[发明专利]卫星轨道姿态可视化三维显示方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器地面综合测试领域，涉及一种利用OpenGL、3DS导入技术的三维显示方法，适用于卫星轨道设计、卫星姿态仿真和动态仿真演示等应用。

背景技术

综合测试是卫星总装完成后的一个试验验证手段，通过综合测试可以实现对卫星接口特性、功能特性和状态是否符合设计要求进行试验验证。目前对于卫星控制推进分系统的综合测试，均是通过对遥测数据进行人工判读后再执行后续的测试指令。若通过三维显示技术，就能够直观地显示出卫星当前的姿态状态和轨道变化状态，同时能够细致地观察到卫星推力器的点火状态，这样将有效降低测试风险，减轻测试人员负担，避免测试人员在判读遥测状态时的不准确。

目前三维显示技术在汽车、电子等领域已经逐步开展应用，辅助检测和维修。在作战训练方面，已将三维显示技术应用于虚拟战场环境，采用交互式仿真和虚拟现实技术可支持多武器的三维电子环境。将作战训练和攻防对抗演习以及现代作战行动纳入整个三维显示环境中，这对现代作战行动的决策与谋划发挥了重大作用。但是在卫星综合测试领域，三维显示技术仍没有发挥作用，没有突显出三维显示技术的优势。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星轨道姿态可视化三维显示方法，利用OpenGL、3DS导入技术，可以有效实现卫星姿态与轨道参数的动态化和直观化显示。

本发明的技术解决方案是：卫星轨道姿态可视化三维显示方法，步骤如下：

（1）收集卫星及卫星上安装的单机设备的二维外形图，并将所述二维外形图转换为3DS模型并存储在数据库中；同时，获取地面设备对卫星的遥测参数以及卫星上存储的遥测数据并存储在数据库中；

（2）将所述的数据库建立在服务器上，根据用户需要显示的内容，向服务器发送数据请求，获取相关的3DS模型或者遥测数据；所述的数据请求包括信息头和信息体两个部分，其中信息头标识了所要请求的信息类型，信息体用于获取请求的信息；

（3）从服务器接收数据信息并解析，获得3DS模型、地面设备遥测数据，和星上遥测数据；

（31）对于3DS模型，首先判断是否包含了用户需要显示的全部模型，如果包含了则直接将获得的3DS模型采用OpenGL进行三维模型显示，如果不完全包含用户需要显示的全部模型，在将包含的3DS模型采用OpenGL进行三维模型显示，将不包含的3DS模型按照用户需要采用OpenGL进行三维模型绘制和显示；

（32）对于地面设备遥测数据，首先提取时间信息，然后分别计算儒略世纪数、格林尼治时角，计算太阳、月球星历，计算太阳、地球、月球三者的位置关系以及卫星本体坐标系下的太阳矢量、地球矢量、月球矢量，计算卫星的星下点轨迹、太阳光照区，将计算结果采用OpenGL进行三维模型显示；在此基础上判断地面设备遥测数据中是否包含卫星的轨道数据，如果有则直接将轨道数据采用OpenGL进行三维模型显示，如果没有则计算地球非球形摄动、太阳光压及太阳引力、月球引力对轨道的影响，由此间接确定出卫星的轨道数据后采用OpenGL进行三维模型显示；

（33）对于星上遥测数据，划分为三类数据，一类是健康状态数据，对故障情况下的部件标示为红颜色后采用OpenGL进行三维模型显示，对健康部件不处理；第二类是部件电源状态数据，对部件电源状态为开时标示为绿颜色后采用OpenGL进行三维模型显示；第三类是姿态信息，根据姿态测量部件的角度采用OpenGL进行三维模型显示。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明方法能有效实现卫星姿态与轨道参数动态化和直观化显示，通过接收遥测数据能真实反映卫星状态，便于测试人员直观准确地了解控制推进测试工作和卫星在轨运行情况；针对综合测试三维显示需求，采用3DS模型化文件将真实设计卫星模型导入OpenGL进行演示验证，同时配合遥测数据计算出太阳、月球和地球三者位置关系，接收轨道和姿态遥测数据实时动态地实现三维数据重绘，让测试人员直观准确地了解卫星工作状态，同时在自演示模式下进行轨道和姿态规律计算，更加快速有效地实现测试人员对星上部件状态的了解和判别；

（2）本发明方法可以有效实现星下点轨迹计算和太阳光照区计算，可以帮助相关人员直观获取卫星在地球上的轨迹变化和光照情况。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明卫星轨道姿态可视化三维显示方法的数据流图，主要步骤如下：