论文摘要
仿真可视化技术是综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、显示技术等多学科领域的新兴技术,现己广泛应用于航空、航天等视景仿真领域。软件开放机制是构建可扩展、可重用、灵活性强的可视化系统的基础,本文以对地观测卫星系统为重点研究对象,研究支持多星多载荷的视景仿真系统软件体系结构和仿真可视化技术。本文在研究了空间技术、虚拟现实、仿真可视化等相关技术之后,重点对以下两个问题进行了讨论:1)视景仿真系统的软件体系结构设计;2)视景仿真可视化的实现技术。对于视景仿真系统的软件体系结构,本文通过对软件工程学中软件体系结构和设计模式的研究,对比分析传统视景仿真系统和目前主流视景系统的架构设计,综合目前视景系统的扩展需求,提出了一种基于MVC设计模式的视景仿真系统的体系结构,满足可视化系统的可视化要素的扩展和数据源的扩展需求,支持多星多载荷视景系统的实现。接着,本文对视景仿真系统可视化技术的实现进行了详细阐述。仿真可视化主要包括仿真环境制作和仿真驱动两部分。本文分别对其开发环境、视景数据库的构成和建立、建模环节中的关键技术、视景仿真中卫星姿态控制的关键算法以及视景驱动中视点切换等关键技术进行了重点介绍。在上述软件设计方法的指导下,本文在VC++开发环境和MultiGen Creator以及Vega仿真平台上设计并实现了对地观测运控流程的仿真可视化系统。通过课题的研究以及系统的实现,为系统的完善以及面向其他领域可视化系统的设计开发积累了经验。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 选题的背景及意义1.1.1 课题背景1.1.2 研究目的和意义1.2 课题发展历史、研究现状1.2.1 系统仿真技术发展状况1.2.2 视景仿真技术发展状况1.3 本文结构第二章 基本理论及相关研究工作2.1 空间任务基础2.1.1 空间任务目标与可视化2.1.2 空间任务可视化实现的目标2.1.3 空间任务可视化过程2.2 计算机图形学和仿真可视化技术2.2.1 仿真可视化技术2.2.2 仿真动画与视景仿真2.4 小结第三章 视景系统架构设计的研究3.1 软件工程和开放机制的研究3.1.1 软件体系结构和体系结构风格3.1.2 软件设计模式3.1.3 模式与架构的区别3.2 视景仿真系统软件体系结构研究3.2.1 传统视景仿真系统体系结构研究3.2.2 视景仿真系统的扩展需求3.3 视景系统MVC 机制的研究3.3.1 MVC 设计模式3.3.2 基于MVC 模式的视景系统设计3.3.3 MVC 视景系统的运行特性3.3.4 视景系统MVC 机制的实现3.4 小结第四章 可视化建模技术的研究4.1 MULTIGEN CREATOR 建模工具简介4.1.1 MultiGen Creator 的构成4.1.2 OpenFlight 数据结构4.2 视景仿真应用软件不同坐标系的转换4.2.1 视景仿真系统常用软件及坐标系4.2.2 对地观测有效载荷运控流程视景系统中的坐标及转换4.3 视景仿真数据库的构成4.4 可视化建模关键技术的研究4.4.1 纹理映射技术4.4.2 实例（Instance）技术4.4.3 LOD 技术4.4.4 动画序列技术4.5 小结第五章 可视化仿真驱动技术的研究5.1 VEGA 简介5.1.1 什么是Vega5.1.2 Vega 中的虚拟场景渲染5.2 OPENGL 与VEGA 混合编程研究5.2.1 回调函数的调用5.2.2 场景融合技术5.2.3 Vega 环境下的字符显示5.3 视点生成与视点控制5.3.1 视点生成与控制5.3.2 自由视点的开发5.4 卫星姿态控制研究5.4.1 卫星姿态控制的目标5.4.2 卫星姿态控制方法与算法5.4.3 Vega 环境中卫星姿态控制方法与算法5.5 小结第六章 视景系统的设计、实现和应用6.1 视景仿真系统的整体架构6.1.1 设计目标及功能分析6.1.2 视景系统的整体架构6.2 视景仿真系统的视景驱动实现6.2.1 Vega 仿真驱动实现6.2.2 二维仿真驱动实现6.3 视景仿真系统的多线程运行框架设计实现6.3.1 视景系统多线程结构设计6.3.2 分布式视景仿真中的通讯机制6.4 小结第七章 总结和展望7.1 本文的总结7.2 阶段成果7.3 未来工作展望参考文献发表论文致谢
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