空間態(tài)勢信息可視化表達的理論技術與方法

目 錄 
序 
前言 
第 1 章 緒論 1 
1.1 引言 1 
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 
1.2.1 空間態(tài)勢數(shù)據(jù)的獲取 4 
1.2.2 空間態(tài)勢數(shù)據(jù)的處理 7 
1.2.3 空間態(tài)勢數(shù)據(jù)的表達 9 
1.3 本章小結 14 
參考文獻 14 
第 2 章 空間態(tài)勢信息要素16 
2.1 空間態(tài)勢分類 16 
2.2 空間目標 17 
2.2.1 航天器 17 
2.2.2 空間碎片 20 
2.2.3 恒星 21 
2.2.4 行星 23 
2.2.5 微流星體 25 
2.3 空間環(huán)境 26 
2.3.1 高層大氣 27 
2.3.2 電離層 29 
2.3.3 地球磁場 29 
2.3.4 地球輻射帶 30 
2.4 空間態(tài)勢信息特性分析 31 
2.4.1 空間態(tài)勢分布特性分析 31 
2.4.2 空間態(tài)勢時空特性分析 39 
2.4.3 空間態(tài)勢多尺度特性分析 39 
2.5 本章小結 40 
參考文獻 40 
第 3 章 空間態(tài)勢信息時空基準41 
3.1 空間態(tài)勢時空基準的定義與分類 41
3.1.1 時間基準及其轉換 41 
3.1.2 空間坐標系的分類與轉換關系 44 
3.1.3 IERS 地球參考系 47 
3.1.4 IERS 天球參考系 49 
3.1.5 星心坐標系 50 
3.1.6 衛(wèi)星星體坐標系統(tǒng) 51 
3.2 空間態(tài)勢涉及的時空轉換模型 51 
3.2.1 天地變換——地球質(zhì)心天球參考系至國際地球參考系轉換 51 
3.2.2 地固系(國際地球參考系)與站心赤道坐標系之間的轉換 59 
3.2.3 星心天球參考系至衛(wèi)星質(zhì)心軌道坐標系的轉換 59 
3.3 本章小結 61 
參考文獻 61 
第 4 章 空間態(tài)勢信息時空模型63 
4.1 時空數(shù)據(jù)建模的基本概念 64 
4.1.1 時空數(shù)據(jù)模型 64 
4.1.2 時態(tài)語義 64 
4.1.3 空間語義 65 
4.1.4 時空語義 66 
4.1.5 時空查詢能力 66 
4.1.6 時空推理能力 66 
4.2 空間態(tài)勢信息要素的基本時空演化過程 67 
4.3 空間對象時空模型建模方法 68 
4.3.1 時間？空間的離散化 68 
4.3.2 空間過程 69 
4.3.3 時間反饋控制 69 
4.4 空間目標時空數(shù)據(jù)模型 70 
4.4.1 基于幾何行為一體化的空間運動目標時空數(shù)據(jù)模型 70 
4.4.2 基于軌道約束的空間目標時空數(shù)據(jù)模型 77 
4.5 空間環(huán)境時空數(shù)據(jù)模型 103 
4.5.1 基于時空分區(qū)的空間環(huán)境時空數(shù)據(jù)模型 104 
4.5.2 基于過程的空間環(huán)境時空數(shù)據(jù)模型 107 
4.6 本章小結 115 
參考文獻 115 
第 5 章 空間目標可視化表達118 
5.1 恒星背景三維可視化表達 118 
5.1.1 恒星位置與絕對星等的計算 119
5.1.2 空間八叉樹恒星數(shù)據(jù)組織 120 
5.1.3 恒星可見性判斷 121 
5.1.4 實驗結果與分析 121 
5.2 航天器三維可視化表達 122 
5.2.1 相關研究 122 
5.2.2 GBML 語言設計方法 123 
5.2.3 GBML 模型顯示 Com 組件設計 129 
5.2.4 實驗結果與分析 130 
5.3 空間碎片三維可視化表達 133 
5.3.1 相關工作回顧及方法分析 133 
5.3.2 實時碎片位置解算 136 
5.3.3 空間碎片片元設置 137 
5.3.4 實驗結果與分析 138 
5.4 行星三維可視化表達 141 
5.4.1 相關研究 141 
5.4.2 基于四叉樹的 CLOD 算法 147 
5.4.3 基于嵌套網(wǎng)格的 Geometry Clipmaps 改進算法 152 
5.4.4 基于可擴展瓦片四叉樹的 LOD 算法 157 
5.4.5 基于分形的月面形貌細節(jié)增加 166 
5.4.6 基于松散場景四叉樹的數(shù)據(jù)檢索與裁剪 173 
5.4.7 行星三維可視化方法總結 176 
5.5 本章小結 177 
參考文獻 178 
第 6 章 空間環(huán)境可視化表達180 
6.1 空間環(huán)境常用可視化表達方法 181 
6.2 空間環(huán)境體可視化表達方法 182 
6.2.1 空間環(huán)境要素體數(shù)據(jù)的預處理與轉換 182 
6.2.2 基于 3D 紋理技術的空間環(huán)境要素可視化 187 
6.2.3 基于 GPU 的光線投射算法 196 
6.2.4 星體大氣的體繪制技術 202 
6.3 本章小結 212 
參考文獻 212 
第 7 章 空間態(tài)勢多尺度表達215 
7.1 空間態(tài)勢多尺度表達算子 215 
7.1.1 空間態(tài)勢多尺度表達算子設計 215 
7.1.2 空間態(tài)勢多尺度表達算子實現(xiàn) 218
7.2 空間目標智能選取 220 
7.2.1 基于監(jiān)控 Agent 的輔助選取 221 
7.2.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的重點目標智能確定 223 
7.2.3 實驗結果與分析 227 
7.3 空間目標多尺度表達 229 
7.3.1 空間目標多尺度表達模型 229 
7.3.2 基于 Voronoi 圖的空間位置分布控制權值確定 233 
7.3.3 升維？降維及透明度修改算子在空間目標多尺度表達中的應用 236 
7.3.4 空間目標注記重疊處理 238 
7.3.5 多尺度表達的定量分析 238 
7.3.6 空間目標多尺度表達效果 243 
7.4 空間環(huán)境多尺度表達 244 
7.4.1 空間環(huán)境數(shù)據(jù)表達方式 245 
7.4.2 空間環(huán)境多尺度模型 245 
7.4.3 基于 CUDA 的性能優(yōu)化 251 
7.4.4 實驗結果與分析 254 
7.5 本章小結 260 
參考文獻 261 
第 8 章 空間態(tài)勢符號化設計與表達263 
8.1 美國的空間態(tài)勢圖式符號的設計原則 263 
8.2 我國與美國在空間態(tài)勢圖式符號設計上的異同點 267 
8.2.1 相同點 267 
8.2.2 不同點 268 
8.3 空間態(tài)勢圖式符號設計 272 
8.3.1 現(xiàn)有空間態(tài)勢圖式符號的不足 272 
8.3.2 空間態(tài)勢圖式符號的設計原則 273
8.4 本章小結 282 
參考文獻 282 
第 9 章 空間態(tài)勢存儲與共享283 
9.1 面向服務的空間態(tài)勢信息系統(tǒng)概念內(nèi)涵 283 
9.1.1 面向服務的體系結構 283 
9.1.2 面向服務的空間態(tài)勢信息系統(tǒng)的概念 283 
9.1.3 面向服務的空間態(tài)勢信息系統(tǒng)的任務 284 
9.2 空間態(tài)勢信息存儲方式與共享技術的挑戰(zhàn)與需求 284 
9.2.1 空間態(tài)勢信息存儲與共享技術的挑戰(zhàn) 284 
9.2.2 空間態(tài)勢信息存儲與共享技術的需求 284
9.3 基于 Swift 的空間態(tài)勢信息存儲技術 285 
9.3.1 對象存儲平臺 Swift 285 
9.3.2 基于動態(tài)負載均衡的一致性哈希算法 289 
9.3.3 算法改進前后效果對比 292 
9.3.4 基于 Swift 的空間態(tài)勢信息云存儲模型 293 
9.4 基于 Tachyon 的空間態(tài)勢信息共享技術 296 
9.4.1 內(nèi)存文件共享框架 Tachyon 297 
9.4.2 基于分布式內(nèi)存中間件的空間態(tài)勢信息共享模型 298 
9.4.3 改進前后數(shù)據(jù)讀寫對比 298 
9.5 空間態(tài)勢分布式共享數(shù)據(jù)管理與服務 300 
9.5.1 總體設計思路 300 
9.5.2 分布式共享數(shù)據(jù)管理與服務架構設計 301 
9.5.3 空間態(tài)勢分布式集成數(shù)據(jù)結構 303 
9.5.4 空間態(tài)勢分布式共享數(shù)據(jù)結構 307 
9.5.5 基于 Web Services 的空間態(tài)勢多源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化集成與共享 309 
9.5.6 REST 風格的空間數(shù)據(jù)共享機制 313 
9.5.7 通用 SOA 空間數(shù)據(jù)集成與共享模型 317 
9.5.8 空間態(tài)勢元數(shù)據(jù)標準制定 318 
9.6 本章小結 320 
參考文獻 320 
第 10 章 空天地一體化態(tài)勢表達原型系統(tǒng).322 
10.1 In Space 基本功能 322 
10.2 In Space 總體設計 324 
10.2.1 邏輯結構設計 324 
10.2.2 物理結構設計 326 
10.3 In Space 各模塊設計 327 
10.3.1 空間態(tài)勢信息接入模塊設計 327 
10.3.2 空間態(tài)勢信息集成融合模塊設計 327 
10.3.3 空間態(tài)勢信息時空數(shù)據(jù)建模模塊設計 328 
10.3.4 空間態(tài)勢信息可視化表達模塊設計 328 
10.3.5 空間態(tài)勢信息多尺度表達模塊設計 329 
10.3.6 空間態(tài)勢信息標繪模塊設計 329 
10.3.7 空間態(tài)勢信息輔助分析與推演模塊設計 330 
10.3.8 空間態(tài)勢信息共享/發(fā)布模塊設計 331 
10.3.9 空間態(tài)勢信息二次開發(fā)模塊設計 333 
10.4 基于空間態(tài)勢統(tǒng)一認知模型的可視化場景組織 334
10.4.1 統(tǒng)一認知模型 334 
10.4.2 可視化場景組織 340 
10.5 空間態(tài)勢信息三維引擎(In Space-3D)的建立 344 
10.5.1 In Space-3D 的設計 344 
10.5.2 In Space-3D 中三維圖形處理技術 346 
10.5.3 In Space-3D 中目標可見性判斷與剔除算法 351 
10.5.4 In Space-3D 中大尺度視點無縫切換 355 
10.5.5 In Space-3D 腳本驅動技術 358 
10.6 In Space 系統(tǒng)實現(xiàn)方法及應用 360 
10.6.1 系統(tǒng)構建方法 360 
10.6.2 系統(tǒng)實現(xiàn)結果 361 
10.6.3 典型應用 365 
10.7 本章小結 368 
參考文獻 368