طراحی آماری ماهواره (طراحی سیستمی)

طراحی سیستمی ماهواره

با توجه به هزینه بر بودن ساخت ماهواره باید بتوانیم با روش های نوین احتمال شکست در پروژه ساخت را به حداقل برسانیم، با استفاده از طراحی سیستمی و استفاده از نرم افزار هایی که در مقالات قبلی گفته شد می توانیم این هزینه را به حداقل برسانیم و با تکنولوژی کشور های دیگر آشنا شویم.

 ساخت ماهواره چند مرحله دارد:

1. طراحی مقدماتی
2. طراحی مفهومی
3. پیشنهاد فنی
4. طراحی دقیق
5. تست نمونه
6. تولید سری

پس از مشخص شدن ماموریت و اهداف یک طراحی اولین فاز طراحی، طراحی مفهومی هست.

گام های طراحی مفهومی

• طراحی آماری
• طراحی مدار
• طراحی زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت
• طراحی زیرسیستم مخابرات
• طراحی زیرسیستم تامین انرژی
• طراحی سازه ماهواره
• طراحی زیرسیستم تنظیم حرارت
• طراحی زیرسیستم C&DH

 طراحی آماری

در این طراحی از اطلاعات آماری موارد مشابه که دارای ماموریت یکسان با ماموریت ما هستند استفاده می کنیم.

در طراحی آماری ابتدا با جمع آوری داده ها و دسته بندی ماهواره های ساخته شده، سپس تعریف پارامتر های بی بعد و منحنی بر روی گراف های بدست آمده از داده ها، مشخصات کلی ماهواره مورد نظر بدست می آید.

پردازش داده ها و استخراج پارامتر های طراحی به کمک مفاهیم و روش های آماری صورت می گیرد.

دو نوع اطلاعات از آمارگیری به دست می آید:

1. کیفی مانند نوع آرایه ها و نوع باتری ها و…
2. کمی مانند جرم، توان، هزینه و…

انتخاب جامعه آماری

مجموعه را باید انتخاب کرد که یک ویژگی مشخصه مشترک بین اعضای آن باشد مثل ماموریت آن ها یکسان باشد.یک نمونه که با اندازه جامعه متناسب هست به صورت تصادفی انتخاب میکنیم، بعد از انتخاب نمونه باید اطلاعات را دسته بندی کرد و از داده ها نمودار تهیه کرد و آنها را تحلیل کرد.

انواع نمودار های آماری

1-مستطیلی: داده های آماری کمی پیوسته

2-میله ای: متغیرهای گسسته و کیفی

3-دایره ای : متغیر های کیفی و پیوسته

4-چندبر فراوانی: متغیر های کمی پیوسته

گام های طراحی آماری ماهواره

گام 1: دریافت اطلاعات ورودی اولیه

گام 2: انتخاب ماموریت

گام 3: انتخاب کلاس جرمی

گام 4: جمع آوری جامعه آماری

گام 5: استخراج اطلاعات مورد نیاز

دریافت اطلاعات ورودی اولیه

اطلاعات ورودی مورد نیاز بازه جرمی و ماموریت می باشد تا بتوان از آن اطلاعات بعدی را  استخراج کرد.

چهار نوع ماموریت وجود دارد: ماموریت علمی تحقیقاتی، ماموریت ناوبری، ماموریت سنجش از دور، ماموریت مخابراتی

انتخاب ماموریت

با مشخص شدن ماموریت در مرحله قبل برای ماموریت علمی تحقیقاتی باید مشخصات کلاس مداری، ارتفاع و ماموریت اصلی،

برای ماموریت ناوبری باید مشخصات تعداد ماهواره مورد نیاز و دستگاه گیرنده زمینی،

 برای ماموریت سنجش از دور باید مشخصات زمان تکرار رد، عرض تصویر رزولوشن،

برای ماموریت مخابراتی باید مشخصات فرکانس کاری، کاربران، کلاس مداری مشخص شود

انتخاب کلاس جرمی

6 نوع کلاس جرمی وجود دارد ( کلاس پیکو، کلاس نانو، کلاس میکرو، کلاس مینی، کلاس کوچک، کلاس بزرگ) که از آن ها کلاس جرمی ماهواره تعیین می شود.

دسته بندی کلاس ها بر حسب جرم ماهواره به صورت زیر هست:

• اگر جرم ماهواره کمتر از 1 کیلوگرم باشد ماهواره در کلاس پیکو هست
• اگر جرم ماهواره از 1 تا 10 کیلوگرم باشد ماهواره در کلاس نانو هست
• اگر جرم ماهواره از 10 تا 100 کیلوگرم باشد ماهواره در کلاس میکرو هست
• اگر جرم ماهواره از 100تا 500 کیلوگرم باشد ماهواره در کلاس مینی هست
• اگر جرم ماهواره از 500تا 1000 کیلوگرم باشد ماهواره در کلاس کوچک هست
• اگر جرم ماهواره بیشتر از 1000 کیلوگرم باشد ماهواره در کلاس بزرگ هست

جمع آوری جامعه آماری

جمع آوری داده های آماری براساس ماموریت و کلاس تعریف شده می باشد.

 اطلاعات که باید برای هر ماهواره استخراج شود:

• جرم، توان، هزینه، حجم کل
• جرم و توان هر زیرسیستم
• ارتفاع، نوع، کلاس و شیب مدار
• کلاس و نام پرتابگر 
• تعداد، محل قرار گیری ایستگاه زمینی و قطر آنتن باید استخراج شود

اطلاعات مورد نیاز ماهواره ها را می توان از مقالات منتشر شده و سایت هایی چون ویکی پدیا، NASA ، skyrocket ،earth.esa.int و n2yo.com می توان به دست آورد.

استخراج اطلاعات مورد نیاز

اطلاعات به دست آماده در مرحله قبل را در اکسل دسته بندی می کنیم و نمودار های زیر را رسم می کنیم و معادلات آن را استخراج می کنیم

• نمودار هزینه بر حسب وزن کل ماهواره
• نمودار توان مصرفی برحسب وزن کل ماهواره
• نمودار حجم برحسب وزن کل ماهواره
• نمودار وزن زیرسیستم ها بر حسب وزن کل ماهواره
• نمودار توان مصرفی زیرسیستم ها برحسب توان مصرفی کل ماهواره
• نمودار هزینه زیرسیستم ها برحسب هزینه کلی ماهواره
• نمودار میله ای برای پرتابگر ها
• نمودار دایره ای برای مکان پرتاپ

با توجه به معادلات به دست آمده ازنمودار ها و کلاس جرمی انتخاب شده مشخصات ماهواره خود را به دست می آوریم.

آموزش رسم نمودار

ابتدا باید تموم اطلاعات استخراج شده در اکسل دسته بندی شود و بعد طبق نمودار های گفته شده دو ستون انتخاب شود به عنوان مثال ستون جرم کل با جرم زیرسیستم مخابراتی