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基于OpenGL的天体的可视 化仿真模型建立 • 1 建模的意义 • 2 建模的主要内容 • 3 可视化仿真模型建立 • 4 仿真实例 一 建模的意义 • 随着图像技术以及计算机图形的迅速发展， 虚拟现实、计算机动画以及科学可视化已 经成为计算机图形学的热门 • 建立对天体运行状态的三维实时仿真，同 时结合空间卫星及空间碎片的资料，建立 自然天体及人造天体的可视化分析平台， 对于深空探测等也有相当大的实用意义 二 建模的主要内容 • 1、建立天体运动数学模型 • (1)星历表 • (2)星历表的获取方法 • (3)插值 • (4)岁差、章动等修正 • (5)时间转换 二 建模的主要内容 • 天球是以地心为 球心，任意距离 为半径的假想圆 球 • 天体在天球上的 位置 天体的赤经圈向两极方 向度量，即00 -±900 • 赤经 α ：由春分点沿天 赤道逆时针方向量至天 体所在赤经圈， 0h –24h • 赤纬 δ：由天赤道沿过 二 建模的主要内容 星历表 名称 是否包含章动 时间跨度 详细信息 DE403 包含章动但不包含 天平动 1949.12.14~ 2050.01.02 ASCII格式，大小4.1Mb，跨度25年的文件 UNIX格式，大小6.1Mb，跨度50年的二进制文件 DE200 包含章动但不包含 天平动 1599.12.09~ 2169.3.31 ASCII格式，大小5.2Mb，跨度20年的文件； UNIX格式，大小3.8Mb，跨度50年的二进制文件 DE405 包含章动和天平动 1949.12.14~ 2050.01.02 ASCII格式，大小4.7Mb，跨度25年的文件； UNIX格式，大小6.4Mb，跨度50年的二进制文件 DE410 必威体育精装版JPL星历，包 含章动和天平动 1901~2019 ASCII格式，大小6.0Mb，跨度20年的文件 DE404 新JPL长星历，不 包含章动和天平动 -3000.12.23 ~3000.02.06 UNIX格式，大小10Mb，跨度6000年的二进制文 件 二 建模的主要内容 星历表简介 二 建模的主要内容 • (2)分析利用不同的方法获取星历表数据的计 算精度和耗时，选用合适的方法调用星历表 • 方法一：直接读取星历表法，即程序需要从外 界获取相应格式的星历表，当用户输入相应的 时间和天体序号之后，程序获取相应的天体运 行数据，然后进行插值或拟合操作，并将结果 输出 • 方法二：严格降阶计算法，即将嵌入的星历表 直接进行拟合当获取某一时刻值后直接将实时 的参数值输出 二 建模的主要内容 • (3)插值：由于星历表提供的数据是天 体位置信息的离散数据要获得实时的天体 位置信息需要获得天体运动的连续的坐标 函数 • 拉格朗日插值法 • 切比雪夫多项式拟合法 二 建模的主要内容 • (4)光行差 • 观测者具有一定的运动速度而引起天体 方向的变化的现象 • 修正矩阵： 二 建模的主要内容 • (5)时间转换 • 天文学中一般采用儒略日(TDB)来计算相应 的赤经和赤纬，为利用星表计算天体视位 置，将获取的系统时间UTC转化为TDB的 计算如下： 二 建模的主要内容 • 2、实时绘制天体运行视景：由数学模型计 算得到的天体三维坐标，采用 OpenGL底 层函数实时绘制星空背景；启用天体运动 计时器，实时计算天体视位置更新星空视 景，实现太空虚拟场景的实时漫游 二 建模的主要内容 • 3、实现星空视景模拟，将天体的坐标信息 存入显示列表后实时显示，为天体贴图和 增加渲染效果，使天体的运动和三维显示 都更加逼真 三 可视化仿真模型建立 四 仿真实例 The End Thank you