[发明专利]通用日晷三维仿真方法及系统

权利要求书

1. 一种通用日晷三维仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：建立日晷晷面及晷针的三维模型；

S11：设置日晷晷面中心点的空间地理位置、倾角和朝向，设置晷针的倾角和朝向，建立日晷三维模型；

S12：根据日晷晷面中心点所在地理经度和纬度，采用太阳的天文参数计算算法，计算该地点不同时刻太阳高度角和太阳方位角；

S13：根据步骤S11中晷面和晷针的几何参数，结合日晷晷影形成原理，计算日出至日落之间各时刻晷针在晷面上所形成的影子的位置，得出各时刻线的位置；

S14：根据各时刻线的位置，动态模拟日出至日落任一时段内晷影在晷面上的运动轨迹，输出一天或一年日出至日落的模拟数据。

2. 根据权利要求1所述的通用日晷三维仿真方法，其特征在于：所述步骤S11中建立日晷三维模型包括以下步骤：

S111：设置晷面的中心位置；

S112：根据晷面的朝向，对晷面进行旋转变换角度；

S113：根据晷面的倾角，对晷面进行旋转变换角度；

S114：晷针一端放置晷面的中心位置，另一端指向一预设朝向，从而建立晷面与晷针的拓扑关系，形成日晷的三维模型。

3. 根据权利要求1所述的通用日晷三维仿真方法，其特征在于：所述步骤S13中计算日出至日落之间时刻线包括以下步骤：

S131：根据日晷晷面中心点所在地理经度和纬度，以地平直角坐标系为参考坐标系，采用太阳的天文参数计算算法，得出该地点不同时刻太阳的几何参数；

S132：根据晷面的中心地理坐标、朝向和倾角，晷针的朝向和倾角及步骤S131中计算得出的太阳的几何参数，结合日晷晷影形成原理，计算晷针在晷面的投影位置，从而计算不同时刻的日晷时刻线位置。

4. 根据权利要求3所述的通用日晷三维仿真方法，其特征在于：所述太阳的几何参数包括太阳高度角和太阳方位角。

5. 根据权利要求1所述的通用日晷三维仿真方法，其特征在于：所述步骤S14中动态模拟一天日出至日落时段内晷影在晷面上的运动轨迹包括以下步骤：

S141：把时间段进行离散化，计算每个时刻线的位置；

S142：在步骤S141计算出一系列时刻线的基础上，采用动画的形式直观表达晷影运动过程。

6. 根据权利要求1所述的通用日晷三维仿真方法，其特征在于：所述一年的日出至日落的模拟数据是采用平行坐标法分析一天中各时刻线在一年中的变化规律，找出一年时刻线空间位置变化区间的中间点对应的日期。

7. 一种根据权利要求1-6任一项所述的通用日晷三维仿真方法建立的通用日晷三维仿真系统，其特征在于：包括一日晷三维模型构建模块，所述日晷三维模型构建模块连接一日晷时刻线计算模块，所述日晷时刻线计算模块连接一晷影动态模拟模块；还包括一日晷时刻线数据输出模块和一可视化分析模块，所述日晷时刻线数据输出和可视化分析模块连接所述晷影动态模拟模块。