基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法技术

一种基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法，包括：在Visio中建立发射任务中所需各个设备的真实比例图元，并保存到Visio模板库；根据具体任务,新建测发流程，获取设备任务对照表；新建二维布局，拖动图元到布局中，关联图元实例与设备属性；检查图元距离，查看布局是否合理；记录二维布局属性，生成布局xml文件；三维仿真环境从布局文件中解析出各图元代表的设备模型在三维空间中的位置和姿态，最终根据恢复出二维布局在三维空间中的形态。本发明专利技术统一了绘制布局方案的规范与平台环境，各系统设计人员可直接参与仿真，且二维布局结果可直接导入三维仿真系统，生成流程仿真结果，很好的解决了传统的航天任务流程建模与实时推演中问题。

【技术实现步骤摘要】
基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法
本专利技术属于航天发射工程领域，尤其涉及一种可灵活配置的基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法。
技术介绍
航天发射任务是一项涉及发射场系统、运载火箭系统、航天器系统、测控系统等多系统参与的组织实施活动，具有涉及范围广、协调问题多、实施难度大、复杂性高、可靠性要求高等特点，尤其要确保各参试系统间接口准确匹配，实现地面测发任务各项工作顺利展开。传统的航天测发任务布局分析和接口协调主要是通过各参试系统建立接口控制文件文档，明确系统间的接口约束条件，以此为各方实施地面测发工作提供保障环境。目前，采取的主要措施是在航天任务执行前，各参试系统需要多次召开总体协调会，基于具体任务需求、已有任务经验、参试产品型号等来确定接口控制文件。针对特别重要的任务会采用数字化合练的方式针对该任务已商讨出的布局和流程方案进行仿真，根据仿真结果判定流程制定的合理性，进而确定现场布局方案。数字化合练中发射场布局方案的仿真确认步骤如下：1)获取仿真输入条件：产品及工装设计图纸、厂房图纸、塔架图纸、现场照片及测量数据和各系统接口控制文件；2)测发场景布局：仿真人员根据所获取的仿真输入条件进行仿真环境布设和关键节点布设；3)仿真流程生成：仿真人员根据布局结果进行仿真驱动，生成流程仿真结果；4)仿真人员发现问题：提交至测发总体；若未发现问题，转至步骤6；5)处理仿真中发现的问题：测发总体与相关产品方沟通或直接修改相关仿真输入条件后将新的仿真输入条件提交至仿真人员，转至步骤2；6)仿真人员发布数字化合练结果——全三维动态演示本次测发流程结果；7)仿真流程结果验证：召集各系统进行测发接口协调会议，仿真流程满足各方要求，测发总体根据仿真结果编写本次任务测发流程；仿真流程中发现问题，修改仿真输入条件，转至步骤2；8)产生发射场布局方案：根据数字化合练结果，由各系统设计人员绘制关键节点布局方案。综上所述，传统的航天任务流程建模与实时推演面临着如下问题：1)启动数字化成本高，需要各方抽调专门的人员配合仿真，其中仿真人员需要全程参与，因此只有特别重要的项目会启动数字化合练；2)仿真输入条件无法直接输入仿真系统，需要由专业的仿真人员进行输入；3)各系统绘制布局方案缺乏统一规范；4)各系统无法直接参与仿真；5)各系统设计人员设计的二维方案无法直接输入转化至三维流程仿真环境，仿真结果产生后无法直接输入布局结果，需要设计人员自省绘制。由于传统的航天任务流程仿真方法面临着上述5个问题，因此需要提出一个能有效解决这些问题的能够由各系统设计人员直接使用，由仿真人员进行维护即可的测试发射的二维布局方法和工具。本专利技术为发射场、运载、航天器等相关用户提供一个独立于三维仿真系统运行的工具，布局与实例化完成后可返回一个XML配置文件给三维程序。三维程序可直接调用本工具，并且通过进程句柄来判断二维布局是否完成，并更新配置。在二维中实现对厂房的布局调整，并且将布局图输出保存成XML配置文件和vsd格式的布局图，对布局中的图元能够通过访问数据库进行实例化，能够根据三维布局导出的文件进行修改调整。
技术实现思路
本专利技术的基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法，主要包括以下步骤：步骤1：在Visio中建立航天测试发射任务中所需各个设备的真实比例图元，并保存到Visio模板库；根据航天测试发射的具体任务,新建测发流程任务，同步数据库数据，获取设备任务对照表；步骤2：新建二维布局，拖动图元到布局中，关联图元实例与设备属性，调整图元位置、大小和方向；步骤3：检查图元距离，以判断各个设备之间的距离是否满足要求，查看布局是否合理；步骤4：记录二维布局属性，以用于在三维仿真环境中计算三维空间布局；步骤5：生成布局xml文件，所述文件列出了布局中的厂房名字以及各个图元的属性，图元属性主要包括布局属性和设备属性两部分，其中布局属性包括图元名称，图元坐标，图元旋转角度，图元层次，堆叠对象等属性；设备属性包括图元对应设备的名称，图元对应设备的编号等属性；步骤6：三维仿真环境从布局文件中解析出各图元代表的设备模型在三维空间中的位置和姿态，根据布局文件中厂房图元的名称获取厂房模型原点坐标；在三维仿真环境中，根据厂房名称寻找三维模型，获取该三维模型的三维空间坐标，即厂房模型原点坐标；循环遍历xml布局文件，按照层次属性由低到高加载图元设备；计算图元设备的高度；最终根据布局xml文件恢复出二维布局在三维空间中的形态。进一步地，步骤1中同步数据库数据时，在数据库中查询任务名称，如果任务名称存在，则返回该任务对应的设备名称列表，根据返回的设备名称列表，在数据库根据设备名称查找设备，并获取设备属性，形成设备任务对照表。如果任务名称不存在，则返回空，在数据库中新建测发流程任务的名称，以及该测发流程任务所需的所有设备名称，在数据库中规划该测发流程任务所需设备；当数据库发生变化后，重新连接数据库更新设备任务对照表。进一步地，其中步骤2中所述新建二维布局是张平面俯视图，一个测发流程任务中能包含多个布局，根据需要在新建时设置成不同的长度和宽度；将厂房图元摆放到布局中，每个布局有且仅有一个厂房图元，该厂房图元是其他设备图元的位置参照，表示布局中所有设备图元都属于该厂房；所述设备图元拖放到布局中，能在布局中任意移动、旋转和缩放。进一步地，步骤2中，图元实例关联设备属性后，在移动图元时进行像素碰撞检测，判断位置合理性：(1)首先对两个图元实例的包围盒进行碰撞检测，如果两者不相交，则结束碰撞检测判断，如果两者相交，则进行像素碰撞；(2)创建一张和布局相同大小的纹理用于像素碰撞；(3)把其中一个图元实例渲染到所述纹理上，用红色显示，把另外一个图元实例也渲染到该纹理上，用蓝色显示；(4)选取两个包围盒中较小的一个，在纹理上遍历该较小包围盒中的像素颜色，如果某个像素颜色的红色和蓝色分量都不为0，则说明两个对象在该像素处相交；如果遍历结束后仍没有相交像素，则说明这两个图元不相交。进一步地，其中步骤3中所述检查图元距离通过Visio连接点功能进行距离判断，在图元上添加连接点后，当用于计算两个图元之间的距离的线段端点移动到该连接点附近时，线段端点会吸附到该连接点上，根据两个图元间的距离，结合实际的测发任务，人为判断这两个设备摆放是否合理。进一步地，其中步骤4中所述记录布局属性包括：记录二维中厂房图元名称，用于对应三维程序中的厂房模型；记录设备图元中心与厂房图元左下角的位置偏移；记录设备图元的旋转角度，逆时针为正方向，用于确定模型的旋转角；记录设备图元关联的设备属性，用于确定在三维程序中需要加载的三维模型，模型代号等信息；记录设备图元的堆叠顺序和堆叠对象，用于确定模型在三维程序中的高度z坐标，所述堆叠顺序和堆叠对象通过设置层次属性来确定。进一步地，其中步骤5中所述计算图元设备的高度的步骤具体为：根据图元设备名称，加载对应的模型文件，根据图元坐标获取相对厂房模型原点的二维相对坐标(x,y)，根据图元的堆叠对象名称，在三维场景中找到该模型，如果堆叠对象为空，堆叠对象设置为地面。获取该模型的三维空间坐标，并取出其中的高度值，结合图元的二维相对坐标(x,y)，得到此时图元设备的三维坐标P，以向上Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法，包括以下步骤:步骤1：在Visio中建立航天测试发射任务中所需各个设备的真实比例图元，并保存到Visio模板库；根据航天测试发射的具体任务,新建测发流程任务，同步数据库数据，获取设备任务对照表；步骤2：新建二维布局，拖动图元到布局中，关联图元实例与设备属性，调整图元位置、大小和方向；步骤3：检查图元距离，以判断各个设备之间的距离是否满足要求，查看布局是否合理；步骤4：记录二维布局属性，以用于在三维仿真环境中计算三维空间布局；步骤5：生成布局xml文件，所述文件列出了布局中的厂房名字以及各个图元的属性，图元属性主要包括布局属性和设备属性两部分，其中布局属性包括图元名称，图元坐标，图元旋转角度，图元层次，堆叠对象等属性；设备属性包括图元对应设备的名称，图元对应设备的编号等属性；步骤6：三维仿真环境从布局文件中解析出各图元代表的设备模型在三维空间中的位置和姿态，根据布局文件中厂房图元的名称获取厂房模型原点坐标；在三维仿真环境中，根据厂房名称寻找三维模型，获取该三维模型的三维空间坐标，即厂房模型原点坐标；循环遍历xml布局文件，按照层次属性由低到高加载图元设备；计算图元设备的高度；最终根据布局xml文件恢复出二维布局在三维空间中的形态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于数字化仿真的航天测试发射二维布局分析方法，包括以下步骤:步骤1：在Visio中建立航天测试发射任务中所需各个设备的真实比例图元，并保存到Visio模板库；根据航天测试发射的具体任务,新建测发流程任务，同步数据库数据，获取设备任务对照表；步骤2：新建二维布局，拖动图元到布局中，关联图元实例与设备属性，调整图元位置、大小和方向；步骤3：检查图元距离，以判断各个设备之间的距离是否满足要求，查看布局是否合理；步骤4：记录二维布局属性，以用于在三维仿真环境中计算三维空间布局；步骤5：生成布局xml文件，所述文件列出了布局中的厂房名字以及各个图元的属性，图元属性主要包括布局属性和设备属性两部分，其中布局属性包括图元名称，图元坐标，图元旋转角度，图元层次，堆叠对象等属性；设备属性包括图元对应设备的名称，图元对应设备的编号等属性；步骤6：三维仿真环境从布局文件中解析出各图元代表的设备模型在三维空间中的位置和姿态，根据布局文件中厂房图元的名称获取厂房模型原点坐标；在三维仿真环境中，根据厂房名称寻找三维模型，获取该三维模型的三维空间坐标，即厂房模型原点坐标；循环遍历xml布局文件，按照层次属性由低到高加载图元设备；计算图元设备的高度；最终根据布局xml文件恢复出二维布局在三维空间中的形态。2.如权利要求1所述的方法，步骤1中同步数据库数据时，在数据库中查询任务名称，如果任务名称存在，则返回该任务对应的设备名称列表，根据返回的设备名称列表，在数据库根据设备名称查找设备，并获取设备属性，形成设备任务对照表；如果任务名称不存在，则返回空，在数据库中新建测发流程任务的名称，以及该测发流程任务所需的所有设备名称，在数据库中规划该测发流程任务所需设备；当数据库发生变化后，重新连接数据库更新设备任务对照表。3.如权利要求1所述的方法，其中步骤2中所述新建二维布局是张平面俯视图，一个测发流程任务中能包含多个布局，根据需要在新建时设置成不同的长度和宽度；将厂房图元摆放到布局中，每个布局有且仅有一个厂房图元，该厂房图元是其他设备图元的位置参照，表示布局中所有设备图元都属于该厂房；所述设备图元拖放到布局中，能在布局中任意移动、旋转和缩放。4.如权利要求1所述的方法，步骤2中，图元实例关联设备属性后，在移动图元时进行像素碰撞检测，判断位置合理性：(1)首先对两...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄娅，王佳，刘秀罗，吴枫，王维，李玉良，
申请(专利权)人：北京特种工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11