成像卫星任务规划可视化仿真系统实现技术

对成像卫星任务规划的方案进行可视化仿真分析,是确保成像卫星任务规划的可靠性和高效益的有效途径。本文在分析成像卫星任务规划的可视化仿真特性、建模特性、数据处理技术等的基础上,设计了一种适合于成像卫星任务规划的可视化仿真系统。该系统基于GIS设计了任务规划二维规划视图,在STK基础上构建了任务规划三维视景仿真分析环境。同时,建立了资源库,对仿真的场景、模型资源进行有效管理。该系统已成功应用于某卫星任务规划系统,提高了成像卫星任务规划的效率。     

空间机器人操作任务可视化仿真研究

利用先进的可视化软件仿真空间机器人的复杂任务过程是进行空问机器人研究的重要途径.围绕空间机器人操作任务的可视化仿真,在分析空间机器人任务过程基础上,采用层次建模思想构建空间机器人几何模型.基于几何模型库的树状层次结构,以配置文件和动态链接库相结合的方式实现空间机器人特征功能,并通过动态数据分发管理、区域过滤、多频采样插值等方法实现仿真系统的数据交互与处理.最后利用Orbiter软件的OrbiterAPI进行二次开发,实现了空间机器人任务过程的可视化仿真,真实度高,仿真效果好.研究成果可扩展应用到其它新型航天器系统的可视化仿真.     

基于OpenGL的卫星在轨运行可视化仿真系统设计与实现

针对如何构建一个卫星在轨运行可视化平台的现实问题,设计出一种基于OpenGL的卫星运行可视化仿真系统;介绍了该仿真系统的逻辑结构和网络结构,采用ADO技术实现了对卫星运行数据库的访问,利用3DS MAX构造了卫星模型和地球模型,实现了卫星在轨运行、覆盖效果、通信链路情况的可视化;实践证明,该仿真系统能够实时仿真卫星在轨运行的全过程,为卫星在轨实时管理提供了辅助决策支持平台;同时,该系统为航天部队网络化练兵提供了虚拟训练平台;对构建信息化条件下的虚拟战场仿真系统具有一定的借鉴意义。     

卫星成像规划调度系统中的可视化决策支持研究与实现

本文提出了一种成像卫星规划与调度的可视化决策支持方法。该方法基于多目标进化算法和地理信息系统技术,能够在考虑多目标准则、多约束的条件下对成像卫星的成像方案进行优化,并通过可视化技术进行成像方案的决策辅助,很好地解决了卫星规划调度优化方案制定的问题。     

STK在空间作战系统仿真中的应用

卫星工具包(STK)是广泛应用于航天工程全过程的先进卫星系统分析软件.文中首先提出空间作战系统的概念,在建立空间作战系统模型的基础上,利用STK软件的通信连接功能和三维演示功能,对作战系统的轨道设计、任务规划、作战控制等方面的仿真演示进行了设计和实现.在仿真过程中采用了基于多个端El的分布式仿真,通过仿真结果,验证了空间作战系统任务规划后拦截方案的可行性,并为以后武器系统的相关仿真实验提供了更多的借鉴与参考.     

可视化技术在绕月探测任务仿真中的应用

绕月探测任务中，轨道复杂，轨控次数多，并且是在地-月-卫星时空中进行卫星的测控。为实现各种飞控工作的准确无误，飞控中心需设计和开发仿真系统，以检验中心软硬件系统的综合功能和性能；训练任务指挥控制人员，使其熟悉任务过程，特别是关键飞行阶段和关键异常情况，提高指挥和协作能力。为了进一步增强仿真过程的现实性、逼真性和透明性，将在任务仿真中应用可视化技术。可视化技术自20世纪90年代以来迅速发展，已经成为各领域内的研究热点，在仿真领域中，可视化已成为系统开发必不可少的一部分。本文探讨了可视化技术及其在绕月探测任务仿真中的应用。     

航天发射可视化仿真接口模块设计

可视化仿真在航天发射弹道设计和分析中起着重要作用.卫星工具包软件STK,是航天领域通用的仿真软件,可以用来实现航天发射数据的可视化.航天任务的方案选择阶段,需要计算多条弹道,在STK界面内进行一系列设置来实现每条弹道的可视化,是非常繁琐的.因此,有必要将可视化的工作模块化.针对航天发射任务的弹道仿真,利用VC 和STK/CONNECT模块,开发了可视化接口模块,该模块能够与弹道数据模块和资源库模块进行交互,获取相关数据,对数据进行转换和处理后,连接STK建立可视化场景.系统设计人员只需在接口模块界面内进行简单操作,便可实现可视化.     

机器人焊装工位的可视化仿真研究

由于机器人焊装工位仿真对象复杂以及传统仿真方法难以建立其准确的仿真模型,本文提出了基于EM-Engineer仿真平台的机器人焊装工位可视化仿真系统.研究了仿真建模、焊接工序规划和机器人运动轨迹规划等关键技术.最后利用该系统实现了某车型总成线机器人工位的可视化仿真.通过可视化仿真实现了该工位的内容规划和生产过程仿真,并依据仿真结果得到了优化方案.     

面向卫星系统仿真的可视化环境

卫星系统仿真在卫星系统分析、设计及评估中起着重要的作用.该文按照数值计算与图形演示相分离的原则,提出并实现了一个面向卫星系统仿真的可视化环境,主控程序(即仿真运算软件)通过基于Socket机制的进程交互接口实现对可视化环境的操控.该环境基于Win32多线程机制设计,各线程之间运用信号事件进行同步,并选用OpenGl作为实体建模与渲染之工具.该环境实现了关于卫星系统运行过程的动态三维场景、二维地图投影两种视图以及相关界面.目前,该环境已成功应用于多卫星系统效能仿真与评估等项目研制中.     

基于Open Inventor的航天可视化系统

基于场景的可视化仿真是航天系统仿真研究一个重要的方面和有效策略;该文对可视化及其应用作了深入的研究,并分析了一般意义的可视化系统的布局和建构,并结合航天器飞行目标的运动特性,参照STK软件的相关实践经验,将航天任务仿真计算和航天场景的可视化进行了分离,构建一套以场景仿真为核心的、具有可扩展特性的分布式航天任务仿真可视化的系统框架．最后利用Open Inventor实现了相应的三维可视化仿真系统;结果表明,该文提出的航天可视化仿真的框架及实现途径是有效的和可操作的,不但能够满足常规的航天任务可视化仿真,而且可以在此基础上设计实现比较专业的航天任务可视化仿真。     

小卫星对上面级定向的姿控设计与验证

本文针对小卫星对上面级的快速定向问题,设计了小卫星对上面级定向的姿控方案,设计了基于陀螺的4阶龙格库塔积分算法与递阶饱和PD控制算法,首先通过数学仿真初步验证了姿控方案、姿控算法设计的正确性。在此基础上,搭建了小卫星姿控系统半实物仿真平台,并开发了相应的仿真软件,进行了飞轮开环跟踪与飞轮闭环跟踪的小卫星姿控系统半实物仿真,进一步验证了姿控方案、姿控算法设计的正确性。最后经过飞行试验,根据实际飞行结果,证明了姿控系统设计的正确性。     

一种卫星任务解译闭环仿真验证系统的设计与实现

卫星任务解译闭环仿真验证系统,有效解决了目前卫星任务规划的验证仿真、修改反演等关键环节,能够保证卫星任务规划的正确实施,替代传统星务测试床,将任务块解译为星务主机可执行的指令集合;另外可通过本系统对任务块中的参数、任务块的设置进行修改、重新生成任务块并对其进行迭代分析以保证正确性,提高任务块生成的效率及可靠性,将最终生成的正确任务块的解译结果与任务规划系统生成的动作序列进行比对,可验证任务规划的正确性及合理性;减少岗位人员及人工操作,缩短了测试所需时间,提高了测试效率;高效测试方案已应用于卫星地面测试中,应用效果良好。     

面向深空探测任务的实数遗传编码多星任务规划算法

针对面向深空探测任务的多星任务规划问题,综合考虑卫星对目标时间窗口、卫星姿态机动以及工作能耗等约束条件,建立了面向深空探测任务的多星任务规划问题模型,针对常规01编码在进行大规模卫星任务规划时,存在的编码长度过长等问题,提出了一种基于实数编码方式的遗传算法,以求解面向深空探测的多星任务规划问题.该算法采用了一种以目标为染色体的实数编码方式,相比传统的以时间窗口为染色体的01编码方式,缩短了染色体长度,可有效提高算法的求解效率.通过仿真算例分析,验证了基于实数编码的遗传算法对求解多星任务规划问题的正确性、合理性和有效性,并将其与基于传统01编码方式的遗传算法进行对比分析,其结果表明基于实数编码方式的遗传算法在寻优能力和计算速度上具有明显优势,这为求解面向深空探测任务的多星任务规划问题提供了一种新的思路和方法.     

An automatic method for synthetically preprocessing multi‐source NOAA‐AVHRR series and FY‐1D 1A.5 data

Polar orbiting meteorological satellites have been used successfully in many fields in which applications, such as dynamic monitoring, need multi‐temporal remote sensing data imaged in the same region but at different times and with different sensors. The basis of these quantitative applications is automatic and synthetic preprocessing of different satellite data. In order to ensure the direct comparability of multi‐source satellite National Oceanic & Atmospheric Administration‐Advanced Very High Resolution Radiometer (NOAA‐AVHRR) series and FY‐1D 1A.5 data, based on its imaging mechanisms, the paper discusses radiant and geometric preprocessing methods used for visual and near‐infrared and thermal infrared channels. This is performed by analysing the technical parameters of the satellites and the sensors, theoretical numerical simulation and image data comparison. For synthetic radiance preprocessing, radiance calibration, spectral calibration for different sensors and calibration of the Sun elevation angles or the satellite zenith angles at the imaging time are included. Based on normalization of spatial resolution in scan‐line directions, rough geometric correction and precise registration are sequentially processed for geometric preprocessing with a higher precision. Combining the detailed steps introduced in the paper, automatic preprocessing of polar orbiting meteorological satellites can be realized.     

Planning to see: A hierarchical approach to planning visual actions on a robot using POMDPs

Flexible, general-purpose robots need to autonomously tailor their sensing and information processing to the task at hand. We pose this challenge as the task of planning under uncertainty. In our domain, the goal is to plan a sequence of visual operators to apply on regions of interest (ROIs) in images of a scene, so that a human and a robot can jointly manipulate and converse about objects on a tabletop. We pose visual processing management as an instance of probabilistic sequential decision making, and specifically as a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP). The POMDP formulation uses models that quantitatively capture the unreliability of the operators and enable a robot to reason precisely about the trade-offs between plan reliability and plan execution time. Since planning in practical-sized POMDPs is intractable, we partially ameliorate this intractability for visual processing by defining a novel hierarchical POMDP based on the cognitive requirements of the corresponding planning task. We compare our hierarchical POMDP planning system (HiPPo) with a non-hierarchical POMDP formulation and the Continual Planning (CP) framework that handles uncertainty in a qualitative manner. We show empirically that HiPPo and CP outperform the naive application of all visual operators on all ROIs. The key result is that the POMDP methods produce more robust plans than CP or the naive visual processing. In summary, visual processing problems represent a challenging domain for planning techniques and our hierarchical POMDP-based approach for visual processing management opens up a promising new line of research.     

多水下机器人视景仿真系统技术研究

该文介绍了多水下机器人群体分佰式智能控制软件的视景仿真系统。以MultiGen Creator建模,利用实时视景开发软件包OpenGL Performer,采用POSIX Thread多线程技术,在Linux环境下开发了分布式多水下机器人三维视景仿真平台。实现了多水下机器人分布式智能控制软件系统的实时视景仿真,保证了整个系统的信息共享与时间同步。同时该文讨论了该视景仿真软件的开发过程以及整个系统的体系结构和信息流程。试验结果表明,该视景系统可逼真演示多水下机器人编队水下航行、作业等过程,并满足系统仿真的实时性要求。     

基于Petri网与萤火虫算法的任务分配可视化建模

为了解决民用飞机故障诊断中任务分配问题,提出了使用新型离散萤火虫算法对任务分配问题进行研究,并在此基础上,使用Petri网进行可视化建模与仿真。新型的萤火虫算法离散方法,使得原本应用于连续问题的萤火虫算法适用于任务分配问题,这样使Petri网建模的复杂性降低,更利于建模。最后,对一实例进行分析并进行可视化建模与仿真,动态的仿真过程及最终结果验证了模型的可行性及算法的正确性。因此,使用该方法可有效地降低建模的复杂性,提高任务分配的效率,同时能够应用于协同可视化诊断平台中的任务分配模块。     

微小卫星集群协同观测构形调整规划

以微小卫星集群实现小行星探测为背景,研究局部信息交互的空间目标观测任务构形调整.针对难以直接求取集群构形调整的全局最优解问题,利用通信协调图,将全局协调决策分解成多个局部求解问题,并引入强化学习机制实现求解.针对集群全局协调决策问题,通过设计基于Max-plus算法的全局协调决策算法来实现全局协作;针对单星局部优化问题,设计基于神经网络的局部Q学习算法来实现单星动作调整规划.仿真结果表明,本文所提的协作规划算法能自主有效地将集群调整至期望构形,实现协同观测任务.