Die von NASA und ESA geplante Mission „Mars Sample Return (MSR)“ ist wohl eine der prominentesten Missionen in der internationalen Weltraumexploration. Als Ziel dieser Mission sollen auf dem Mars Bodenproben gesammelt und für eine umfangreiche Analyse zur Erde gebracht werden. Im Rahmen der Teilmission „Earth Return Orbiter (ERO)“ soll dazu der in den Mars Orbit geschossene Probencontainer automatisiert detektiert, verfolgt und eingefangen werden. Für dieses automatisierte „Capturing“ ist der Einsatz eines RVS3000 Dual Lidar der Firma Jena-Optronik geplant. Dieser betreibt zwei Lidar-Geräte in heißer Redundanz. Hierdurch besteht die Gefahr, dass durch den Cross-Talk zwischen zwei Lidar-Geräten Messungen verfälscht werden und zu einem Fehlverhalten führen. Passende Betriebskonzepte, die insbesondere den Cross-Talk detektieren und/oder verhindern, erfordern aufgrund der hohen Komplexität umfangreiche Systemtests mit Digitalen Zwillingen in virtuellen Einsatzszenarien.
Das Ziel von ViTOS-MSR ist die Unterstützung dieser ambitionierten Mission MSR-ERO durch die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen, die eine simulationsbasierte Entwicklung und Absicherung der Lidar-basierten Systemfunktionen ermöglichen. Hierzu wird in ViTOS-MSR ein Lidar-zentrischer Digitaler Systemzwilling entwickelt und umgesetzt. Dieser soll nicht nur eine umfangreiche virtuelle Absicherung des RVS3000 Dual Lidar (inkl. Cross-Talk und kalibrierter Gerätevariation) auf der Erde erlauben, sondern auch Methoden zur Entscheidungsunterstützung durch Batch-Simulation zur Verfügung stellen. Die Hauptarbeiten des MMI liegen dabei in der Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der physikalischen Modellierung des Cross-Talks zwischen zwei RVS3000-Lidar-Geräten und der Erweiterung einer bestehenden Sub-Zeitschritt-Simulation zur physikalisch korrekten und dennoch hoch-performanten Simulation von Cross-Talk auf Hochleistungs-GPUs.
