基于osgEarth的卫星轨道外推数据可视化仿真系统研究

摘要

对卫星轨道外推数据的可视化研究有利于分析卫星在轨运动状态、预测卫星轨道等，在卫星在轨服务方面有着重要理论和实用意义。本文根据对卫星轨道外推数据仿真的任务要求，采用跨平台三维渲染引擎OSG和数字地球引擎库osgEarth，开发基于CentOS操作系统的可视化仿真系统。本文研究的主要内容如下:
　　(1)构建三维仿真软件的开发环境和平台。在对OSG、osgEarth相关理论学习和研究的基础上，给出系统的总体设计方案，并着重阐述系统设计所运用的关键技术及其实现方法;完成系统UI界面设计和交互功能。
　　(2)运用基于四叉树的LOD算法解决数字地球在加载海量地形数据时渲染速度过慢的问题。在该算法中引入的裂缝列表，较好的完成裂缝的消除。通过改进误差计算公式，使地形分割更加准确真实，提高了算法的性能。
　　(3)系统实现了对卫星轨道外推数据的仿真，其功能主要包括:可视化场景漫游、卫星运动数据实时获取、海量地形数据的加载、轨迹线绘制和多场景多内容仿真。实现了在不同硬件平台下对卫星轨道外推数据的仿真。
　　系统完成了对卫星轨道外推数据各个参数的可视化仿真，实现了要求的各个功能。系统运行稳定、功能完善、界面友好，较好的实现了场景交互。可以作为科研人员分析卫星运动状态的一个方法，具有实际的应用价值。

目录

声明

摘要

1．1 课题的研究背景和意义

1．1．1 可视化仿真现状

1．1．2 可视化仿真概述

1．1．3 国内外研究现状

1．2 本文主要研究内容

2 可视化仿真系统的设计与研究

2．1 渲染引擎OSG与osgEarth概述

2．2 系统总体设计

2．2．1 系统开发平台和环境

2．2．2 系统整体设计

2．3 系统运用的关键技术

2．3．1 数字地球构建

2．3．2 帧动画原理

2．3．3 矩阵变换

2．3．4 视图和相机

2．4 系统交互

2．4．1 三维窗口环境搭建

2．4．2 OSG场景嵌入QT窗口

2．4．3 可视化场景交互

2．5 本章小结

3 地形算法研究

3．1．1 静态LOD算法

3．1．2 动态LOD算法

3．2 基于四叉树的LOD算法

3．2．1 规则格网和不规则三角网

3．2．2 四叉树LOD算法原理

3．3 裂缝消除算法

3．4 误差计算分析

3．4．1 视距因素

3．4．2 地形粗糙程度

3．4．3 视点移动速度

3．4．4 误差计算公式

3．5 算法实现

3．6 算法结果分析

本章小结

4 可视化仿真系统的实现

4．1 系统的实现

4．1．1 信息显示模块

4．1．2 参数设置模块

4．1．3 场景控制模块

4．1．4 卫星数据仿真

4．2 系统仿真流程图

4．3 本章小结

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢