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 فضاپی
ما 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).
فرم در حال بارگذاری ...
