فنی و مهندسی

ابزار یونی

نقشه راه توسعه برای محیط شبیه سازی ULYSSES. اعتبار: تیم ULYSSES / آنا ماسکاوا.

ULYSSES: شبیه ساز کاوشگر منظومه شمسی مبتنی بر فیزیک جهانی

لوگو طراحان لوگو بهترین سایت طراحی لوگو

با در نظر گرفتن تمام الزامات ذکر شده در بالا، ULYSSES متولد شد. ULYSSES که در Unreal Engine 5 (UE5) توسعه یافته است، از ابزارهای موجود در موتور توسعه بازی (مانند توسعه منظره جهان باز، موتور فیزیک، موتور روشنایی جهانی) برای نزدیک‌تر کردن سطح ماه به زمین - روی صفحه رایانه استفاده می‌کند. در راستای توسعه ULYSSES به عنوان یک ابزار اعتبارسنجی برای موارد استفاده از ماه، ما از نقشه ارتفاع دیجیتال (DEM) برای سایت فرود آپولو 15 به عنوان مجموعه داده آزمایشی برای تولید زمین استفاده می‌کنیم. این مجموعه داده خاص دارای وضوح پیکسلی 1.5 متر برای مساحت تقریباً 40 کیلومتر × 22 کیلومتر از زمین قمری است که می تواند برای ایجاد یک جهان باز متراکم در UE5 استفاده شود. با این حال، هنگام در نظر گرفتن چشم‌انداز سایه‌های طولانی‌تر ایجاد شده توسط رشته کوه در اطراف این منطقه و نیاز اضافی به تشخیص افق برای روش‌های بصری، این DEM باید با نقشه‌ای با وضوح پایین‌تر از منطقه اطراف (بالاترین وضوح موجود برای) ادغام شود. منطقه اطراف 100 متر بر پیکسل است). با ترکیب این دو نقشه، می‌توانیم یک زمین جهان باز وسیع در UE5 ایجاد کنیم که منطقه کلی 400 × 400 کیلومتر را پوشش می‌دهد.

 

UE5 ابزارهای اختصاصی را برای شبیه سازی خورشید در هر محیط چشم انداز فراهم می کند. با استفاده از این ابزار، سایه های پویا با خورشید متحرک شبیه سازی می شود. زوایای خورشید مربوطه با استفاده از کتابخانه Skyfield محاسبه می‌شود، که می‌تواند زوایای ارتفاع و زاویه خورشید را با توجه به مختصات طول و عرض جغرافیایی مربوطه محاسبه کند. این تیم یک مؤلفه سفارشی در UE5 برای شبیه سازی حرکت خورشید در محیط ایجاد کرد. برای تایید کار ما با سایه ها، تیم یک تصویر گرفته شده در طول ماموریت آپولو 15 و یک تصویر سایت مربوطه را در ULYSSES مقایسه کرد.

مقایسه تصویر آپولو 15 [چپ] با تصویر شبیه سازی شده از ULYSSES [راست]. اعتبار: رصدخانه UT Tartu / تیم ULYSSES.

 

یکی از کاربردهای اصلی ULYSSES مفید بودن آن به عنوان یک میز آزمایش برای روش های بصری است. سیستم‌های دوربین در محیط ایجاد می‌شوند تا حرکت بازیگر را ثبت کنند تا بتوان از آن‌ها برای آزمایش فاصله‌سنجی بصری و همچنین آموزش رویکردهای مختلف مبتنی بر شبکه عصبی استفاده کرد. اینجاست که قدرت موتورهای بازی سازی به نمایش گذاشته می شود، زیرا می توان تصاویری با کیفیت بالا در زمان واقعی تولید کرد.

سایت دورکاری سایت فریلنسری کار آنلاین

علاوه بر این، مسیرهای مریخ نورد نیز باید شبیه سازی شوند، زیرا این اطلاعات مهمی را در مورد چگونگی تأثیر حرکت مریخ نورد بر روی زمین ماه بر چشم انداز ارائه می دهد. مسیرهای مریخ نورد نیز یک نیاز مهم هنگام آزمایش الگوریتم های ناوبری بصری هستند، زیرا این ویژگی ها به صورت پویا اضافه می شوند و باید در نظر گرفته شوند. سیستم‌های دوربین توسعه‌یافته در ULYSSES گامی حیاتی به سوی توسعه روش‌هایی برای استفاده از داده‌های درجا از یک مریخ‌نورد در طول عملیات بلادرنگ به منظور به‌روزرسانی نقشه‌ها، مکان‌یابی صحیح و ناوبری، بهبود اجتناب از خطرات و ارائه به‌روزرسانی تله‌متری در زمان واقعی برای یک کاوشگر هستند. برنامه ریز ماموریت

مسیرهای مریخ نورد ارائه شده در ULYSSES ایجاد شده است. اعتبار: رصدخانه UT Tartu / تیم ULYSSES.

 

به منظور مدل‌سازی حرکت واقعی یک مریخ‌نورد بر روی زمین ماه، نمونه‌هایی از معماری‌های Apollo Rover و Lunar Volatile Prospector (LVP) در Blender توسعه یافتند و برای اعمال خواص فیزیکی به UE5 منتقل شدند.

 

مدل فیزیکی مریخ نورد LVP شبیه سازی شده از ابتدا برای تقلید از قابلیت های پلت فرم، سیستم تعلیق، جرم و مجموعه حسگر مریخ نورد توسعه داده شد. با توسعه بیشتر، قطعه ای برای شبیه سازی پنل های خورشیدی و شارژ باتری به منظور افزایش عملکرد مریخ نورد در ULYSSES به عنوان یک ابزار اعتبار سنجی طراحی شد. مولفه دیگری برای ردیابی موقعیت زمین در آسمان ماه اضافه شده است. این امکان محاسبه پنجره‌های ارتباطی با زمین را فراهم می‌کند، که یک جزء حیاتی در هنگام آزمایش هر طرح ماموریتی است.

سکوهای مریخ نورد فعلی که توسط ULYSSES پشتیبانی می شوند. اعتبار: رصدخانه UT Tartu / تیم ULYSSES.

سایت آنالوگ قمری: "Space Bunker" رصدخانه UT Tartu

انجام پروژه انجام پروژه متلب پروژه متلب

همانطور که ULYSSES در حال حاضر قدرتمند است، یک سایت آنالوگ زمینی برای تأیید کامل هر راه حل نرم افزاری/سخت افزاری که برای استفاده در ماه در نظر گرفته شده است، مورد نیاز است. به منظور کمک به این نوع اعتبارسنجی، رصدخانه UT Tartu اخیراً مرکز شبیه سازی ماموریت های فضایی (Space Bunker) را در محل خود افتتاح کرد. این آزمایشگاه به گونه‌ای مدل‌سازی شده است که شرایط نوری واقعی را برای آزمایش سیستم‌های بصری برای استفاده از ماه، آزمایش سکوهای روباتیک در زمین آنالوگ ماه فیزیکی، و لباس‌های حسگر آزمایشی در داخل تأسیسات فراهم کند. مواد سطح ماه با استفاده از گرانیت سیاه خرد شده با اندازه ذرات 1 تا 1.25 میلی متر شبیه سازی شده است. این تسهیلات در 1 ژوئیه 2022 رونمایی شد و برای استفاده به عنوان یک سایت اعتبارسنجی آنالوگ برای دوربین‌های توسعه‌یافته برای موارد استفاده قمری، آزمایش الگوریتم‌های برنامه‌ریزی مسیر، روش‌های ناوبری بصری و موارد دیگر در نظر گرفته شده است.

شبیه سازی ماموریت های فضایی

 

مرکز (پناهگاه فضایی) در رصدخانه UT Tartu. اعتبار: لیلا کاسیک.

برنامه ها و کارهای آینده

 

در مرحله فعلی توسعه، ULYSSES در حال حاضر به عنوان یک ابزار اعتبارسنجی برای توسعه یک ابزار برنامه ریزی ماموریت ماه در رصدخانه UT Tartu با همکاری Milrem Robotics و آژانس فضایی اروپا استفاده می شود. و با افزودن یک مرکز آزمایش آنالوگ (Space Bunker) برای تثبیت اعتبار به دست آمده از طریق ULYSSES، پایه محکمی برای توسعه فناوری فضایی در مسیر اکتشاف و ناوبری سطحی فرازمینی گذاشته شده است. ما قصد توقف در ماه را نداریم، بلکه از درس های آموخته شده برای توسعه ابزارهای اعتبارسنجی که در اینجا بیشتر بحث شده است استفاده می کنیم و مریخ و دیگر اجرام منظومه شمسی را هدف قرار می دهیم.

 

 

 

منبع (متن): رصدخانه UT Tartu / تیم ULYSSES (Quazi et al.)