空間環(huán)境建模與可視化仿真技術(shù)
定 價:56 元
- 作者:王鵬 ... [等] 編著
- 出版時間:2012/7/1
- ISBN:9787118081022
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:V419
- 頁碼:xi, 279頁
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《空間環(huán)境建模與可視化仿真技術(shù)》適用于從事航天技術(shù)研究的專業(yè)人員和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的科技人員,也可作為高等院校航空宇航科學(xué)與技術(shù)、空間科學(xué)、系統(tǒng)建模與仿真等學(xué)科的研究生教材,同時可供從事空間環(huán)境和建模仿真領(lǐng)域研究工作的技術(shù)人員參考。
航天器飛行所處的空間環(huán)境,不僅對航天器平臺及其載荷的工作效能有重要影響,也會影響到整個空間信息系統(tǒng)的信息獲取、傳輸和處理等環(huán)節(jié),最終影響航天任務(wù)的有效實施。復(fù)雜多變的空間環(huán)境造成了物理實驗與驗證的困難,而通過可視化仿真模擬來推演其物理機理則可成為一種有效的實驗手段。《空間環(huán)境建模與可視化仿真技術(shù)》遵循理論與實踐相結(jié)合的原則,采用理論分析與仿真實驗相結(jié)合的方法,系統(tǒng)闡述了空間環(huán)境仿真的相關(guān)理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用。全書共12章,主要介紹了空間環(huán)境及其建模仿真理論,空間環(huán)境數(shù)值建模與仿真,空間環(huán)境三維建模與可視化仿真和基于HLA的分布式空間環(huán)境仿真應(yīng)用。
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 空間及空間環(huán)境
1.2.1 高層中性大氣
1.2.2 電離層等離子體
1.2.3 地球磁場
1.2.4 地球輻射帶
1.2.5 空間碎片與微流星體
1.2.6 空間環(huán)境研究現(xiàn)狀與趨勢
1.3 分布式交互仿真
1.3.1 分布式交互仿真發(fā)展歷程
1.3.2 分布式交互仿真發(fā)展趨勢
1.4 航天可視化仿真
1.4.1 科學(xué)計算可視化
1.4.2 可視化仿真技術(shù)
1.4.3 航天可視化仿真技術(shù)
1.5 空間環(huán)境可視化仿真
第2章 空間環(huán)境探測
2.1 引言
2.2 空間環(huán)境探測
2.3 高層中性大氣探測
2.4 電離層等離子體探測
2.5 地磁場探測
2.6 地球輻射帶探測
2.7 空間碎片和微流星體探測
2.7.1 空間碎片的分類
2.7.2 空間碎片的地基觀測
2.7.3 空間碎片的天基觀測
第3章 空間環(huán)境仿真相關(guān)理論基礎(chǔ)
3.1 引言
3.2 數(shù)字地球與數(shù)字空間
3.2.1 數(shù)字地球
3.2.2 數(shù)字空間
3.3 空間環(huán)境信息系統(tǒng)
3.3.1 相關(guān)研究回顧
3.3.2 多維動態(tài)空間環(huán)境模型
3.3.3 空間環(huán)境信息系統(tǒng)的概念
3.3.4 空間環(huán)境信息系統(tǒng)的研究對象
3.3.5 基于CIS的空間環(huán)境信息系統(tǒng)分析
3.4 空間環(huán)境信息的時空語義
3.4.1 空間坐標系
3.4.2 時間基準系統(tǒng)
3.5 空間環(huán)境數(shù)據(jù)庫
3.5.1 靜態(tài)空間自然環(huán)境數(shù)據(jù)庫
3.5.2 日地天體活動指數(shù)數(shù)據(jù)庫
3.5.3 空間目標數(shù)據(jù)庫
3.5.4 空間自然環(huán)境及其效應(yīng)模型數(shù)據(jù)庫
第4章 空間自然環(huán)境模型與數(shù)值計算
4.1 太陽位置的解析法描述
4.1.1 太陽在慣性空間的坐標計算模型
4.1.2 太陽黃經(jīng)計算模型
4.2 恒星位置與絕對星等的計算
4.3 空間自然環(huán)境分布模式
4.4 高層中性大氣數(shù)值計算
4.4.1 MSIS2000模式
4.4.2 MET模式
4.4.3 HWM93模式
4.4.4 CIRA86模式
4.5 電離層等離子體數(shù)值計算
4.5.1 IRI2007模式
4.5.2 Chiu模式
4.6 地球基本磁場數(shù)值計算
4.6.1 IGRF模式
4.6.2 IGRF2010計算模式
4.7 地球輻射帶數(shù)值計算
4.7.1 AE8和AP8模式
4.7.2 地球輻射帶計算模型
4.7.3 由經(jīng)緯度計算磁坐標
……
第5章 空間碎片環(huán)境模型與數(shù)值計算
第6章 航天器軌道數(shù)值計算
第7章 空間環(huán)境效應(yīng)與數(shù)值仿真
第8章 空間環(huán)境數(shù)據(jù)場的幾何建模
第9章 空間環(huán)境三維可視化引擎
第10章 空間環(huán)境可視化仿真
第11章 空間目標及其軌道可視化仿真
第12章 基于HLA的空間環(huán)境仿真
附錄A 空間環(huán)境模式接口定義
附錄B 空間環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計
附錄C 空間環(huán)境仿真成果
參考文獻
(4)相互耦合的聯(lián)系性。整個空間環(huán)境是一個整體,各種類型的空間環(huán)境要素之間沒有一個截然不同的分界面,各種環(huán)境要素是緊密耦合在一起的。如何將不同層的數(shù)據(jù)結(jié)合起來,既表現(xiàn)單個環(huán)境要素特性又表現(xiàn)出整體形態(tài)特性,是空間環(huán)境可視化仿真的重要內(nèi)容。
(5)處理數(shù)據(jù)的海量性。空間數(shù)據(jù)量很大,尤其是隨著所描述地區(qū)范圍的擴大而擴大?臻g環(huán)境數(shù)據(jù)涉及的空間范圍廣,其數(shù)據(jù)量是可想而知的。不同的仿真模型輸出既有密度、溫度等標量數(shù)據(jù),也有磁場強度、速度等矢量數(shù)據(jù)。對于三維空間中的信息處理會隨著數(shù)據(jù)分辨率的提高與仿真時間的增加而呈線性增長。
2.空間環(huán)境信息的時空特性分析
通過對以上空間環(huán)境信息特點的分析,會發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)具有一個共同的特點,即空間分布的時空特性。結(jié)合空間環(huán)境研究對象的特點,將這些數(shù)據(jù)處理后傳輸?shù)亩喾N空間信息分為空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間關(guān)聯(lián)、空間趨勢和空間運動6種。
空間位置借助于空間坐標系傳遞空間環(huán)境的個體定位信息,它并不僅僅表示點位,而是對空間環(huán)境的完整描述。其完整的描述形式為(笛卡兒坐標系):(xi,(t),yt(t),zt(t))i=l,2,…},其中t表示與空間位置關(guān)聯(lián)的時間特性。
空間努布反映同類空間環(huán)境的群體定位信息。與空間位置不同的是空間分布概念不是針對某一部分空間環(huán)境對象而是針對某一類空間環(huán)境而言的?臻g分布特性可以從不同方面予以描述:①空間概率,反映空間環(huán)境的分布密度;②空間結(jié)構(gòu),反映空間環(huán)境的分布模式;③空間聚類,反映空間環(huán)境的集散特征;④離散趨勢,反映空間環(huán)境在研究區(qū)域的布局(群體在空間的位移和旋轉(zhuǎn)等);⑤空間延展,反映空間環(huán)境的分布范圍(包絡(luò))。
空間形態(tài)是空間環(huán)境的幾何特征,與GIS的空間形態(tài)不同,空間環(huán)境通常不能被視覺感受,因此對其空間幾何特征一般抽象概括為三維點、三維線、體三大類。除三維點以外的兩類對象均具有形態(tài)特征:①三維線,如長度、方向、曲率(局部)、彎曲度(整體)、分數(shù)維等;②體,如形狀、體積、變型等。
空間關(guān)聯(lián)是空間環(huán)境研究的最新成果之一,即空間環(huán)境是具有耦合一體性的連通“因果鏈”系統(tǒng)?臻g關(guān)聯(lián)反映空間環(huán)境之間的相似性和相關(guān)性。相似性側(cè)重于對空間環(huán)境幾何形態(tài)的研究,歸結(jié)為幾何圖形的相似性,是一個易于感知而難于計算的空間環(huán)境的聯(lián)系;相關(guān)性以物理機制和概率統(tǒng)計方法研究空間環(huán)境之間的相關(guān)性。相似性研究空間環(huán)境部分區(qū)域之間的聯(lián)系,而相關(guān)性研究總體之間的聯(lián)系?臻g關(guān)聯(lián)是進一步揭示空間環(huán)境規(guī)律性的基礎(chǔ)。
空間趨勢是反映空間環(huán)境在空間區(qū)域上的全局變化的主要特征。揭示連續(xù)分布現(xiàn)象的空間趨勢的最好工具是趨勢面分析方法,意在揭示空間變化規(guī)律,采用曲面冪次的變化來控制認可水平。
空間運動既是空間信息,又是空間現(xiàn)象。就運動而言,都是與時間有關(guān)的,且發(fā)生于某一空間位置(域)上,空間運動在此指一切可以表現(xiàn)為空間域上位置和形態(tài)變化的運動?臻g運動總是顯式地描述的,可以通過文字、數(shù)字、圖形、圖象來描述。
……