一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统及方法技术方案

一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统及方法，涉及空间光学遥感技术领域，解决现有显示技术仅能呈现单一的地表或星空场景，无法将临边场景中地表、大气、恒星背景和动态目标四种景物按照透视和能量关系合理呈现的问题，包括空间显示屏、地表显示屏、光学载荷、地表动画服务器、大气动画服务器、目标动画服务器和恒星动画服务器。地表显示屏的显示面截取自球体的外表面，空间显示屏的显示面截取自圆柱的内侧面，地表显示屏水平放置，空间显示屏紧贴地表显示屏竖直放置，调节两个显示屏的相对亮度，模拟地表和空间的辐射能量差异。最终能够在两块显示屏交界处模拟地表向深空过渡的动态临边场景，为临边观测光学载荷的测试验证提供支持。验证提供支持。验证提供支持。

【技术实现步骤摘要】
一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统及方法


[0001]本专利技术涉及空间光学遥感
，具体涉及一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统及方法。

技术介绍

[0002]临边场景是距离地表表面0—150km的空间，包括地表、大气和恒星背景，蕴含了丰富的大气运动和人类空间活动信息。近年来，临边场景成为空间探测和空间威胁的热点区域，通过光学载荷进行临边观测也成为空间科学和态势感知的重要手段。先进的光学载荷能够快速获取临边场景的动态变化，从而为进一步掌握空间控制权、进行空间资源开发提供保障。
[0003]为测试光学载荷在临边观测任务中的成像性能，需为光学载荷提供一个动态临边场景的拟真物面。但临边场景的地表、大气和恒星这三个场景对成像载荷的透视关系和辐射强度各不相同，这为拟真物面的生成带来困难。现有的拟真显示方案均为针对单一场景的，如专利号CN 103971606A，名称为《球面P4异形LED地表目标动态模拟显示方法及系统》，公开了一种使用球面屏显示地物目标的显示系统，该专利为光学载荷对星下点地物成像的任务场景提供了验证装置；又如专利号CN 106960621 B，名称为《一种星空目标光学模拟装置》，公开了一种将多个星模拟器固定在曲面安装架上的星空模拟装置，为光学相机对星空背景进行成像提供了验证方案。但上述方案仅能够生成单一的地表或星空场景，无法生成同时存在地表、大气、恒星和动态目标四种的景物的临边场景。为此，需要一种能够准确拟真临边场景景物内容、透视关系和能量关系的显示系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有显示技术仅能呈现单一的地表或星空场景，无法将临边场景中地表、大气、恒星背景和动态目标四种景物按照透视和能量关系合理呈现的问题，提供一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统及方法。
[0005]一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统，该显示系统包括空间显示屏、地表显示屏、地表动画服务器、大气动画服务器、目标动画服务器、恒星动画服务器、画面叠加器和光学载荷；
[0006]所述地表显示屏与地表动画服务器连接，用于所述显示地表动画服务器输出的图像；
[0007]所述画面叠加器的输入端与大气动画服务器、目标动画服务器以及恒星动画服务器依次连接，用于将所述大气动画服务器、目标动画服务器以及恒星动画服务器输出的每一帧画面按从上到下的图层关系叠加后输出至空间显示屏；
[0008]所述空间显示屏与画面叠加器的输出端连接，用于显示画面叠加器输出的图像；
[0009]所述地表显示屏水平放置，空间显示屏位于地表显示屏的一侧并竖直放置，以模拟地表和空间的透视关系；调节空间显示屏和地表显示屏的相对亮度，使地表显示屏的亮
度高于空间显示屏的亮度，以模拟临近空间地表场景和空间场景的辐射能量差异，最终在所述空间显示屏和地表显示屏交界处模拟地表向深空过渡的动态临边场景，并通过光学载荷进行成像。
[0010]本专利技术还提供一种地表向深空过渡的动态临边场景方法，该方法由以下步骤实现：
[0011]步骤一、确定光学载荷的临边观测任务场景；
[0012]步骤二、确定地表显示屏几何尺寸；
[0013]步骤三：确定光学载荷的固定位置，并将空间显示屏紧贴地表显示屏竖直放置；
[0014]步骤四、确定空间显示屏几何尺寸；
[0015]步骤五、确定空间显示屏和地表显示屏的相对亮度，使所述空间显示屏高于地表显示屏的相对亮度；
[0016]步骤六、将地表动画服务器与地表显示屏连接，将大气动画服务器、目标动画服务器、恒星动画服务器与画面叠加器的输入端连接，将画面叠加器的输出端与空间显示屏连接；各服务器根据光学载荷任务场景计算动画，并根据空间显示屏、地表显示屏的分辨率和刷新率输出画面；画面叠加器将多个输入画面按图层关系依次叠加，最终输出一个包含大气、动态目标和恒星背景的画面，由空间显示屏呈现；
[0017]步骤七、所述空间显示屏和地表显示屏播放动态画面，通过光学载荷进行测试成像，获得在所述空间显示屏和地表显示屏交界处模拟地表向深空过渡的动态临边场景图像。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术所述的动态临边场景显示系统，能够正确呈现临边场景中地表、大气、恒星、动态目标的透视关系和能量关系统，并能够从场景内容、透视关系、能量关系等方面提升地表临边场景的拟真显示效果。具体具备以下优点：
[0020]1、场景内容：本专利技术使用四个动画服务器(地表动画服务器、大气动画服务器、恒星动画服务器、目标动画服务器)为两块显示屏(空间显示屏、地表显示屏)提供显示输入，显示内容覆盖地表临边场景的地表、大气、恒星背景和动态目标；
[0021]2、透视关系：本专利技术根据光学载荷的实际任务的缩比关系确定空间显示屏、地表显示屏和固定架的几何尺寸，使用水平放置的球面屏显示临边场景中的地表部分，使用竖直放置的柱面屏显示动态目标以及临边场景中的大气和恒星背景，并由固定架将光学载荷的视场对准空间显示屏和地表显示屏的交界处，从而模拟临边场景中地表和空间的透视关系；
[0022]3、能量关系：本专利技术通过调节空间显示屏和地表显示屏的相对亮度，从而模拟临边场景中地表和空间的辐射能量差异。本专利技术专利可用于临边观测成像载荷的性能测试或算法研制，对临边观测技术的发展具有借鉴意义。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述的一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术所述的一种地表向深空过渡的动态临边场景显示方法的流程图；
[0025]图3为光学载荷的临边观测任务场景的示意图；
[0026]图4为地表显示屏的几何尺寸以及光学载荷的位置关系示意图；
[0027]图5为采用本专利技术所述一种地表向深空过渡的动态临边场景显示方法进行测试载荷成像的仿真效果图。(a)、(b)、(c)、(d)分别为按照成像的时间先后顺序排列的。
具体实施方式
[0028]具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统，针对光学载荷在现实中临边观测的一个任务场景，应用本专利技术进行地面缩比仿真实验，为光学载荷的成像测试提供包含地表、大气、恒星和动态目标的临边场景。如图1所示，该实验装置包括：空间显示屏1、地表显示屏2、地表动画服务器3、大气动画服务器4、恒星动画服务器6、目标动画服务器5、画面叠加器7、固定架8和光学载荷9。
[0029]所述空间显示屏1为可调亮度的LED大屏，其显示面截取自球体的外表面，具体尺寸根据光学载荷9的实际任务需求按照缩比关系确定。地表场景显示屏与地表动画服务器3相连接，可显示地表动画服务器3输出的图像。
[0030]地表显示屏2为可调亮度的LED大屏，其显示面截取自圆柱的内侧面，具体尺寸根据光学载荷9的实际任务需求按照缩比关系确定。空间显示屏与画面叠加器7相连接，可显示画面叠加器7输出的图像。画面叠加器7的输入与大气动画服务器4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统，其特征是：该显示系统包括空间显示屏(1)、地表显示屏(2)、地表动画服务器(3)、大气动画服务器(4)、目标动画服务器(5)、恒星动画服务器(6)、画面叠加器(7)和光学载荷(9)；所述地表显示屏(2)与地表动画服务器(3)连接，用于所述显示地表动画服务器(3)输出的图像；所述画面叠加器(7)的输入端与大气动画服务器(4)、目标动画服务器(5)以及恒星动画服务器(6)依次连接，用于将所述大气动画服务器(4)、目标动画服务器(5)以及恒星动画服务器(6)输出的每一帧画面按从上到下的图层关系叠加后输出至空间显示屏(1)；所述空间显示屏(1)与画面叠加器(7)的输出端连接，用于显示画面叠加器(7)输出的图像；所述地表显示屏(2)水平放置，空间显示屏(1)位于地表显示屏(2)的一侧并竖直放置，以模拟地表和空间的透视关系；调节空间显示屏(1)和地表显示屏(2)的相对亮度，使地表显示屏(2)的亮度高于空间显示屏(1)的亮度，以模拟临近空间地表场景和空间场景的辐射能量差异，最终在所述空间显示屏(1)和地表显示屏(2)交界处模拟地表向深空过渡的动态临边场景，并通过光学载荷进行成像。2.根据权利要求1所述的一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统，其特征在于：所述地表显示屏(2)为可调亮度的LED显示屏，其显示面截取自球体的外表面。3.根据权利要求1所述的一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统，其特征在于：所述空间显示屏(1)为可调亮度的LED显示屏，其显示面截取自圆柱的内侧面。4.根据权利要求1所述的一种地表向深空过渡的动态临边场景显示系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀彬，汤兴宇，付宗强，王绍恩，杜嘉敏，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：