[发明专利]考虑遮挡效应的航天器太阳能帆板三维动态仿真方法

权利要求书

1.考虑遮挡效应的航天器太阳能帆板三维动态仿真方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一、搭建实现环境：采用Qt搭建人机交互接口界面；

步骤二、航天器三维虚拟建模：根据航天器实际尺寸，利用3DS MAX建立航天器本体、太阳能帆板及遮挡机构的三维模型，并根据地球光晕渲染原理，大气云层渲染原理，太阳眩光原理建立地、月、日和太空空间场景；

步骤三、航天器本体、太阳能帆板、天线的实时显示：通过导入轨道参数及位姿数据，动态仿真航天器的运动；

步骤四、通过阴影遮挡算法计算遮挡矩阵：将太阳能帆板划分网格，设定遮挡机构和遮挡系数，通过阴影遮挡算法，得到遮挡机构对太阳能帆板的遮挡矩阵，用于模拟太阳能帆板受遮挡的真实情况；

步骤五、基于着色语言的太阳能帆板阴影可视化渲染；

步骤六、多视角交互式三维漫游；

步骤七、太阳能帆板功率及温度曲线的实时显示。

2.根据权利要求1所述的考虑遮挡效应的航天器太阳能帆板三维动态仿真方法，其特征在于步骤二所述的航天器三维虚拟建模的具体过程为：

所述的三维虚拟建模包括模型建模与场景建模，其中模型建模的具体方法如下：

步骤二一、根据航天器本体、太阳能帆板和遮挡机构的实际尺寸，利用3DS MAX重建出相应的虚拟三维对象实体；

步骤二二、利用3D MAX对天线和太阳能帆板转动处添加DOF节点，使用OSG函数查找节点名称并调用，实现关节运动；

步骤二三、运用材质贴图对步骤二一所述的虚拟三维对象实体进行处理；

步骤二四、绘制航天器模型：采用分舱段绘制，统一装配的方式，并且使用LOD技术，用多组由简到繁的绘制方案来实现同一个模型的渲染，并通过OSG设置由远及近时的LOD切换动作；

步骤二五、利用osgExp将虚拟三维对象实体导出为FLT格式，最后利用osgConv命令将FLT转换为IVE格式；

场景包括三维地球场景、太空场景，根据地球光晕渲染原理，大气云层渲染原理，太阳眩光原理进行场景建模。

3.根据权利要求2所述的考虑遮挡效应的航天器太阳能帆板三维动态仿真方法，其特征在于步骤三所述的航天器本体、太阳能帆板、天线的实时显示如下：

在工作线程里的帧循环中对航天器轨道参数、太阳能帆板和天线转动的参数进行更新，利用这些数据通过OSG线程对航天器运动、遮挡机构和太阳能帆板的转动进行实时驱动，所述的实时驱动方法如下：在仿真的每一帧中，通过OSG线程更新一次航天器运动参数值，利用这些值通过OSG回调函数对航天器位置进行设置，以此来实现实时显示；

所述航天器轨道参数包括：椭圆轨道的长半径α、偏心率e、航天器轨道倾角β、航天器升交点赤经Ω、航天器近升角距∞、航天器在参考时刻t₀时的平均近点角M₀，航天器通过近地点的时刻t_p，通过上述参数即可得出任意瞬间航天器的位置。