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1、信息工程大学测绘学院学士学位论文- 0 - 天体目标成像仿真作者姓名：槐慧临学号： 3092004003 所在单位：海军航空训练基地指导教员：张锐提交时间： 2008年 6 月 17 日目录信息工程大学测绘学院学士学位论文- 1 - 摘要 . - 3 - 引言 . - 3 - 第一章天体目标成像仿真. - 5 - 第二章影响天体目标位置因素. - 6 - 2.1 深空目标摄动分析（卫星为例）. - 6 - 2.2 摄动力对卫星轨道漂移的影响 . - 7 - 第三章视景仿真坐标系变换 .- 10 - 3.1 坐标系定义与变换.- 10 - 3.2 视景转换 .- 10 - 第四章近距天体目标光照
2、模型.- 13 - 4.1 太阳辐射 .- 13 - 4.2 朗伯散射 .- 13 - 4.3 空间目标光照实例分析.- 14 - 第五章天体目标仿真体系设计与实现 .- 16 - 5.1 设计流程 .- 16 - 5.2 程序准备 .- 16 - 5.3 三维建模过程.- 17 - 第六章总结与展望 .- 21 - 参考文献 .- 21 - 后记 .- 21 - 信息工程大学测绘学院学士学位论文2 摘要计算机仿真技术是一门新兴技术，现己广泛应用于航空、航天、科学计算等领域。本 文系统研究了天体目标成像仿真技术，分析了影响天体目标位置的各种因素，着重研究了 行星以及近地人造天体在光学系统中的成
3、像仿真。在 VC + OpenGL 开发环境下，初步实现 了天体目标成像仿真原型系统。关键字：计算机仿真卫星摄动光照模型天体目标AbstractVirtual Simulation is a developing technology and it is refered to many technologies such as computer graphic technology 、simulationtechnology、display technology. Now its vastly applied to aerospace vision simulation.This paper
4、introduces the significance and background of development and method of visual system with three channels based on simulation of the satellites orbit and attitude dynamics.Key words：scene simulation，Perturbed Motio，spaceobjects ，texture mapping 信息工程大学测绘学院学士学位论文- 3 - 引言1959年1月，苏联发射了第一个月球探测器月球一号。至1976
5、年8月，美国和苏联共成功发射了 47个无人月球探测器和 8艘载人月球飞船。其中9个飞越月球， 6个撞击月球，18个为月球轨道器， 14个在月表着陆， 先后共有 12名航天员登上了月球， 共运送回 379.8kg的月球土壤和岩石标本。从1976到1990年间，美、苏再没有发射过无人月球探测器。20世纪9O 年代美、俄、欧空局和日本又掀起了月球探测的新高潮，美国、日本先后发射了“克莱门汀” (Clementine) 、“月球勘探者” (Lunar Prospectot)和“飞天” (Hiten)等月球探测器。这些探测器大多应用了电子、信息以及制造工艺等方面的新技术，取得了更丰富的探测结果。我国的嫦
6、娥工程也成功实现了绕月飞行，迈出了我国探索深空目标的第一步。20世纪60年代初期，美国和苏联发射了多种行星和行星际探测器，分别探测了金星、 火星、水星、木星和土星，以及行星际空间和彗星，其中有“先驱者” ( 美) 、“金星” ( 苏) 、“水手” (美) 、“火星” ( 苏)、“太阳神” ( 美国与德国合作 ) 、“海盗” ( 美) 和“旅行者”( 美) 等。近年来，美国、欧洲和日本又相继发射了行星探测器，如“伽利略”木星探测器、“卡西尼” 土星探测器、 “火星探路者” 、行星-B火星探测器和 “先驱”(Sakigake)哈雷彗星探测器等。目前的深空探测主要集中在四个重点领域1 4：月球探测。
7、这是深空探测的门槛。因为月球是离我们最近的天体，月球可以作为对地监测基地、科学研究基地、新的军事平台以及深空探测的前哨站和转运站。现在正在评估月球的资源和能源的开发利用前景，也许地球将来的某些方面要靠月球的支撑，才能长期、稳定、健康地发展下去。火星探测。当前，火星探测的主要目的不是寻找火星上是否存在生命，因为已经知道火星表面现在没有水体和生命的活动，因此其最高目标在于探测过去是否存在水体和生命活动的信息，探索生命起源、行星形成和太阳系起源与演化。当然现在找到了很多水体存在的间接证据，但是仍然不知道什么时候有过水，更不知道是否有过生命。所以火星探测还有很漫长的道路。巨行星的卫星探测。某些巨行星的
8、卫星一般相当于地球大小，现在所选择的几个探测对象，如土卫元，木卫二和木卫三等，也是探测水体和是否可能发育过生命，探索生命起源和太阳系的起源与演化。小行星与彗星探测。小行星与彗星是组成太阳系的原始物质，对它们的探测目的在于探索太阳系的起源与演化，研究防止小天体撞击地球的方案以及它们可能的开发利用前景。伴随着科技的进步，人类对宇宙的认识也逐步走向深入。目前，深空探测已经成为科学界炙手可热的研究课题。但是由于卫星测控技术以及卫星制造工艺的限制，目前对深空信息工程大学测绘学院学士学位论文- 4 - 目标的研究主要依靠计算机仿真的手段。本文以深空目标探测为背景，系统研究了近地小卫星和人造天体在光学探测中
9、的成像仿真技术；分析了影响天体目标轨道精确度的各种因素，考虑了天体目标成像过程中涉及到的坐标转换问题，并基于Visual C+ 开发工具初步实现了天体目标成像与仿真原型系统，为将来的深空环境仿真技术进行了有益的尝试。信息工程大学测绘学院学士学位论文- 5 - 第一章天体目标成像仿真未知的空间环境因素制约着人类对无垠宇宙的探索，因而对近地以及深空环境的研究日益受到人们的关注。天体目标光学成像仿真是研究空间环境的基础，是人类走向深邃宇宙的必经之路。由于观测手段的限制，目前还没有充足的近地空间目标的光学观测影像，这为我们认识空间环境提出了尖锐的难题。在研究天体目标光学成像仿真过程中，本文将着重研究影响天体目标位置确定以及光照模型的各种因素，试图对近地空间环境进行科学仿真。国内空间目标光学监视技术的研究尚处于起步阶段1，还没有针对性的模拟器装置和相关实验环境。空间目标模拟器仅见于星敏感器的研究中用于星敏感器测试的模拟器有静态和动态两种，静态模拟器通常由点光源和一系列滤光片组成，主要用以测试或标定星敏感器对不同大小、星等、光谱特性、色温类型
