空间环境建模与可视化仿真技术 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

《空间环境建模与可视化仿真技术》适用于从事航天技术研究的专业人员和相关应用领域的科技人员，也可作为高等院校航空宇航科学与技术、空间科学、系统建模与仿真等学科的研究生教材，同时可供从事空间环境和建模仿真领域研究工作的技术人员参考。
航天器飞行所处的空间环境，不仅对航天器平台及其载荷的工作效能有重要影响，也会影响到整个空间信息系统的信息获取、传输和处理等环节，最终影响航天任务的有效实施。复杂多变的空间环境造成了物理实验与验证的困难，而通过可视化仿真模拟来推演其物理机理则可成为一种有效的实验手段。《空间环境建模与可视化仿真技术》遵循理论与实践相结合的原则，采用理论分析与仿真实验相结合的方法，系统阐述了空间环境仿真的相关理论、方法、技术及应用。全书共12章，主要介绍了空间环境及其建模仿真理论，空间环境数值建模与仿真，空间环境三维建模与可视化仿真和基于HLA的分布式空间环境仿真应用。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 空间及空间环境
1.2.1 高层中性大气
1.2.2 电离层等离子体
1.2.3 地球磁场
1.2.4 地球辐射带
1.2.5 空间碎片与微流星体
1.2.6 空间环境研究现状与趋势
1.3 分布式交互仿真
1.3.1 分布式交互仿真发展历程
1.3.2 分布式交互仿真发展趋势
1.4 航天可视化仿真
1.4.1 科学计算可视化
1.4.2 可视化仿真技术
1.4.3 航天可视化仿真技术
1.5 空间环境可视化仿真

第2章 空间环境探测
2.1 引言
2.2 空间环境探测
2.3 高层中性大气探测
2.4 电离层等离子体探测
2.5 地磁场探测
2.6 地球辐射带探测
2.7 空间碎片和微流星体探测
2.7.1 空间碎片的分类
2.7.2 空间碎片的地基观测
2.7.3 空间碎片的天基观测

第3章 空间环境仿真相关理论基础
3.1 引言
3.2 数字地球与数字空间
3.2.1 数字地球
3.2.2 数字空间
3.3 空间环境信息系统
3.3.1 相关研究回顾
3.3.2 多维动态空间环境模型
3.3.3 空间环境信息系统的概念
3.3.4 空间环境信息系统的研究对象
3.3.5 基于CIS的空间环境信息系统分析
3.4 空间环境信息的时空语义
3.4.1 空间坐标系
3.4.2 时间基准系统
3.5 空间环境数据库
3.5.1 静态空间自然环境数据库
3.5.2 日地天体活动指数数据库
3.5.3 空间目标数据库
3.5.4 空间自然环境及其效应模型数据库

第4章 空间自然环境模型与数值计算
4.1 太阳位置的解析法描述
4.1.1 太阳在惯性空间的坐标计算模型
4.1.2 太阳黄经计算模型
4.2 恒星位置与绝对星等的计算
4.3 空间自然环境分布模式
4.4 高层中性大气数值计算
4.4.1 MSIS2000模式
4.4.2 MET模式
4.4.3 HWM93模式
4.4.4 CIRA86模式
4.5 电离层等离子体数值计算
4.5.1 IRI2007模式
4.5.2 Chiu模式
4.6 地球基本磁场数值计算
4.6.1 IGRF模式
4.6.2 IGRF2010计算模式
4.7 地球辐射带数值计算
4.7.1 AE8和AP8模式
4.7.2 地球辐射带计算模型
4.7.3 由经纬度计算磁坐标
……
第5章 空间碎片环境模型与数值计算
第6章 航天器轨道数值计算
第7章 空间环境效应与数值仿真
第8章 空间环境数据场的几何建模
第9章 空间环境三维可视化引擎
第10章 空间环境可视化仿真
第11章 空间目标及其轨道可视化仿真
第12章 基于HLA的空间环境仿真
附录A 空间环境模式接口定义
附录B 空间环境数据库中的数据表结构设计
附录C 空间环境仿真成果
参考文献

精彩书摘

（4）相互耦合的联系性。整个空间环境是一个整体，各种类型的空间环境要素之间没有一个截然不同的分界面，各种环境要素是紧密耦合在一起的。如何将不同层的数据结合起来，既表现单个环境要素特性又表现出整体形态特性，是空间环境可视化仿真的重要内容。
（5）处理数据的海量性。空间数据量很大，尤其是随着所描述地区范围的扩大而扩大。空间环境数据涉及的空间范围广，其数据量是可想而知的。不同的仿真模型输出既有密度、温度等标量数据，也有磁场强度、速度等矢量数据。对于三维空间中的信息处理会随着数据分辨率的提高与仿真时间的增加而呈线性增长。
2.空间环境信息的时空特性分析
通过对以上空间环境信息特点的分析，会发现这些数据具有一个共同的特点，即空间分布的时空特性。结合空间环境研究对象的特点，将这些数据处理后传输的多种空间信息分为空间位置、空间分布、空间形态、空间关联、空间趋势和空间运动6种。
空间位置借助于空间坐标系传递空间环境的个体定位信息，它并不仅仅表示点位，而是对空间环境的完整描述。其完整的描述形式为（笛卡儿坐标系）：（xi，（t），yt（t），zt（t））i=l，2，…}，其中t表示与空间位置关联的时间特性。
空间努布反映同类空间环境的群体定位信息。与空间位置不同的是空间分布概念不是针对某一部分空间环境对象而是针对某一类空间环境而言的。空间分布特性可以从不同方面予以描述：①空间概率，反映空间环境的分布密度；②空间结构，反映空间环境的分布模式；③空间聚类，反映空间环境的集散特征；④离散趋势，反映空间环境在研究区域的布局（群体在空间的位移和旋转等）；⑤空间延展，反映空间环境的分布范围（包络）。
空间形态是空间环境的几何特征，与GIS的空间形态不同，空间环境通常不能被视觉感受，因此对其空间几何特征一般抽象概括为三维点、三维线、体三大类。除三维点以外的两类对象均具有形态特征：①三维线，如长度、方向、曲率（局部）、弯曲度（整体）、分数维等；②体，如形状、体积、变型等。
空间关联是空间环境研究的最新成果之一，即空间环境是具有耦合一体性的连通“因果链”系统。空间关联反映空间环境之间的相似性和相关性。相似性侧重于对空间环境几何形态的研究，归结为几何图形的相似性，是一个易于感知而难于计算的空间环境的联系；相关性以物理机制和概率统计方法研究空间环境之间的相关性。相似性研究空间环境部分区域之间的联系，而相关性研究总体之间的联系。空间关联是进一步揭示空间环境规律性的基础。
空间趋势是反映空间环境在空间区域上的全局变化的主要特征。揭示连续分布现象的空间趋势的最好工具是趋势面分析方法，意在揭示空间变化规律，采用曲面幂次的变化来控制认可水平。
空间运动既是空间信息，又是空间现象。就运动而言，都是与时间有关的，且发生于某一空间位置（域）上，空间运动在此指一切可以表现为空间域上位置和形态变化的运动。空间运动总是显式地描述的，可以通过文字、数字、图形、图象来描述。
……

前言/序言

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