orbitSIM – Una herramienta avanzada de visualización y formación en 3D

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Érase una vez

Todo comenzó con una herramienta de visualización 3D muy anticuada denominada SatViz, que mostraba a la Estación Espacial Internacional y el Laboratorio europeo “Columbus” orbitando alrededor de la Tierra. A pesar de ser una herramienta con múltiples funcionalidades, carecía de atractivo, era muy compleja y de manejo no muy sencillo.

Se necesitaba un sustituto.

La idea

Encontrar una forma de captar la atención del usuario y crear una experiencia única, con una simulación interactiva de alta calidad utilizando datos archivados procesados y en tiempo real. Un motor gráfico de última generación que incorpore los más recientes avances en visualización, nuevas tecnologías y capacidad multiplataforma. Para satisfacer estos requisitos se seleccionó Unreal Engine, un motor gráfico que ofrece un gran ecosistema con una inmensa comunidad y la posibilidad de desarrollo desde una perspectiva diferente.

La experiencia del usuario primero, sin olvidar el enfoque profesional.

La evolución

Como prueba de concepto, se creó una presentación para el visitante de la Estación Espacial Internacional orbitando la Tierra. Esta presentación calculaba la posición actual de la ISS utilizando la librería TLE dentro de un sistema inercial geocéntrico y calculando la posición correspondiente del Sol y la rotación de la Luna y la Tierra mediante la librería NAIF SPICE.

Dando un paso más, orbitSIM proporciona un entorno para formación estrechamente relacionado en la actualidad con las necesidades del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) de Galileo, en el que se muestra al satélite o los satélites en órbita y se simulan escenarios concretos. Su objetivo es ayudar al operador a conocer los sistemas de control de órbita y altitud (AOCS) del satélite y cómo se comporta en sus modos diferentes. La herramienta orbitSIM puede visualizar todas las funciones relacionadas, incluidas Xsat, Ysat, Zsat y las variables angulares de posición yaw, roll y pitch, así como la relación con las antenas encaradas a la Tierra, la Luna y el Sol. También se ha implementado la visualización para situaciones no nominales y maniobras del satélite. Por último, la herramienta es controlada por una interfaz de usuario rápida e intuitiva que ofrece modificaciones del tiempo de simulación y diversos paneles informativos adicionales, como gráficos numéricos y un mapa con la proyección 2D.

A pesar de este escenario de formación específico para Galileo, se han incorporado funciones generales a fin de dar mayor flexibilidad al software orbitSIM y ofrecer diferentes casos de uso. Con estas funciones es posible visualizar cualquier objeto con datos TLE orbitando la Tierra, así como simular todo el sistema solar y cualquier cuerpo celestial.

Por último, e igual de importante, orbitSIM presenta una interfaz en la que se pueden cargar datos procesados de posición y velocidad del satélite y visualizar la órbita en el escenario preparado.

visualfocus forma parte de la familia de productos focussuite de GMV. Es una herramienta gráfica de simulación basada en OpenGL que muestra la evolución de una misión de satélite en un entorno 3D realista y sobre una proyección de la Tierra en 2D.

Como herramienta con una larga historia a sus espaldas, visualfocus tiene una extensa funcionalidad para proporcionar simulaciones totalmente configurables. De este modo es posible representar satélites, estaciones de tierra y sensores, así como las trazas de las órbitas, su proyección sobre la Tierra, visibilidades de sensores, etc. La herramienta puede cargar catálogos completos de TLE, mostrar modelos 3D de satélites y representar telemetría en tiempo real conectando con un servidor de telemetría.

La hoja de ruta para el desarrollo futuro de visualfocus incluía actividades para la mejora de la calidad de visualización y hacerlo compatible con presentaciones visuales de alta resolución. Y, de repente, el deseo de mejorar la capacidad gráfica se encontró con orbitSIM.

La familia unida

Ambas herramientas habían sido desarrolladas en paralelo por diferentes equipos de GMV España y GMV Insyen AG Alemania. Tienen una finalidad similar, si bien visualfocus ofrece una mayor funcionalidad y configurabilidad, mientras que orbitSIM tiene una mayor calidad gráfica y un mejor rendimiento. Por esta razón, los ingenieros de los dos equipos están ahora cooperando en el desarrollo de software de visualización en 3D de siguiente generación, combinando las ventajas de ambas herramientas, visualfocus y orbitSIM.

Autores: André Stöcker  
Mónica Jiménez

Las opiniones vertidas por el autor son enteramente suyas y no siempre representan la opinión de GMV
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