月球探测器软着陆视景仿真系统研究与实现

摘要

深空探测是一项高风险、耗资大、非常复杂的系统工程。因此，在实物探测开始之前对其可靠性进行仿真验证具有重大意义。本文结合月球探测二、三期工程预研项目“月球探测器软着陆综合仿真演示验证技术研究”的需要，对三维视景仿真技术进行了研究，并开发了一个月球探测器软着陆视景仿真系统，论文的主要工作如下：
　　对月球地表三维地形重构进行了研究。由于无法获得高精度的月球地表高程数据，因此本文结合了计算机图形学，采用了随机中点位移法对已有的高程数据进行了二次重构，并运用LOD技术创建出高精度月球地表模型。
　　对探测器软着陆仿真过程中探测器运行状态演示进行了研究。重点阐述了探测器位置、姿态、轨道机动、探测器分离、着陆器月表软着陆等演示效果的实现过程。并针对于VegaPrime的弱点，采用OpenGL嵌入VegaPrime的解决方案进行星空背景与探测器轨迹演示。
　　对演示系统的实时性进行了研究。为了保证视景仿真系统的实时性，视景仿真系统的数据通信模块采用了双动态缓冲区技术。其中“动态”可以消除由于后台仿真模块未及时将数据发往演示系统而产生的抖动现象；“双”“缓冲区”在采用队列数据结构的同时，还对所接收到的离散数据点进行插值，从而在避免数据丢失的同时，还能够保证模型运动效果的连贯性。

目录

月球探测器软着陆视景仿真系统研究与实现

RESEARCH AND REALIZATION ON LUNAR EXPLORER SOFTLAND SCENE SIMULATION SYSTEM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 虚拟现实技术与系统仿真

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究工作

第2章 月球软着陆视景仿真系统总体设计

2.1 引言

2.2 系统任务需求分析

2.3 系统设计

2.4 三维视景生成技术

2.5 开发工具选择

2.6 本章小结

第3章 仿真系统关键技术实现

3.1 引言

3.2 月表三维地形重构技术

3.3 仿真数据的实时传输

3.4 组件化视景生成技术

3.5 本章小结

第4章 月球软着陆视景仿真系统的实现

4.1 探测器三维实体建模

4.2 基于Windows界面系统的设计

4.3 环月飞行过程演示

4.4 软着陆过程演示

4.5 本章小结