了得網工業技術_航天任務分布式視景仿真技術

編輯推薦

《航天任務分布式視景仿真技術》的作者來自航天、航空、兵器等多個領域的科研單位、高等院校和情報機構，力求書中所述內容繫統全面、通俗易懂。《航天任務分布式視景仿真技術》可供從事航天器總體設計的工程技術人員參考，也可作為高等院校相關領域研究生和本科高年級學生的教學參考書。

內容簡介

《航天任務分布式視景仿真技術》對航天任務分布式視景仿真技術進行了繫統的介紹，包括航天任務分布式視景仿真技術的研究概況、基本理論、關鍵技術和相關軟件，重點對航天任務分布式視景仿真中的數學模型、仿真框架、信息流和時間同步管理等關鍵技術進行了闡述，同時結合分布式仿真平臺和三維視景仿真軟件對有關仿真原理和方法進行了說明。

作者簡介

侯建文，1960年6月出生，吉林長春人，本科學歷，研究員，1982年畢業於哈爾濱工業大學自動控制專業，現任多個型號衛星總體設計師或技術負責人，總裝衛星和控制技術專業組成員，863專家，多個學會的委員等。

第1章概論
1.1 航天任務仿真的背景
1.2 國內外研究現狀
1.3 分布式交互仿真的發展
1.4 視景仿真技術
1.4.1 Creator
1.4.2 Vega Prime
1.5 小結
參考文獻

第2章航天任務仿真技術
2.1 航天任務仿真的發展
2.2 航天任務繫統仿真

第1章概論
1.1 航天任務仿真的背景
1.2 國內外研究現狀
1.3 分布式交互仿真的發展
1.4 視景仿真技術
1.4.1 Creator
1.4.2 Vega Prime
1.5 小結
參考文獻

第2章航天任務仿真技術
2.1 航天任務仿真的發展
2.2 航天任務繫統仿真
2.2.1 繫統、模型與仿真
2.2.2 仿真的一般過程和步驟
2.3 航天任務繫統仿真理論
2.3.1 相似理論
2.3.2 建模方法理論
2.3.3 仿真方法理論
2.3.4 支撐繫統技術
2.3.5 應用理論
2.4 繫統仿真分類
2.4.1 根據仿真對像的特征分類
2.4.2 根據仿真時間和自然時間的比例關繫分類
2.4.3 根據仿真繫統的結構和實現手段分類
2.5 繫統仿真技術在航天領域的應用
2.6 小結
參考文獻

第3章航天任務仿真的動力學與數學基礎
3.1 常用坐標繫
3.1.1 地心赤道慣性坐標繫
3.1.2 地心赤道旋轉坐標繫
3.1.3 航天器軌道坐標繫
3.1.4 航天器本體坐標繫
3.2 航天器動力學基礎
3.2.1 軌道動力學
3.2.2 近距離相對軌道動力學
3.2.3 姿態動力學
3.3 典型變軌理論與模型
3.3.1 遠距離變軌理論
3.3.2 近距離變軌理論
3.4 衛星星下點與覆蓋區計算模型
3.4.1 衛星的星下點軌跡計算
3.4.2 地面覆蓋區數學模型
3.5 小結
參考文獻

第4章分布式航天任務仿真框架
4.1 航天任務繫統仿真的界定
4.1.1 仿真對像的界定
4.1.2 航天測控繫統
4.1.3 航天器繫統
4.1.4 航天應用繫統
4.1.5 人機交互功能
4.2 航天任務繫統仿真框架的組件化分析
4.2.1 航天任務繫統仿真框架的組件化
4.2.2 仿真繫統的組合方案
4.2.3 組件間的交互數據分析
4.3 航天任務繫統仿真框架
4.3.1 數據處理組件
4.3.2 航天任務仿真繫統的組成與分類
4.3.3 復合模塊
4.4 基於框架的航天任務仿真繫統開發流程
4.5 分布式航天任務仿真中的幾個問題
4.5.1 邏輯時間繫統
4.5.2 物理時間繫統
4.5.3 仿真同步
4.6 小結
參考文獻

第5章信息流
5.1 信息流的任務
5.2 確定仿真繫統的數據分發機制
5.2.1 維定義
5.2.2 各維的區間劃分
5.3 航天任務建模
5.3.1 地面通信
5.3.2 航天器測控
5.3.3 航天器
5.3.4 載荷應用
5.4 聯邦對像定義
5.4.1 對像類及其屬性
5.4.2 交互類及其參數
5.5 小結
參考文獻

第6章時間同步管理
6.1 時間同步管理的概念與目標
6.1.1 分布式科學仿真對時間管理的需求
6.1.2 時間同步管理的目標
6.2 影響仿真繫統推進效率的因素
6.2.1 單進程計算與分布式並行計算的對比
6.2.2 無數據傳遞的情況
6.2.3 單聯邦成員組建仿真繫統的情況
6.2.4 影響分布式仿真繫統推進效率的主要因素
6.3 航天任務仿真繫統的時間同步管理
6.3.1 航天任務仿真繫統時間推進的特點
6.3.2 步長自適應推進
6.3.3 事件即時處理
6.3.4 成員推進邏輯
6.4 小結
參考文獻

第7章航天任務三維視景仿真技術
7.1 三維視景實時應用
7.1.1 三維視景實時應用的軟硬件組成
7.1.2 三維視景實時應用的工作原理
7.1.3 視景仿真實時應用程序的開發過程
7.1.4 技術路線
7.2 MultiGen Creator實體建模
7.2.1 OpenFlight數據格式介紹
7.2.2 MultiGen Creator地形建模
7.2.3 高級建模技術
7.3 Vega Prime視景驅動技術
7.3.1 使用VP和LP
7.3.2 Vega Prime坐標繫轉換
7.3.3 DOF節點控制
7.3.4 自然環境設置
7.3.5 踫撞檢測
7.4 基於MFC的三維視景仿真繫統框架
7.4.1 基於MFC的VP應用開發方法
7.4.2 三維視景仿真軟件框架結構
7.4.3 類設計
7.5 OpenGL特效制作
7.5.1 OpenGL介紹
7.5.2 Vega Prime與OpenGL的混合編程
7.5.3 航天任務特效的OpenGL實現
7.6 小結
參考文獻

附錄參考博士學位論文目錄

前言

自1957年10月4日，蘇聯在拜科努爾發射場發射顆人造地球衛星（Sputnik）以來，世界航天技術經歷了半個多世紀的發展，人類已經逐步掌握了進入空間和利用空間的科學理論和工程技術，世界各航天強國也將越來越多的航天任務列入研發計劃。航天任務的研發和實施是一項高技術、高風險和高投入的繫統工程，隻有經過詳細設計、分析與論證的航天任務纔能達到設定的目標。仿真和試驗是人類進行航天技術探索的主要手段，航天技術的特點使得進行試驗的代價十分高昂，普遍的方法是通過仿真進行航天新技術的探索和工程設計，這樣既節約了成本，也降低了風險。伴隨著航天技術的高速發展，仿真技術在世界各國航天任務的研發中多次發揮過重要作用。在我國的航天任務研發中，從預先研究到任務執行，仿真技術也一直受到航天任務各參研單位的高度重視。航天任務分布式視景仿真是繫統仿真技術與航天工程相結合的產物，是以航天器動力學原理、相似原理、繫統工程理論、虛擬現實技術、分布式仿真技術及應用領域相關專業技術為基礎，以計算機、各種模擬器以及專用設備為工具，利用所建立的航天器繫統模型對真實的或假想的航天器繫統進行動態演示、分析和研究的一門多學科的綜合技術。除了仿真技術所具有的一般性特點之外，航天任務分布式視景仿真還具有運行效率高、可靠性高、可信度高、分析能力強、可視化效果好、展示效果逼真等顯著特點，這些特點促使航天任務分布式視景仿真技術成為當今航天任務仿真和未來仿真技術發展的重點和熱點，航天任務分布式視景仿真技術也必將在未來世界航天技術的發展中占據重要地位。本書內容分為7章，深入淺出地介紹了航天任務分布式視景仿真技術的研究概況、基本理論、關鍵技術和相關軟件，重點對航天任務分布式視景仿真中的數學模型、仿真框架、信息流和時間同步管理等關鍵技術進行了闡述，同時結合分布式仿真平臺和三維視景仿真軟件對相關仿真原理和方法進行了說明。讀者可參考本書利用相關仿真工具軟件搭建航天任務分布式視景仿真繫統，從而開展更深層次的研究和開發工作。本書的完成是集體智慧的結晶，本書的作者來自航天、航空、兵器等多個領域的科研單位、高等院校和情報機構，力求本書所述內容繫統、全面。支撐本書的除了作者們近幾年發表的論文和技術報告（列於各章參考文獻中），還有8篇重要的博士學位論文（詳見本書附錄），在此一並對論文和報告的作者表示感謝。後，特別感謝航天科技圖書出版基金對本書的資助，以及中國宇航出版社為本書出版所做的大量工作。本書是作者們多年來從事航天工程技術研發的經驗總結，內容豐富、全面，具有很強的實用性。限於作者的水平，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正，不吝賜教。

自1957年10月4日，蘇聯在拜科努爾發射場發射顆人造地球衛星（Sputnik）以來，世界航天技術經歷了半個多世紀的發展，人類已經逐步掌握了進入空間和利用空間的科學理論和工程技術，世界各航天強國也將越來越多的航天任務列入研發計劃。航天任務的研發和實施是一項高技術、高風險和高投入的繫統工程，隻有經過詳細設計、分析與論證的航天任務纔能達到設定的目標。仿真和試驗是人類進行航天技術探索的主要手段，航天技術的特點使得進行試驗的代價十分高昂，普遍的方法是通過仿真進行航天新技術的探索和工程設計，這樣既節約了成本，也降低了風險。伴隨著航天技術的高速發展，仿真技術在世界各國航天任務的研發中多次發揮過重要作用。在我國的航天任務研發中，從預先研究到任務執行，仿真技術也一直受到航天任務各參研單位的高度重視。航天任務分布式視景仿真是繫統仿真技術與航天工程相結合的產物，是以航天器動力學原理、相似原理、繫統工程理論、虛擬現實技術、分布式仿真技術及應用領域相關專業技術為基礎，以計算機、各種模擬器以及專用設備為工具，利用所建立的航天器繫統模型對真實的或假想的航天器繫統進行動態演示、分析和研究的一門多學科的綜合技術。除了仿真技術所具有的一般性特點之外，航天任務分布式視景仿真還具有運行效率高、可靠性高、可信度高、分析能力強、可視化效果好、展示效果逼真等顯著特點，這些特點促使航天任務分布式視景仿真技術成為當今航天任務仿真和未來仿真技術發展的重點和熱點，航天任務分布式視景仿真技術也必將在未來世界航天技術的發展中占據重要地位。本書內容分為7章，深入淺出地介紹了航天任務分布式視景仿真技術的研究概況、基本理論、關鍵技術和相關軟件，重點對航天任務分布式視景仿真中的數學模型、仿真框架、信息流和時間同步管理等關鍵技術進行了闡述，同時結合分布式仿真平臺和三維視景仿真軟件對相關仿真原理和方法進行了說明。讀者可參考本書利用相關仿真工具軟件搭建航天任務分布式視景仿真繫統，從而開展更深層次的研究和開發工作。本書的完成是集體智慧的結晶，本書的作者來自航天、航空、兵器等多個領域的科研單位、高等院校和情報機構，力求本書所述內容繫統、全面。支撐本書的除了作者們近幾年發表的論文和技術報告（列於各章參考文獻中），還有8篇重要的博士學位論文（詳見本書附錄），在此一並對論文和報告的作者表示感謝。後，特別感謝航天科技圖書出版基金對本書的資助，以及中國宇航出版社為本書出版所做的大量工作。本書是作者們多年來從事航天工程技術研發的經驗總結，內容豐富、全面，具有很強的實用性。限於作者的水平，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正，不吝賜教。
作者
2013年7月

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