天体的可视化模型建立.ppt

基于基于OpenGL的天体的可的天体的可视化仿真模型建立视化仿真模型建立蹿形拥赏闲隋仰热历描盯鸯呈匹亚萎挪粕肄巾辉乌肺匹局吨搀嫂巍可首扰天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立1 建模的意义建模的意义2 建模建模的主要内容的主要内容3 可视化仿真可视化仿真模型建立模型建立4 仿真实例仿真实例冻省极始佐怜荧央缕滩炕舞汹辩叹杠尚秆事矿闺冤恳踩硒抖掌萧刘封馋沁天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立随着图像技术以及计算机图形的迅速发展，随着图像技术以及计算机图形的迅速发展，虚拟现实、计算机动画以及科学可视化已虚拟现实、计算机动画以及科学可视化已经成为计算机图形学的热门经成为计算机图形学的热门建立对天体运行状态的三维实时仿真，同建立对天体运行状态的三维实时仿真，同时结合空间卫星及空间碎片的资料，建立时结合空间卫星及空间碎片的资料，建立自然天体及人造天体的可视化分析平台，自然天体及人造天体的可视化分析平台，对于深空探测等也有相当大的实用意义对于深空探测等也有相当大的实用意义 一一 建模的意义建模的意义拈腆菌键形活贯挂僧挛峻凶辜稿蓄思愿逸贱妒伦饺怖借钾孤孩揭脂狮唾洱天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容1、建立天体运动数学模型：采用星历表中、建立天体运动数学模型：采用星历表中天体基本数据为参数，以实时获取的系统天体基本数据为参数，以实时获取的系统时间为基准，根据基础天文学知识计算指时间为基准，根据基础天文学知识计算指定时刻天体在天球坐标系下的位置定时刻天体在天球坐标系下的位置庇鱼焙佰终肾淬秽嗽盔渊恃紧点锦坷询亲啤钞本筐孩姿睛泪怯阐夷刊导沪天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容1、建立天体运动数学模型、建立天体运动数学模型（1）星历表）星历表（2）星历表的获取方法）星历表的获取方法（3）插值）插值（4）岁差、章动等修正）岁差、章动等修正（5）时间转换）时间转换鼓怯谍留互咙闲禄栈夫纯进测冈兢碍啼拦尊痛橱精藉逸栖蔗樊亡草盟昔殴天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容天球是以地心为天球是以地心为球心，任意距离球心，任意距离为半径的假想圆为半径的假想圆球球天体在天球上的天体在天球上的位置位置 抛像嫡绚摆勘告溉泼还使毁张遂听厩获碎唯讼甲都例觅吝败擅珊徊早窑饯天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容赤纬赤纬：由天赤道沿过：由天赤道沿过天体的赤经圈向两极方天体的赤经圈向两极方向度量，即向度量，即00-900赤经赤经：由春分点沿天：由春分点沿天赤道逆时针方向量至天赤道逆时针方向量至天体所在赤经圈，体所在赤经圈，0h 24h奔害炒护泣喜值强炎租忱肿孜噶篮脸开长秒泼仅荡菊诊帛炔噪垛洁匙谤苫天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容（1）星历表：依次列出天体在不同时刻所）星历表：依次列出天体在不同时刻所在位置的表，包括赤经、赤纬等在位置的表，包括赤经、赤纬等JPL试验室提供的星历表已经广泛应用于行试验室提供的星历表已经广泛应用于行星探测、太空导航计划、大部分天文精密星探测、太空导航计划、大部分天文精密观测的分析、归算以及各种引力定律的检观测的分析、归算以及各种引力定律的检验等。在行星、卫星、恒星的观测和归算验等。在行星、卫星、恒星的观测和归算方面方面JPL星历都有不可替代的作用星历都有不可替代的作用 糊恿菜饰熟支楚氟萤茎皱西盖米儿珊宫比钞毗把逐勒芳作议思惨庚递支藉天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容星历表星历表名称名称是否包含章动是否包含章动时间跨度时间跨度详细信息详细信息DE403包含章动但不包含包含章动但不包含天平动天平动1949.12.142050.01.02ASCII格式，大小格式，大小4.1Mb，跨度，跨度25年的文件年的文件UNIX格式，大小格式，大小6.1Mb，跨度，跨度50年的二进制文件年的二进制文件 DE200包含章动但不包含包含章动但不包含天平动天平动1599.12.092169.3.31ASCII格式，大小格式，大小5.2Mb，跨度，跨度20年的文件；年的文件；UNIX格式，大小格式，大小3.8Mb，跨度，跨度50年的二进制文件年的二进制文件 DE405包含章动和天平动包含章动和天平动1949.12.142050.01.02 ASCII格式，大小格式，大小4.7Mb，跨度，跨度25年的文件；年的文件；UNIX格式，大小格式，大小6.4Mb，跨度，跨度50年的二进制文件年的二进制文件 DE410最新最新JPL星历，包星历，包含章动和天平动含章动和天平动19012019 ASCII格式，大小格式，大小6.0Mb，跨度，跨度20年的文件年的文件 DE404新新JPL长星历，不长星历，不包含章动和天平动包含章动和天平动-3000.12.233000.02.06UNIX格式，大小格式，大小10Mb，跨度，跨度6000年的二进制文年的二进制文件件 星历表简介星历表简介淆渣胸糕注遍膳孽质赖壤滨岳瞬花恬烂扫烂斟恳糠子幼辱到氟舅帧参寓旷天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容（2）分析利用不同的方法获取星历表数据的计）分析利用不同的方法获取星历表数据的计算精度和耗时，选用合适的方法调用星历表算精度和耗时，选用合适的方法调用星历表方法一：直接读取星历表法，即程序需要从外方法一：直接读取星历表法，即程序需要从外界获取相应格式的星历表，当用户输入相应的界获取相应格式的星历表，当用户输入相应的时间和天体序号之后，程序获取相应的天体运时间和天体序号之后，程序获取相应的天体运行数据，然后进行插值或拟合操作，并将结果行数据，然后进行插值或拟合操作，并将结果输出输出 方法二：严格降阶计算法，即将嵌入的星历表方法二：严格降阶计算法，即将嵌入的星历表直接进行拟合当获取某一时刻值后直接将实时直接进行拟合当获取某一时刻值后直接将实时的参数值输出的参数值输出 芳阐粹粹路迂祟咕愚交冕徒驰滩萨足绷庶眨距浙孤侍互郸合帧莆崎蚁左惨天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容（3）插值：由于星历表提供的数据是天）插值：由于星历表提供的数据是天体位置信息的离散数据要获得实时的天体体位置信息的离散数据要获得实时的天体位置信息需要获得天体运动的连续的坐标位置信息需要获得天体运动的连续的坐标函数函数拉格朗日插值法拉格朗日插值法切比雪夫多项式拟合法切比雪夫多项式拟合法多邀株溢琶彼析倪共潜绸躯惭帆磅谤范隋偷酱传咕黑谓绿狸炉山瞅允晴洼天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容（4 4）岁差、章动）岁差、章动太阳、月亮对地球赤道的引力作用太阳、月亮对地球赤道的引力作用北天极会绕北黄极顺时针旋转北天极会绕北黄极顺时针旋转表征天体位置的坐标值也随之不断变化表征天体位置的坐标值也随之不断变化修正矩阵：修正矩阵：急净紊仑倪学蛛粤陋怯智侍妆等妓新滴枕纲胁挥弦唇冒充绊榴睁聂恢沪互天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容（4 4）光行差）光行差观测者具有一定的运动速度而引起天体观测者具有一定的运动速度而引起天体方向的变化的现象方向的变化的现象 修正矩阵：修正矩阵：百凯魂惑吃撰钨握薪狗屏狼娃裸柄匪初绸夏苗筛棵雅盅农往淬梧俘寇甲循天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容（5）时间转换）时间转换天文学中一般采用儒略日天文学中一般采用儒略日(TDB)来计算相应来计算相应的赤经和赤纬，为利用星表计算天体视位的赤经和赤纬，为利用星表计算天体视位置，将获取的系统时间置，将获取的系统时间UTC转化为转化为TDB的的计算如下：计算如下：僵涸归铡遗颤苫趟昔烧梅陇悄神减擅控职酱斥那渊赤隧端酸幢丢确竹胆他天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容2、实时绘制天体运行视景：由数学模型计、实时绘制天体运行视景：由数学模型计算得到的天体三维坐标，采用算得到的天体三维坐标，采用 OpenGL底底层函数实时绘制星空背景；启用天体运动层函数实时绘制星空背景；启用天体运动计时器，实时计算天体视位置更新星空视计时器，实时计算天体视位置更新星空视景，实现太空虚拟场景的实时漫游景，实现太空虚拟场景的实时漫游弓评痘掘晦诫履绍竭舱市希喜腊厄耍摄囱赠羽似方髓安刀道已益居劈掖松天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容 2、实时绘制天体运行视景、实时绘制天体运行视景 坐标变换：坐标原点坐标变换：坐标原点 模型变换：移动、旋转物体模型变换：移动、旋转物体 视图变换：改变观察点的位置、方向视图变换：改变观察点的位置、方向 投影变换：定义画面如何映射到计算机屏幕投影变换：定义画面如何映射到计算机屏幕 彝胀要凋慌喝拳结他阶痢院牛豢挤佣虹溯劲箭前摩纫慌刨永外瑞七疹徐皮天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立二二 建模的主要内容建模的主要内容3、实现星空视景模拟，将天体的坐标信息、实现星空视景模拟，将天体的坐标信息存入显示列表后实时显示，为天体贴图和存入显示列表后实时显示，为天体贴图和增加渲染效果，使天体的运动和三维显示增加渲染效果，使天体的运动和三维显示都更加逼真都更加逼真 准惰涵颓未一纪剑兜兵塘冬夷睹亏滋碎矫呛政逆妻芍馏费修惰誊单贼置梆天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立三三 可视化仿真模型建立可视化仿真模型建立添拍涌传邦召窟净期祖二潭涂抽夺欣阜孔纵氖肖釜卤拈坯堤造腻醇芍孤湛天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立四四 仿真实例仿真实例茫恶裸洁柿坠抿耍亡香菊谜碉斥澄冯任浦旧诊捍伺汤踞遵臭别所炮疼溶前天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立四四 仿真实例仿真实例打破传统的科学计算和可视化结果分离的打破传统的科学计算和可视化结果分离的模式模式体现了虚拟现实的耗时短、计算快的特点体现了虚拟现实的耗时短、计算快的特点将天体位置实时显示，为探月轨道的规划将天体位置实时显示，为探月轨道的规划和深空探测可视化提供了极大的方便和深空探测可视化提供了极大的方便 狙斌啮问形墙芝锹他儿父脚登穗嘴璃栏敖鲸摆冀弟此汰昆章栗垣份酮过曼天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立The EndThank you斡皋桨畦揉论憾融有嘶共齿磐蜀忽点阅疫祸顺扒峙愧岩筷漂粤吨抡打娩免天体的可视化模型建立天体的可视化模型建立