منبع مقاله درمورد سطح مهارت

دانلود پایان نامه ارشد

مي‌باشد
a_ij
آرايه‌هاي ماتريس A_ψψψ
R
فاصله ماهواره از مركز زمين
(ψ,θ,φ)
زواياي اولر
N_Aero
گشتاور آيروديناميك
F_D
نيروي پساي اتمسفر
l_CP
بردار فاصله از مركز جرم تا مركز فشار آيروديناميكي ماهواره
l_CR
بردار فاصله از مركز جرم تا مركز فشار تشعشعي ماهواره
F_R
بردار نيروي حاصل از تشعشعات خورشيدي
M
بردار گشتاور مغناطيسي توليد شده در داخل ماهواره
B
شدت ميدان مغناطيسي زمين
J_0
سمبل شماره روز جولين
UT
زمان جهاني
JD
روز جولين
J2000
مبدا زماني روز جولين از ظهر روز اول ژانويه سال 2000 ميلادي
ecl
كجي محور دوران زمين
(p, q, r)
سرعت‌هاي زاويه‌اي محورهاي بدني در مختصات مرجع
(q, q4)
بردار دوران كواترنيون q=(q1, q2, q3)
ω_n
فركانس طبيعي
ξ
ضريب ميرايي
PWPF
مدولاتور پهناي پالس- فركانس پالس
PSR
مدولاتور شبه نرخ
TVA
عملگر كنترل بردار پيشران

مقدمه
شبيه‌سازي يك سامانه، بيان فرآيند مدل‌سازي مجموعه كنش‌ها و واكنش‌هاي مرتبط با اجزا و ساختار آن سامانه است، به‌گونه‌اي كه به ازاي ورودي‌هاي يكسان و شرايط اوليه و مرزي مشابه، رفتار مدل بدست آمده، مشابه و نزديك به رفتار سامانه واقعي مي‌باشد. بر اين اساس جهت شبيه‌سازي يك سامانه ابتدا لازم است كه تمامي اجزا و ساختارهاي موجود در سامانه مورد نظر شناسايي گردد. شناخت هرچه دقيق‌تر و جزئي‌تر يك سامانه، امكان تحليل رفتار و عملكرد آن و همچنين هزينه و زمان شبيه‌سازي آن‌را افزايش مي‌دهد. لذا شبيه‌سازي يك سامانه با توجه به سطح دانش مورد نياز مي‌تواند بسيار سطحي و اوليه و يا بسيار عميق و پيشرفته باشد. در ميان انواع سامانه‌هاي ساخت بشر، سامانه‌هاي فضايي به‌دليل دور از دسترس بودن پس از پرتاب به فضا و هزينه و زمان بسيار زياد، بايد از قابليت اعتماد بالايي برخوردار باشند. اين قابليت اعتماد بالا نشانه شناخت دقيق و جزئي مهندسين از عملكرد تك‌تك اجزاي سامانه‌هاي فضايي مي‌باشد. ايجاد هرگونه نقص در بخشي از يك سامانه فضايي مي‌تواند حجم عظيمي از زمان و هزينه را به يك سازمان تحميل نمايد و لذا شبيه‌سازي و تست پيش از پرتاب سامانه‌هاي فضايي از اهميت فوق‌العاده‌اي برخوردار است. از ميان انواع سامانه‌هاي فضايي، سامانه كنترل وضعيت و موقعيت فضاپيما جايگاه خاصي را به لحاظ شبيه‌سازي و تست دارا مي‌باشد. اين سامانه به‌دليل قرار دادن فضاپيما در موقعيت و وضعيت مناسب، تامين پايداري و حفظ مسير و وضعيت فضاپيما در برابر انواع حوادث متعارف و غير متعارف بايد از سطح قابليت اعتماد بالايي برخوردار باشد. سامانه كنترل وضعيت و موقعيت يكي از بخش‌هاي كليدي در فضاپيما به‌شمار مي‌رود كه در صورت اجراي فرمان اشتباه و يا اجراي الگوريتم‌هاي ناقص و نامطلوب ممكن است باعث شكست ماموريت فضاپيما گردد. بر اين اساس آموزش كافي و شناخت درست از عملكرد اين سامانه مي‌تواند فضاپيما را در اجراي صحيح ماموريت ياري رساند. به‌دليل پيچيدگي نيازهاي كاري و وابستگي به سطح مهارت بالا در اجراي موفق ماموريت‌هاي فضايي، فناورهاي آموزشي كاربران فضايي از سطح اعتماد بالا و سهولت يادگيري قابل ملاحظه‌اي در بيان مباحث تخصصي برخوردار مي‌باشد. بدون مداخله يك فناوري آموزشي پيشرفته، كاربران فضايي بايد به روش‌هاي آموزشي قديمي با كارآيي پايين اعتماد كنند. روش‌هاي قديمي به‌دليل به‌روز نبودن مفاهيم آموزشي ماهواره و مجموعه‌هاي ماهواره‌اي، پتانسيل افزايش رخدادهاي ناگوار ناشي از خطاها و عملكرد‌هاي ناكارا را به دنبال دارد. به‌منظور محاسبه و كاهش ناكارايي عملكردها، فناوري‌هاي آموزشي، در حال توسعه هستند. اين فناوري‌ها كاربران فضايي را در فهم بهتر داده‌هاي مرتبط با كار آن‌ها و سيستم‌هاي فيزيكي كه در حال مديريت و مشاهده آن‌ها هستند ياري مي‌رساند. بدين منظور در اين رساله سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره جهت آموزش و شناخت كافي كاربران و نيز اجراي تست‌هاي اوليه از بخش‌هاي گوناگون اين سامانه، طراحي و شبيه‌سازي گرديده است. در اين رساله در راستاي ايجاد فضاي آموزشي مناسب و افزايش سطح درك كاربران، از محيط واقعيت مجازي براي پياده‌سازي شبيه‌سازي بهره‌گيري شده است تا كاربران بتوانند در محيطي جديد و در تعامل با يك سامانه فضايي قرار گيرند. در راستاي تسهيل در آموزش تكنيك‌هاي فضايي از فناوري‌هاي بصري جهت فهم عميق‌تر داده‌هاي مرتبط با محيط كاري كاربران و ارتباط مستقيم با سيستم‌هاي فضايي استفاده شده است. در اين راستا در زمينه شبيه‌سازي مجازي سامانه‌ها و ماموريت‌هاي فضايي، فعاليت‌هاي زيادي در دنيا انجام شده است. در مورد شبيه‌سازي محيط مجازي و ايجاد حس تعامل در كاربران، آشنايي با فضاي مدارات ماهواره‌اي و آموزش سامانه‌هاي فضايي فعاليت‌هايي صورت گرفته است كه هدف كلي اشاره شده در آن‌ها ارائه يك محيط مناسب جهت آموزش بهتر كاربران فضايي بوده است. محيط ايجاد شده در بعضي از اين تحقيقات بصورت يك اتاق كنترل مي‌باشد كه احساس تعامل و غرق‌شدگي بيشتري را در كاربران ايجاد مي‌نمايد. شکل ‏11 فضاي كاري كاربران را كه در حال آموزش هستند نشان مي‌دهد. در مرجع [1] نحوه ايجاد يك محيط واقعيت مجازي براي آموزش كاربران ماهواره پيشنهاد شده است. در اين مرجع با توجه به نياز كاربران فضايي، از صنعت توليد تصاوير سه‌بعدي به همراه دسته فرمان1 براي ايجاد تصور و تعامل با فضاي مجازي براي شناخت عميق‌تر روابط بين ماهواره‌ها در يك مجموعه چند ماهواره‌اي استفاده شده است. مرجع [2] بيشتر به بحث الگوريتم شبيه‌سازي سيستم‌هاي فضايي و روش توليد تصاوير سه‌بعدي پرداخته است. مرجع [3] از توليد تصاوير سه‌بعدي به عنوان يك فناوري يادگيري نام برده و بر اين اساس استراتژي‌ها و سناريوهاي آموزشي مرتبط با ماهواره را پيشنهاد داده است. در اين مرجع نحوه امتيازدهي به كاربران به لحاظ ميزان يادگيري و تعامل با بخش‌هاي مختلف نيز مورد بررسي قرار گرفته است. مرجع‌‌ [4] با ارائه يك الگوريتم پيشنهادي، نحوه ارزيابي عملكرد كاربر در محيط شبيه‌سازي شده را بررسي مي‌كند. در اين الگوريتم دو دسته فرامين به عنوان ورودي براي فضاپيما ارسال مي‌گردد كه يك دسته، اطلاعات مورد انتظار و دسته ديگر اطلاعات واقعي هستند كه مي‌تواند با اطلاعات غلط همراه باشد و كاربر اختلاف رفتار فضاپيما را در اجراي هر دو دسته از فرامين مورد پردازش قرار مي‌دهد. مرجع [5] بخشي از تحقيقات گسترده‌ي سازمان فضايي آمريكا (NASA) را جهت شبيه‌سازي ماموريت‌هاي فضايي در محيط واقعيت مجازي براي آموزش فضانوردان خود تشريح كرده است. آژانس فضايي اروپا (ESA) نيز در زمينه كاربرد واقعيت مجازي در علوم فضايي اقدامات زيادي را انجام داده است. يكي از اقدامات ESA ساخت سالن تئاتر واقعيت مجازي براي توليد تصاوير و صداي سه‌بعدي است كه اين امكان را فراهم مي‌نمايد تا افراد با حوادث طبيعي نظير آثار مخرب سيل و آتشفشان بر روي منابع طبيعي و پديده النينو آشنا گردند. همچنين با استفاده از اين سالن مباحثي مانند مديريت بحران و مديريت تخمين امنيت پرسنل آموزش داده مي‌شود [6]. محيط طراحي سالن تئاتر واقعيت مجازي در شکل ‏12 نشان داده شده است.

شکل ‏11 محيط مركز كنترل ماهواره اي [4]

شکل ‏12 تئاتر واقعيت مجازي [6]
فعاليت‌هاي انجام شده در اين رساله شامل بخش‌هاي زير مي‌باشند كه به‌ترتيب در مورد هريك در فصل هاي آينده به تفصيل صحبت مي شود.
طراحي و پياده‌سازي شبيه‌ساز واقعيت مجازي كه روند طراحي و نحوه اتصال محيط واقعيت مجازي را به شبيه‌ساز سامانه كنترل وضعيت و موقعيت شرح مي‌دهد (فصل دوم).
شبيه‌سازي ديناميكي مدارات زمين‌گرد كه به نحوه مدل‌سازي مدارات با ارتفاع‌پايين و زمين‌آهنگ مي‌پردازد (فصل سوم).
طراحي و پياده‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت كه كليه فعاليت‌هاي صورت گرفته جهت شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت را تشريح مي‌كند (فصل چهارم).
بررسي نتايج شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت كه تمامي نتايج و داده‌هاي استخراجي از شبيه‌سازي را مورد بررسي قرار مي‌دهد (فصل پنجم).

طراحي وپياده‌سازي شبيه‌ساز واقعيت مجازي
در اين فصل ابتدا به بررسي فناوري واقعيت مجازي و روش‌هاي پياده‌سازي آن پرداخته مي‌شود. در بخش دوم كاربرد و اهميت فناوري واقعيت مجازي در علوم فضايي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در ادامه و در بخش سوم فرآيند طراحي و پياده‌سازي محيط واقعيت مجازي جهت ايجاد شبيه‌ساز واقعيت مجازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت تشريح شده است و در بخش چهارم نحوه اتصال محيط واقعيت مجازي با شبيه ساز سامانه كنترل وضعيت و موقعيت توضيح داده مي‌شود.

واقعيت مجازي
واقعيت مجازي1 تکنولوژي جديدي است که به صورت يک واسط ميان کاربر و کامپيوتر عمل مي‌کند و با ايجاد يک محيط شبيه‌سازي شده به صورت بلادرنگ2 و تعامل از طريق کانال‌هاي حسي نظير حس بينايي، شنوايي و لامسه به کاربر اين امکان را ميدهد تا با جهان شبيهسازي شده به کمک رايانه ارتباط برقرار کرده و تصوري نزديک به واقعيت، به آن پيدا کند. اولين سيستم واقعيت مجازي توسط Ivan Sutherland در اواخر دهه 1960 ساخته شد. اين سيستم بسيار گران بود و قادر به نمايش يك جهان مجازي بسيار ساده بود. در اواسط دهه 1980 با ساخت LCDهاي سبك و ارزان و گسترش صنعت كامپيوترهاي با گرافيك بالا توسط شركت‌هايي نظير Silicon Graphics Inc. امكان خلق سيستم‌هاي واقعيت مجازي افزايش يافت. اولين فضاي كاري محيط مجازي در اواسط دهه 1980 در مركز تحقيقات NASA در كاليفرنيا توسعه پيدا كرد. در اولين نمونه فضاي كاري محيط مجازي از يك كلاه موتور سواري، يك نمايشگر LCD و ابزار بصري چند بعدي استفاده شده بود [8].
واقعيت مجازي داراي سه مشخصه و ويژگي بارز مي‌باشد. اين ويژگي‌ها عبارتند از تعامل3، غرق‌شدگي4 و تصور5 [7] كه با توجه به اين سه مشخصه، ابزار و فناوري‌هاي مورد استفاده براي ايجاد واقعيت مجازي به سمتي در حال توسعه و پيشرفت مي‌باشد كه بتوانند اين ويژگي‌ها را پررنگ‌تر نمايند. در فضاي واقعيت مجازي بيشتر مدل‌هاي شبيهسازي شده محيط اطراف، با درگيرکردن حس بصري انسان عمل مي‌کنند و معمولا ماحصل اين شبيه‌سازي بر روي يک نمايشگر کامپيوتري و يا بر روي يک پرده نمايش چند‌بعدي6 در سيستم‌هاي واقعيت مجازي نشان داده مي‌شود و از اين طريق، انسان در معرض يک محيط شبيهسازي شده قرار ميگيرد.
در دو دهه اخير، قدرت پردازش رايانهها رشد بسياري کرده است، از طرف ديگر قيمت ريزپردازنده‌ها، حافظه‌ها و کارت‌هاي گرافيکي کاهش يافته است، اين افزايش قدرت و کاهش قيمت باعث به‌وجود آمدن کاربردهاي گوناگوني براي واقعيت مجازي شده است که در گذشته قابل دست‌يابي نبود.

2.2 كاربرد واقعيت مجازي در علوم فضايي
مشاهده فضاهاي دور از دسترس انسان تا كنون هميشه يكي از آرزوهاي بشر بوده است. تمايل انسان براي مشاهده اجرام و پديده‌هاي آسماني و نگريستن به زمين از فواصل دور يكي از عوامل مهم در ورود فناوري واقعيت مجازي به عرصه علوم فضايي است. با توجه به قابليت‌هاي بالاي واقعيت مجازي در شبيه‌سازي محيط واقعي، يکي از کاربردهاي مهم واقعيت مجازي در صنعت فضايي، ساخت انواع شبيهساز فضاپيماها و ماموريت‌هاي فضايي جهت مقاصد آموزشي در ردههاي مختلف، از آماتور تا پيشرفته است. در سال‌هاي اخير، سيستمهاي ماهواره توسعه چشم‌گيري پيدا کردهاند. به گونهاي که به‌جاي استفاده از ماهوارههاي زمينآهنگ براي مقاصد مخابراتي از چندين ماهواره با مدارهاي پايين‌تر نظير مدار LEO و MEO در قالب يک سيستم ماهوارهاي استفاده ميشود. تحليل مداري اين ماهوارهها از اهميت فوقالعادهاي برخوردار است، اين مهم نه تنها براي هر ماهواره بطور مستقل بلکه براي موقعيت‌سنجي و بررسي وضعيت نسبي ماهوارهها در يک مجموعه نيز حائز اهميت است. به عنوان مثال پارامترهايي نظير ويژگي‌هاي پوششي و توزيع ماهوارهها و نحوه ارتباط آن‌ها با يكديگر داراي سطح تحليلي بالايي است. در حالت عمومي، حرکت‌ مداري ماهوارهها به کمک روش‌ها

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد مدل جاذبه Next Entries منبع مقاله درمورد تصاوير، سه‌بعدي، مجازي