空间目标几何与行为一体化建模方法

空间目标的三维建模包括几何建模和行为建模技术，是构建虚拟空间环境的基础。物体的几何建模方法目前比较成熟，但行为建模技术相对滞后。为实现虚拟空间环境中航天器的在轨运行仿真，该文提出了基于对象层次结构的实体三维几何与行为一体化建模语言（GBML）。该语言在定义基本图元的基础上，使用树状组件结构将空间目标的几何与行为参数进行表达、管理和绘制，以实现空间目标的几何与行为一体化仿真。最后基于OpenGL基本函数库，实现了可重用的支持GBML语言的模型处理组件ModelReaderCom。通过试验结果表明，该方法是有效的、可行的，可以广泛应用于各种虚拟环境中。     

基于Mashup的用户自定义空间态势可视化表达

当前空间态势可视化方案不能根据快速变化的数据和任务要求实现用户自定义表达。在Web应用领域,Mashup能够将多个不同来源的支持Web API的应用按照一定的模式进行糅合,产生新的Web应用,并利用从外部数据源检索到的内容来创建全新的服务。基于Mashup技术,设计用户自定义的空间态势可视化表达,实现内部Widget之间的数据交互;实现三维和二维态势信息可视化Widget,并能够同步显示空间态势信息;通过网络图层管理进行态势信息的显示管理,实现事件的订阅与发布。实验结果表明,基于Mashup技术的用户自定义空间态势可视化表达能够适应快速变化的任务和数据需求。     

电磁环境三维可视化技术

针对当前比较复杂的电磁环境,在分析其应用需求的基础上,确定电磁环境可视化的几个基本要素,提出用三维可视化技术来构建电磁环境,采用直接体绘制、面绘制和切片绘制的方法对共进行可视化。利用这些方法实现了某区域电磁态势分析结果的可视化,试验结果证明该方法具有较好的可视化效果。     

水体的探地雷达成像数值模拟与实验比较研究

对中心频率为1.6GHz的探地雷达(GPR)进行水箱管线成像研究,获得了金属和聚氯乙烯(PVC)管线在不同深度、不同管径组合以及不同介质损耗等情况下的雷达剖面。建立了二维时域有限差分程序对实验进行数值模拟对比研究,该程序能对薄壁管线进行高精度建模。相同模型下的数值模拟结果与实验符合较好。从图像解释的角度重点讨论了实测与数值模拟的雷达剖面的异同,分析了电磁波多次反射造成的一系列双曲线现象,并探讨了高损耗介质的GPR数值模拟与实测结果略有不同的原因及解决对策。     

分布式近地空间环境仿真

从近地空间环境对人类生存等的重要性方面阐述建立分布式近地空间环境仿真平台的必要性。为使其具有更好的可扩展性、可重用性以及互操作性,该文提出基于HLA的近地空间环境仿真平台联邦的基本框架,针对空间环境可能面对的主要对象,设计联邦中的主要成员。该方案可以实现联邦中各成员间的分布式集成,已应用于航天以及空间环境领域的实时仿真中。     

空天地一体化态势表达的视点控制方法

空天地一体化态势表达引擎具有数据类型多、空间尺度和距离变化大等特点,这些特点对视点控制方法提出了新的要求。针对这些特点,设计了一种目标相关、分类分级的视点控制方法,实现了各类目标、地面地形的快速自然浏览;同时为了增加浏览的动态效果,使用了带惯性的视点控制方法;采用直线插值和球面插值技术,实现了空天地整个态势场景的跨尺度无缝切换。实验表明：采用该视点控制方法构建的空天地一体化态势表达引擎能够很好地满足用户交互操作的需求。     

纹理图象亮度阈值法提取SAR图象居民地

由于微波辐射的复杂特性，从合成孔径雷达图象上提取类似于居民地复杂结构的目标物的研究仍处于探索中．通过研究居民地对合成孔径雷达(SAR)的微波散射特性，分析居民地在SAR图象上的纹理特征，综合利用纹理分析、模式识别和颜色空间变换技术，提出了一种新的提取雷达图象上居民地的方法．该方法在共生矩阵纹理分析的基础上，选取3个合适的特征分量合成彩色纹理特征图象，再通过HIS变换获得亮度分量，使用亮度阈值分割图象来提取出居民地．此方法的特点是，其受雷达系统影响较小，适应性较强，以二值图象的形式记录居民地的提取结果．试验表明，利用此方法在SAR图象上提取居民地具有70％以上的正确识别率．     

单幅SAR遥感影像定位的几何分析

在数字高程模型(DEM)支持下的单幅影像迭代定位方法(IPM)是利用单幅遥感影像进行目标定位或修测地图的主要方法.一直以来,SAR影像IPM的几何意义都不甚明了.依据SAR影像距离投影的原理,对SAR影像IPM的计算过程进行了几何分析,提出以地面倾角和起始高程点入射角作为已知量,推导了其近似的收敛条件以及收敛速度计算公式,并分析得到地面倾角和起始高程值是影响SAR影像IPM收敛性和收敛速度的主要因素.最后,分别利用模拟数据和真实数据对几何分析的结论进行了实验验证.实验结果表明,理论分析结论正确合理,有助于深入分析SAR影像上像点与地面点的几何关系.     

基于轨道约束的空间目标球面网格索引及区域查询应用

针对海量、高速运动的空间目标检索查询效率低的问题,提出一种基于轨道约束的空间目标球面网格索引构建方法。该方法利用地球惯性系下空间目标轨道相对稳定的特性,通过维护球面剖分网格内途经的空间目标列表,实现了对高速运动目标的稳定索引。在此基础上,提出基于目标球面网格索引的区域查询应用方案,首先,依据一定步长离散查询时段;然后,计算查询区域在惯性空间的边界点坐标并确定交叉网格;其次,提取网格中的空间目标,计算并判断目标与区域的位置关系;最后,递归查询整个时段,实现空间目标过境查询分析。仿真实验中,传统逐目标查询方法耗时与目标数量线性正相关而与区域大小无关,单目标平均耗时0.09 ms;与之相比,所提方法用时随区域面积减小呈线性递减,区域格网数小于2750时,时间效率高于对比方法,且能够维持相当的准确率。实验结果表明,该方法在实际区域应用中可以有效提升查询的效率。