Sviluppo di un’infrastruttura per la gestione delle simulazioni di oggetti 3D in Astra Data Navigator

Il lavoro di tesi è incentrato sul l’utilizzo della VR e si pone l’obiettivo di estendere le funzionalità già presenti nel software ADN, sviluppato da ALTEC tramite il game engine Unity. Nell’applicazione sono presenti le stelle catalogate dalla missione spaziale Hipparcos ed è possibile caricare dinamicamente i dati di altri cataloghi stellari. Sono inoltre presenti i pianeti del Sistema solare ed i vari satelliti. Le orbite di questi elementi, stelle escluse, sono replicate a partire da dati reali. Si vuole inserire all’interno di ADN la possibilità di simulare il comportamento di oggetti di vario tipo, da satelliti a rover per l’esplorazione planetaria. A tale scopo questi elementi vengono collegati ad un calcolatore esterno, il quale codifica ed invia comandi specifici che vengono decodificati ed implementati sfruttando il linguaggio di scripting C# integrato in Unity. La logica di generazione dei comandi è quindi demandata a questo elemento, mentre agli oggetti del mondo virtuale resta il solo compito di eseguirli. E' stata per questo allestita una struttura quanto più generica possibile, che si fa carico della gestione delle funzioni da richiamare per l’esecuzione dei comandi, oltre che della gestione delle connessioni. Per verificarne il funzionamento è stata creata una versione semplificata del nodo esterno, che si comporta come un server in ascolto, in attesa dei client, rappresentati dagli elementi presenti in ADN. Nel lavoro di tesi sono state distinte due tipologie di oggetti: quelli il cui comportamento può essere emulato nella scena principale e quelli per i quali questo non è possibile. Un esempio di oggetti appartenenti alla prima categoria sono i satelliti, invece appartengono alla seconda elementi come i rover spaziali. Mentre per i primi si può avviare la simulazione senza soluzione di continuità, per i secondi è necessario il caricamento di una nuova scena. Viene inoltre fornita all’utente la possibilità di osservare il comportamento di questi ultimi su più terreni, i cui dati sono ottenuti da dei DEM, modelli che codificano al loro interno dati altimetrici reali del pianeta cui fanno riferimento. Per fornire un esempio di funzionamento dell’infrastruttura è stato creato un script per l’implementazione delle funzionalità del Trace Gas Orbiter (TGO), un satellite orbitale il cui modello 3D era già presente nell’applicazione e pronto ad essere animato. E' stato inoltre introdotto il rover ExoMars, il cui modello 3D è stato scaricato dal sito della European Space Agency (ESA) ed adattato allo scopo tramite il software per la modellazione tridimensionale Blender. Maggiore attenzione e tempo sono stati dedicati alla messa a punto del modello ed all’implementazione delle funzioni del rover, con particolare interesse per le funzionalità che sfruttano il physics engine integrato in Unity. Oltre all’estensione delle funzionalità del software si è voluta osservare la qualità della simulazione fisica, allo scopo di verificare se i game engine possano essere considerati delle valide alternative ai software di simulazione. Il risultato per quanto riguarda questo punto si è rivelato poco soddisfacente, mettendo in evidenza come i game engine non siano ancora in grado di gestire una simulazione fisica vera e propria. Sono state svolte inoltre delle analisi sull’utilizzo delle risorse durante la simulazione di ExoMars e TGO, mostrando come la quantità di risorse impiegate durante la simulazione sia in linea con la quantità di risorse precedentemente richiesta dall’applicazione.