空間態(tài)勢(shì)信息可視化表達(dá)的理論技術(shù)與方法

目 錄 
序 
前言 
第 1 章 緒論 1 
1.1 引言 1 
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 
1.2.1 空間態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的獲取 4 
1.2.2 空間態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的處理 7 
1.2.3 空間態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的表達(dá) 9 
1.3 本章小結(jié) 14 
參考文獻(xiàn) 14 
第 2 章 空間態(tài)勢(shì)信息要素16 
2.1 空間態(tài)勢(shì)分類(lèi) 16 
2.2 空間目標(biāo) 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(chǎng) 29 
2.3.4 地球輻射帶 30 
2.4 空間態(tài)勢(shì)信息特性分析 31 
2.4.1 空間態(tài)勢(shì)分布特性分析 31 
2.4.2 空間態(tài)勢(shì)時(shí)空特性分析 39 
2.4.3 空間態(tài)勢(shì)多尺度特性分析 39 
2.5 本章小結(jié) 40 
參考文獻(xiàn) 40 
第 3 章 空間態(tài)勢(shì)信息時(shí)空基準(zhǔn)41 
3.1 空間態(tài)勢(shì)時(shí)空基準(zhǔn)的定義與分類(lèi) 41
3.1.1 時(shí)間基準(zhǔn)及其轉(zhuǎn)換 41 
3.1.2 空間坐標(biāo)系的分類(lèi)與轉(zhuǎn)換關(guān)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(biāo)系 50 
3.1.6 衛(wèi)星星體坐標(biāo)系統(tǒng) 51 
3.2 空間態(tài)勢(shì)涉及的時(shí)空轉(zhuǎn)換模型 51 
3.2.1 天地變換——地球質(zhì)心天球參考系至國(guó)際地球參考系轉(zhuǎn)換 51 
3.2.2 地固系(國(guó)際地球參考系)與站心赤道坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 59 
3.2.3 星心天球參考系至衛(wèi)星質(zhì)心軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 59 
3.3 本章小結(jié) 61 
參考文獻(xiàn) 61 
第 4 章 空間態(tài)勢(shì)信息時(shí)空模型63 
4.1 時(shí)空數(shù)據(jù)建模的基本概念 64 
4.1.1 時(shí)空數(shù)據(jù)模型 64 
4.1.2 時(shí)態(tài)語(yǔ)義 64 
4.1.3 空間語(yǔ)義 65 
4.1.4 時(shí)空語(yǔ)義 66 
4.1.5 時(shí)空查詢(xún)能力 66 
4.1.6 時(shí)空推理能力 66 
4.2 空間態(tài)勢(shì)信息要素的基本時(shí)空演化過(guò)程 67 
4.3 空間對(duì)象時(shí)空模型建模方法 68 
4.3.1 時(shí)間？空間的離散化 68 
4.3.2 空間過(guò)程 69 
4.3.3 時(shí)間反饋控制 69 
4.4 空間目標(biāo)時(shí)空數(shù)據(jù)模型 70 
4.4.1 基于幾何行為一體化的空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)空數(shù)據(jù)模型 70 
4.4.2 基于軌道約束的空間目標(biāo)時(shí)空數(shù)據(jù)模型 77 
4.5 空間環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)模型 103 
4.5.1 基于時(shí)空分區(qū)的空間環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)模型 104 
4.5.2 基于過(guò)程的空間環(huán)境時(shí)空數(shù)據(jù)模型 107 
4.6 本章小結(jié) 115 
參考文獻(xiàn) 115 
第 5 章 空間目標(biāo)可視化表達(dá)118 
5.1 恒星背景三維可視化表達(dá) 118 
5.1.1 恒星位置與絕對(duì)星等的計(jì)算 119
5.1.2 空間八叉樹(shù)恒星數(shù)據(jù)組織 120 
5.1.3 恒星可見(jiàn)性判斷 121 
5.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 121 
5.2 航天器三維可視化表達(dá) 122 
5.2.1 相關(guān)研究 122 
5.2.2 GBML 語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法 123 
5.2.3 GBML 模型顯示 Com 組件設(shè)計(jì) 129 
5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 130 
5.3 空間碎片三維可視化表達(dá) 133 
5.3.1 相關(guān)工作回顧及方法分析 133 
5.3.2 實(shí)時(shí)碎片位置解算 136 
5.3.3 空間碎片片元設(shè)置 137 
5.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 138 
5.4 行星三維可視化表達(dá) 141 
5.4.1 相關(guān)研究 141 
5.4.2 基于四叉樹(shù)的 CLOD 算法 147 
5.4.3 基于嵌套網(wǎng)格的 Geometry Clipmaps 改進(jìn)算法 152 
5.4.4 基于可擴(kuò)展瓦片四叉樹(shù)的 LOD 算法 157 
5.4.5 基于分形的月面形貌細(xì)節(jié)增加 166 
5.4.6 基于松散場(chǎng)景四叉樹(shù)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(jié) 176 
5.5 本章小結(jié) 177 
參考文獻(xiàn) 178 
第 6 章 空間環(huán)境可視化表達(dá)180 
6.1 空間環(huán)境常用可視化表達(dá)方法 181 
6.2 空間環(huán)境體可視化表達(dá)方法 182 
6.2.1 空間環(huán)境要素體數(shù)據(jù)的預(yù)處理與轉(zhuǎn)換 182 
6.2.2 基于 3D 紋理技術(shù)的空間環(huán)境要素可視化 187 
6.2.3 基于 GPU 的光線(xiàn)投射算法 196 
6.2.4 星體大氣的體繪制技術(shù) 202 
6.3 本章小結(jié) 212 
參考文獻(xiàn) 212 
第 7 章 空間態(tài)勢(shì)多尺度表達(dá)215 
7.1 空間態(tài)勢(shì)多尺度表達(dá)算子 215 
7.1.1 空間態(tài)勢(shì)多尺度表達(dá)算子設(shè)計(jì) 215 
7.1.2 空間態(tài)勢(shì)多尺度表達(dá)算子實(shí)現(xiàn) 218
7.2 空間目標(biāo)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(luò)的重點(diǎn)目標(biāo)智能確定 223 
7.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 227 
7.3 空間目標(biāo)多尺度表達(dá) 229 
7.3.1 空間目標(biāo)多尺度表達(dá)模型 229 
7.3.2 基于 Voronoi 圖的空間位置分布控制權(quán)值確定 233 
7.3.3 升維？降維及透明度修改算子在空間目標(biāo)多尺度表達(dá)中的應(yīng)用 236 
7.3.4 空間目標(biāo)注記重疊處理 238 
7.3.5 多尺度表達(dá)的定量分析 238 
7.3.6 空間目標(biāo)多尺度表達(dá)效果 243 
7.4 空間環(huán)境多尺度表達(dá) 244 
7.4.1 空間環(huán)境數(shù)據(jù)表達(dá)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 254 
7.5 本章小結(jié) 260 
參考文獻(xiàn) 261 
第 8 章 空間態(tài)勢(shì)符號(hào)化設(shè)計(jì)與表達(dá)263 
8.1 美國(guó)的空間態(tài)勢(shì)圖式符號(hào)的設(shè)計(jì)原則 263 
8.2 我國(guó)與美國(guó)在空間態(tài)勢(shì)圖式符號(hào)設(shè)計(jì)上的異同點(diǎn) 267 
8.2.1 相同點(diǎn) 267 
8.2.2 不同點(diǎn) 268 
8.3 空間態(tài)勢(shì)圖式符號(hào)設(shè)計(jì) 272 
8.3.1 現(xiàn)有空間態(tài)勢(shì)圖式符號(hào)的不足 272 
8.3.2 空間態(tài)勢(shì)圖式符號(hào)的設(shè)計(jì)原則 273
8.4 本章小結(jié) 282 
參考文獻(xiàn) 282 
第 9 章 空間態(tài)勢(shì)存儲(chǔ)與共享283 
9.1 面向服務(wù)的空間態(tài)勢(shì)信息系統(tǒng)概念內(nèi)涵 283 
9.1.1 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu) 283 
9.1.2 面向服務(wù)的空間態(tài)勢(shì)信息系統(tǒng)的概念 283 
9.1.3 面向服務(wù)的空間態(tài)勢(shì)信息系統(tǒng)的任務(wù) 284 
9.2 空間態(tài)勢(shì)信息存儲(chǔ)方式與共享技術(shù)的挑戰(zhàn)與需求 284 
9.2.1 空間態(tài)勢(shì)信息存儲(chǔ)與共享技術(shù)的挑戰(zhàn) 284 
9.2.2 空間態(tài)勢(shì)信息存儲(chǔ)與共享技術(shù)的需求 284
9.3 基于 Swift 的空間態(tài)勢(shì)信息存儲(chǔ)技術(shù) 285 
9.3.1 對(duì)象存儲(chǔ)平臺(tái) Swift 285 
9.3.2 基于動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡的一致性哈希算法 289 
9.3.3 算法改進(jìn)前后效果對(duì)比 292 
9.3.4 基于 Swift 的空間態(tài)勢(shì)信息云存儲(chǔ)模型 293 
9.4 基于 Tachyon 的空間態(tài)勢(shì)信息共享技術(shù) 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(shì)信息共享模型 298 
9.4.3 改進(jìn)前后數(shù)據(jù)讀寫(xiě)對(duì)比 298 
9.5 空間態(tài)勢(shì)分布式共享數(shù)據(jù)管理與服務(wù) 300 
9.5.1 總體設(shè)計(jì)思路 300 
9.5.2 分布式共享數(shù)據(jù)管理與服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì) 301 
9.5.3 空間態(tài)勢(shì)分布式集成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 303 
9.5.4 空間態(tài)勢(shì)分布式共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 307 
9.5.5 基于 Web Services 的空間態(tài)勢(shì)多源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化集成與共享 309 
9.5.6 REST 風(fēng)格的空間數(shù)據(jù)共享機(jī)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(shì)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定 318 
9.6 本章小結(jié) 320 
參考文獻(xiàn) 320 
第 10 章 空天地一體化態(tài)勢(shì)表達(dá)原型系統(tǒng).322 
10.1 In Space 基本功能 322 
10.2 In Space 總體設(shè)計(jì) 324 
10.2.1 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 324 
10.2.2 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 326 
10.3 In Space 各模塊設(shè)計(jì) 327 
10.3.1 空間態(tài)勢(shì)信息接入模塊設(shè)計(jì) 327 
10.3.2 空間態(tài)勢(shì)信息集成融合模塊設(shè)計(jì) 327 
10.3.3 空間態(tài)勢(shì)信息時(shí)空數(shù)據(jù)建模模塊設(shè)計(jì) 328 
10.3.4 空間態(tài)勢(shì)信息可視化表達(dá)模塊設(shè)計(jì) 328 
10.3.5 空間態(tài)勢(shì)信息多尺度表達(dá)模塊設(shè)計(jì) 329 
10.3.6 空間態(tài)勢(shì)信息標(biāo)繪模塊設(shè)計(jì) 329 
10.3.7 空間態(tài)勢(shì)信息輔助分析與推演模塊設(shè)計(jì) 330 
10.3.8 空間態(tài)勢(shì)信息共享/發(fā)布模塊設(shè)計(jì) 331 
10.3.9 空間態(tài)勢(shì)信息二次開(kāi)發(fā)模塊設(shè)計(jì) 333 
10.4 基于空間態(tài)勢(shì)統(tǒng)一認(rèn)知模型的可視化場(chǎng)景組織 334
10.4.1 統(tǒng)一認(rèn)知模型 334 
10.4.2 可視化場(chǎng)景組織 340 
10.5 空間態(tài)勢(shì)信息三維引擎(In Space-3D)的建立 344 
10.5.1 In Space-3D 的設(shè)計(jì) 344 
10.5.2 In Space-3D 中三維圖形處理技術(shù) 346 
10.5.3 In Space-3D 中目標(biāo)可見(jiàn)性判斷與剔除算法 351 
10.5.4 In Space-3D 中大尺度視點(diǎn)無(wú)縫切換 355 
10.5.5 In Space-3D 腳本驅(qū)動(dòng)技術(shù) 358 
10.6 In Space 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用 360 
10.6.1 系統(tǒng)構(gòu)建方法 360 
10.6.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)果 361 
10.6.3 典型應(yīng)用 365 
10.7 本章小結(jié) 368 
參考文獻(xiàn) 368