TriDAR - TriDAR

TriDARveya Nirengi ve LIDAR Otomatik Rendezvous ve Docking,[1] tarafından geliştirilen göreceli bir navigasyon görüntü sistemidir Neptec Tasarım Grubu tarafından finanse edildi Kanada Uzay Ajansı ve NASA. Uzayda buluşma ve yanaşma işlemleri sırasında insansız bir aracı yönlendirmek için kullanılabilecek rehberlik bilgileri sağlar. TriDAR, hedef uzay aracına yerleştirilmiş herhangi bir referans işaretine güvenmez. Bunun yerine, TriDAR bir lazer dayalı 3D sensör ve bir termal görüntüleyici. TriDAR'ın tescilli yazılımı, hedef nesnenin bilinen şekliyle eşleştirmek ve konumunu ve yönünü hesaplamak için ardışık 3B görüntülerde bulunan geometrik bilgileri kullanır.

TriDAR, uzay uçuşunun açılış tanıtımını uçakta gerçekleştirdi Uzay Mekiği Keşfi üzerinde STS-128 28 Ağustos 2009'da başlatılan görev. STS-128'de TriDAR, Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) ile buluşma ve yanaşma sırasında astronotlara gerçek zamanlı rehberlik bilgileri sağladı. Yalnızca şekli hakkındaki bilgileri kullanarak ISS'yi otomatik olarak aldı ve izledi. Bu, uzayda ilk kez 3B sensör tabanlı "hedefsiz" izleme görüş sisteminin kullanıldığı zamandı.

Arka fon

Bugüne kadar, çoğu operasyonel izleme çözümü tahmin etmek ve yörünge üzerinde izleme, hedef nesne (ler) üzerine yerleştirilen işbirlikçi işaretlere dayanmaktadır. Uzay Görüş Sistemi (SVS) siyah nokta hedeflerinde beyaz üzerine siyah veya beyaz kullandı. Bu hedefler ile görüntülendi Uzay mekiği veya Uluslararası Uzay istasyonu Birleştirilecek ISS modüllerinin göreceli pozunu hesaplamak için (ISS) video kameraları.[2]

Yörünge Kontrol Sistemi (TCS) şu anda Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) ile buluşma ve yanaşma sırasında rehberlik bilgisi sağlamak için uzay mekiğinde kullanılıyor. Bu lazer tabanlı sistem, yön, menzil ve kapanma oranı bilgileri sağlamak için ISS'de bulunan retro reflektörleri izler. Güvenilir olsa da, hedef tabanlı sistemler operasyonel sınırlamalara sahiptir, çünkü hedefler hedef yüklere kurulmalıdır. Bu her zaman pratik ve hatta mümkün değildir.[3] Örneğin, monte edilmiş reflektörleri olmayan mevcut uydulara hizmet vermek, hedefsiz izleme yeteneği gerektirir.

STS-128

STS-128 sırasında TriDAR

TriDAR, uzayda ilk kez gemide test edildi Uzay Mekiği Keşfi esnasında STS-128 misyonu ISS. Testin amacı, TriDAR sisteminin, retro reflektörler gibi hedef işaretleyicileri kullanmadan uzaydaki bir nesneyi izleme yeteneğini göstermekti. Bu görev için TriDAR, Mekiğin Yörünge Kontrol Sisteminin (TCS) yanındaki Orbiter Yerleştirme Sistemindeki (ODS) yük bölmesinde bulunuyordu.

Mekik ISS'den yaklaşık 75 km (47 mil) uzaktayken sistem randevu sırasında etkinleştirildi. TriDAR, 3D sensörün menziline girdikten sonra ISS'ye olan yönü ve menzili otomatik olarak belirledi. Buluşma sırasında TriDAR, 6 derecelik tam özgürlük kılavuzu ve kapanma oranı sağlayan şekle dayalı izlemeye girdi. Anahtar sistem bilgileri, mekiğin mürettebat bölmesinde bulunan bir dizüstü bilgisayardaki gelişmiş yerleştirme ekranları aracılığıyla mürettebata gerçek zamanlı olarak sağlandı.

Sistem, tüm görevi otonom olarak gerçekleştirmek için tasarlandı. İzleme çözümünü kendi kendine izledi ve izleme kaybolursa ISS'yi otomatik olarak yeniden aldı. TriDAR ayrıca kenetlenme ve uçuş operasyonları sırasında da test edilmiştir.

STS-131

STS-131 sırasında TriDAR

TriDAR yine gemide taşındı Uzay Mekiği Keşfi esnasında STS-131 misyonu Uluslararası Uzay istasyonu. TriDAR, ISS ile mekik buluşması sırasında çalıştı ve mekik R-bar Pitch Manevrasına kadar faydalı veriler elde etti. Bu noktada, bir kablo sorunu, iletişim kaybına neden oldu.[4] Uçuş müdürü Richard Jones'a göre TriDAR, yerinden çıkarmak ve uçmak için bir yedek kablo kullanarak "kusursuz" çalıştı.[5]

STS-135

TriDAR gemideydi Uzay Mekiği Atlantis esnasında STS-135 Uluslararası Uzay İstasyonuna görev.[1]

Yetenekler

TriDAR, uzay görüş sistemlerinde aydınlatma bağışıklığı sağlayan 3B algılama teknolojilerindeki ve bilgisayarla görmedeki son gelişmelere dayanmaktadır.[6][7][8] Bu teknoloji, bu tür işlemler için tasarlanmamış araçlarla otomatik olarak buluşma ve yanaşma yeteneği sağlar.

Sistem, bir 3D aktif sensör, bir termal görüntüleme cihazı ve Neptec'in model tabanlı izleme yazılımı içerir. Yalnızca hedef uzay aracının geometrisi ve sensörden elde edilen 3B verileri hakkındaki bilgileri kullanan sistem, 6 Serbestlik Derecesi (6DOF) bağıl pozunu doğrudan hesaplar. Neptec tarafından geliştirilen bilgisayarla görme algoritmaları, bu işlemin bir uçuş bilgisayarında gerçek zamanlı olarak gerçekleşmesine izin verirken, görev açısından kritik operasyonlar için beklenen gerekli sağlamlığı ve güvenilirliği sağlar. Sensör tarafından yalnızca poz tahminini gerçekleştirmek için gerekli verilerin elde edildiği Daha Fazla Bilgi Daha Az Veri (MILD) olarak adlandırılan akıllı bir tarama stratejisi uygulanarak hızlı veri toplama gerçekleştirilmiştir. Bu strateji, edinim süresi, veri bant genişliği, bellek ve işlem gücü ile ilgili gereksinimleri en aza indirir.

Donanım

TriDAR sensörü, otomatik eşzamanlı lazer üçgenleme teknolojisini lazer radarı (LIDAR) ile tek bir optik pakette birleştiren hibrit bir 3D kameradır. Bu yapılandırma, performanstan ödün vermeden hem kısa hem de uzun menzilde 3B veri sağlamak için bu iki görüntüleme teknolojisinin tamamlayıcı doğasından yararlanır.[9] Lazer üçgenleme alt sistemi, büyük ölçüde, her fırlatmadan sonra Uzay Mekiğinin termal koruma sistemini incelemek için kullanılan Lazer Kamera Sistemine (LCS) dayanmaktadır.[10] TriDAR, iki aktif alt sistemin optik yollarını çoğullayarak, iki 3D tarayıcının işlevselliğini kompakt bir pakette sağlayabilir. Alt sistemler de aynı kontrol ve işleme elektroniklerini paylaşır, böylece iki ayrı 3D sensör kullanmaya kıyasla daha fazla tasarruf sağlar. Sistemin menzilini LIDAR çalışma aralığının ötesine genişletmek için bir termal görüntüleme cihazı da dahildir.

Başvurular

Bokböceği ay gezgini

Geniş çalışma aralığı nedeniyle, TriDAR sensörü aynı görev içinde birkaç uygulama için kullanılabilir. TriDAR buluşma ve yanaşma, gezegene iniş, gezici navigasyonu, site ve araç muayenesi için kullanılabilir. TriDAR'ın gezegen keşfi yetenekleri, geçtiğimiz günlerde Hawaii'de NASA ve Kanada Uzay Ajansı (CSA) tarafından düzenlenen saha denemeleri sırasında kanıtlandı. Bu testler için TriDAR, Carnegie Mellon Üniversitesi'nin Bokböceği ay gezgini ve otomatik olarak hedefine gitmesini sağladı. Gezici varış noktasına ulaştığında, TriDAR, ay örnekleri elde etmek için ideal sondaj sahaları ararken çevredeki alanın yüksek çözünürlüklü 3D görüntülerini almak için kullanıldı.

TriDAR uygulamaları alanla sınırlı değildir. TriDAR teknolojisi, Neptec'in OPAL ürününün temelidir. OPAL, helikopter mürettebatına, görüşleri kesintiler veya kararmalar nedeniyle engellendiğinde vizyon sağlar. TriDAR teknolojisi aynı zamanda otomatik araçlar, tehlike algılama, radyoterapi hasta konumlandırma, büyük yapının montajı ve insan vücudu izleme gibi çok sayıda karasal uygulamaya da uygulanabilir. hareket yakalama veya video oyun kontrolleri.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b "Mekik Programının Sonu Atlantis'in Son Uçuşu: Kanada'nın Katkısı" (Basın bülteni). Kanada Uzay Ajansı. 28 Haziran 2011. Alındı 2 Temmuz 2011.
  2. ^ MacLean, S. G .; Pinkney, H.F.L (1993). "Uzayda Makine Görüsü". Canadian Aeronautics and Space Journal. 39 (2): 63–77.
  3. ^ Obermark, J .; Creamer, G .; Kelm, B .; Wagner, W .; Henshaw, C. Glen (2007). "SUMO / FREND: otonom uydu kıskaçları için görüş sistemi". Proc. SPIE. 6555: 65550. Bibcode:2007SPIE.6555E..0YO. doi:10.1117/12.720284.
  4. ^ Gebhardt, Chris (2010). "STS-131 Discovery Undocking STORRM TriDAR Vurgulanmış". NASA Uzay Uçuşu. Alındı 17 Nisan 2010.
  5. ^ Sunucular: Brandi Dean (17 Nisan 2010). "STS-131 Uçuş Günü 13: Durum brifingi". Durum Brifingleri. Houston, Teksas. 7:45 dakika. NASA TV. NASA TV Medya Kanalı.
  6. ^ Ruel, S .; İngilizce, C .; Anctil, M .; Kilise, P. (2005). 3 boyutluLASSO: Otonom uydu servisi için 3B verilerden gerçek zamanlı poz tahmini (PDF). 8. Uluslararası Uzayda Yapay Zeka, Robotik ve Otomasyon Sempozyumu (i-SAIRAS 2005). 5–8 Eylül 2005. Münih, Almanya.
  7. ^ Ruel, S .; İngilizce, C .; Anctil, M .; Daly, J .; Smith, C .; Zhu, S. (2006). "Yörüngede otonom buluşma ve yanaşma için gerçek zamanlı 3B görüntü çözümü". Proc. SPIE. 6220: 622009. Bibcode:2006SPIE.6220E..09R. doi:10.1117/12.665354.
  8. ^ Ruel, S .; Luu, T .; Anctil, M .; Gagnon, S. (2006). Yörünge Üzerinde Otonom Buluşma ve Yerleştirme için 3B verilerden Hedef Yerelleştirme. 2006 IEEE Havacılık Konferansı. 1-8 Mart 2008. Big Sky, Montana. doi:10.1109 / AERO.2008.4526516.
  9. ^ İngilizce, C .; Zhu, X .; Smith, C .; Ruel, S .; Christie, I. (2005). TriDAR: Üçgenleştirme ve LIDAR teknolojilerinin tamamlayıcı doğasından yararlanmak için hibrit bir sensör (PDF). 8. Uluslararası Uzayda Yapay Zeka, Robotik ve Otomasyon Sempozyumu (i-SAIRAS 2005). 5–8 Eylül 2005. Münih, Almanya.
  10. ^ Deslauriers, A .; Showalter, I .; Montpool, A .; Taylor, R .; Christie, I. (2005). Nirengi tarama teknolojisi kullanarak mekik TPS incelemesi. SPIE: Spaceborne Sensörleri II. 28 Mart 2005. Orlando, Florida. Bibcode:2005SPIE.5798 ... 26D. doi:10.1117/12.603692.

Dış bağlantılar