航天器在轨运行与维修仿真关键技术研究——建模与虚拟人控制技术

《航天器在轨运行与维修仿真关键技术研究——建模与虚拟人控制技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据学校代号：10536学号：11108030858密级：公开长沙理工大学硕士学位论文航天器在轨运行与维修仿真关键技术研究一建模与虚拟人控制技术学位申请人姓名奎佳指导教师崮红当副熬握所在学院进簋扭墨通信王猩堂医专业名称盐簋扭廛旦量盔论文提交日期2Q!垒生三月论文答辩日期2Q!垒生至旦答辩委员会主席施苤垡塾援万方数据TheResearchonKeyTechnologiesofSpacecraftinOrbitMaintenanceSimulatiorr---ModelingandvirtualhumancontroltechnologybyLiⅥ馈B．E．fNanjin

2、gUniversityofScience&Technology)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringComputerApplicationTechnologyChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorXiaoHongguangMarch2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除

3、了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：墒粑吼oz印斗年6月，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于作者签名：导师签名：1、j晕密口，在年解密后

4、适用本授权书。2、不保密d。(请在以上相应方框内打“√”)鸯却勿砂勃日期：0曰丫年6月／日日期：2pI叩年6月1日万方数据摘要在科技飞速发展当今，国家现代技术水准的一个重要体现就是航天科技的发展。然而，随着航天器机构越来越复杂，又因其所运行环境的特殊性(距离地面高、空间辐射大、常期无重力)，对于一些特殊的航天器在执行任务后还需重新返回地面，特别是用于探索其他天体的航天器有时还得在其上登陆，其上环境更是不可预知。因此，对于航天器而言，可靠性要求显得尤为严格。所以，航天器的设计初期就应该经历各种测试，但传统的实物测试耗时长、花费大，一些复杂的空间环境更无法完全达到测试标准。另

5、外，航天器在运行过程中也会出现各种问题，但是由于其运行环境的特殊性，在对其进行维修前也得经过一系列的测试。因此，航天器的在轨运行测试与维修具有深刻的现实意义与重大的经济效益。虚拟现实技术能够虚拟仿真航天器、航天器在轨运行环境和航天器在轨维修过程。本文针对航天器在轨运行与维修仿真提出了两种仿真方法。提出了基于光线跟踪的星敏感器视景仿真方法。方法先依托三维建模技术对航天器模型与空间环境进行仿真，构建一个虚拟现实仿真环境，并实现对航天器姿态及运动轨迹的动态模拟仿真，以及航天器各个太阳能帆板构型的运动学仿真。然后通过三维场景交互技术，处理用户与三维场景之间的交互，包括自由选取缩放

6、、旋转平移3D场景等操作。最后，通过光线跟踪与碰撞检测技术，达到对星敏感器视景有效性检测的目的。实验结果表明，该方法可以很好的实现对敏感器的视场与航天器部件之间的遮挡情况、以及太阳光线一次反射后对敏感器的影响情况进行计算和分析。而且根据光照分析的实验数据，生成相关结果报告。提出了基于虚拟人控制技术的航天器在轨维修仿真方法。方法在前一章仿真航天器运行状态与运行环境的基础上，进而利用虚拟人运动控制技术，真实仿真航天器在轨维修场景中宇航员拆除故障设备、备件安装等过程中电连接器的插拔操作和机械紧固件的拆装操作，以及此过程中的设备搬运工作，并能够对整个过程进行三维画面显示。实验结果

7、表明，该方法不仅能够对航天员设备搬运路径的可行性，维修操作空间设计的可行性、航天员维修操作中的可达性、维修过程全程目视监视的可实施性给出评价，还可以通过为维修方案评价，提出维修方案设计的改进意见。关键字：航天器在轨运行；虚拟现实；光线跟踪；碰撞检测；人体逆运动；万方数据ABSTRACTIntoday’srapiddevelopmenltechnologyera。spacetechnologyhasbecome趾irmortantkidicatorofacounUy’Slevelofdevelopmentofmodemtechn