[发明专利]航天器设备视场模拟分析方法

说明书

本发明涉及一种航天器设备视场模拟分析方法，包括步骤：a.利用三维仿真软件导入航天器设备模型，完成航天器设备视场模拟分析基础模型的建立；b.提取航天器设备视场的主点位置及姿态信息；c.在三维仿真软件中建立航天器设备视场模拟摄像机模型，给各模拟摄像机设置遮罩，完成各摄像机视场角范围的模拟；d.利用航天器设备视场的主点位置和姿态信息，将设置遮罩的各模拟摄像机加载至航天器设备视场模拟分析基础模型中，完成航天器设备视场模拟分析模型的建立；e.将三维仿真软件中模拟摄像机第一视角的二维图像导出并存放；f.对二维图像进行像素点颜色比对分析，统计除去模拟摄像机遮罩的有效区域内的设备视场被遮挡的区域和遮挡比例。

技术领域

本发明属于航天器设计技术领域，涉及航天器设备布局后的视场满足情况的验证方法，具体涉及一种航天器设备视场模拟分析方法，用于对航天器设备视场被遮挡区域和被遮挡率的快速分析与计算。

背景技术

航天器上配置光学敏感器、测控天线、雷达等设备，用于姿态测量、通信、测距等，这些设备要求指定方向的一定角度范围不能有其他物体遮挡，否则会影响航天器的正常工作。对这类设备进行视场满足情况分析，是航天器的构型布局设计的重要组成部分。目前航天器的三维设计是基于ProE(新版的改称为Creo)、Catia等三维设计软件进行的，使用这类软件进行视场分析时，依靠设计师采用静态的三维模型分析方法，在三维设计软件中装配航天器的舱体模型和设备模型，加载设备的视锥模型，该视锥模型要足够大，能够覆盖到整个航天的边缘，由设计师依靠视觉的观察，人工判断视场视锥模型与其他设备的干涉情况。这种方法主要有以下缺点：依靠设计师视觉判断，在分析单个设备视场时，需要将其他设备的视锥模型隐藏，每个视场均需要设计师做大量的转动、缩放模型操作，从各个角度观察干涉情况，并手动截图记录，效率低，无法做到批量、自动化的分析工作，该方法无法给出视场被遮挡的准确区域和被遮挡率的比例。对于空间站类型的大型航天器，由多个航天器组合而成，每个航天器的视场设备数量多，组合体构型多，每种新的组合体构型都需要重新分析所有设备视场的满足情况，人工分析的工作量大、效率低、出错率高。

因此，急需一种方法，实现航天器设备视场自动化地快速分析与计算。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够实现航天器设备视场自动化快速分析与计算的航天器设备视场模拟分析方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种航天器设备视场模拟分析方法，包括以下步骤：

a.利用三维仿真软件导入由三维建模软件建好的航天器设备模型，完成航天器设备视场模拟分析基础模型的建立；

b.提取航天器设备视场的主点位置及姿态信息；

c.在三维仿真软件中建立各类航天器设备视场模拟摄像机模型，并给各模拟摄像机设置遮罩，完成各摄像机视场角范围的模拟；

d.利用提取的航天器设备视场的主点位置和姿态信息，将设置遮罩的各模拟摄像机加载至航天器设备视场模拟分析基础模型中，完成航天器设备视场模拟分析模型的建立；

e.将三维仿真软件中所有模拟摄像机第一视角的二维图像导出并存放；

f.对所述二维图像进行像素点颜色比对分析，统计除去各模拟摄像机遮罩的有效区域内的设备视场被遮挡的区域和遮挡比例。

根据本发明的一个方面，在所述a步骤中，三维仿真软件中导入的航天器设备模型只保留外形信息。

根据本发明的一个方面，在所述b步骤中，通过三维建模软件导出航天器设备视场主点坐标系相对于航天器舱体原点坐标系的转换关系，从而获取航天器设备视场的主点位置及姿态信息。

根据本发明的一个方面，各航天器设备视场主点位置信息由3个浮点数定义，各航天器设备视场主点姿态信息由9个浮点数定义。