Optik Ve Radar Sistemlerine Dayalı Olarak Uydu Yörüngesinin Belirlenmesi

Abstract

İlk yörünge tahmini metotları detaylı olarak işlenmiştir. Sonrasında bu tez için kullanılacak olan ölçüm verilerine en uygun ilk yörünge tahmini metotları seçilmiştir. Yörünge belirleme konusunda, şimdiye kadar yapılmış çalışmalar ve tecrübeler ışığında, sadece açı verilerinin olduğu yörünge belirleme problemleri için, Gauss metodu en uygun seçimdir. Ayrıca, radar sistemleri yani mesafe ölçümü ile elde edilebilen veriler için ise en uygun metot Gibbs metodudur. Gauss ve Gibbs metotları için Matlab program dilinde kod yazılmıştır. Kod için gerekli üç ölçüm girdileri metin belgesine yazılmıştır ve kod çalıştırıldığında kullanıcıdan girdi dosyasını seçmesi istenmiştir. Uyduların belirli bir tarihte ve saatte bulundukları konumdaki sağ açıklık ve dik açıklık verileri, Türksat Ana Kampüsü'nde bulunan teleskop ile ölçülmüştür. Sonrasında bu veriler Gauss metodu kodunda girdi olarak kullanılmıştır ve bu açılara karşılık gelen yörünge parametreleri ile durum vektörü hesaplanmıştır. Dahası, uyduların belirli bir tarihte ve saatte bulundukları konumdaki mesafe, azimut açısı (güney açısı) ve elevasyon (yükseklik) açısı verileri Türksat Ana Kampüsü' nde bulunan anten ile ölçülmüştür. Sonrasında, benzer olarak bu veriler Gibbs metodu kodunda girdi olarak kullanılmıştır ve bu açılara karşılık gelen yörünge parametreleri ile durum vektörü hesaplanmıştır. Sadece, teleskop ve anten aracılığı ile elde edilmiş verilerden hesaplanan yörünge parametreleri ve durum vektörlerini karşılaştırma amacıyla, Gauss metodu için hazırlanmış Matlab koduna teleskop ve anten seçeneği eklenmiştir. Kullanıcı ilk başta teleskop mu ya da anten verisi mi kullanacağını seçmek zorundadır. Bu amaçla, anten azimut ve elevasyon değerlerinin, açılım ve yükselim açıları değeri karşılığı, kodun içinde dönüşüm matrisleri kullanılarak otomatik olarak hesaplanmaktadır. Kullanıcı sadece girdi dosyasına açılım ve yükselim açıları yerine azimut ve elevasyon değerlerini yazmalıdır. Ek olarak, gökyüzünü üç boyutlu gösterebilen ve uydu ile gök cisimlerinin açı ile pozisyon değerlerini verebilen, bir ücretsiz açık kod planetaryum yazılımı olan Stellarium kullanılmıştır. Stellarium verileri elde edilirken, Türksat Kampüsü ile aynı enlem, boylam ve denizden yükseklik değerleri ayarlanmıştır. Böylece, Türksat teleskop ve antenlerinden elde edilen veriler ile Stellarium yazılımından elde edilen verilerin hassasiyeti karşılaştırılabilmiştir. Dahası, Türksat'ın yörünge belirlemek için kullandığı GORDAM yazılımından yörünge parametreleri elde edilmiştir ve ölçümlerden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. GORDAM yazılımı, en küçük kareler metodu ile yörünge belirlemektedir.

Preliminary orbit determination methods are detailed. Then, the best preliminary orbit determination methods for optical and radar systems are selected to apply to the inputs for this thesis. Success of Gauss method is proved for angle only data orbital problems and Gibbs method is the best orbit determining method for radar systems. Orbit determination code is written for Gauss and Gibbs method in Matlab. Right ascension and declination data for the specified time are measured by telescope in Turksat Main Campus. Then, these data are used as input for Gauss method, so orbital parameters and state vectors are found. Likewise, range, azimuth and elevation data of the Turksat satellites for the specified time are measured by antenna in Turksat Main Campus. Then, these data are used as input for Gibbs method, so orbital parameters and state vectors are found. There is selection button for using telescope and antenna data in Gauss method Matlab code to find orbital parameters and just compare the results and reliability of telescope and antenna data. For this reason, right ascension and declination is calculated in the code by using azimuth and elevation data for antenna choice. Furthermore, a free open source planetarium software Stellarium that shows 3D simulation of sky and gives angle and position data is utilized to compare results that are calculated using the measured data in Turksat. Additionally, GORDAM software orbital parameter results, that was used by Turksat for orbit determination, was obtained for comparison.