日、地空间环境仿真可视化技术研究

论文摘要

随着空间科技的发展,空间环境的可视化需求大量增加,空间环境的可视化技术的研究受到越来越多的关注。同时,为了满足多种空间环境的可视化以及多样的空间环境可视化方式,需要采用高可复用性、可扩展性、构建性的空间环境仿真可视化系统。本文在系统研究了日、地空间环境、可视化技术、开放式软件架构等相关技术之后,重点对以下两个问题进行了讨论,即日、地空间环境的可视化方法和空间环境可视化系统的设计与实现方法。通过研究,提出了多样性的日、地空间环境的可视化方法。具体研究了地球磁场、地球辐射带、中性片、三维磁层粒子流体压强和密度的可视化方法,详细描述了在可视化过程中的一些关键问题。研究了插件技术,并应用该技术解决可视化系统的扩展性、替换性问题;结合HLA对复杂仿真系统中数据分发管理服务思想,实现可视化系统的数据交互机制。在此基础上,提出了一套空间环境仿真可视化系统设计方案,并给出了具体的实现方法。该系统采用了“平台+插件”的技术,具有高度的可扩展性、可复用性、构建性。通过课题的研究及系统的实现,为今后的空间环境可视化的应用研究和开发奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 课题发展历史、研究现状
• 1.3 本文结构
• 第2章 基础理论及相关工作研究
• 2.1 日、地空间环境模式研究
• 2.1.1 地球磁场模式研究
• 2.1.2 地球辐射带模式研究
• 2.1.3 中性片模式研究
• 2.2 可视化技术
• 2.2.1 科学计算可视化
• 2.2.2 体渲染技术
• 2.3 开放式软件架构及相关技术
• 2.3.1 软件体系结构
• 2.3.2 软件设计模式
• 2.3.3 反射机制
• 2.3.4 HLA/RTI 技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 日、地空间环境数据场可视化研究
• 3.1 地球磁场可视化
• 3.1.1 仿真数据处理与优化
• 3.1.2 可视化渲染方式与流程
• 3.1.3 可视化效果
• 3.2 地球辐射带可视化
• 3.2.1 仿真数据处理与优化
• 3.2.2 可视化渲染方式与流程
• 3.2.3 可视化结果
• 3.3 三维磁层粒子流体压强与密度可视化
• 3.3.1 数据组织与处理
• 3.3.2 可视化渲染方式与流程
• 3.3.3 可视化结果
• 3.4 中性片的可视化
• 3.4.1 仿真数据处理与优化
• 3.4.2 可视化渲染方式与流程
• 3.4.3 可视化结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 空间环境可视化系统设计与实现
• 4.1 系统开放可扩展性设计
• 4.1.1 插件技术
• 4.1.2 插件设计
• 4.1.3 插件配置机制
• 4.2 系统数据交互机制设计
• 4.2.1 公布订购模型
• 4.2.2 数据交互管理机制
• 4.3 系统实现方案
• 4.3.1 可视化工程布置
• 4.3.2 资源管理
• 4.3.3 数据引擎
• 4.3.4 渲染引擎
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 本文的总结
• 5.2 研究取得的成果
• 5.3 未来工作展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢