衛(wèi)星運行可視化仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、結合航天動力學和三維可視化技術,設計并實現(xiàn)了衛(wèi)星運行仿真系統(tǒng),本系統(tǒng)構建了以地球為中心的近地空間環(huán)境,以此為平臺實現(xiàn)了對衛(wèi)星模型、衛(wèi)星軌道、運行姿態(tài)、星下點軌跡、覆蓋區(qū)域、通信鏈路以及墨卡托投影等信息的動態(tài)可視化顯示。本系統(tǒng)能夠實時仿真衛(wèi)星在軌運行的全過程,為衛(wèi)星在軌實時管理提供輔助決策支持,為衛(wèi)星軌道設計及星座設計提供平臺。
　　本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1、詳細介紹了系統(tǒng)所涉及的坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng);實現(xiàn)了以地球

2、為中心的近地空天環(huán)境中基本要素的三維建模與生成,給出了一種基于橢球的視距相關的LOD地球建模方法,為衛(wèi)星運行提供了真實感三維場景;
　　2、研究了兩種衛(wèi)星軌道模型:二體軌道模型和攝動軌道模型;基于衛(wèi)星軌道基本參數(shù),根據(jù)需要選擇相應軌道模型,實現(xiàn)了對衛(wèi)星軌道的精準預測及軌道可視化顯示;同時,介紹了星下點軌跡的計算方法和衛(wèi)星覆蓋區(qū)域的評估指標及投影建模;
　　3、詳細介紹了各種衛(wèi)星姿態(tài)描述方法,在比較了各種姿態(tài)描述方法優(yōu)缺點的基

3、礎上,建立了基于歐拉角的衛(wèi)星姿態(tài)運動模型;根據(jù)衛(wèi)星軌道預測,實現(xiàn)了對地三軸穩(wěn)定的衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)控可視化以及太陽帆板對日定向的三維仿真;
　　4、設計并實現(xiàn)了衛(wèi)星運行仿真系統(tǒng),系統(tǒng)以OpenGL為渲染引擎,以VC++.Net2003為開發(fā)平臺,以Open Inventor組件庫為基礎,構造視圖場景數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)了視圖場景的顯示、實時場景驅動及操作響應,為衛(wèi)星運行仿真提供了逼真的三維場景和二維投影,并且實現(xiàn)了衛(wèi)星及地面接收站的動態(tài)添加、刪除