CN105785808B - 一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法 - Google Patents
一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法，其方法步骤如下：启动三维可视化***；确定并在三维可视化场景中展示观测目标；计算当前时刻为跟踪观测目标观测设备应处的位置姿态信息，并将该位置姿态信息换算成对观测设备的控制指令；将上述控制指令下传至观测设备；如此反复执行；三维可视化***根据观测设备回传的当前位置姿态信息计算当前的观测区域范围，并实时在三维可视化场景中展示观测区域。本发明的有益效果如下：大大降低太空观测工作对观测人员的素质要求，提高观测设备利用率和观测质量，增强太空观测的效果，实现太空观测过程的全自动控制及可视化。
Description
技术领域
本发明涉及航天测控可视化技术领域，特别是指一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法。
背景技术
随着我国航天事业的发展，对航天测控可视化技术的要求也在逐步提高。在进行太空观测时，天文台选址优良与否直接影响太空观测的质量，为了远离光污染、电磁污染和空气染污，大部分天文台都安置在地广人稀的高海拔地区、严寒地区甚至太空，并配备专门的观测人员，但受限于天文台地理环境，观测人员无法长期驻扎。传统太空观测方法在定位观测目标过程中，需要专业观测人员在天文台通过控制按钮手动控制观测设备的转动；在跟踪观测目标时，需要不断调整观测设备，以防止待观测的星体脱离观测区域。上述传统太空观测方法主要依靠人工实现，其定位观测目标时操作步骤复杂，且定位结果不精确；另外，人员维护成本越来越高，观测过程实时性差，无法满足多目标观测的要求，且无法保证长时间跟踪观测目标所需的跟踪精度。
基于上述传统太空观测方法的缺点，可以为每台观测设备配置独立的控制***，通过控制软件逐步实现对观测设备的调节，这种半自动的观测方法操作难度大，且无法充分利用观测设备。
可视化技术作为一种知识发现与理解的工具，是空间环境仿真中最重要的表现手段。可视化技术能够将空间环境仿真计算过程中大量的数据信息转换为视觉符号，使研究人员增强对空间环境的感知能力，提高空间认知水平。因此，实现太空观测域与实时三维可视化场景的联动，对航天测控技术的发展起着至关重要的作用。但目前在太空观测与三维可视化场景联动方面尚未出现有效的研究成果。
发明内容
本发明提出一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法，解决了现有技术中传统太空观测方法操作步骤复杂、人员维护成本高、实时性差的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法，其方法步骤如下：
(1)基于三维可视化场景的太空观测域中观测目标和观测区域的摇操作
①启动三维可视化***；
②通过识别观测目标定位指令确定观测目标，并在三维可视化场景中展示观测目标；
③计算当前时刻为跟踪观测目标观测设备应处的位置姿态信息，并将该位置姿态信息换算成对观测设备的控制指令；
④将上述控制指令下传至观测设备；
⑤根据观测设备反馈回的位置姿态信息确定观测设备是否定位完成；
⑥根据当前时刻计算下一时刻为跟踪观测目标观测设备应处的位置姿态信息，并将该位置姿态信息换算成对观测设备的控制指令；
⑦将上述控制指令下传至观测设备，实现太空观测域中对观测目标和观测区域的自动追踪；
(2)太空观测域中观测目标和观测区域与三维可视化场景的联动
①观测人员手动控制观测设备，观测设备将其当前的位置姿态信息上传至三维可视化***；
②三维可视化***根据当前时刻观测设备的位置姿态计算观测区域范围；
③在三维可视化场景中展示上述观测区域；
④观测人员手动控制观测设备使其位置姿态发生变动，三维可视化***根据观测设备回传的当前位置姿态信息计算当前的观测区域范围，并实时在三维可视化场景中展示观测区域。
本发明的有益效果为：
通过可视化技术的人机交互界面在三维可视化场景中设定太空观测目标与观测区域、并远程控制观测设备，实现对观测目标的定位与跟踪；通过遥操作技术远程控制观测设备，将观测设备的姿态与观测信息收集起来，并反馈给三维可视化***，将太空观测场景在三维可视化场景中进行全景展示，实现太空观测区域及其观测目标与实时三维可视化场景及其信息的联动。
本发明所述方法大大降低太空观测工作对观测人员的素质要求，提高观测设备利用率和观测质量，增强太空观测的效果，实现太空观测过程的全自动控制及可视化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述方法中实现基于三维可视化场景的太空观测域中观测目标和观测区域的摇操作的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
用一台地平式天文望远镜进行太空观测，将太空观测区域及其观测目标与实时三维可视化场景及其信息进行联动，具体数据处理流程如下：
初始化三维可视化***运行环境。
建立计算机与地平式天文望远镜的连接。
在三维可视化***中输入观测目标，如toutatis(图塔蒂斯小行星)，三维可视化***在三维可视化场景中展示观测目标toutatis，并显示观测目标名称、太空距离、观测目标半径与视直径相位角等信息。
根据当前时刻地平式天文望远镜所在位置计算观测目标toutatis的地平位置坐标(A，h)，其中A为地平经度，h为地平纬度。
将上述观测目标的地平位置坐标下传到地平式天文望远镜的控制器，使得地平式天文望远镜的观测区域定位至观测目标toutatis。
结合地球自转和公转，计算出观测目标toutatis在下一时刻所处的地平位置坐标。
将上述地平位置坐标下传到地平式天文望远镜的控制器，实现对观测目标toutatis的跟踪观测，进而实现太空观测区域及其观测目标与实时三维可视化场景及其信息进行联动。
上述方法大大降低了太空观测工作对观测人员的素质要求，提高观测设备利用率和观测质量，增强太空观测的效果，实现太空观测过程的全自动控制及可视化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种太空观测域与实时三维可视化场景的联动方法，其特征在于，其方法步骤如下：
(1)基于三维可视化场景的太空观测域中观测目标和观测区域的遥操作
①启动三维可视化***；
②通过识别观测目标定位指令确定观测目标，并在三维可视化场景中展示观测目标；
③为了跟踪观测目标，计算当前时刻观测设备应处的位置姿态信息，并将该位置姿态信息换算成对观测设备的控制指令；
④将上述控制指令下传至观测设备；
⑤根据观测设备反馈回的位置姿态信息确定观测设备是否定位完成；
⑥为了跟踪观测目标，根据当前时刻计算下一时刻观测设备应处的位置姿态信息，并将该位置姿态信息换算成对观测设备的控制指令；
⑦将上述控制指令下传至观测设备，实现太空观测域中对观测目标和观测区域的自动追踪；
(2)太空观测域中观测目标和观测区域与三维可视化场景的联动
①观测人员手动控制观测设备，观测设备将其当前的位置姿态信息上传至三维可视化***；
②三维可视化***根据当前时刻观测设备的位置姿态计算观测区域范围；
③在三维可视化场景中展示上述观测区域；
④观测人员手动控制观测设备使其位置姿态发生变动，三维可视化***根据观测设备回传的当前位置姿态信息计算当前的观测区域范围，并实时在三维可视化场景中展示观测区域。
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