ارائه‌کننده:  غلامرضا باقریان             

استاد راهنما: دکتر نادر مکاری یامچی، دکتر بیژن عباسی آرند

استاد ناظر داخلی اول: دکتر پائیز عزمی

استاد ناظر داخلی دوم: دکتر مریم ایمانی

استاد ناظر خارجی اول: دکتر علی الفت (دانشگاه تهران)

استاد ناظر خارجی دوم: دکتر امیر مسعود ربیعی (دانشگاه تهران)

تاریخ: ۱۴۰۵/۰۴/۰۱ 

ساعت: ۱۶ تا ۱۸

مکان:  اتاق جلسات دانشکده طبقه 7 شماره 712

چکیده:

در این رساله، مسئله مکان‌یابی و تخمین سرعت یک منبع زمینی متحرک با ارتفاع معلوم، بر پایه اندازه‌گیری‌های اختلاف زمان دریافت (TDOA) و اختلاف فرکانس دریافت (FDOA) توسط منظومه‌ای از ماهواره‌ها بررسی شده است. روش‌های کلاسیک با حل بسته، به‌ویژه TWLS، با وجود سادگی، در برابر نویز حساس بوده، در هندسه‌های نامطلوب دچار تکینگی ماتریس می‌شوند، به خطی‌سازی روابط غیرخطی و تعداد نسبتاً زیاد ماهواره نیاز دارند و در شرایط عملی کارایی آن‌ها کاهش می‌یابد. برای رفع این محدودیت‌ها، چارچوبی نوین از روش‌های جبری با حل بسته ارائه شده است که به‌طور صریح از قید قرار داشتن منبع روی سطح زمین با ارتفاع معلوم و مدل بیضوی WGS84 بهره می‌گیرد و به حدس اولیه نیاز ندارد. نوآوری اصلی، بازفرمول‌بندی مسئله با استفاده از ماتریس‌های رگرسیون بدون نویز و وابسته صرفاً به هندسه ماهواره‌هاست که پایداری عددی را افزایش داده و مشکل تکینگی را برطرف می‌کند. با تحلیل ریاضی شرایط شکست TWLS نشان داده می‌شود که نویز بالا و آرایش‌های خاص ماهواره‌ای دترمینان ماتریس را به صفر نزدیک می‌کند. بر این اساس، روشی جدید مبتنی بر حل یک چندجمله‌ای مرتبه پایین ارائه می‌شود که با حفظ جملات نویزی مرتبه دوم، حداقل تعداد ماهواره‌ها را از پنج به سه کاهش داده و تخمین دقیق مکان و سرعت را ممکن می‌سازد. همچنین یک چارچوب ترتیبی با پیچیدگی کمتر معرفی شده است که در آن ابتدا مکان با TDOA و مدل زمین و سپس سرعت با استفاده از FDOA و مکان تخمینی محاسبه می‌شود. رویکردی که با کاهش بعد پارامترها، دقت را حفظ کرده و حساسیت به خطاهای سرعت ماهواره را حذف می‌کند. در ادامه، مسئله مکان‌یابی ترمینال‌های ثابت زمینی در شبکه‌های TDMA ماهواره‌ای GEO بدون اطلاعات هاب بررسی شده و یک روش دومرحله‌ای شامل خوشه‌بندی اسلات‌های زمانی مبتنی بر TDOA و تابع ابهام متقاطع (CAF) و سپس تخمین مکان با حداقل سه ماهواره ارائه شده است. این روش بدون نیاز به خطی‌سازی یا اطلاعات هاب، عملکردی نزدیک به حداقل کرامر–رائوی مقید (CCRLB) دارد. نتایج تحلیل نظری و شبیه‌سازی نشان می‌دهد روش‌های پیشنهادی نسبت به TWLS و سایر روش‌های موجود، از دقت، پایداری عددی و مقاومت بیشتری در برابر نویز، به‌ویژه در شرایط نویز بالا، تعداد محدود ماهواره و هندسه‌های نامطلوب، برخوردارند و چارچوبی عملی و کارآمد برای مکان‌یابی و رهگیری بلادرنگ منابع زمینی ارائه می‌کنند.