سنجش از دور
مسعود خوش سیما؛ سجاد غضنفری نیا؛ راضیه نریمانی
چکیده
پیشینه و اهداف: ماهوارههای سنجشی دارای محمولههای لیدار، با مأموریتهای پایش اهدافِ زمینی، اتمسفری و فضایی طراحی و عملیاتی میشوند. شاخص اصلی برتری لیدارهای فضایی، پایش جهانی اهداف متعدد است که سکوهای زمینی و هوایی پاسخگوی نیازهای دنیای امروز در این زمینه نمیباشند. یکی از مهمترین پارامترها در طراحی محمولههای سنجش از دور ...
بیشتر
پیشینه و اهداف: ماهوارههای سنجشی دارای محمولههای لیدار، با مأموریتهای پایش اهدافِ زمینی، اتمسفری و فضایی طراحی و عملیاتی میشوند. شاخص اصلی برتری لیدارهای فضایی، پایش جهانی اهداف متعدد است که سکوهای زمینی و هوایی پاسخگوی نیازهای دنیای امروز در این زمینه نمیباشند. یکی از مهمترین پارامترها در طراحی محمولههای سنجش از دور لیدار فضایی، انرژی هر پالس میباشد که بهطور مستقیم در دقت دادههای جمعآوری شده، نرخ سیگنال به نویز، قدرت تفکیک افقی و عمودی و به عبارت دیگر، زمان تجمیع سیگنال بازگشتی، تأثیرگذار است. بهبود نرخ سیگنال به نویز بهعنوان دیگر پارامتر مهم و مؤثر که هم در فازهای طراحی و هم در فاز بهرهبرداری مأموریتهای لیدار دارای اهمیت است. در خصوص تأثیر پارامترهای مختلف بر نرخ سیگنال به نویز سامانههای لیدار، پژوهشهای متعددی انجام شده است ولی علیرغم این تحقیقات گسترده، هنوز این موضوع بهطور کامل بررسی نشده است. ساختار هندسی لیدار، مشخصات بخشهای لیزر، اپتیک، الکترونیک، چیدمان هندسی لیزر- تلسکوپ از جمله عوامل مهم و تأثیرگذار در بهینه کردن نرخ سیگنال به نویز میباشند. علاوه بر مشخصات زیرسیستمهای تأثیرگذار بر این فرآیند، تحلیلهای سیستمی در طراحی محموله لیدار که شامل بررسی مشخصات فنی لیزر، فرستنده، سامانه اپتیکی، تلسکوپ گیرنده، کنترل حرارت و ملاحظات تشعشعی است، حائز اهمیت بوده و برقراری یک نگاشت فنی بین مأموریتها و مشخصات فنی محموله از الزامات طراحی بهشمار میرود.روشها: تحلیل سیستمی محمولههای لیدار و طراحی یک محموله مطلوب دارای چالشهای بسیاری است که نیاز به بررسی کاملی داشته و در دو فاز طراحی سیستمی و بهرهبرداری مورد مطالعه قرار میگیرد. در این مقاله، پژوهش گستردهای روی این چالشها و الزامات انجام شده است که ملاحظات طراحی شامل دو بخش فرستنده و گیرنده برای محموله لیدار، اثرات تشعشعی و مسائل حرارتی بهعنوان پارامترهای محیطی است. پس از تحلیلهای سیستمی اولیه، نیاز به بررسی ملاحظات محموله لیدار در فاز بهرهبرداری است که خود شامل بررسی چالش استخراج دادهها، کیفیت سیگنال و شاخص سیگنال به نویز میگردد.یافتهها: بر اساس نتایج، تغییرات زاویه تابش خورشید، که در افزایش یا کاهش پارامتر عمق اپتیکی ایروسلها در ساعات مختلف روز و به تبع آن، در زاویه زنیت تأثیر دارد، بر اساس شرایط اتمسفر میتواند 10 تا 40% بر نرخ سیگنال به نویز لیدار مؤثر باشد. همچنین، در زوایای زنیت زیر 50 درجه و ساعات تقریبی 10 صبح و 2 بعدازظهر، زمان مناسبی برای دادهبرداری تخمین زده شده است که این امر کاملاً با زاویه تابش خورشید و میزان پراکنش نور در اتمسفر ارتباط دارد. همچنین، هنگام طلوع و غروب خورشید، با توجه به حداکثر بودن پراکنش، نرخ سیگنال به نویز تحت تأثیر قرار میگیرد. محاسبه آسیب دوز یونیزان کل بهعنوان یک گلوگاه طراحی، افت بازده عملکرد ماژول لیزر را تعیین نموده و با استفاده از شاخص بحرانی توان به وزن کنترل حرارت فعال و غیرفعال مشخص میگردد. در این مقاله، با تأکید بر گلوگاههای فنی محمولههای لیدار و ملاحظاتی که در بخشهای مختلف از دیدگاه سیستمی وجود دارد، نقش عوامل محیطی مانند تأثیر زاویه تابش خورشید و محیط فضا بر یک محموله لیدار، بررسی شده است.نتیجهگیری: نتایج، نشان میدهد پارامترهای محیطی شامل تشعشعات فضایی، تغییرات اپتیکی و تابشی اتمسفر در فاز بهرهبرداری و جانماییهای هندسی و سازهایی و کنترل حرارت در فاز طراحی در میزان انرژی هر پالس و تغییرات نرخ سیگنال به نویز مؤثر هستند و باعث دقت در تخمین بودجههای طراحی در سطح سیستم و زیرسیستم خواهد شد. نتایج این تحقیق نه تنها میتواند برای بهرهبرداری در مطالعات موردی کارگشا باشد، بلکه امکان تکمیل دستاوردهای این تحقیق با بررسی و افزودن ملاحظات دیگر و همچنین توسعه آنها در سطح زیرسیستمها یا المانهای دیگر محموله نیز وجود دارد. به کمک نتایج این بررسی میتوان از صحت عملکرد لیدار در فازهای آتی اطمینان حاصل نمود.
