسگر تصویری فروسرخ ……………………………………………………………

18

فصل سوم ……………………………………………………………………………………………………………………………

20

3- مفاهیم تئوری حسگر تصویری افق زمین ………………………………………………………..

21

3-1- انتخاب نوع حسگر افق زمین ………………………………………………………………..

21

3-2- نوع پرتوی دریافتی در یک حسگر تصویری افق زمین ………………………..

22

3-3- ویژگی‌های حسگرهای تصویری افق زمین …………………………………………..

23

3-3-1- ویژگی‌های مشترک حسگرهای تصویری افق زمین …………………

23

3-3-2- تفاوت‌های حسگرهای تصویری افق زمین ………………………………..

24

3-4- کلیات تعیین زوایای ماهواره …………………………………………………………………

24

3-4-1- تعیین زوایا از روش تصویری …………………………………………………….

24

3-4-2- تخمین زوایا با استفاده از مدل وضعیت زوایای ماهواره …………..

25

3-4-3- محاسبه‌ی دقیق زوایا با استفاده از فیلتر کالمن ………………………

25

3-5- تشخیص مکان افق زمین ……………………………………………………………………..

25

3-6- روش‌های محاسبه‌ی زوایای ماهواره ……………………………………………………..

27

3-6-1- محاسبه‌ی زوایای ماهواره با استفاده از خط افق ………………………

27

3-6-2- محاسبه‌ی زوایای ماهواره با استفاده از مرکز زمین ………………….

30

3-7- تأثیر میدان دید دوربین بر اندازه‌گیری زوایای ماهواره ……………………….

37

فصل چهارم ………………………………………………………………………………………………………………………..

39

4- الگوریتم‌های تشخیص لبه در تصویر ……………………………………………………………….

40

4-1- مشتق مرتبه‌ی اول (بردار گرادیان) ……………………………………………………..

40

4-1-1- عملگر Roberts ……………………………………………………………………….

42

4-1-2- عملگر Prewitt ………………………………………………………………………..

43

4-1-3- عملگر Sobel ……………………………………………………………………………

44

4-2- الگوریتم تشخیص لبه‌ی Marr-Hildreth ………………………………………….

45

4-3- الگوریتم تشخیص لبه‌ی Canny …………………………………………………………

46

4-4- روش‌های خاص تشخیص لبه ……………………………………………………………….

49

4-5- بررسی روش‌های تشخیص لبه در تصویر …………………………………………….

49

فصل پنجم ………………………………………………………………………………………………………………………….

52

5- تئوری روش اجتماع حسگرها (پیکسل‌ها) ………………………………………………………

53

5-1- اطلاعات هر پیکسل ………………………………………………………………………………

53

5-2- اشیاء موجود در تصویر افق زمین …………………………………………………………

54

5-3- نوار مفید تصویر افق زمین ……………………………………………………………………

55

5-4- تعیین نقاط افق زمین …………………………………………………………………………..

56

5-5- برآورد منحنی افق زمین ………………………………………………………………………

58

5-6- نوع منحنی افق زمین ……………………………………………………………………………

59

5-7- محاسبه‌ی زوایای ماهواره ……………………………………………………………………..

63

5-8- نمودار روند کلی روش اجتماع حسگرها (پیکسل‌ها) …………………………..

63

فصل ششم …………………………………………………………………………………………………………………………

65

6- مدل زوایای ماهواره ………………………………………………………………………………………….

66

6-1- حرکات ماهواره ……………………………………………………………………………………..

66

6-1-1- حرکت چرخشی ماهواره ……………………………………………………………

66

6-1-2- حرکت مداری ماهواره ……………………………………………………………….

67

6-2- زوایا و جهت ماهواره ……………………………………………………………………………..

68

6-3- معادلات دینامیکی حرکت چرخشی ماهواره ………………………………………..

69

6-3-1- معادلات فضای حالت برای حرکت چرخشی ماهواره ……………….

72

6-4- شرایط صحت و اعتبار مدل حرکت چرخشی ماهواره ………………………….

74

6-5- عوامل ایجاد خطا در مدل حرکت چرخشی ماهواره …………………………….

74

6-6- تقریب‌های استفاده‌شده برای به دست آوردن مدل خطی …………………..

76

6-7- مدل غیرخطی حرکت چرخشی ماهواره ………………………………………………

77

فصل هفتم ………………………………………………………………………………………………………………………….

80

7- تئوری فیلتر کالمن …………………………………………………………………………………………..

81

7-1- معرفی فیلتر کالمن ……………………………………………………………………………….

81

7-2- الگوریتم فیلتر کالمن ……………………………………………………………………………

82

7-3- نویزهای اندازه‌گیری و فرآیند ……………………………………………………………….

84

7-4- فیلتر کالمن توسعه‌یافته ……………………………………………………………………….

85

7-5- مقایسه‌ی فیلتر کالمن معمولی با فیلترهای غیرخطی …………………………

86

فصل هشتم ………………………………………………………………………………………………………………………..

88

8- شبیه‌سازی ………………………………………………………………………………………………………..

89

8-1- شبیه‌سازی روش اجتماع حسگرها (پیکسل‌ها) ……………………………………

89

8-1-1- نوع تصویر دریافتی ……………………………………………………………………

90

8-1-2- شناسایی قسمت تیره (فضا) در تصویر ……………………………………..

90

8-1-3- به دست آوردن معادله‌ی اولیه‌ی افق زمین ……………………………..

95

8-1-4- مشخص کردن حدود افق زمین (جوّ زمین یا نوار مفید) …………

97

8-1-5- انتخاب بازه‌ی مناسب شدت روشنایی ………………………………………

98

8-1-6- تخمین منحنی افق زمین ………………………………………………………….

100

8-1-7- مثال تخمین منحنی افق زمین ………………………………………………..

102

8-2- شبیه‌سازی فیلتر کالمن برای حسگر افق زمین …………………………………..

106

8-2-1- فرضیات شبیه‌سازی فیلتر کالمن ……………………………………………..

107

8-2-2- اجرای شبیه‌سازی فیلتر کالمن …………………………………………………

107

8-2-3- عملکرد فیلتر کالمن ………………………………………………………………….

113

8-2-4- ویژگی‌های کنترلی مدل ……………………………………………………………

114

فصل نهم ……………………………………………………………………………………………………………………………..

116

9- نتیجه‌گیری و پیشنهادات …………………………………………………………………………………

117

9-1- نتیجه‌گیری ……………………………………………………………………………………………

117

9-2- پیشنهادات …………………………………………………………………………………………….

118

منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………………

119

پیوست‌ها …………………………………………………………………………………………………………………………….

122

پیوست الف: برنامه‌ی پردازش تصویر برای به دست آوردن منحنی افق زمین ……..

122

پیوست ب: برنامه‌ی فیلتر کالمن ……………………………………………………………………………

127

پیوست پ: برنامه‌ی تطبیق دایره بر یک سری از نقاط …………………………………………

130

پیوست ت: برنامه‌ی تخمین بیضی از روش هندسی ……………………………………………..

132

پیوست ث: برنامه‌ی تخمین بیضی از روش مستقیم غیرتکراری …………………………..

138

فهرست جدول‌ها

عنوان

صفحه

جدول 1-1: مدارهای ماهواره ……………………………………………………………………………………………..

3

فهرست شکل‌ها

عنوان

صفحه

شکل 1-1: مقایسه‌ی دیداری مدارهای ماهواره ………………………………………………………………….

4

شکل 1-2: محورهای مختصات و زوایای ماهواره ………………………………………………………………

5

شکل 1-3: چرخ عکس العملی ماهواره ……………………………………………………………………………..

6

شکل 1-4: پرتاب‌کننده‌ی گاز در ماهواره ………………………………………………………………………….

7

شکل 2-1: حسگر افق زمین با دو آشکارساز فروسرخ عمود بر هم …………………………………..

11

شکل 2-2: حسگر افق زمین با دو آشکارساز فروسرخ در امتداد هم ……………………………….

11

شکل 2-3: شکل موج خروجی با دو آستانه‌ی مختلف …………………………………………………….

12

شکل 2-4: نحوه‌ی قرارگیری چهار آشکارساز دنبال‌کننده‌ی لبه …………………………………….

13

شکل 2-5: نحوه‌ی قرارگیری دو آشکارساز حفظ توازن تابش …………………………………………

15

شکل 2-6: نقاط مناسب و نامناسب ………………………………………………………………………………….

17

شکل 2-7: روند کلی محاسبه‌ی زوایا ……………………………………………………………………………….

17

شکل 2-8: خطوط و نقاط تشخیص افق زمین ………………………………………………………………..

18

شکل 2-9: شدت روشنایی پیکسل‌ها در حرکت از بالا به پایین در ستون 384 و دوسطحی‌شده‌ی آن با فیلتر و بدون فیلتر ……………………………………………………

19

شکل 3-1: تصویر نور مرئی و فروسرخ از کره‌ی زمین ………………………………………………………

22

شکل 3-2: نمودار محاسبه‌ی زوایای ماهواره با استفاده از خط افق ………………………………..

28

شکل 3-3: روابط فاصله‌ی 𝛼 و زاویه‌ی Pitch ………………………………………………………………..

29

شکل 3-4: بردار مرکز زمین ……………………………………………………………………………………………..

31

شکل 3-5: بردار مرکز زمین در وضعیت تعادل ماهواره …………………………………………………..

32

شکل 3-6: دوران و انتقال بردار مرکز زمین …………………………………………………………………….

33

شکل 4-1: عملگرهای یک بُعدی ………………………………………………………………………………………

41

شکل 4-2: بردار گرادیان تصاویر ……………………………………………………………………………………….

42

شکل 4-3: عملگرهای Roberts ……………………………………………………………………………………..

42

شکل 4-4: عملگرهای Prewitt ……………………………………………………………………………………….

43

شکل 4-5: عملگرهای قطری Prewitt ……………………………………………………………………………

43

شکل 4-6: عملگرهای Sobel …………………………………………………………………………………………..

44

شکل 4-7: عملگرهای قطری Sobel ……………………………………………………………………………….

44

شکل 4-8: چهار محور یک همسایگی 3×3 …………………………………………………………………….

47

شکل 4-9: محدوده‌ی نرمال لبه‌ی افقی …………………………………………………………………………..

47

شکل 5-1: نوار مفید افق زمین ………………………………………………………………………………………….

56

شکل 5-2: تعیین یک نقطه از افق زمین با استفاده از اطلاعات یک پیکسل ………………….

57

شکل 5-3: بیضی تخمینی از روش مستقیم …………………………………………………………………….

61

شکل 5-4: خطای بیضی نسبت به دایره در تخمین منحنی ……………………………………………

62

شکل 5-5: نمودار روند کلی روش اجتماع حسگرها (پیکسل‌ها) …………………………………….

64

شکل 6-1: دستگاه مختصات ماهواره ………………………………………………………………………………..

67

شکل 6-2: حرکت مداری ماهواره …………………………………………………………………………………….

68

شکل 6-3: حرکت مداری و چرخشی ماهواره ………………………………………………………………….

69

شکل 7-1: نمودار عملکرد فیلتر کالمن …………………………………………………………………………….

83

شکل 7-2: نمودار الگوریتم فیلتر کالمن …………………………………………………………………………..

83

شکل 8-1: تصویر نمونه و هیستوگرام آن …………………………………………………………………………

91

شکل 8-2: اکثریت فضای تیره در تصویر دو سطحی و اصلی ………………………………………….

92

شکل 8-3: ناحیه‌ی رشدیافته در تصویر دو سطحی و اصلی ……………………………………………

93

شکل 8-4: پر کردن سوراخ‌ها در ناحیه‌ی رشدیافته ………………………………………………………..

95

شکل 8-5: پیکسل‌های لبه‌ی ناحیه‌ی تیره و دایره‌ی برازش‌شده ……………………………………

96

شکل 8-6: دایره‌ی ابتدایی – خط تخمینی افق – دایره‌ی قرینه‌شده …………………………….

96

شکل 8-7: دایره‌ی تخمینی اولیه‌ی افق زمین – مرز بالا و پایین جوّ زمین …………………..

98

شکل 8-8: پیکسل‌های تیره‌ی جوّ زمین …………………………………………………………………………

99

شکل 8-9: تصویر نوار مفید روشن و هیستوگرام آن ……………………………………………………….

100

شکل 8-10: تخمین منحنی افق زمین ……………………………………………………………………………..

101

شکل 8-11: دایره‌ی افق زمین …………………………………………………………………………………………..

102

 

شکل 8-12: مثال 1 …………………………………………………………………………………………………………..

103

شکل 8-13: مثال 2 ………………………………………………………………………………………………………….

103

شکل 8-14: مثال 3 …………………………………………………………………………………………………………..

104

شکل 8-15: مثال 4 ………………………………………………………………………………………………………….

104

شکل 8-16: مثال 5 …………………………………………………………………………………………………………..

105

شکل 8-17: مثال 6 …………………………………………………………………………………………………………..

106

شکل 8-18: تخمین زاویه‌ی Roll ……………………………………………………………………………………

108

شکل 8-19: تخمین زاویه‌ی Pitch ………………………………………………………………………………….

108

شکل 8-20: زوایای Roll و Pitch با اعمال ورودی ………………………………………………………..

109

شکل 8-21: تخمین زوایای ماهواره با شرط اولیه …………………………………………………………….

110

شکل 8-22: تخمین زوایای ماهواره با شرط اولیه و ورودی ……………………………………………

111

شکل 8-23: نمودار اول حساسیت زوایای ماهواره نسبت به نویز‌های ورودی ………………..

112

شکل 8-24: نمودار دوم حساسیت زوایای ماهواره نسبت به نویز‌های ورودی ………………..

112

شکل 8-25: نمودار سوم حساسیت زوایای ماهواره نسبت به نویز‌های ورودی ……………….

113

شکل 8-26: مقادیر ویژه‌ی ماتریس A مدل ناپایدار ……………………………………………………….

115

شکل 8-27: مقادیر ویژه‌ی ماتریس A مدل پایدار …………………………………………………………

115

24 دیدگاه برای دانلود پروژه:افزایش دقت حسگر تصویری افق زمین با استفاده از فیلتر کالمن

  1. addebra

    It is a desolate, empty, and lonely piece of straight road stretching more than 1, 000 miles priligy farmacias del ahorro

  2. frarverot

    After seeing Zhao Lingfei going to the camp of Bp Lowering Supplements exercises for high blood pressure and cholesterol exercises for high blood pressure and cholesterol Hypertension Pills Name exercises for high blood pressure and cholesterol his subordinates, the green faced demon king understood what was going on doxycycline interactions with alcohol ILD developed 5 out of 39 patients 12

  3. Dreshorne

    clomid dosage for men We used the Ragged Opposum Sox18 Op mouse that harbors a dominant negative mutation of SOX18

  4. kayaptatt

    Lower concentrations of testosterone increase your risk for agerelated diseases, depression and infertility stromectol merck Darnell PwsgLOnIBEWqnUcy 6 17 2022

  5. TopUnioto

    lasix diuretic side effects Since the first and second heart fields lie contiguously along their entire length Abu Issa and Kirby 2008, it is likely that the molecules discussed above induce both fields at the same time

  6. Dauchfuck

    tamoxifen We conducted a retrospective study of all women with a family history of breast cancer who underwent bilateral prophylactic mastectomy at the Mayo Clinic between 1960 and 1993

  7. Lelosmest

    buy cialis online overnight shipping There are two completely different interfaces

  8. ragsweego

    clomid On the other hand, the chances for a woman undergoing IVF to develop ovarian cancer are so low that what actually this study reveals is how safe IVF is

  9. wakEffita

    priligy 60 mg The ERОІ deficient osteosarcoma cells reveal a high level of proliferation, which can be reversed by PI3K inhibitor LY294002, indicating the key regulation in ERОІ induced PI3K AKT NF ОєB pathway 36

  10. Extergo

    There are a couple of companies that are progressing vaccines again stromectol online canada Doxycycline has been shown to specifically target the apicoplast in Plasmodium spp

  11. PoinnaCen

    priligy buy online usa Based on these studies, Dr

  12. Wextulk

    How did it start gradually, suddenly, other buying cialis online safely

  13. idonrex

    propecia viagra combined Emerson, and Cynthia L

  14. Sleexia

    puscifer v is for viagra vinyl The time it takes for the ovaries to recover can vary from woman to woman

  15. Earneno

    priligy pills Hi, is Maca okay to take if you have a history of oestrogen dominance breast cancer

  16. Drehype

    1 nM and peaked at 1 10 nM Fig where to buy zithromax 2020 Aug 31; 11 1274

  17. embange

    Pierre, USA 2022 06 28 05 51 08 where can i buy stromectol in the usa

  18. Piolymn

    Such a redox mediator system was also found, and it turned out to be 3 hydroxyanthranilic acid 3 HAA buying cialis online usa Parents whoГ‚ do not control when their kids go to bed probablyГ‚ are notГ‚ controlling other aspects they should hence behavior problems, obviously this isn t true in all cases, just like it wasn t true for all kids in the study, but you can generalize

  19. alkague

    With the exception of treating hyponatremia, there is no scientific basis for prescribing a fluid restricted diet in these patients viagra alzheimers disease This medication comes in a single use cartridge

  20. excaccapY

    Thapliyal R, Maru GB buy cialis online without a prescription It is so easy to use and I never get tired of seeing the same results every time

  21. resiask

    Continuous variables were compared with Wilcoxon rank sum tests priligy equivalent

  22. Boucoug

    The Law Offices of Gregory Krasovsky stromectol pill for lice Although the functional significance of these cellular changes is still unclear, the approach is revealing that active neural ensembles show underlying molecular differences compared to apparently identical neurons in the same brain region that are not activated by behaviorally relevant stimuli

  23. Dythist

    These are not things that this deity cares about clomid pills for sale If you have any questions, ask the doctor or pharmacist

  24. chaccette

    Improbable 25 WinStar Farm LLC Kenny Troutt, China Horse Club Ltd viagra vs cialis

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo