إن مراقبة الحركة والملاحة عنصران أساسيان في تصميم النظم الفضائية الجوية والروبية، ويكفلان أن تحافظ المركبات على التوجه السليم وأن تتبع المسارات المنشودة أثناء التشغيل، وتستكشف هذه المادة الاستراتيجيات الرئيسية ودراسات الحالة في العالم الحقيقي المتصلة بنظم مراقبة المواقف والملاحة.

استراتيجيات التصميم من أجل مراقبة التحمل

تستخدم نظم مراقبة السلوك الفعالة أجهزة الاستشعار والمحاضرات والتحكم في الخوارزميات للحفاظ على أو تغيير اتجاه المركبة، وتشمل أجهزة الاستشعار المشتركة أجهزة قياس الجراجات وأجهزة التسارع ومتعقبات النجوم التي توفر بيانات آنية عن موقع المركبة وحركتها.

وتنفذ خوارزميات التحكم، مثل أجهزة التحكم في أجهزة PID، ومرشحات كالمان، والتحكم في التكيف، لمعالجة بيانات الاستشعار، وتوليد أوامر للمحاضرين مثل عجلات الرد، أو الدافعات، أو أجهزة التحكم في اللحظات التي تسودها الضجيج، ويتوقف اختيار الاستراتيجية على احتياجات البعثات والقيود التي تفرضها النظم.

تقنيات الملاحة

الملاحة تتضمن تحديد موقع المركبة وسرعةها مقارنة بإطار مرجعي، وتشمل التقنيات نظم الملاحة غير الداخلية، وتكامل النظام العالمي لتحديد المواقع، والملاحة السماوية، وتجميع طرق متعددة يعزز الدقة والموثوقية، لا سيما في البيئات الصعبة.

مقاييس الاندماج الحساسة مثل مرشحات كالمان تدمج البيانات من مصادر مختلفة لتقوم بتقدير متماسك لحالة السيارة هذه العملية حاسمة بالنسبة للنظم المستقلة التي تعمل في بيئات مُنفرة للنظام العالمي لتحديد المواقع

دراسات الحالة

ومن الأمثلة البارزة على ذلك، راكب المريخ الذي يستخدم مزيجا من أجهزة الاستشعار غير الملاحية، والأودوميتة البصرية، والصور المدارية لتطهير سطح المريخ، ونظم مراقبة مواقفهم تتحكم في التوجه أثناء المناورات المعقدة والاتصال بالمدارس.

وثمة حالة أخرى تتعلق بمراقبة المواقف الساتلية، حيث تستخدم عجلات التفاعل والقاذفات للحفاظ على توجيه دقيق لمهام التصوير أو الاتصال، وكثيرا ما تستخدم هذه النظم خوارزميات متقدمة للرقابة لمواجهة الاضطرابات مثل الضغط الإشعاعي الشمسي.

  • Gyroscopes and accelerometers
  • عجلات ومدافع الرد
  • أجهزة استشعار قائمة على التصفية
  • الملاحة البحرية