月球软着陆可视化演示关键技术研究

摘要

对于月球探测这种高风险、高投入的复杂系统工程,在具体实施之前对系统的可行性进行反复的仿真验证是至关重要的。本文主要论述了可视化演示技术理论知识,并开发完善了一套月球探测器软着陆视景仿真演示系统。视景仿真技术综合计算机图形技术、计算机仿真技术、显示技术等多学科,己经广泛应用于航空航天,军事训练及医学等领域。本文系统深入地研究了视景仿真技术,三维建模工具Creator和驱动渲染工具Vega Prime,并简述了HLA仿真平台和OpenGL底层图形库知识,针对视景仿真系统的特点分析了可视化演示系统具体构建方法。设计了基于Vega Prime的月球软着陆视景仿真的框架,重点研究了MFC与Vega Prime结合的方法、场景的驱动渲染过程、图像关键帧的处理、星下点轨迹的不同实现方法以及仿真数据的通信方式等内容,并将所研究的方法应用到可视化演示系统中。在月球软着陆视景仿真系统的构建过程中解决了视景仿真涉及的诸多关键技术。例如通过直接访问计算机底层硬件实现高精度仿真循环定时器、使用直观的月球仪来描绘星下点轨迹、结合深空环境火焰原理制作发动机喷火特效模型等。对于一些在Vega Prime中无法实现的功能,提出了用OpenGL来扩展的方法,并将该方法应用于探测器运行轨道的绘制、Vega Prime通道内文本信息显示等方面。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究的目的与意义

1.3 国内外研究概况和发展趋势

1.4 本课题来源及主要研究内容

第2章 三维视景仿真技术

2.1 虚拟现实与视景仿真技术

2.2 三维实时视景仿真技术

2.3 视景仿真技术的应用

2.4 视景仿真系统开发工具

2.5 本章小结

第3章 视景仿真系统总体设计

3.1 演示系统需求分析

3.2 演示系统实体模型的组成

3.3 演示系统的软件层次结构

3.4 系统驱动的体系结构

3.5 本章小结

第4章 视景仿真系统关键技术

4.1 演示场景坐标系的设定

4.2 运用特效构造发动机火焰

4.3 界面显示文本信息的演示

4.4 地面站可见性的演示

4.5 探测器的覆盖性

4.6 仿真循环中定时器功能

4.7 探测器星下点轨迹

4.8 本章小结

结论

参考文献

附录1

附录2

附录3

攻读学位期间发表的学术论文

致谢