[發(fā)明專利]考慮遮擋效應(yīng)的航天器太陽能帆板三維動態(tài)仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510098334.1
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104615841B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏承;趙文銳;馬超;劉昊;鄂薇;王通明;袁麗麗;焦榮慧;贠磊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

1.考慮遮擋效應(yīng)的航天器太陽能帆板三維動態(tài)仿真方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一、搭建實現(xiàn)環(huán)境：采用Qt搭建人機交互接口界面；

步驟二、航天器三維虛擬建模：根據(jù)航天器實際尺寸，利用3DS MAX建立航天器本體、太陽能帆板及遮擋機構(gòu)的三維模型，并根據(jù)地球光暈渲染原理，大氣云層渲染原理，太陽眩光原理建立地、月、日和太空空間場景；

步驟三、航天器本體、太陽能帆板、天線的實時顯示：通過導入軌道參數(shù)及位姿數(shù)據(jù)，動態(tài)仿真航天器的運動；

步驟四、通過陰影遮擋算法計算遮擋矩陣：將太陽能帆板劃分網(wǎng)格，設(shè)定遮擋機構(gòu)和遮擋系數(shù)，通過陰影遮擋算法，得到遮擋機構(gòu)對太陽能帆板的遮擋矩陣，用于模擬太陽能帆板受遮擋的真實情況；

步驟五、基于著色語言的太陽能帆板陰影可視化渲染；

步驟六、多視角交互式三維漫游；

步驟七、太陽能帆板功率及溫度曲線的實時顯示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮遮擋效應(yīng)的航天器太陽能帆板三維動態(tài)仿真方法，其特征在于步驟二所述的航天器三維虛擬建模的具體過程為：

所述的三維虛擬建模包括模型建模與場景建模，其中模型建模的具體方法如下：

步驟二一、根據(jù)航天器本體、太陽能帆板和遮擋機構(gòu)的實際尺寸，利用3DS MAX重建出相應(yīng)的虛擬三維對象實體；

步驟二二、利用3D MAX對天線和太陽能帆板轉(zhuǎn)動處添加DOF節(jié)點，使用OSG函數(shù)查找節(jié)點名稱并調(diào)用，實現(xiàn)關(guān)節(jié)運動；

步驟二三、運用材質(zhì)貼圖對步驟二一所述的虛擬三維對象實體進行處理；

步驟二四、繪制航天器模型：采用分艙段繪制，統(tǒng)一裝配的方式，并且使用LOD技術(shù)，用多組由簡到繁的繪制方案來實現(xiàn)同一個模型的渲染，并通過OSG設(shè)置由遠及近時的LOD切換動作；

步驟二五、利用osgExp將虛擬三維對象實體導出為FLT格式，最后利用osgConv命令將FLT轉(zhuǎn)換為IVE格式；

場景包括三維地球場景、太空場景，根據(jù)地球光暈渲染原理，大氣云層渲染原理，太陽眩光原理進行場景建模。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮遮擋效應(yīng)的航天器太陽能帆板三維動態(tài)仿真方法，其特征在于步驟三所述的航天器本體、太陽能帆板、天線的實時顯示如下：

在工作線程里的幀循環(huán)中對航天器軌道參數(shù)、太陽能帆板和天線轉(zhuǎn)動的參數(shù)進行更新，利用這些數(shù)據(jù)通過OSG線程對航天器運動、遮擋機構(gòu)和太陽能帆板的轉(zhuǎn)動進行實時驅(qū)動，所述的實時驅(qū)動方法如下：在仿真的每一幀中，通過OSG線程更新一次航天器運動參數(shù)值，利用這些值通過OSG回調(diào)函數(shù)對航天器位置進行設(shè)置，以此來實現(xiàn)實時顯示；

所述航天器軌道參數(shù)包括：橢圓軌道的長半徑α、偏心率e、航天器軌道傾角β、航天器升交點赤經(jīng)Ω、航天器近升角距∞、航天器在參考時刻t₀時的平均近點角M₀，航天器通過近地點的時刻t_p，通過上述參數(shù)即可得出任意瞬間航天器的位置。