本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星運(yùn)行可視化仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 衛(wèi)星 計(jì)算機(jī)仿真 OpenGL 可視化平臺(tái) 星下點(diǎn) 覆蓋范圍

【摘要】：衛(wèi)星是航天領(lǐng)域的重要組成部分,為獲取地球各種環(huán)境信息提供工具。由于衛(wèi)星的數(shù)據(jù)量很大,如何能將大量的衛(wèi)星數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的顯示,為管理與決策提供依據(jù)有著重要的應(yīng)用意義。論文設(shè)計(jì)完成一個(gè)仿真平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星位置與掃描范圍的實(shí)時(shí)仿真�？梢暬抡婕夹g(shù)可以將仿真結(jié)果圖形化,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)仿真對(duì)象和仿真環(huán)境的真實(shí)再現(xiàn)。利用可視化仿真技術(shù),可以對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)行狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬演示,有利于觀察和研究衛(wèi)星相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。論文利用衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)作為理論基礎(chǔ),用OpenGL開(kāi)發(fā)庫(kù)作為可視化引擎,用Visual Studio 2010中的MFC作為界面框架,設(shè)計(jì)并完成了衛(wèi)星的可視化仿真平臺(tái)。主要完成的工作有：1.衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)的讀入：利用兩行軌道根數(shù)文件(TLE)作為衛(wèi)星數(shù)據(jù)的來(lái)源,選用SGP4/SDP4模型作為衛(wèi)星軌道的解析模型。編程實(shí)現(xiàn)了外部數(shù)據(jù)文件的讀取、格式轉(zhuǎn)換和衛(wèi)星參數(shù)的讀入。2.衛(wèi)星數(shù)據(jù)的計(jì)算：建立了時(shí)間系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng),研究了描述衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。編程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)時(shí)間的讀入、各種時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換并最終在仿真平臺(tái)上建立了衛(wèi)星的時(shí)間系統(tǒng)。編程實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換,并建立了坐標(biāo)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)狀態(tài)和模擬狀態(tài)兩種衛(wèi)星仿真模式,讀取系統(tǒng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)仿真,自由設(shè)定時(shí)間參數(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的模擬仿真。研究了衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)的理論,研究了二體問(wèn)題和開(kāi)普勒方程在衛(wèi)星上的應(yīng)用。利用衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)的理論,編程實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星星下點(diǎn)和覆蓋范圍的計(jì)算。3.衛(wèi)星軌道的三維可視化仿真。利用OpenGL作為三維建模工具,建立了地球和衛(wèi)星覆蓋范圍的三維模型。編程實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)位置的實(shí)時(shí)仿真,并用OpenGL模擬了太陽(yáng)光照的變化。利用OpenGL中的繪制函數(shù),將經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的衛(wèi)星軌道位置和形狀的數(shù)據(jù)在三維可視化區(qū)域進(jìn)行繪制。4.星下點(diǎn)軌跡和覆蓋范圍的二維可視化仿真：利用正交投影的方法,實(shí)現(xiàn)了二維可視化仿真背景的載入,并繪制了背景的經(jīng)緯網(wǎng)絡(luò)。利用OpenGL中的繪制函數(shù),將經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到的星下點(diǎn)軌跡和覆蓋范圍的數(shù)據(jù)在二維可視化區(qū)域進(jìn)行繪制。5.衛(wèi)星的狀態(tài)信息查詢：實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)信息查詢,對(duì)衛(wèi)星的可見(jiàn)性進(jìn)行了分析,并將最后的查詢結(jié)果在對(duì)話框中顯示。在以上5點(diǎn)的基礎(chǔ)上建立了衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)。用Visual Studio 2010中的MFC搭建了仿真平臺(tái),編程實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星可視化仿真。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星 計(jì)算機(jī)仿真 OpenGL 可視化平臺(tái) 星下點(diǎn) 覆蓋范圍
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V411.8;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第一章 序言12-15
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 衛(wèi)星仿真平臺(tái)的可視化環(huán)境搭建15-25
• 2.1 OpenGL概述15-18
• 2.1.1 OpenGL與其他三維工具庫(kù)的比較15-16
• 2.1.2 OpenGL的工作流程16-17
• 2.1.3 OpenGL在仿真環(huán)境中的初始化17-18
• 2.2 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的視景變換實(shí)現(xiàn)18-21
• 2.2.1 幾何變換18-19
• 2.2.2 投影變換19-21
• 2.3 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的仿真效果實(shí)現(xiàn)21-23
• 2.3.1 顏色模型21
• 2.3.2 紋理貼圖技術(shù)21-23
• 2.3.3 光照技術(shù)23
• 2.4 小結(jié)23-25
• 第三章 衛(wèi)星軌道的三維可視化仿真25-44
• 3.1 衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)25-29
• 3.1.1 衛(wèi)星的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律25-26
• 3.1.2 衛(wèi)星軌道六根數(shù)26-27
• 3.1.3 開(kāi)普勒方程及其解法27-29
• 3.2 時(shí)間系統(tǒng)的建立29-31
• 3.2.1 時(shí)間系統(tǒng)的模型29-30
• 3.2.2 時(shí)間系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)30-31
• 3.3 坐標(biāo)系統(tǒng)的建立31-32
• 3.4 衛(wèi)星軌道的數(shù)據(jù)讀取32-35
• 3.4.1 TLE格式的衛(wèi)星參數(shù)文件32-33
• 3.4.2 外部文件的讀入33-35
• 3.5 衛(wèi)星軌道的計(jì)算35-39
• 3.5.1 衛(wèi)星的位置與速度35-38
• 3.5.2 衛(wèi)星軌道的確定38-39
• 3.6 衛(wèi)星軌道三維可視化仿真的實(shí)現(xiàn)39-43
• 3.6.1 地球三維模型的建立39-40
• 3.6.2 衛(wèi)星軌道的生成40-41
• 3.6.3 衛(wèi)星覆蓋范圍的三維效果實(shí)現(xiàn)41-42
• 3.6.4 太陽(yáng)光的模擬42
• 3.6.5 三維可視化場(chǎng)景的其他仿真效果42-43
• 3.7 小結(jié)43-44
• 第四章 衛(wèi)星星下點(diǎn)及覆蓋范圍的二維可視化仿真44-53
• 4.1 衛(wèi)星星下點(diǎn)的二維可視化仿真44-47
• 4.1.1 衛(wèi)星星下點(diǎn)的計(jì)算44
• 4.1.2 衛(wèi)星星下點(diǎn)的二維可視化實(shí)現(xiàn)44-47
• 4.2 衛(wèi)星覆蓋范圍的二維可視化仿真47-50
• 4.2.1 衛(wèi)星覆蓋范圍的計(jì)算47-48
• 4.2.2 衛(wèi)星覆蓋范圍的二維可視化實(shí)現(xiàn)48-50
• 4.3 衛(wèi)星可見(jiàn)性分析50-52
• 4.4 小結(jié)52-53
• 第五章 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)53-72
• 5.1 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的總體介紹53-57
• 5.1.1 功能分析53-54
• 5.1.2 總體框架54-55
• 5.1.3 主要工作流程55-56
• 5.1.4 主要模塊結(jié)構(gòu)56-57
• 5.2 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的框架的搭建工具57-58
• 5.3 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-66
• 5.3.1 三維可視化仿真窗口59-61
• 5.3.2 二維可視化仿真區(qū)域61-62
• 5.3.3 信息查詢對(duì)話框62-63
• 5.3.4 參數(shù)設(shè)置對(duì)話框63-65
• 5.3.5 衛(wèi)星基本參數(shù)和時(shí)間顯示區(qū)域65-66
• 5.3.6 工具欄設(shè)計(jì)66
• 5.4 衛(wèi)星可視化仿真平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析66-71
• 5.5 小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與討論72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 討論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 讀研期間發(fā)表的論文79
• 讀研期間參加的科研項(xiàng)目79

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