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题目:天基仿真中空间通信链路可视化方法的研究与实现

关键词:分布交互仿真,虚拟现实,可视化,空间通信链路

  摘要

卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波,在两个或多个地球站之间进行通信。空间通信链路是由发端地球站、上行线路、卫星转发器、下行线路和收端地球站所组成的整个链路。根据天基仿真系统中空间通信链路可视化的实际需求,本文针对通信链路中电磁波辐射、传播等方面的可视化问题,结合图形图像、视景仿真、虚拟现实等技术,研究与实现了天基仿真系统中空间通信链路的表示方法和可视化技术,开发了能够表现空间通信链路的可视化软件工具,在分布交互仿真环境中增强了天基仿真系统的视景逼真性。具体而言,本文的研究和开发工作主要包括:(1)天线方向图的细分曲面方法。在分析均匀直线阵天线及其方向图方程的基础上,结合细分曲面造型技术,本文设计并实现了天线方向图的细分曲面方法,其中主要包括初始网格的生成和细分规则的定义,逼真地表现了天线各参数之间的内在关系,反映了电磁波辐射在空间的分布情况。(2)基于粒子系统的电磁波传播可视化方法。通过分析粒子系统理论与特点,本文设计并实现了一个较通用的粒子系统工具包。在此基础上,分析了通信链路的时空动态变化特点,根据通信链路的属性设置粒子系统的参数,通过更新粒子属性表现了通信链路中电磁波传播的动态变化效果。(3)空间通信链路可视化软件。基于上述可视化方法,开发了能够表现空间通信链路的可视化模块(面向开发者)和工具(面向用户)。应用结果表明:本文关于空间通信链路可视化的研究与开发工作,可以较为逼真地体现卫星信号发射、传输、接收的动态过程,有助于观察、分析和理解天基仿真系统的空间通信链路。