基于虚拟现实的非对接航天器在轨手动姿态控制方法比较
人机交互
2024-04-23 v1
摘要
载人航天器的在轨手动姿态控制依赖于外部视觉参考和三轴姿态控制方法。所有过去、现在和正在研发的航天器都具备手动控制姿态以进行离轨操作的能力。美国国家航空航天局 (NASA) 的航天器允许乘员拥有类似飞机挡风玻璃的前视视野，在离轨姿态下，乘员可以看到地球地平线的一段弧。俄罗斯和中国的航天器则允许乘员拥有底部视野，在离轨姿态下，乘员可以看到整个圆形的地球地平线圆盘。我们的研究比较了这两种外部视野在完成离轨姿态任务中的效率。我们使用自建的 Unity 虚拟现实 (VR) 航天器模拟器。任务是在 400 公里轨道上精确达到离轨姿态。六名军事试飞员和六名有游戏经验的平民使用两种视觉参考方法执行了该任务。比较基于所用时间、燃料消耗、认知负荷评估和用户偏好。我们使用眼动参数、脑电图 (EEG)、NASA TLX 和 IBM SUS 来量化结果。研究发现，底部视野对于手动离轨任务更容易操作。此外，我们认识到基于 VR 的系统可以作为飞行员和非飞行员手动在轨飞行路径控制任务的训练模拟器。我们的研究结果可用于当前和未来航天器手动在轨姿态控制的设计。
引用
@article{arxiv.2404.13933,
title = {Comparison of On-Orbit Manual Attitude Control Methods for Non-Docking Spacecraft Through Virtual Reality Simulation},
author = {Ajit Krishnan and Himanshu Vishwakarma and Maharudra Kharsade and Pradipta Biswas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.13933},
year = {2024}
}