航空、航天科学技术

 

       二、技术或产品名称

 

       天宫一号与神舟九号、十号交会对接任务三维实时可视化平台

 

       三、技术水平

 

       平台核心技术处于同类研究的国际领先水平。

 

       四、技术简介

 

       天宫一号与神舟九号、十号交会对接任务三维实时可视化平台主要为天宫一号与神舟九号、天宫一号与神舟十号载人交会对接任务提供从火箭发射到飞船返回全过程的实时三维可视化仿真，实现对飞船和目标飞行器的飞行轨道、姿态、有效载荷工作状态、相关天体运动及位置关系等过程和状态可视化显示，真实表现飞船和目标飞行器在太空中实时三维状态和工况。平台具有如下特点：

 

        1. 具有功能全面和完全的自主知识产权：平台所有关键技术独立于任何商业系统与产品，全部功能基于底层自主开发。

 

        2. 能够涵盖规模宏大的数据并能对空间环境进行模拟仿真：平台具有非常高的精度和逼真度，构建了真实的空间环境，实现了全宇宙、长时段运行的准确模拟与逼真显示。

 

        3. 全面和灵活的控制：提供了完整的状态设置和灵活控制方法，可使用户以不同方式、在不同条件下身在其境地监测、观察可视化场景。

 

        4. 强大的扩展性和通用性：平台基于规范化设计，所有功能均可根据具体任务个性化定制，适应性强。

 

       该平台分别于 2012 年、2013 年完成了天宫一号与神舟九号、天宫一号与神舟十号载人交会对接任务的全程三维实时可视化。任务中，该平台完成了航天器轨道、位置、姿态等海量动态测控数据的实时处理与推送；实现了对陆、海、空、天基测控数据的精确处理和太空物体的实时渲染，再现了各个工程时段中航天器的实时飞行状况。

 

       该平台在总装备部载人航天工程办公室科技计划局、总装备部司令部测控局、总装备部司令部作战试验局的一系列国家载人航天任务中成功应用，实现了航天工程的实时可视化控制与指挥，圆满地向世界展示了中国载人航天工程的成就，具有显著的社会效益和广泛的应用前景。

 

       本成果的创新点如下：

 

        1. 提出轨道卷化描述设计，利用三维像素的空间表达能力对对接轨道进行不同级别的分解和表达，以适应不同的任务阶段的显示、操控和判断类操作的需求；

 

        2. 利用八叉树技术将轨道空间进行划分，实现对卷化轨道操作的层级管理，解决了任务过程中，调用所有卷数据带来的性能影响以及计算资源的浪费；

 

        3. 采用计算机硬件加速技术，实现了三维数据的纹理化存取与映射型操作，保证基于三维像素表达的任务信息和仿真对象得以快速的显示及操作。

 

        六、知识产权情况

 

        1. 发明专利，ZL2011100800802，基于小世界特性的工程信息组织方法

 

         2. 发明专利，ZL2012100531105，超大纹理图像的处理方法

 

         3. 软件著作权，2011SR057303，文件格式的复杂网络系统

 

         4. 软件著作权，2013SR066239，交互式容积数据操作软件

 

         5. 软件著作权，2013SR066446，函数调用网络复杂性分析软件

 

       七、合作方式

 

        技术服务、合作开发

 

       八、投资概算及经济效益分析

 

       项目总投资额为65万元。

 

       效益分析:我国航天领域以前多用三维动画的方式来示范性地演示工程的关键环节。而该平台为工程指挥决策人员实现空间观测与科学分析提供了必要的途径；为科研人员提供了可靠的规范化共享数据；平台切实提高了社会对载人航天工程的认识，普及了公众的航天领域知识。其关键技术摆脱了国外的技术封锁：为我国载人航天测控系统的发展提供了必要的技术储备；为国家的载人航天工程提供了关键的技术支持和工程保障。该平台在国家载人航天系列任务中成功应用，实现了工程任务的实时可视化控制与指挥，圆满地向世界展示了中国载人航天工程的成就。

 

       九、负责人

 

       负责人：赵正旭

 

       十、技术或产品的关键词

 

       计算机仿真、航天测控、交会对接、可视化系统平台