一种空间态势覆盖波束三维展示方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种空间态势覆盖波束三维展示方法及装置，涉及三维态势展示技术领域，包括：以卫星的波束起点P为原点建立波束本体坐标系；在波束本体坐标系X

【技术实现步骤摘要】
一种空间态势覆盖波束三维展示方法及装置


[0001]本申请涉及三维态势展示
，尤其涉及一种空间态势覆盖波束三维展示方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，传统的覆盖波束绘制方式通常是根据波束的在地球上的位置、指向以及波束角，采用多边形图元绘制结合半透明三维着色的方式绘制出特定长度的锥形波束用于模拟该卫星的通信区域，如图1所示。该绘制方式针对地定向波束的覆盖范围能够进行较好的表现，对地定向波束地覆盖区域一般为圆形，其地面覆盖轮廓相对比较清晰，参训人员通过观察三维图形与地球相交区域能准确判断该类波束对地覆盖区域。
[0003]但该表现方式具有一定的局限性。一方面，当卫星波束指向或卫星波束角大小出现变化，如斜视等，其波束覆盖范围将出现椭圆区域、部分覆盖、全覆盖、无覆盖等多种情况，如图2所示，简单的采用以上绘制方式无法正确展示对应覆盖区域，无法适应多工况下地面覆盖表现需求。另一方面，由于在一些GPU中，32位浮点数有效位数有限，运算过程中会产生浮点数截断误差，直接渲染会导致渲染失真，并且随着视角的变动，精度损失会发生变化，引起波束位置产生错位，在三维图像表现出波束抖动现象。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种空间态势覆盖波束三维展示方法及装置。
[0005]一种空间态势覆盖波束三维展示方法，包括：
[0006]以卫星的波束起点P为原点建立波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
；
[0007]在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，以卫星的波束起点P为顶点，卫星天线波瓣宽度的一半作为半锥角α，波束指向为轴PB，建立空间圆锥模型；其中，空间圆锥模型的底面圆心为B，空间圆锥模型的轴PB的高度l为卫星高度PE和常量EB之和；
[0008]在空间圆锥模型的底面圆上均匀的选取n个点P
i
，P
i
在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
中的坐标为：
[0009]X
i
＝rcos(2*Pi/n*i)
[0010]Y
i
＝rsin(2*Pi/n*i)
[0011]Z
i
＝l
[0012]其中，r为空间圆锥模型的底面圆半径，r＝l*tan(α)；
[0013]建立以地心为原点的地球坐标系ECEF；
[0014]将点P
i
的坐标转换到地球坐标系ECEF下，获得地球坐标系ECEF下的坐标P
i
′
；P
′
i
＝M1*P
i
，其中，M1为波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
到地球坐标系ECEF的转移矩阵；
[0015]根据空间圆锥模型的母线向量计算该母线与地球交点作为边界区域绘制点，并生成顶点绘制队列；
[0016]在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，绘制波束几何体，并根据波束边界顶点绘制队列，绘制波束边界；
[0017]对波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下波束的绘制对象进行转换，在地球坐标系ECEF下对波束进行显示。
[0018]在一技术方案中，所述对波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下波束的绘制对象进行转换，具体为：
[0019]通过三维引擎对波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下波束的绘制对象进行转换；所述三维引擎支持在CPU端进行位置双精度计算。
[0020]在一技术方案中，所述根据空间圆锥模型的母线向量计算该母线与地球交点作为边界区域绘制点，并生成顶点绘制队列，包括：
[0021]判断母线与地球表面的交点数量；
[0022]若该母线与地球表面存在两个交点，则获取第一交点坐标作为边界区域绘制点，加入成顶点绘制队列；
[0023]若该母线与地球表面相切形成一个交点，则获取对应的切点坐标作为边界区域绘制点，加入成顶点绘制队列；
[0024]若该母线与地球表面不相交，则将坐标点P
i
′
作为边界区域绘制点，加入成顶点绘制队列。
[0025]在一技术方案中，所述在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，绘制波束几何体，并根据波束边界顶点绘制队列，绘制波束边界，具体为：
[0026]在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，采用三角形图元绘制方式，进行波束几何体绘制，并根据波束边界顶点绘制队列，采用闭合曲线图元绘制方式进行波束边界绘制。
[0027]另一方面，本申请还提供了一种空间态势覆盖波束三维展示装置，包括：
[0028]第一坐标系建立模块，用于以卫星的波束起点P为原点建立波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
；
[0029]模型建立模块，用于在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，以卫星的波束起点P为顶点，卫星天线波瓣宽度的一半作为半锥角α，波束指向为轴PB，建立空间圆锥模型；其中，空间圆锥模型的底面圆心为B，空间圆锥模型的轴PB的高度l为卫星高度PE和常量EB之和；
[0030]选取模块，用于在空间圆锥模型的底面圆上均匀的选取n个点P
i
，P
i
在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
中的坐标为：
[0031]X
i
＝rcos(2*Pi/n*i)
[0032]Y
i
＝rsin(2*Pi/n*i)
[0033]Z
i
＝l
[0034]其中，r为空间圆锥模型的底面圆半径，r＝l*tan(α)；
[0035]第二坐标系建立模块，用于建立以地心为原点的地球坐标系ECEF；
[0036]坐标转换模块，用于将点P
i
的坐标转换到地球坐标系ECEF下，获得地球坐标系ECEF下的坐标P
i<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间态势覆盖波束三维展示方法，其特征在于，包括：以卫星的波束起点P为原点建立波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
；在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，以卫星的波束起点P为顶点，卫星天线波瓣宽度的一半作为半锥角α，波束指向为轴PB，建立空间圆锥模型；其中，空间圆锥模型的底面圆心为B，空间圆锥模型的轴PB的高度l为卫星高度PE和常量EB之和；在空间圆锥模型的底面圆上均匀的选取n个点P
i
，P
i
在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
中的坐标为：X
i
＝rcos(2*Pi/n*i)Y
i
＝rsin(2*Pi/n*i)Z
i
＝l其中，r为空间圆锥模型的底面圆半径，r＝l*tan(α)；建立以地心为原点的地球坐标系ECEF；将点P
i
的坐标转换到地球坐标系ECEF下，获得地球坐标系ECEF下的坐标P
i
′
；P
i
′
＝M1*P
i
，其中，M1为波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
到地球坐标系ECEF的转移矩阵；根据空间圆锥模型的母线向量计算该母线与地球交点作为边界区域绘制点，并生成顶点绘制队列；在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，绘制波束几何体，并根据波束边界顶点绘制队列，绘制波束边界；对波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下波束的绘制对象进行转换，在地球坐标系ECEF下对波束进行显示。2.根据权利要求1所述的空间态势覆盖波束三维展示方法，其特征在于，所述对波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下波束的绘制对象进行转换，具体为：通过三维引擎对波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下波束的绘制对象进行转换；所述三维引擎支持在CPU端进行位置双精度计算。3.根据权利要求1所述的空间态势覆盖波束三维展示方法，其特征在于，所述根据空间圆锥模型的母线向量计算该母线与地球交点作为边界区域绘制点，并生成顶点绘制队列，包括：判断母线与地球表面的交点数量；若该母线与地球表面存在两个交点，则获取第一交点坐标作为边界区域绘制点，加入成顶点绘制队列；若该母线与地球表面相切形成一个交点，则获取对应的切点坐标作为边界区域绘制点，加入成顶点绘制队列；若该母线与地球表面不相交，则将坐标点P
i
′
作为边界区域绘制点，加入成顶点绘制队列。4.根据权利要求1所述的空间态势覆盖波束三维展示方法，其特征在于，所述在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，绘制波束几何体，并根据波束边界顶点绘制队列，绘制波束边界，具体为：在波束本体坐标系X
b
O
b
Y
b
Z
b
下，采用三角形图元绘制方式，进行波束几何体绘制，并根据
波束边界顶点绘制队列，采用闭合曲线图元绘制方式进行波束边界绘制。5.一种空间态势覆盖波束三维展示装置，其特征在于，包括：第一坐标系建立模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海兵，周岳姣，林鲲鹏，侯育卓，梅昌明，邓喜文，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：