دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشكده مهندسی مكانیك
پایاننامه كارشناسی ارشد
گرایش دینامیک و كنترل
عنوان:
طراحی و پیادهسازی شبیهساز مجازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره
اساتید راهنما:
دكتر علی نحوی
دكتر مهران میرشمس
شهریور ماه 1389
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چكیده
هدف از اجرای پروژه طراحی و پیادهسازی شبیهساز مجازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره، تست الگوریتمها و واحدهای كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره و نیز آموزش بخشهای مختلف این سامانه به كاربران میباشد. فضای مجازی ایجاد شده برای آموزش كاربران به نحوی طراحی شده است كه كاربر را در درك صحیح، سریع و بهتر مسائل مرتبط با كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره یاری میدهد. در این پروژه كلیه مسائل دینامیكی و سینماتیكی كه در طراحی پایه یک سامانه كنترل وضعیت و موقعیت مدنظر قرار میگیرد تشریح، طراحی و پیادهسازی شده است. به منظور بررسی دقیق شرایط حاكم بر ماهواره سعی شده است تا اثر كلیه اغتشاشات خارجی موثر بر موقعیت و وضعیت ماهواره در طراحی اعمال شود. این سامانه برای دو دسته ماهواره ارتفاعپایین و زمینآهنگ طراحی شده است. مبنای طراحی سیستم كنترل وضعیت ماهواره ارتفاع پایین بر اساس طراحی سیستم كنترل وضعیت فعال بوده و ماهواره برای كنترل دقیق وضعیت از چرخهای عكسالعملی استفاده میكند. طراحی بر روی ماهواره زمینآهنگ بر اساس یک طراحی جامع صورت گرفته و سامانه كنترل وضعیت و موقعیت به نحوی مدلسازی شده است كه امكان ایجاد ارتباط با یک نرمافزار واسط را جهت تعامل با كاربر دارا میباشد. سامانه كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره زمینآهنگ دارای قابلیت اصلاح مداری، كنترل وضعیت، مانور وضعیت و مانور موقعیت میباشد. نتایج شبیهسازی انجام شده برای ماهوارههای نمونه ارتفاعپایین و زمینآهنگ حاكی از پیادهسازی مناسب مجموعه ساختارها، الگوریتمها، عملگرها، حسگرها و پردازشگرها میباشد.
كلمات كلیدی: سامانه كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره- واقعیت مجازی- ماهواره ارتفاعپایین- ماهواره زمینآهنگ- مانور وضعیت- مانور موقعیت
فهرست مطالب
2- طراحی وپیادهسازی شبیهساز واقعیت مجازی.. 6
2.2 كاربرد واقعیت مجازی در علوم فضایی.. 8
2.2 روند طراحی و پیادهسازی محیط واقعیت مجازی.. 10
2.2.1 بررسی و انتخاب روش تولید تصاویر سهبعدی.. 12
2.2.2 ابزارهای تولید تصاویر سهبعدی.. 18
2.3 نحوه اتصال محیط واقعیت مجازی با شبیهساز سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 23
3- شبیهسازی دینامیكی مدارات زمینگرد. 26
3.1 دینامیک مداری و مسئله دو جسم.. 27
3.2 اغتشاشات مداری و وضعیتی.. 32
4- طراحی و شبیهسازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 50
4.1 سامانه كنترل وضعیت و موقعیت (AOCS) 51
4.1.1 وظایف سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 51
4.1.2 واحدهای سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 57
4.1.3 مودهای عملكرد سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 60
4.2 طراحی الگوریتم سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 64
4.3 ابزارهای مورد نیاز در شبیهسازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 69
4.3.2 موقعیت اجرام آسمانی ماه و خورشید [18]. 73
4.4 مدل سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 83
4.5.1 قاعده فرمان کنترلی با بهره گرفتن از خطای زوایای اویلر. 85
4.5.2 قاعده فرمان کنترلی با بهره گرفتن از ماتریس خطای کسینوس جهتی [9]. 86
4.5.3 قاعده فرمان کنترلی با بهره گرفتن از بردار خطای کواترنیون.. 88
4.6 مدلسازی عملگرهای سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 90
4.6.2 چرخ عكس العملی و مومنتومی.. 95
4.7 مدلسازی حسگرهای سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 100
4.8 الگوریتمهای بكار رفته جهت كنترل و اصلاح موقعیت… 107
4.8.1 اصلاح شیب مداری یا حفظ شمال و جنوب مداری.. 108
4.8.2 اصلاح طول جغرافیایی یا حفظ شرق و غرب مداری.. 115
4.10 الگوریتم باربرداری از چرخ مومنتومی.. 120
5- بررسی نتایج شبیهسازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت… 121
5.1 بررسی و ارزیابی نتایج اطلاعات موقعیتی ماهواره.. 122
نتایج و ملاحظات ارزیابی مرحله اول (مدار ارتفاع پایین) 130
نتایج و ملاحظات ارزیابی مرحله دوم (مدار زمینآهنگ) 138
5.2 بررسی نتایج اطلاعات وضعیتی ماهواره.. 139
5.3 بررسی نتایج مانور وضعیت… 141
5.4 بررسی نتایج اصلاح مداری.. 149
5.5 بررسی نتایج باربرداری از چرخ مومنتومی.. 151
5.6 بررسی نحوه انتقال مداری.. 153
6- جمعبندی و نتیجه گیری.. 155
فهرست تصاویر
شکل 1‑1 محیط مركز كنترل ماهواره ای [4]…………………………………………………………….. 4
شکل 1‑2 تئاتر واقعیت مجازی [6]………………………………………………………………………… 4
شکل 2‑1 شبیهسازی ماهواره در فضای واقعیت مجازی [2]…………………………………………. 11
شکل 2‑2 اختلاف منظر صفر بین تصاویر………………………………………………………………… 13
شکل 2‑3 اختلاف منظر مثبت بین تصاویر………………………………………………………………. 14
شکل 2‑4 اختلاف منظر واگرا بین تصاویر……………………………………………………………….. 15
شکل 2‑5 اختلاف منظر منفی بین تصاویر………………………………………………………………. 15
شکل 2‑6 انفصال میانمحوری به اندازه ………………………………………………………………… 16
شکل 2‑7 ویدئو پروژكتور SONY VPL-CX120…………………………………………………….. 19
شکل 2‑8 فیلتر Polaroid…………………………………………………………………………………… 20
شکل 2‑9 ابعاد و موقعیت پرده ها و ویدئوپروژكتورهای تولید تصایر سه بعدی…………………… 21
شکل 2‑10 عینك Polaroid……………………………………………………………………………….. 23
شکل 2‑11 نحوه اتصال بخشهای شبیهساز با یكدیگر………………………………………………… 24
شکل 2‑12 نمای بخش واقعیت مجازی آزمایشگاه تحقیقات فضایی………………………………… 24
شکل 2‑13 نمای بخش واقعیت مجازی آزمایشگاه تحقیقات فضایی………………………………… 25
شکل 3‑1 بردارهای جابجایی در سیستم دو جسمی [9]…………………………………………….. 27
شکل 3‑2 نمایش پارامترهای ? و ?………………………………………………………………………. 29
شکل 3‑3 نمایش پارامترهای ، و ?………………………………………………………………….. 30
شکل 3‑4 مقایسه شتابهای مزاحم ناشی از منابع اغتشاشی عمده و مهم [10]……………….. 32
شکل 3‑5 ناهمواریهای مدل ژئوید بر اساس طول جغرافیایی………………………………………. 35
شکل 3‑6 ارتفاع ژئوید………………………………………………………………………………………… 36
شکل 3‑7 سیستم چهار جسمی……………………………………………………………………………. 41
شکل 4‑1 معماری وضعیت (مود) سامانه كنترل وضعیت و موقعیت……………………………….. 62
شکل 4‑2 معماری كلی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت……………………………………………. 65
شکل 4‑3 الگوریتم طراحی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت……………………………………….. 66
شکل 4‑4 الگوریتم كنترل وضعیت در ماهواره زمین آهنگ…………………………………………. 68
شکل 4‑5 نحوه دوران زمین حول خود و بدور خورشید [17]………………………………………. 70
شکل 4‑6 رابطه بین زمان نجومی محلی، گرینویچ [17]…………………………………………….. 73
شکل 4‑7 سیستم مختصات اینرسی………………………………………………………………………. 76
شکل 4‑8 نمایش دستگاههای مختصات اینرسی، مداری……………………………………………… 77
شکل 4‑9 نمایش طول وعرض جغرافیایی……………………………………………………………….. 78
شکل 4‑10 نحوه استخراج [9]……………………………………………………………………… 81
شکل 4‑11 مدل كنترل وضعیت یک فضاپیما توسط تراستر عكسالعملی……………………….. 91
شکل 4‑12 مدولاتور PWPF……………………………………………………………………………….. 94
شکل 4‑13 مدل دینامیک عملگر تبادل مومنتوم [9]………………………………………………… 96
شکل 4‑14 مدل اصطكاكی چرخ عكسالعملی [9]……………………………………………………. 97
شکل 4‑15 آرایش چرخهای عكسالعملی……………………………………………………………….. 97
شکل 4‑16 مدل موتور اصلی و عملگرهای كنترل بردار پیشران…………………………………….. 99
شکل 4‑17 حسگر خورشیدی دو محوره………………………………………………………………. 101
شکل 4‑18 جهتگیری حسگر دو محوره………………………………………………………………. 102
شکل 4‑19 هندسه حسگر افقسنج…………………………………………………………………….. 105
شکل 4‑20 صفحات مداری [24]……………………………………………………………………….. 109
شکل 4‑21 هندسه مشخصات مداری [9]…………………………………………………………….. 109
شکل 4‑22 اصلاح شیب مداری [9]……………………………………………………………………. 110
شکل 4‑23 استراتژی حفظ بردار شیب مداری در دایره شیب مجاز [9]……………………….. 111
شکل 4‑24 تغییرات شیب مداری……………………………………………………………………….. 112
شکل 4‑25 استراتژی بكار رفته جهت اصلاح شیب مداری………………………………………… 114
شکل 4‑26 مسیری فاز در اصلاح طول جغرافیایی [9]…………………………………………….. 116
شکل 5‑1 موقعیت ماهواره در دستگاه اینرسی……………………………………………………….. 123
شکل 5‑2 محور شبه بزرگ مدار ماهواره……………………………………………………………….. 123
شکل 5‑3 خروج از مركز مدار ماهواره………………………………………………………………….. 124
شکل 5‑4 شیب مدار ماهواره……………………………………………………………………………… 124
شکل 5‑5 آرگومان حضیض مدار ماهواره………………………………………………………………. 125
شکل 5‑6 نقطه گره مد صعودی مدار ماهواره…………………………………………………………. 125
شکل 5‑7 آنومالی حقیقی مدار ماهواره…………………………………………………………………. 126
شکل 5‑8 خطای نیمقطر بزرگ مدار ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 127
شکل 5‑9 خطای خروج از مركز ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 127
شکل 5‑10 خطای شیب مداری ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 128
شکل 5‑11 خطای آرگومان حضیض ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 128
شکل 5‑12 خطای نقطه گره مد صعودی ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 129
شکل 5‑13 خطای آنومالی حقیقی ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 129
شکل 5‑14 موقعیت ماهواره در دستگاه اینرسی……………………………………………………… 131
شکل 5‑15 محور نیمقطر بزرگ مدار ماهواره…………………………………………………………. 132
شکل 5‑16 خروج از مركز مدار ماهواره………………………………………………………………… 132
شکل 5‑17 شیب مدار ماهواره…………………………………………………………………………… 133
شکل 5‑18 آرگومان حضیض مدار ماهواره…………………………………………………………….. 133
شکل 5‑19 نقطه گره مد صعودی مدار ماهواره………………………………………………………. 134
شکل 5‑20 آنومالی حقیقی مدار ماهواره………………………………………………………………. 134
شکل 5‑21 خطای محور شبه بزرگ مدار ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 135
شکل 5‑22 خطای خروج از مركز ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 136
شکل 5‑23 خطای شیب مداری ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 136
شکل 5‑24 خطای آرگومان حضیض ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 137
شکل 5‑25 خطای نقطه گره مد صعودی ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 137
شکل 5‑26 خطای آنومالی حقیقی ماهواره (اختلاف نتایج تولید شده در نرمافزار شبیهساز با نتایج بدست آمده از نرمافزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 138
شکل 5‑27 وضعیت ماهواره زمینآهنگ در مدت زمان 10 روز………………………………….. 140
شکل 5‑28 میزان مصرف سوخت ماهواره زمینآهنگ در مدت زمان 10 روز جهت كنترل وضعیت ماهواره 141
شکل 5‑29 مانور وضعیت ماهواره ارتفاع پایین …………………….. 142
شکل 5‑30 سرعت چرخ های عكسالعملی برای مانور وضعیت … 142
شکل 5‑31 مانور وضعیت ماهواره ارتفاع پایین …………………… 143
شکل 5‑32 سرعت چرخهای عكسالعملی برای مانور وضعیت .. 143
شکل 5‑33 مانور وضعیت ماهواره ارتفاع پایین ……………… 144
شکل 5‑34 سرعت چرخهای عكسالعملی برای مانور وضعیت 144
شکل 5‑35 اندازه مومنتوم زاویهای كل چرخهای عكسالعملی…………………………………… 145
شکل 5‑36 مانور وضعیت ماهواره زمین آهنگ ……………………… 145
شکل 5‑37 فعالیت تراسترهای عكس العملی برای مانور وضعیت . 146
شکل 5‑38 مانور وضعیت ماهواره زمین آهنگ …………………… 146
شکل 5‑39 فعالیت تراسترهای عكس العملی برای مانور وضعیت 147
شکل 5‑40 مانور وضعیت ماهواره زمین آهنگ ……………….. 147
شکل 5‑41 طول جغرافیایی متوسط ……………………………………………………………….. 150
شکل 5‑42 تغییرات طول جغرافیایی ماهواره در زمان اصلاح طول جغرافیایی………………… 150
شکل 5‑43 مصرف سوخت ماهواره در زمان اصلاح طول جغرافیایی…………………………….. 151
شکل 5‑44 سرعت چرخ مومنتومی در فرایند باربرداری……………………………………………. 152
شکل 5‑45 فعالیت تراسترها برای باربرداری از روی چرخ مومنتومی……………………………. 152
شکل 5‑46 انتقال مداری به روش Hohmann……………………………………………………….. 154
شکل 7‑1 محیط نرمافزار سیستم كنترل وضعیت و موقعیت……………………………………… 157
شکل 7‑2 نمایش بلوكهای نرمافزار به تفكیک وظایف……………………………………………… 159
شکل 7‑3 نرم افزار واسط كاربر- واحد تلهمتری………………………………………………………. 162
فهرست جداول
جدول 4‑1 ضرایب مدولاتور PWPF. 95
جدول 5‑1 مشخصات مدار ارتفاع پایین.. 122
جدول 5‑2 مشخصات مدار زمینآهنگ… 130
جدول 5‑3 محدوده خطای مجاز برای اصلاح مداری.. 149
جدول 5‑4 مشخصات مدار پاركینگ و مدار هدف.. 153
فهرست علائم واختصارات
LEO | مدار ارتفاعپایین |
GEO | مدار زمینآهنگ |
MEO | مدار ارتفاعمتوسط |
r | بردار موقعیت |
cm | مركز جرم |
جرم جسم i- ام | |
F | بردار نیرو |
G | ثابت گرانشی |
h | مومنتوم زاویهای |
حاصلضرب ثابت گرانشی در جرم زمین | |
a | نیم قطر بزرگ بیضی مدار- فاصله میانگین زمین از خورشید |
e | خروج از مركز مدار |
q | آنومالی حقیقی- زمان نجومی محلی |
? | شیب مداری |
? | نقطه مد صعودی |
? | آرگومان حضیض |
? | آنومالی متوسط |
بردار گشتاور | |
ممانهای اصلی اینرسی | |
بردار سرعتهای زاویهای در مختصات بدنی | |
بردار شتابهای زاویهای در مختصات بدنی | |
بردار گشتاور اغتشاشات | |
بردار گشتاور كنترل كننده | |
Ji | ضریب هارمونیک منطقه ای از درجه i |
پخی زمین | |
خروج از مركز كره زمین | |
عرض جغرافیایی زمینمركز | |
V | تابع پتانسیل جاذبه |
n | درجه چند جملهای لژاندر |
m | مرتبه چند جملهای لژاندر |
درجه مدل جاذبه EGM96 | |
λ | طول جغرافیایی |
ضرایب نرمال شده گرانشی | |
ضرایب نرمال شده گرانشی | |
تابع شبه لژاندر نرمالیزه شده | |
بردار جاذبه گرانشی | |
شعاع متوسط زمین در استوا | |
? | چگالی اتمسفر |
ضریب پسای اتمسفر | |
? | سرعت ماهواره |
? | مساحت سطح مقطع ماهواره |
بردار یكه سرعت | |
میانگین شار مومنتومی در سطح زمین | |
ثابت انعكاس نور | |
بردار جهت خورشید نسبت به ماهواره | |
سرعت نور در خلاء | |
ضریب انعكاس تمركز | |
ضریب انعكاس پخششوندگی | |
بردار یكه عمود بر سطح -ام | |
جهت بردار تابش خورشید میباشد | |
آرایههای ماتریس | |
R | فاصله ماهواره از مركز زمین |
زوایای اولر | |
گشتاور آیرودینامیك | |
نیروی پسای اتمسفر | |
بردار فاصله از مركز جرم تا مركز فشار آیرودینامیكی ماهواره | |
بردار فاصله از مركز جرم تا مركز فشار تشعشعی ماهواره | |
بردار نیروی حاصل از تشعشعات خورشیدی | |
M | بردار گشتاور مغناطیسی تولید شده در داخل ماهواره |
شدت میدان مغناطیسی زمین | |
سمبل شماره روز جولین | |
UT | زمان جهانی |
روز جولین | |
J2000 | مبدا زمانی روز جولین از ظهر روز اول ژانویه سال 2000 میلادی |
كجی محور دوران زمین | |
سرعتهای زاویهای محورهای بدنی در مختصات مرجع | |
بردار دوران كواترنیون | |
فركانس طبیعی | |
ضریب میرایی | |
PWPF | مدولاتور پهنای پالس- فركانس پالس |
PSR | مدولاتور شبه نرخ |
TVA | عملگر كنترل بردار پیشران |
1- مقدمه
شبیهسازی یک سامانه، بیان فرایند مدلسازی مجموعه كنشها و واكنشهای مرتبط با اجزا و ساختار آن سامانه است، بهگونهای كه به ازای ورودیهای یكسان و شرایط اولیه و مرزی مشابه، رفتار مدل بدست آمده، مشابه و نزدیک به رفتار سامانه واقعی میباشد. بر این اساس جهت شبیهسازی یک سامانه ابتدا لازم است كه تمامی اجزا و ساختارهای موجود در سامانه مورد نظر شناسایی گردد. شناخت هرچه دقیقتر و جزئیتر یک سامانه، امكان تحلیل رفتار و عملكرد آن و همچنین هزینه و زمان شبیهسازی آنرا افزایش میدهد. لذا شبیهسازی یک سامانه با توجه به سطح دانش مورد نیاز میتواند بسیار سطحی و اولیه و یا بسیار عمیق و پیشرفته باشد. در میان انواع سامانههای ساخت بشر، سامانههای فضایی بهدلیل دور از دسترس بودن پس از پرتاب به فضا و هزینه و زمان بسیار زیاد، باید از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار باشند. این قابلیت اعتماد بالا نشانه شناخت دقیق و جزئی مهندسین از عملكرد تكتك اجزای سامانههای فضایی میباشد. ایجاد هرگونه نقص در بخشی از یک سامانه فضایی میتواند حجم عظیمی از زمان و هزینه را به یک سازمان تحمیل نماید و لذا شبیهسازی و تست پیش از پرتاب سامانههای فضایی از اهمیت فوقالعادهای برخوردار است. از میان انواع سامانههای فضایی، سامانه كنترل وضعیت و موقعیت فضاپیما جایگاه خاصی را به لحاظ شبیهسازی و تست دارا میباشد. این سامانه بهدلیل قرار دادن فضاپیما در موقعیت و وضعیت مناسب، تامین پایداری و حفظ مسیر و وضعیت فضاپیما در برابر انواع حوادث متعارف و غیر متعارف باید از سطح قابلیت اعتماد بالایی برخوردار باشد. سامانه كنترل وضعیت و موقعیت یكی از بخشهای كلیدی در فضاپیما بهشمار میرود كه در صورت اجرای فرمان اشتباه و یا اجرای الگوریتمهای ناقص و نامطلوب ممكن است باعث شكست ماموریت فضاپیما گردد. بر این اساس آموزش كافی و شناخت درست از عملكرد این سامانه میتواند فضاپیما را در اجرای صحیح ماموریت یاری رساند. بهدلیل پیچیدگی نیازهای كاری و وابستگی به سطح مهارت بالا در اجرای موفق ماموریتهای فضایی، فناورهای آموزشی كاربران فضایی از سطح اعتماد بالا و سهولت یادگیری قابل ملاحظهای در بیان مباحث تخصصی برخوردار میباشد. بدون مداخله یک فناوری آموزشی پیشرفته، كاربران فضایی باید به روشهای آموزشی قدیمی با كارآیی پایین اعتماد كنند. روشهای قدیمی بهدلیل بهروز نبودن مفاهیم آموزشی ماهواره و مجموعههای ماهوارهای، پتانسیل افزایش رخدادهای ناگوار ناشی از خطاها و عملكردهای ناكارا را به دنبال دارد. بهمنظور محاسبه و كاهش ناكارایی عملكردها، فناوریهای آموزشی، در حال توسعه هستند. این فناوریها كاربران فضایی را در فهم بهتر دادههای مرتبط با كار آن ها و سیستمهای فیزیكی كه در حال مدیریت و مشاهده آن ها هستند یاری میرساند. بدین منظور در این رساله سامانه كنترل وضعیت و موقعیت ماهواره جهت آموزش و شناخت كافی كاربران و نیز اجرای تستهای اولیه از بخشهای گوناگون این سامانه، طراحی و شبیهسازی گردیده است. در این رساله در راستای ایجاد فضای آموزشی مناسب و افزایش سطح درك كاربران، از محیط واقعیت مجازی برای پیادهسازی شبیهسازی بهرهگیری شده است تا كاربران بتوانند در محیطی جدید و در تعامل با یک سامانه فضایی قرار گیرند. در راستای تسهیل در آموزش تكنیكهای فضایی از فناوریهای بصری جهت فهم عمیقتر دادههای مرتبط با محیط كاری كاربران و ارتباط مستقیم با سیستمهای فضایی استفاده شده است. در این راستا در زمینه شبیهسازی مجازی سامانهها و ماموریتهای فضایی، فعالیتهای زیادی در دنیا انجام شده است. در مورد شبیهسازی محیط مجازی و ایجاد حس تعامل در كاربران، آشنایی با فضای مدارات ماهوارهای و آموزش سامانههای فضایی فعالیتهایی صورت گرفته است كه هدف كلی اشاره شده در آن ها ارائه یک محیط مناسب جهت آموزش بهتر كاربران فضایی بوده است. محیط ایجاد شده در بعضی از این تحقیقات بصورت یک اتاق كنترل میباشد كه احساس تعامل و غرقشدگی بیشتری را در كاربران ایجاد می کند. شکل 1‑1 فضای كاری كاربران را كه در حال آموزش هستند نشان میدهد. در مرجع [1] نحوه ایجاد یک محیط واقعیت مجازی برای آموزش كاربران ماهواره پیشنهاد شده است. در این مرجع با توجه به نیاز كاربران فضایی، از صنعت تولید تصاویر سهبعدی به همراه دسته فرمان[1] برای ایجاد تصور و تعامل با فضای مجازی برای شناخت عمیقتر روابط بین ماهوارهها در یک مجموعه چند ماهوارهای استفاده شده است. مرجع [2] بیشتر به بحث الگوریتم شبیهسازی سیستمهای فضایی و روش تولید تصاویر سهبعدی پرداخته است. مرجع [3] از تولید تصاویر سهبعدی به عنوان یک فناوری یادگیری نام برده و بر این اساس استراتژیها و سناریوهای آموزشی مرتبط با ماهواره را پیشنهاد داده است. در این مرجع نحوه امتیازدهی به كاربران به لحاظ میزان یادگیری و تعامل با بخشهای مختلف نیز مورد بررسی قرار گرفته است. مرجع [4] با ارائه یک الگوریتم پیشنهادی، نحوه ارزیابی عملكرد كاربر در محیط شبیهسازی شده را بررسی میكند. در این الگوریتم دو دسته فرامین به عنوان ورودی برای فضاپیما ارسال میگردد كه یک دسته، اطلاعات مورد انتظار و دسته دیگر اطلاعات واقعی هستند كه میتواند با اطلاعات غلط همراه باشد و كاربر اختلاف رفتار فضاپیما را در اجرای هر دو دسته از فرامین مورد پردازش قرار میدهد. مرجع [5] بخشی از تحقیقات گستردهی سازمان فضایی آمریكا (NASA) را جهت شبیهسازی ماموریتهای فضایی در محیط واقعیت مجازی برای آموزش فضانوردان خود تشریح كرده است. آژانس فضایی اروپا (ESA) نیز در زمینه كاربرد واقعیت مجازی در علوم فضایی اقدامات زیادی را انجام داده است. یكی از اقدامات ESA ساخت سالن تئاتر واقعیت مجازی برای تولید تصاویر و صدای سهبعدی است كه این امكان را فراهم می کند تا افراد با حوادث طبیعی نظیر آثار مخرب سیل و آتشفشان بر روی منابع طبیعی و پدیده النینو آشنا گردند. همچنین با بهره گرفتن از این سالن مباحثی مانند مدیریت بحران و مدیریت تخمین امنیت پرسنل آموزش داده میشود [6]. محیط طراحی سالن تئاتر واقعیت مجازی در شکل 1‑2 نشان داده شده است.
شکل 1‑1 محیط مركز كنترل ماهواره ای [4]
شکل 1‑2 تئاتر واقعیت مجازی [6]
فعالیتهای انجام شده در این رساله شامل بخشهای زیر میباشند كه بهترتیب در مورد هریک در فصل های آینده به تفصیل صحبت می شود.
- طراحی و پیادهسازی شبیهساز واقعیت مجازی كه روند طراحی و نحوه اتصال محیط واقعیت مجازی را به شبیهساز سامانه كنترل وضعیت و موقعیت شرح میدهد (فصل دوم).
- شبیهسازی دینامیكی مدارات زمینگرد كه به نحوه مدلسازی مدارات با ارتفاعپایین و زمینآهنگ میپردازد (فصل سوم).
- طراحی و پیادهسازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت كه كلیه فعالیتهای صورت گرفته جهت شبیهسازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت را تشریح میكند (فصل چهارم).
- بررسی نتایج شبیهسازی سامانه كنترل وضعیت و موقعیت كه تمامی نتایج و دادههای استخراجی از شبیهسازی را مورد بررسی قرار میدهد (فصل پنجم).
تعداد صفحه : 189
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * serderehi@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
14,700 تومانافزودن به سبد خرید