دانلود پایان نامه ارشد : طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش :دینامیک و کنترل

عنوان : طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

گرایش دینامیک و کنترل

عنوان:

طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌

اساتید راهنما:

دکتر علی نحوی

دکتر مهران میر‌شمس 

شهریور ماه 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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)

چکیده

هدف از اجرای پروژه طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌، تست الگوریتم‌ها و واحدهای کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره و نیز آموزش بخش‌های مختلف این سامانه به کاربران می‌باشد. فضای مجازی ایجاد شده برای آموزش کاربران به نحوی طراحی شده است که کاربر را در درک صحیح، سریع و بهتر مسائل مرتبط با کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره یاری می‌دهد. در این پروژه کلیه مسائل دینامیکی و سینماتیکی که در طراحی پایه یک سامانه کنترل وضعیت و موقعیت مدنظر قرار می‌گیرد تشریح، طراحی و پیاده‌سازی شده است. به منظور بررسی دقیق شرایط حاکم بر ماهواره سعی شده است تا اثر کلیه 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 کنترل وضعیت ماهواره ارتفاع پایین بر اساس طراحی سیستم کنترل وضعیت فعال بوده و ماهواره برای کنترل دقیق وضعیت از چرخ‌های عکس‌العملی استفاده می‌کند. طراحی بر روی ماهواره زمین‌آهنگ بر اساس یک طراحی جامع صورت گرفته و سامانه کنترل وضعیت و موقعیت به نحوی مدل‌سازی شده است که امکان ایجاد ارتباط با یک نرم‌افزار واسط را جهت تعامل با کاربر دارا می‌باشد. سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره زمین‌آهنگ دارای قابلیت اصلاح مداری، کنترل وضعیت، مانور وضعیت و مانور موقعیت می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ماهواره‌های نمونه ارتفاع‌پایین و زمین‌آهنگ حاکی از پیاده‌سازی مناسب مجموعه ساختارها، الگوریتم‌ها، عملگرها، حسگرها و پردازشگرها می‌باشد.

کلمات کلیدی: سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌- واقعیت مجازی- ماهواره ارتفاع‌پایین- ماهواره زمین‌آهنگ- مانور وضعیت- مانور موقعیت

فهرست مطالب

1- مقدمه  1

2- طراحی وپیاده‌سازی شبیه‌ساز واقعیت مجازی.. 6

2.1  واقعیت مجازی.. 7

2.2 کاربرد 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 کنترل وضعیت و موقعیت… 23

3- شبیه‌سازی دینامیکی مدارات زمین‌گرد. 26

3.1  دینامیک مداری و مسئله دو جسم.. 27

3.1  دینامیک وضعیت… 30

3.2  اغتشاشات مداری و وضعیتی.. 32

3.3.1 اغتشاشات مداری.. 33

3.3.2 اغتشاشات وضعیتی.. 46

4- طراحی و شبیه‌سازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 50

4.1 سامانه کنترل وضعیت و موقعیت (AOCS) 51

4.1.1 وظایف سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 51

4.1.1.7 اجرای مانور. 57

4.1.2 واحدهای سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 57

4.1.3 مودهای عملکرد سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 60

4.2 طراحی الگوریتم سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 64

4.3 ابزارهای مورد نیاز در شبیه‌سازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 69

4.3.1 زمان [15-17]. 69

4.3.2 موقعیت اجرام آسمانی ماه و خورشید [18]. 73

4.3.3 دستگاه‌های مختصات.. 76

4.3.4 مدل‌سازی سینماتیکی.. 79

4.4 مدل سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 83

4.5 طراحی کنترل کننده. 85

4.5.1 قاعده فرمان کنترلی با استفاده از خطای زوایای اویلر. 85

4.5.2 قاعده فرمان کنترلی با استفاده از ماتریس خطای کسینوس جهتی [9]. 86

4.5.3 قاعده فرمان کنترلی با استفاده از بردار خطای کواترنیون.. 88

4.5.4 انتخاب کنترل‌کننده. 89

4.6 مدل‌سازی عملگرهای سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 90

4.6.1 تراستر عکس العملی.. 91

4.6.2 چرخ عکس العملی و مومنتومی.. 95

4.6.3 موتور اصلی.. 98

4.7 مدل‌سازی حسگرهای سامانه کنترل وضعیت و موقعیت… 100

4.7.1 حسگر خورشیدی [22]. 100

4.7.2 حسگر افق‌سنج.. 104

4.7.3 حسگرهای اینرسی.. 106

4.8 الگوریتم‌های بکار رفته جهت کنترل 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

4.9 الگوریتم تعیین وضعیت… 118

4.10 الگوریتم باربرداری از چرخ مومنتومی.. 120

5- بررسی نتایج شبیه‌سازی سامانه کنترل 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

6.1 جمع‌بندی.. 155

6.2 نتیجه گیری.. 155

6.3 پیشنهادات.. 156

7- پیوست… 157

لیست مقالات ارائه شده. 163

مراجع و منابع: 164

 

 

فهرست تصاویر

شکل  ‏1‑1 محیط مرکز کنترل 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 پروژکتور SONY  VPL-CX120…………………………………………………….. 19

شکل  ‏2‑8 فیلتر Polaroid…………………………………………………………………………………… 20

شکل  ‏2‑9 ابعاد و موقعیت پرده ها و ویدئوپروژکتورهای تولید تصایر سه بعدی…………………… 21

شکل  ‏2‑10 عینک Polaroid……………………………………………………………………………….. 23

شکل  ‏2‑11 نحوه اتصال بخش‌های شبیه‌ساز با یکدیگر………………………………………………… 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 کنترل وضعیت و موقعیت……………………………….. 62

شکل  ‏4‑2 معماری کلی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت……………………………………………. 65

شکل  ‏4‑3 الگوریتم طراحی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت……………………………………….. 66

شکل  ‏4‑4 الگوریتم کنترل 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 کنترل وضعیت یک فضاپیما توسط تراستر عکس‌العملی……………………….. 91

شکل  ‏4‑12 مدولاتور PWPF……………………………………………………………………………….. 94

شکل  ‏4‑13 مدل دینامیک عملگر تبادل مومنتوم [9]………………………………………………… 96

شکل  ‏4‑14 مدل اصطکاکی چرخ عکس‌العملی [9]……………………………………………………. 97

شکل  ‏4‑15 آرایش چرخ‌های عکس‌العملی……………………………………………………………….. 97

شکل  ‏4‑16 مدل موتور اصلی و عملگرهای کنترل 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 بکار 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 مرکز 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 مرکز 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 مرکز 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 مرکز 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 کنترل وضعیت ماهواره 141

شکل  ‏5‑29 مانور وضعیت ماهواره ارتفاع پایین   …………………….. 142

شکل  ‏5‑30  سرعت چرخ های عکس‌العملی برای مانور وضعیت … 142

شکل  ‏5‑31 مانور وضعیت ماهواره ارتفاع پایین   …………………… 143

شکل  ‏5‑32  سرعت چرخ‌های عکس‌‌العملی برای مانور وضعیت .. 143

شکل  ‏5‑33 مانور وضعیت ماهواره ارتفاع پایین   ……………… 144

شکل  ‏5‑34 سرعت چرخ‌های عکس‌العملی برای مانور وضعیت 144

شکل  ‏5‑35 اندازه مومنتوم زاویه‌ای کل چرخ‌های عکس‌العملی…………………………………… 145

شکل  ‏5‑36 مانور وضعیت ماهواره زمین آهنگ ……………………… 145

شکل  ‏5‑37 فعالیت تراسترهای عکس العملی برای مانور وضعیت . 146

شکل  ‏5‑38 مانور وضعیت ماهواره زمین آهنگ …………………… 146

شکل  ‏5‑39 فعالیت تراسترهای عکس 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 فرآیند 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 کنترل وضعیت و موقعیت……………………………………… 157

شکل  ‏7‑2 نمایش بلوک‌های نرم‌افزار به تفکیک وظایف……………………………………………… 159

شکل  ‏7‑3 نرم افزار واسط کاربر- 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 پارکینگ و مدار هدف.. 153

 

 

فهرست علائم واختصارات

LEOمدار ارتفاع‌پایین
GEOمدار زمین‌آهنگ
MEOمدار ارتفاع‌متوسط
rبردار موقعیت
cmمرکز جرم
جرم جسم i- ام
Fبردار نیرو
Gثابت گرانشی
hمومنتوم زاویه‌ای
حاصل‌ضرب ثابت گرانشی در جرم زمین
aنیم قطر بزرگ بیضی مدار- فاصله میانگین زمین از خورشید
eخروج از مرکز مدار
qآنومالی 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 کنترل کننده
Jiضریب هارمونیک منطقه ای از درجه i
پخی زمین
 خروج از مرکز کره زمین
عرض جغرافیایی زمین‌مرکز
Vتابع پتانسیل جاذبه
nدرجه چند جمله‌ای لژاندر
mمرتبه چند جمله‌ای لژاندر
درجه مدل جاذبه EGM96
 λطول 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 یکه سرعت
 میانگین شار مومنتومی در سطح زمین
 ثابت انعکاس نور
بردار جهت خورشید نسبت به ماهواره
سرعت نور در خلاء
 ضریب انعکاس تمرکز
 ضریب انعکاس پخش‌شوندگی
بردار یکه عمود بر سطح -ام
 جهت بردار تابش خورشید می‌باشد
 آرایه‌های ماتریس
Rفاصله ماهواره از مرکز زمین
زوایای اولر
گشتاور آیرودینامیک
 نیروی پسای اتمسفر
 بردار فاصله از مرکز جرم تا مرکز فشار آیرودینامیکی ماهواره
 بردار فاصله از مرکز جرم تا مرکز فشار تشعشعی ماهواره
 بردار نیروی حاصل از تشعشعات خورشیدی
Mبردار گشتاور مغناطیسی تولید شده در داخل ماهواره
 شدت میدان مغناطیسی زمین
 سمبل شماره روز جولین
UTزمان جهانی
روز جولین
J2000مبدا زمانی روز جولین  از ظهر روز اول ژانویه سال 2000 میلادی
کجی محور دوران زمین
 سرعت‌های زاویه‌ای محورهای بدنی در مختصات مرجع
بردار دوران کواترنیون
فرکانس طبیعی
ضریب میرایی
PWPFمدولاتور پهنای پالس- فرکانس پالس
PSRمدولاتور شبه نرخ
TVAعملگر کنترل بردار پیشران

1-   مقدمه

شبیه‌سازی یک سامانه، بیان فرآیند مدل‌سازی مجموعه کنش‌ها و واکنش‌های مرتبط با اجزا و ساختار آن سامانه است، به‌گونه‌ای که به ازای ورودی‌های یکسان 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 که تمامی اجزا و ساختارهای موجود در سامانه مورد نظر شناسایی گردد. شناخت هرچه دقیق‌تر و جزئی‌تر یک سامانه، امکان تحلیل رفتار و عملکرد 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 عملکرد تک‌تک 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 کنترل 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 کنترل وضعیت و موقعیت یکی از بخش‌های کلیدی در فضاپیما به‌شمار می‌رود که در صورت اجرای فرمان اشتباه و یا اجرای الگوریتم‌های ناقص و نامطلوب ممکن است باعث شکست ماموریت فضاپیما گردد. بر این اساس آموزش کافی و شناخت درست از عملکرد این سامانه می‌تواند فضاپیما را در اجرای صحیح ماموریت یاری رساند. به‌دلیل پیچیدگی نیازهای کاری و وابستگی به سطح مهارت بالا در اجرای موفق ماموریت‌های فضایی، فناورهای آموزشی کاربران فضایی از سطح اعتماد بالا و سهولت یادگیری قابل ملاحظه‌ای در بیان مباحث تخصصی برخوردار می‌باشد. بدون مداخله یک فناوری آموزشی پیشرفته، کاربران فضایی باید به روش‌های آموزشی قدیمی با کارآیی پایین اعتماد کنند. روش‌های قدیمی به‌دلیل به‌روز نبودن مفاهیم آموزشی ماهواره و مجموعه‌های ماهواره‌ای، پتانسیل افزایش رخدادهای ناگوار ناشی از خطاها و عملکرد‌های ناکارا را به دنبال دارد. به‌منظور محاسبه و کاهش ناکارایی عملکردها، فناوری‌های آموزشی، در حال توسعه هستند. این فناوری‌ها کاربران فضایی را در فهم بهتر داده‌های مرتبط با کار آن‌ها و سیستم‌های فیزیکی که در حال مدیریت و مشاهده آن‌ها هستند یاری می‌رساند.  بدین منظور در این رساله سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره جهت آموزش و شناخت کافی کاربران 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 درک کاربران، از محیط واقعیت مجازی برای پیاده‌سازی شبیه‌سازی بهره‌گیری شده است تا کاربران بتوانند در محیطی جدید و در تعامل با یک سامانه فضایی قرار گیرند. در راستای تسهیل در آموزش تکنیک‌های فضایی از فناوری‌های بصری جهت فهم عمیق‌تر داده‌های مرتبط با محیط کاری کاربران 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 کاربران، آشنایی با فضای مدارات ماهواره‌ای و آموزش سامانه‌های فضایی فعالیت‌هایی صورت گرفته است که هدف کلی اشاره شده در آن‌ها ارائه یک محیط مناسب جهت آموزش بهتر کاربران فضایی بوده است. محیط ایجاد شده در بعضی از این تحقیقات بصورت یک اتاق کنترل می‌باشد که احساس تعامل و غرق‌شدگی بیشتری را در کاربران ایجاد می‌نماید. شکل  ‏1‑1 فضای کاری کاربران را که در حال آموزش هستند نشان می‌دهد. در مرجع [1] نحوه ایجاد یک محیط واقعیت مجازی برای آموزش کاربران ماهواره پیشنهاد شده است. در این مرجع با توجه به نیاز کاربران 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 کاربران به لحاظ میزان یادگیری و تعامل با بخش‌های مختلف نیز مورد بررسی قرار گرفته است. مرجع‌‌ [4] با ارائه یک الگوریتم پیشنهادی، نحوه ارزیابی عملکرد کاربر در محیط شبیه‌سازی شده  را بررسی می‌کند. در این الگوریتم دو دسته فرامین به عنوان ورودی برای فضاپیما ارسال می‌گردد که یک دسته، اطلاعات مورد انتظار و دسته دیگر اطلاعات واقعی هستند که می‌تواند با اطلاعات غلط همراه باشد و کاربر اختلاف رفتار فضاپیما را در اجرای هر دو دسته از فرامین مورد پردازش قرار می‌دهد. مرجع [5] بخشی از تحقیقات گسترده‌ی سازمان فضایی آمریکا (NASA)  را جهت شبیه‌سازی ماموریت‌های فضایی در محیط واقعیت مجازی برای آموزش فضانوردان خود تشریح کرده است. آژانس فضایی اروپا (ESA) نیز در زمینه کاربرد واقعیت مجازی در علوم فضایی اقدامات زیادی را انجام داده است. یکی از اقدامات ESA ساخت سالن تئاتر واقعیت مجازی برای تولید تصاویر و صدای سه‌بعدی است که این امکان را فراهم می‌نماید تا افراد با حوادث طبیعی نظیر آثار مخرب سیل و آتشفشان بر روی منابع طبیعی و پدیده النینو آشنا گردند. همچنین با استفاده 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 مرکز کنترل ماهواره ای [4]

 

شکل  ‏1‑2 تئاتر واقعیت مجازی  [6]

فعالیت‌های انجام شده در این رساله شامل بخش‌های زیر می‌باشند که به‌ترتیب در مورد هریک در فصل های آینده به تفصیل صحبت می شود.

  • طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز واقعیت مجازی که روند طراحی و نحوه اتصال محیط واقعیت مجازی را به شبیه‌ساز سامانه کنترل وضعیت و موقعیت شرح می‌دهد (فصل دوم).
  • شبیه‌سازی دینامیکی مدارات زمین‌گرد که به نحوه مدل‌سازی مدارات با ارتفاع‌پایین و زمین‌آهنگ می‌پردازد (فصل سوم).
  • طراحی و پیاده‌سازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت که کلیه فعالیت‌های صورت گرفته جهت شبیه‌سازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت را تشریح می‌کند (فصل چهارم).
  • بررسی نتایج شبیه‌سازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت که تمامی نتایج و داده‌های استخراجی از شبیه‌سازی را مورد بررسی قرار می‌دهد (فصل پنجم).

تعداد صفحه : 189

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید