航天器在轨运行的三维可视化仿真教材
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计1. 引言1.1 研究背景飞行器的性能在飞行过程中起着至关重要的作用。
为了更好地了解和优化飞行器性能，研究人员需要开发一种能够实时监测和展示飞行器性能的可视化仿真系统。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统正是为了满足这一需求而设计的。
在过去的研究中，虽然已经有了一些飞行器性能仿真系统，但大部分系统都存在着一些问题，比如实时性不够强、可视化效果不够直观等。
有必要对现有系统进行改进和完善，以提高飞行器性能监测和优化的效果。
通过对Prepar3D这一飞行仿真软件的深入了解和研究，可以发现其拥有丰富的飞行器模型和场景，能够为飞行器性能仿真系统的设计提供很好的基础。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统的设计和研究具有重要的研究价值和实用意义。
1.2 研究意义飞行器性能可视化仿真系统的设计具有重要的研究意义。
通过该系统可以实现飞行器性能的实时监测与评估，帮助飞行员更好地掌握飞行器的状态和性能，提高飞行安全性和效率。
该系统可以用于飞行器设计与优化，通过模拟不同参数对飞行器性能的影响，为设计者提供重要参考，优化飞行器结构和飞行参数，提高性能表现。
飞行器性能可视化仿真系统还可以用于飞行器故障诊断与预防，通过监测飞行器各个系统的性能数据，及时发现故障并采取措施修复，保障飞行器的安全飞行。
设计和实现基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统具有重要的实际应用价值和研究意义。
1.3 研究目的飞行器性能可视化仿真系统的设计旨在实现对飞行器性能的准确评估和可视化展示，以帮助飞行器设计师和工程师更好地了解飞行器的性能特征和优化设计方向。
具体研究目的包括：1. 提高飞行器设计效率和性能：通过对飞行器的性能进行实时监测和分析，设计师和工程师可以快速了解飞行器的飞行特性，从而及时调整设计方案，提高飞行器的性能和稳定性。
2. 实现飞行器性能可视化：通过引入可视化算法和技术，将飞行器的数据进行可视化展示，使用户能够直观地了解飞行器的性能指标，提高对飞行器性能的理解和分析能力。
航天任务实时3维可视化仿真
在 航天任 务 中 ， 通 过 各 种 数 据 判 断航 天器 要 姿 态 、 动方 式 、 要 部 件 工作 状况 、 运 重 测控 事 件 的 进展， 只有靠 经验 丰富 的技术 分 析人 员才 能完 成 ， 而且存 在相 当大 的时 延Ｌ 。大量 的 信息 以数 据形 １ ］ 式 显示 ， 直观 形 象 ， 利 于 指 挥 、 术 人 员 快速 不 不 技
摘 要 ： 出 了基 于 对 象层 次 结 构 的 ３维 几 何 模 型和 运 动模 型建 模 方 法 ， 决 了复 杂 航 天 器 建 模 过 程 中 的几 何 提 解 形 状 的表 示 问题 ， 且 实 现 了航 天 器 运 动特 性 的 表达 与航 天 器 内部 部 件 的运 动建 模 ； 实 现 航 天 任 务 ３维 可 并 对 视 化 仿 真 所 涉 及 到 的软 件 框 架 、 术 方 法等 作 了详 细 的论 述 。最 后 ， 出 了 应 用 该 技 术 建 立 的 软 件 在 实 际 应 技 给
ｔ ｅｏ ｊｃ ｉｒ ｒｈｅ ｌ ｔｕ ｔ ｒ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ ｈ ｂｅ ｔｈｅａ ｅ ｉａ ｒ ｃｕ ｅｗａ ｒｓｎ ｅ ．Ｔｈ ｎ ｔｅｐ ｐ ｒｅ ｐ ｔａｅ ｎｔ ｅｔｅ ｎ ｌｇ ｎ ｔｏ ｒ ｓ ｅ ｈ ａ ｅ ｘ ａｉｔｄｏ ｈ ｅ ｈ ｏｃ Ｙａ ｄｍｅｈ ｄｉ ｏ － ’ ｎ
的数据结 构来 描述 各类航 天器 的外 形及 其 运 动特
性 ， 该 数 据 结 构 的 基础 上 对 各 种 航 天 器进 行 ３ 在 维重 建 。
１ １ 基 本 原 理 ．
对象层 次 建模 方 法 借 鉴 了面 向对 象 的思 想 ，
分析判 断 和决 策 。 因此 ， 发达 国家 纷 纷 将 可 视 化 基本 原理 可以概 括为 以下几 点 。 仿真 技术 引入 航 天 领 域 ， 用可 视化 这 种 人 们 最 利
航天任务实时3维可视化仿真
航天任务实时3维可视化仿真
蓝朝桢;陈景伟;李建胜;徐青
【期刊名称】《测绘科学技术学报》
【年(卷),期】2007(024)001
【摘要】提出了基于对象层次结构的3维几何模型和运动模型建模方法,解决了复杂航天器建模过程中的几何形状的表示问题,并且实现了航天器运动特性的表达与
航天器内部部件的运动建模;对实现航天任务3维可视化仿真所涉及到的软件框架、技术方法等作了详细的论述.最后,给出了应用该技术建立的软件在实际应用中的几
组试验结果.这些结果表明这项技术能为航天任务的顺利完成提供较好的可视化保障,可以广泛应用于各种航天任务.
【总页数】5页(P47-50，封底)
【作者】蓝朝桢;陈景伟;李建胜;徐青
【作者单位】信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052;信息工程大学,测绘学院,
河南,郑州,450052;信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052;信息工程大学,测绘
学院,河南,郑州,450052
【正文语种】中文
【中图分类】P2
【相关文献】
1.航天任务执行可视化管理系统设计与仿真 [J], 王香能;易先清
2.实时数据驱动技术在航天任务评估中的应用 [J], 刘波;李静;朱金慧
3.基于STK的弹箭半实物飞行实时可视化仿真 [J], 纪录; 吴国东; 王志军; 尹建平; 刘亚昆
4.复杂系统实时仿真的可视化建模方法研究 [J], 李艳红;唐成师;赵吕懿;胡启鹏;柴娟芳;姚新宇
5.复杂系统实时仿真的可视化建模方法研究 [J], 李艳红;唐成师;赵吕懿;胡启鹏;柴娟芳;姚新宇
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航天任务执行可视化管理系统设计与仿真_王香能
第9卷 第20期 2009年10月1671-1819(2009)20-6230-05科 学 技 术 与 工 程Sc i ence T echno l ogy and Eng i neer i ngV ol 19 N o 120 O ct.2009Z 2009 Sci 1T ech 1Engng 1航天任务执行可视化管理系统设计与仿真王香能 易先清*(国防科学技术大学信息系统与管理学院,长沙410073)摘 要 航天任务执行可视化管理系统可以通过管理航天资源的静态属性信息和任务执行过程中产生的动态执行信息,实现对任务的执行过程进行动态可视化展现,为航天任务的管理提供辅助支持。
提出了一种实现航天任务执行可视化管理系统的方案(VC+STK /Connect 模块),并介绍了STK /Connec t 模块的相关功能。
先对系统的结构进行设计,然后详细设计并实现了系统的功能。
最后选取适当场景、设置航天资源及相应的航天任务对系统进行仿真验证,系统达到了良好的运行效果,具有一定的应用价值。
关键词 卫星仿真工具箱 航天任务 执行 可视化 仿真中图法分类号 TP391.9; 文献标志码A2009年7月7日收到国家科技支撑计划项目(2008BAK52B 02-01)资助第一作者简介:王香能(1984)),安徽滁州人,硕士研究生,研究方向:信息系统设计。
*通信作者简介:易先清(1966)),湖南常德人,副教授,博士,研究方向:指挥信息系统设计。
某些应急事件(如:汶川地震)发生后,需要多个单位或组织利用有效的信息来应对处理突发事件。
这些信息中的一部分需要利用航天资源应急获取得到,如震后的交通设施、建筑物损毁情况等。
有限的航天资源、繁多的任务、需求的时效性等情况,都需要对航天应急获取任务进行合理高效地管理。
建立航天任务执行可视化管理系统可以通过管理航天资源的静态属性信息和任务执行过程中产生的动态执行信息,实现对任务的执行过程进行可视化管理,为航天任务的管理提供辅助支持。
地球卫星三维运行轨道MATLAB仿真
地球卫星三维运行轨道MATLAB 仿真1、问题的描述轨道上运行的地球卫星，根据牛顿第二定律F=ma 以及万有引力定律3E F=-GmM *r/r ，可得3E a=-GM *r/r ，即3E 3E 3E x''= -GM *x/r y''= -GM *y/r ;z''= -GM *z/r ⎧⎪⎨⎪⎩ （1）式中，（x ，y ，z ）表示卫星的三维坐标，为-1122G=6.672*10(N m /kg )•引力常数，24E M =5.97*10(kg)是地球的质量。
假定卫星的三个方向的初始位置和速度如下[x(0),y(0),z(0),x'(0),y'(0),z'(0)]=[2043922.17 8186504.63 4343461.71 -5379.54 -407.10 3516.05]。
该卫星轨道求解过程实际上是求解一个二阶常微分方程，可首先将该方程转换为一阶常微分方程，令T X=[x,y,z,x',y',z']，故公式（1）可转化为3E (4)(5)(6)X'() ==-GM /r (1)(2)(3)X X X t A A X A X A X ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥*⎢⎥⎢⎥*⎢⎥*⎣⎦ （2）初始条件即为X(0)=[2043922.17 8186504.63 4343461.71 -5379.54 -407.10 3516.05]。
2、MATLAB 仿真代码分两段程序：（1）子程序将二阶微分方程转换为一阶微分方程，代码如下 function fy=vdp(t,x)r=x(1)^2+x(2)^2+x(3)^2;G=3.986005e14;A=-G/r^(3/2);fy=[x(4)x(5)x(6)A*x(1)A*x(2)A*x(3)];End（2）主程序如下，注意：为更好地查看卫星轨道与地球的相对位置关系，此处将地球模型图的绘制代码一并给出clear allclose allclcy0=[2043922.166765 8186504.631471 4343461.714791 -5379.544693 -407.095342 3516.052656];[t,result]=ode45(@vdp,[0:1:9000],y0);x=result(:,1);y=result(:,2);z=result(:,3);[X,Y,Z]=sphere(200);RE=0.64e7;X=RE*X;Y=RE*Y;Z=RE*Z;figure(1)hold ongrid onmesh(X,Y,Z)%绘制地球plot3(x,y,z)%绘制卫星轨道仿真结果如下（给出两张图）：-10-8-6-4-202468x 106-101x 107-8-6-4-202468x 1067-8-6-4-202468。
基于STK的航天器轨道仿真与设计
《基于 STK 的航天器轨道仿真与设计》课程设计报告班级 ： 341511班组长 ：王楷组 员 ：邹希、赵俊杰、聂秋华日期 ： 2007年 12月 20日目录一、介绍STK的应用背景和主要功能................................- 1 -1. STK 应用背景............................................................................................. 1 2. STK 主要功能............................................................................................. 1 二、嫦娥奔月的设计过程.........................................- 2 -1．各国的探月计划............................................................................................ 2 2．设计要求....................................................................................................... 4 3. 设计思路..................................................................................................... 5 4. 设计中使用的参数...................................................................................... 5 5. 地球停泊轨道分析与设计.......................................................................... 5 6. 地月转移轨道分析与设计.......................................................................... 5 三、基于STK模型描述语言的航天器三维造型及动画制作.............. - 13 -1. STK/VO 模块简介.................................................................................... 13 2. STK/VO 设计要求.................................................................................... 13 3. STK/VO 设计模型选择............................................................................ 13 4. 中巴地球资源卫星简介............................................................................ 14 5. 中巴地球资源卫星模型设计.................................................................... 14 6. 动画制作................................................................................................... 16 四、收获与体会 ............................................... - 17 -五、参考文献 ................................................. - 17 -六、成员分工 ................................................. - 17 -一、介绍 STK 的应用背景和主要功能1. STK 应用背景STK 软件的全称是 Satellite Tool Kit （卫星仿真工具包）， 是由美国 AGI公司开发， 并在航天工业领先的商业化分析软件。
基于航天飞行器仿真的三维动态演示系统
基于航天飞行器仿真的三维动态演示系统
张炎;薛亮
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2004(21)7
【摘要】介绍基于航天飞行器仿真的三维动态演示系统的开发背景、意义以及系统的具体实现方法.介绍了开发所需要的建模软件MultiGen Creator和仿真软件Vega.并使用MultiGen Creator建立了三维模型(火箭、航天飞行器以及发射场、着陆场和地球);使用Vega创建了仿真的环境(包括载入三维模型、云层、雾和火焰等特殊效果).最后在Windows 2000下,采用Visual C++ 6.0平台,根据实际的导航模型产生的位置和姿态数据驱动航天飞行器模型,实时更新飞行场景,仿真飞行的整个过程,实现全过程的3D图形化显示.
【总页数】4页(P132-135)
【作者】张炎;薛亮
【作者单位】航天医学工程研究所,北京,100094;航天医学工程研究所,北
京,100094
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于Anylogic的航站楼离港旅客流程三维动态仿真 [J], 张龙财;张浩;杨露露;狄亚平
2.基于3DS MAX的注塑模三维动态演示系统研究 [J], 张冲;董定福
3.基于体感交互的藏族舞蹈三维动态演示系统 [J], 葛乾坤;次旦拉姆
4.基于数字技术的某型发动机三维动态仿真开发 [J], 王小龙;孙付春;陈顺洪;李爽
5.中科院力学所研发“抗震救灾三维动态信息管理及演示系统” [J], 许轩
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基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计【摘要】本文根据大纲要求，围绕基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计展开讨论。
引言部分涉及背景介绍和研究意义，介绍了该系统设计的背景和实际应用意义。
正文部分分别介绍了Prepar3D软件概述、飞行器性能仿真技术、系统设计需求分析、系统整体架构以及功能模块设计等内容。
系统整体架构和功能模块设计部分详细阐述了系统的设计理念和实现方法。
结论部分对设计成果进行总结，并展望了未来的发展方向。
通过本文的研究，可以有效地提升飞行器性能仿真系统的可视化表现，并为飞行器设计和测试领域提供更加有效的工具和支持。
【关键词】Prepar3D, 飞行器, 性能可视化, 仿真系统, 设计, 系统概述, 技术, 需求分析, 架构, 功能模块, 成果总结, 展望, 研究意义, 引言, 正文, 结论.1. 引言1.1 背景介绍飞行器性能可视化仿真系统是一种用于模拟飞行器在不同情况下的性能表现的技术。
随着航空航天技术的不断发展，飞行器性能仿真在飞行器设计、测试和训练领域中起着越来越重要的作用。
通过对飞行器的性能进行仿真分析，可以帮助设计人员更好地了解飞行器在不同环境条件下的表现，优化设计方案，降低飞行风险。
Prepar3D是一款专业的飞行模拟软件，具有高度逼真的航空环境模拟功能，广泛应用于飞行员培训、模拟飞行比赛等领域。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统可以利用其强大的功能和现有的飞行器模型库，快速实现飞行器性能仿真的目的。
通过系统设计与开发，可以提供更加直观、准确的飞行器性能仿真结果，帮助用户全面了解飞行器的飞行特性，为飞行器设计与训练提供有力支持。
1.2 研究意义飞行器性能可视化仿真系统设计在航空领域具有重要的研究意义。
通过模拟飞行器的性能参数，可以帮助飞行员更好地理解飞行器在不同环境下的飞行性能，提高飞行员的操作技能和飞行安全性。
飞行器性能仿真技术可以有效提高飞行器的设计和优化效率，减少试飞测试次数和成本。
空间态势中航天器轨道的可视化方法
Abstract: To improve reality of space scene and represent moving trend of spacecrafts， the visualization algorithm of spacecraft orbit was brought forward． Firstly， the calculation method based on IAU2006 precessionnutation model was put forward to achieve high precision． Secondly， for calculating many points on many orbits simultaneously， the balance search tree and nutation approximate technique were applied to improve efficiency． Finally， the rendering methods for J2000． 0 conventional inertial system and terrestrial reference system were designed to achieve different display effect． The orbit visualization module implemented has been applied to space situation system successfully． Key words: spacecraft orbit; IAU2006; precessionnutation model; visualization; space situation
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计一、引言二、系统设计1. 系统架构基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统的架构主要包括三个部分：飞行器模型、性能数据计算模块和可视化界面。
飞行器模型以及性能数据计算模块是系统的核心部分，它们负责对飞行器进行建模和性能计算。
可视化界面则是用户与系统进行交互的窗口。
2. 飞行器模型飞行器模型是系统中最核心的部分，它直接决定了系统的仿真精度。
飞行器模型包括飞行器的外形、质量、气动特性等，这些都是影响飞行器性能的重要因素。
在基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统中，飞行器模型是通过插件的方式进行实现的。
Prepar3D提供了丰富的插件接口，开发者可以利用这些接口对飞行器模型进行定制，满足不同的需求。
开发者可以根据飞行器的具体类型（民航飞机、军用飞机、无人机等）进行开发，从而使飞行器模型更符合实际情况。
3. 性能数据计算模块性能数据计算模块是系统中另一个核心部分，它负责对飞行器的性能进行计算。
性能数据计算模块需要具备对飞行器进行运动学和动力学分析的能力，以及对不同飞行阶段（起飞、巡航、着陆等）进行性能评估的能力。
在基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统中，性能数据计算模块是通过编程的方式进行实现的。
开发者可以利用Prepar3D提供的SDK，结合飞行器模型的相关数据，编写相应的运动学和动力学计算程序，实现对飞行器性能的实时评估。
4. 可视化界面可视化界面是系统中用户与系统进行交互的窗口，它需要直观、友好地展示飞行器的性能数据，以及能够提供相关操作功能。
在基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统中，可视化界面一般是以图形化界面的形式进行实现的。
开发者可以利用Prepar3D提供的UI组件开发相关界面，从而使用户能够方便地与系统进行交互。
三、系统实现飞行器模型的实现需要对飞行器的相关数据进行建模，并将其与Prepar3D进行集成。
航天器飞行及测控过程可视化系统设计与实现
文 章 编 号 ：０６— ３ ８ ２ １ ） ８— ０ ２— ６ １０ ９ ４ （０ ０ ０ ０ ２ ０
计
算
机
仿
真
２１年８ ００ 月
航 天 器 飞 行 及 测 控 过 程 可 视 化 系 统 设 计 与 实 现
程 委， 李 酒泉 ７ ２ ５ ３ ７０） 摘要： 针对航天器飞行及测控过程可视化问题 ， 系统在设计、 发射 、 运行管理 、 作战分析 等各个阶段都起着重要的作用。为了
Ｐ ｍｅ ａ ｄ Ｏ ｅ ＧＬ，ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｄ ｓｇ ｓ ａ ｄ ｉ ｌｍｅ ｔ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｉｕ ｌ ｓ ｌｔ ｎ ｏ ｐ ｃ ｃａ ｔｍｏｉｎ ａ ｄ ｉ ｒ ｎ ｐ ｎ ｈ ａ ｅ ｅ ｉ ｎ ｍｐ ｅ ｎｓ ｈ ｙ ｔ ｍ ｆ ｖｓ ａ ｉ ａ ｉ ｆ ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ｎ ｍｕ ｏ ｔ ｎ ｏ ＴＩ ＇ ＆Ｃ，ｗｈｃ ｎ ｌ ｄ ｓ ｅ ｈ ｂ ｔ ｇ ｔｅ ｍｏ ｉ ｇ ｖ ｒａｉｎ ｏ ａ ｔ ，ｓ ａ ｅ ｒｆ ａ ｄ ｓａ —ｂ ｃ ，ｄ ｓ ｌｙｎ ｐ ｃ ｃ ａｔ ｆ ｉｈ ｉｃ ｕ ｅ ｘ ｉｉ ｎ ｖｎ ａ ｔ ｆｅ ｒｈ ｐ ｃ ｃ ａｔ ｎ ｔ ｒ ａ ｋ ｉ ａ ｉ ｇ ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ｏ — ｉ ｈ ｉ ｏ ｐ
根据场景 的需要 ， 用建 模工 具 Ｃ ｅｔｒ 利 ｒ ｏ 以及各 种建模 素材 ａ 建立所需三维实体模型 ； 数学建模模块 主要 功能是根据航 天
效地组织指挥航天发 射活动 。传 统 的航 天器飞行 和测控 过
程 的显示 ， 主要是通 过对航 天器飞 行状态 的分析计算 ， 再将 航天器飞行态势和测控 过程 的主要参数 以列表 、 曲线 的方式 显示 。其缺点是航 天器 的多种参数状态无法得到全面 、 直
航天发射任务三维可视化实时仿真
航天发射任务三维可视化实时仿真
孙丰;冯朝阳;孙伟
【期刊名称】《飞行器测控学报》
【年(卷),期】2009(028)005
【摘要】根据航天发射任务的特点和任务三维可视化实时仿真需求,灵活运用多种设计模式设计实现了一个航天发射任务三维可视化仿真软件框架.该框架具有通用性强、可复用程度高、代码质量优的特点,可方便地实现备类航天发射任务的三维可视化实时仿真应用.
【总页数】5页(P9-13)
【作者】孙丰;冯朝阳;孙伟
【作者单位】中国卫星海上测控部,江苏,江阴,214431;中国卫星海上测控部,江苏,江阴,214431;总参陆航研究所,北京,101121
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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1.基于MAS的航天发射任务组织指挥效能仿真与评估研究 [J], 罗小明;贺平;惠小博
2.三维可视化技术在航天器仿真与演示系统中的应用 [J], 江友谊;李言俊;张科
3.航天器轨道仿真中的一种实时变轨仿真策略 [J], 吕卓; 张旭; 勾国斌; 闫月晖
4.美国同位素热电源航天发射任务的应急策划和准备分析 [J], 杨亚鹏; 唐玉华; 张
建岗; 王宁
5.航天发射任务有喜有忧 [J],
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航天器在轨飞行的实时可视化仿真
航天器在轨飞行的实时可视化仿真
孙毅;雷小永;戴树岭
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2009(0)S1
【摘要】以航天器在轨飞行任务的可视化仿真为目标,分析了一个由多平台组成的分布式仿真系统的框架结构,针对图像仿真软件提出了一个基于设计模式的软件结构设计方法,并在类层次级别上进行了软件的设计构造;另一方面,针对太空环境的特点,将一些先进的图形学算法应用于图像仿真,实现了地球模型的纹理加载、云层渲染以及航天器模型的阴影和高光反射效果的渲染,提高了可视化仿真的逼真度。
仿真结果表明,该航天器在轨飞行任务的可视化仿真方案完全可行。
【总页数】5页(P124-127)
【作者】孙毅;雷小永;戴树岭
【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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1.航天器轨道仿真中的一种实时变轨仿真策略
2.基于ARM的实时可视化无人机飞行仿真系统
3.在轨航天器遥测系统信号的实时检测仿真研究
4.基于STK的弹箭半实物飞行实时可视化仿真
5.基于Flightgear模拟器的实时可视化飞行仿真系统
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面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统
面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统吴剑威;崔继文;史士财;谭久彬【摘要】为了避免空间伴飞机器人末端探测器与自身载体或者与待测航天器之间发生碰撞,在实际进行在轨测量之前,需要对其末端探测器轨迹规划方法进行充分的三维图形仿真.针对现有空间机器人地面仿真系统不能可视化的问题,设计了一种基于虚拟现实技术的三维仿真系统.首先,建立了基于Open Inventor的空间机器人三维实体几何模型,并构建反应空间机器人逻辑位置的三维仿真场景.然后,基于数据传输技术和构建的三维仿真场景建立了空间机器人可视化三维仿真系统.最后,建立空间机器人运动学模型并对空间机器人末端执行器跟踪的圆弧轨迹进行规划.仿真结果表明,利用该系统可直观得到空间机器人的运动过程以及空间机器人载体的运动特性,有利于空间机器人的轨迹规划和控制算法的仿真研究,可避免因不当轨迹规划而造成空间机器人发生碰撞.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2015(047)002【总页数】5页(P50-54)【关键词】伴飞机器人;在轨测量;地面仿真;虚拟现实;轨迹规划【作者】吴剑威;崔继文;史士财;谭久彬【作者单位】哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,150080哈尔滨;哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,150080哈尔滨;机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学),150080哈尔滨;哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,150080哈尔滨【正文语种】中文【中图分类】TP24随着空间技术的不断发展，对于未来航天器长寿命周期和高可靠性的要求将越发趋于严格.为保证航天器在复杂的空间环境中运行更加持久稳定，在轨检测目前已成为航天器故障诊断与威胁警告的关键技术手段.同时，在空间组装、系统升级和后勤支持等领域中，在轨检测技术也具有非常广泛的需求［1］.美国的多项研究计划如 XSS 计划［2］、MiniAERCam计划［3］等都促进了在轨检测领域相关技术的发展.由于空间机器人在轨具有良好的机动性，并往往搭载带有传感器的多自由度机械臂系统，因此可作为待测航天器贴近与伴飞的新型检测平台，利用机械手携带的多种非接触传感器，如电磁检测传感器等，通过专门设计空间伴飞机器人的测量轨迹，可实现安全、可行、有效的近距离检测，获得特定的检测结果.根据检测任务需求，空间机械臂在轨检测过程主要包括如下4个过程:1)空间机器人系统飞行接近航天器使空间机械臂贴近待测航天器表面;2)机械臂跟踪检测轨迹并进行航天器待测表面的测量;3)完成测量任务，机械臂停靠;4)载体姿态的重稳定.为了节约能源、避免碰撞，机械臂在跟踪检测轨迹的过程中通常需要关闭载体的姿控系统使载体处于自由漂浮状态.目前很多学者对自由漂浮空间机器人末端轨迹规划方法进行了相关研究，如文献［4-9］，这些文献中对于轨迹规划方法中数学模型都是建立在简单连杆机构基础上的，方法的仿真验证也都是采用不直观的数值曲线仿真.而对于实际在轨检测的空间伴飞机器人系统，机械臂每一个连杆都具有复杂的结构，并不是简单连杆所能表示的.当机械臂末端探测器跟踪上述方法所规划的测量轨迹时，很可能造成臂杆之间或机械臂与载体之间发生碰撞.因此在机械臂所规划的运动执行之前必须利用三维图形仿真验证以保证机械臂的安全工作.另外利用三维图形仿真还可以对新提出的轨迹规划算法进行可行性验证，与单纯的数值仿真相比，仿真结果更加直观.本文基于虚拟现实方法，提出一种高真实感空间机器人三维仿真系统，该系统可实现仿真数据与虚拟环境实时交互等多种操作.1 基于虚拟现实技术的伴飞机器人模型建立虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统［10］.该技术是三维仿真领域的一个重要发展趋势，其中包含了多媒体技术、传感器设备、网络、人机接口技术、仿真技术及电脑图形设计等多个前沿技术领域，这种多个技术领域交互配合的前沿技术领域是很具有挑战性的.在机器人研究领域中虚拟现实技术通常应用于空间机器人的遥操作系统［11］.本文空间机器人三维仿真平台的开发就是基于虚拟现实技术，依靠计算机系统生成的一种模拟环境.1.1 三维实体几何模型建立三维仿真实体的整个建模过程总体来说就是对其进行详细的数学分析描述，尽量把实体信息化和数字化，这样有益于计算机程序读取分析，然后由处理器创建一个尽量贴近实体的虚拟几何模型.详细来讲此过程可分为实体建模、框架搭建、表面处理这3种不同细致程度的类型［12］.其中实体建模更符合计算机平台的需求.由于该模型是真实物体具体的计算机数字描述，因此能由内到外的表现出原实体形状，进而解决了三维实体现实感官的二维显示问题.本文以实体建模软件对空间机器人系统进行实体建模，见图1.该模型为串联机器人运动连杆结构，可以划分为7个模块.包括1个载体模块、3个双关节模块(连杆1、连杆3、连杆5)、两个臂杆模块(连杆2、连杆3)，1个末端探测器模块.图1 空间伴飞机器人实体建模1.2 定位模块建模机械臂图形仿真系统的设计中单单能实现高仿真视觉效果是远远不够的，必须还要具有实体的运动功能.在Open Inventor标准的动态虚拟仿真场景设计中，机械臂的运动是根据一系列数字化指令所产生的，而指令需要借助坐标系作为参考来实现.因此每个需要活动的实体都要有一个相应的参考点，否则运动指令不会有效.为了建立与实体运动相关的坐标系，通常采用的方法是在机械臂的旋转轴位置处引入一个定位模块.根据定位模块，使得仿真系统可以拾取运动部件参考系，从而通过指令驱动实体产生运动.定位模块虽然不是机械臂零部件，但却是必需的，一般都是轴对称或者中心对称的几何实体.仿真系统设计的定位模块见图2.该定位模块只能是通过拉伸创建实体特征.虽然从几何的角度看，旋转特征也能够建立对称实体，但是在Open Inventor环境下系统无法识别旋转特征的中心轴，从而无法建立相应的坐标系.1.3 仿真平台三维场景的建立将建立的三维实体几何模型导入Open Inventor构建的虚拟场景中，完成机器人系统逻辑位置的组装，其逻辑结构见图3.虚拟现实场景中，各实体模块逻辑位置的确定也可以说是创建场景所有基本节点的过程.本系统中每个节点分别对应机械臂的一个零部件(包括定位部件)，整体来说都是上层节点管理下层节点，而定位部件的运动坐标的参考点的确定和变换也是由这种分隔符群组节点来决定.由上述逻辑关系建立的三维仿真场景见图4.图2 定位模块建模图3 虚拟环境中机械臂组装的逻辑结构图4 基于虚拟现实技术的空间伴飞机器人三维仿真场景1.4 自由漂浮空间机器人运动学建模图5为自由漂浮空间机械臂一般模型，其中n自由度的机械臂和机械臂自身的载体航天器构成了整个平台．该系统由n+1个刚体杆组件构成．其中杆件0表示空间机器人的载体，转动关节i+1连接第i和第i+1个杆件．由空间机器人的一般模型可知，机械臂各杆件质心和机械臂末端的位置矢量可以分别为式中:ai为从关节i指向杆件i质心的位置矢量，ai∈R3;bi为从杆件i质心指向关节i+1的位置矢量，bi∈ R3．由此微分可得各杆件质心线速度为式中:v0为载体质心的线速度矢量，v0∈R3;ω0为载体质心的角速度矢量，ω0∈R3;θ为关节i的旋转角度，θ∈Rn;k为关节i旋转方向的单位矢量．图5 漂浮基空间机械臂的一般模型机械臂末端的线速度为各杆件质心角速度为机械臂末端姿态的角速度为将式(4)和式(6)写成矩阵形式，有式(7)为空间机器人的运动学方程.其中Js为与载体运动有关联的雅可比矩阵;Jsv，Jsω分别为Js关于载体速度和角速度的分块矩阵;E为单位矩阵;0m×n为m×n的零矩阵．其中定义向量r=［x，y，z］的操作 m可表达为而Jm为与机械臂运动相关的雅可比矩阵，Jmv、Jmω分别为Jm关于速度和角速度的分块矩阵．Jm与地面固定基座机器人雅可比矩阵相同，Jm可表达为2 仿真平台数据传输与存储模块设计仿真系统的通信程序采用消息机制的异步套接字阻塞与非阻塞的工作方式作为底层接口，然后按照客户端模式进行开发.如果把阻塞工作模式应用于机械臂三维仿真平台中，那么在实现I/O操作前，执行数据传输操作的通信模块不会立刻把程序运行的结果返回调用进程或者是主线进程，从而使得上层程序得到控制权，而是从始至终在进程中运行直到网络上实时仿真数据出来.例如，在客户端上接收网络传递的数据时，通常情况下程序常常采用的recv函数传递往来的数据.如果经过一段时间后，数据包仍没有通过网络传递过来，那么该客户端中的上层程序就会一直阻塞在该函数的进程中，其他模块的程序也将不会继续执行，该客户端的主线程也将会被暂停运行.不止如此，在许多情况下使用阻塞工作方式也将会影响网络通信的性能.如果采用Winsock函数的客户端在非阻塞工作模式下工作，不管网络状态如何，程序往往都立即检测并把数据传递的状态返回.另外，在采用Winsock函数传递时，不仅仅可以获得操作结果的通知，也可以通过该通知检验数据传递的正确性. 本文所建立的空间机器人三维仿真平台网络通信程序采用非阻塞工作方式，如图6所示.综合运用了消息传递与异步套接字响应机制所需具有的网络事件筛选功能，注册一些FD-WRITE、FDREAD、FD-CLOSE FD-ACCEPT等常用的网络事件，利用多线程技术尽可能减少阻塞的可能性.另外，三维仿真系统设计了本地文件存储模块.该模块主要用于离线作业和在线实时仿真运算的存储、输出、交流演示等.存储文件以文本文件保存.每次进行数据存储时，文本文件以追加的方式打开.如果是第一次存储或者原存储文件已删除，则重新创建存储文件.图6 虚拟现实三维仿真平台的网络通信客户端模块3 系统仿真仿真的任务是对机械臂末端探测器跟踪圆轨迹进行三维虚拟现实仿真.这是空间检测机器人的一种常规任务.对于空间机器人圆弧轨迹的跟踪，需要规划末端的速度.定义圆弧轨迹的圆心坐标系为{Ⅰc}，其原点定义在圆心处，圆弧轨迹位于坐标系{Ⅰc}的x，y轴所在平面内．{Ⅰc}到惯性坐标系的旋转矩阵为Tc．规划轨迹的圆周角随时间变化函数为θc(t)，如果机械臂末端跟踪轨迹为一个闭合的圆轨迹，则边界条件应满足为了满足跟踪轨迹的平滑性，·θc(t)也采用梯形规划．空间机械臂末端线速度为位置pe的微分pe，位置矢量为式中:rc为圆轨迹的半径．机械臂末端的初始笛卡尔位姿为(2.18，-0.15，0.88，-3.09，-0.52，-2.95)，初始关节角为(175°，-40°，-120°，0°，240°，5°).在跟踪的过程中令机械臂末端的姿态保持不变，圆轨迹半径rc=0.35 m，圆心坐标系到惯性系的转移矩阵为因此将末端速度pe代入1.3节的运动学模型，可规划出空间伴飞机器人末端探测器跟踪上述圆轨迹时机械臂各关节的角位移，如图7所示．上述机器人运动规划的虚拟现实三维模拟仿真如图8所示，根据该的仿真结果可以方便地看出当机械臂末端探测器实现从初始位置跟踪封闭的圆轨迹直到回到初始位置的运动后，其载体的位置和姿态并没有回到初始状态，也就是说载体的位置与姿态与机械臂末端位置没有关系，而与机械臂运动的历史有关，即呈现出典型的非完整特性［13］.根据该仿真结果，可使研发人员在空间伴飞机器人的圆测量轨迹设计、仿真中对机械臂实际工作状态(如轨迹跟踪、载体姿态变化等)得出更为直观的结果.图7 末端探测器跟踪圆轨迹时机械臂各关节的角位移图8 空间伴飞机器人对圆测量轨迹跟踪的仿真4 结论1)基于虚拟现实技术，建立了空间伴飞机器人三维实体模型，并针对模型的运动坐标系建立了模型的定位模块，构建了仿真平台的三维场景.该仿真系统可实现空间伴飞机器人在轨测量的可视化仿真.2)建立了三维仿真系统的数据传输与文件存取模块，实现在线或离线仿真时，仿真数据与图形界面的实时交互.3)基于空间机器人运动学模型对空间伴飞机器人跟踪圆轨迹进行轨迹规划，并利用本文建立的三维仿真系统对该轨迹规划进行了仿真.通过仿真可以直观地得到空间伴飞机器人跟踪圆轨迹时的运动规律，验证了三维仿真系统的有效性.参考文献［1］史建伟，蔡远文，李岩.在轨检测研究综述［J］.兵工自动化，2011，30(6):59-62，83.［2］MADISON R W.Micro-satellitebased， on-orbit servicing work at the air force research［C］//Aerospace Conference Proceedings.Big Sky，Montana:IEEE，2000:215-225.［3］FREDRICKSON S E，DURAN S，MITCHELL J D.MiniAERCam inspection robot for human space missions［C］//Space 2004 Conference and Exhibit.San Diego，California:IEEE，2004.［4］ZARAFSHAN P，ALI S，MOOSAVIAN A.Dynamics modelling and hybrid suppression control of space robots performing cooperative object manipulation ［J］.Communi-cations in Nonlinear Science and Numerical Simulation，2013，18(10):2807-2824.［5］AMIT K，PUSHPARAJ M P，SUKAVANAMA N.Trajectory control of a two DOF rigid-flexible space robot by a virtual space vehicle［J］.Robotics and Autonomous Systems，2013，61(5):473-482.［6］TORTOPIDIS I，PAPADOPOULOS E.On point-to-point motion planning for underactuated space manipulator systems［J］.Robotics and Autonomous Systems，2007，55(2):122-131.［7］HU Xiaoping，ZUO Fuyong.Research and simulation of robot trajectory planning in joint space［J］.Applied Mechanics and Materials，2012，103:372-377.［8］KANDIL A A，BADREDDIN E.A new method for direct and point-to-point robot trajectory planning in narrow spaces［C］//IEEE International Conference on Control Applications/International Symposium on Intelligent Control.St Petersburg，Russia:IEEE，2009:1738-1743.［9］徐文富，强文义，李成，等.自由漂浮空间机器人路径规划研究进展［J］.哈尔滨工业大学学报，2009，41(11):1-12.［10］邹湘军，孙健，何汉武，等.虚拟现实技术的演变发展与展望［J］.系统仿真学报，2004，16(9):1905-1909.［11］胡海鹰，李家炜，王滨，等.虚拟现实技术在机器人臂/灵巧手遥操作中的应用［J］.系统仿真学报，2004，16(10):2305-2308.［12］KANG K，TAREL J，FISHMANET R，et al.A linear dual-space approach to 3D surface reeonstruction from occluding contoursusing algebraic surface［C］//Proceedings of International Conference on Computer Vision(ICCV).Vancouver，BC，Canada:IEEE，2009:356-364. ［13］NAKAMURA Y，MUKHERJEE R.Nonholonomic path planning ofspace robots via a bidirectional approach［J］.IEEE Transactions on Robotics and Automation，1991，7(4):500-514.。
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本科生科研训练计划项目（SRTP）项目成果项目名称：航天器在轨运行的三维可视化仿真项目负责人：林凡庆项目合作者：曲大铭侯天翔杨唤晨孙洁所在学院：空间科学与物理学院专业年级：空间科学与技术2013级山东大学（威海）大学生科技创新中心航天器在轨运行的三维可视化仿真空间科学与物理学院空间科学与技术专业林凡庆指导教师许国昌杜玉军摘要：航天器在轨运行的三维可视化程序设计是建立卫星仿真系统最基础的工作。
航天器在轨运行的三维可视化仿真有着重要的意义：它既可以使用户对卫星在轨运行情况形成生动直观、全面具体的视觉印象，又可以大大简化卫星轨道的设计过程。
本文首先构建了航天器在轨运行的三维可视化仿真程序的基本框架，然后对涉及到的关键理论与知识，如时间、坐标转换、卫星轨道理论、OpenGL图形开发库等也做了阐述，最后介绍了我们的主要工作和科研成果。
我们的主要成果是实现了卫星在轨运行的三维可视化仿真并对原有程序进行了改进。
关键词：航天器在轨运行三维可视化程序设计 OpenGLAbstract：The programmer of three-dimensional visualization on satellite in-orbiting is the utmost foundational work in establishing satellite emulation system. The three-dimensional visual simulation on satellite is of great significance: it assures that users may receive a vivid and direct-viewing and it also can greatly simplify the design process of satellite orbit.The basic frame of three-dimensional visual simulation program on satellite in-orbiting has been set up firstly. then, related essential theory and knowledge such as time system, coordinate conversation, satellite orbit, OpenGL and etc also has been introduced. Lastly, our main work and research results has been introduced. Our main achievement is that we realized the program of three-dimensional visualization on satellite in-orbiting and we improve the original program.Key words：satellite In-orbit movement 3D visualization programming OpenGL一、引言当今社会是一个信息的社会，谁掌握了信息的主动权，就意味着掌握了整个世界。
而人造卫星是当今人们准确、实时、全面的获取信息的重要手段，卫星的各项应用已经成为信息社会发展的强大动力。
而人造卫星的应用是一项高投入、高风险、长周期的活动，仿真技术由于具有可控制、可重复、经济、安全、高效的特点，在人造卫星应用领域以至整个航天领域都起到了重大的作用。
目前国际上较常用的卫星仿真软件主要有美国的Winorbit、美国Cybercom System公司研制的CPLAN和AGI公司的STK。
其中以STK功能最为强大，界面最为友好，在卫星仿真领域占有绝对领先地位。
STK功能虽然强大，但其价格昂贵，源码也不公开，无法自主扩展，并且该软件被限制了对中国的销售，所以中国不得不独立开发适于自己的卫星仿真系统[1]。
而且国内目前卫星系统的仿真软件很少，主要有一些大学开发的小型的卫星系统仿真软件，还有北京航天慧海系统仿真科技有限公司开发的Vpp-STK航天卫星仿真开发平台V4.0。
总体来说，国内目前在这个方面的技术还相当不成熟，因此研究和自主开发卫星仿真系统意义重大。
仿真可视化，就是把仿真中的数字信息变为直观的，以图形图像形式表示的，随时间和空间变化的仿真过程呈现在研究人员面前，使研究人员能够知道系统中变量之间、变量与参数之间、变量与外部环境之间的关系，直接获得系统的静态和动态特征[2]。
本文首先构建了航天器在轨运行的三维可视化仿真程序的基本框架，然后对涉及到的关键理论与知识，如时间、坐标转换、卫星轨道理论、OpenGL图形开发库等也做了阐述，最后介绍了我们的主要工作和科研成果。
二、程序设计综述（一）程序的总体框架我们根据太阳、地球、月球等天体运行的规律、人造卫星轨道理论以及常用的时间和坐标系统的转换关系，以OpenGL仿真技术为手段，在Windows平台上使用 Visual C++高级编程语言，实现卫星在轨运行的三维可视化表达的程序。
我们设计的程序的主要功能有：1. 显示地球、卫星和星空背景等空间对象运动变化过程。
2. 动态显示卫星轨迹、覆盖范围等本身不可见对象。
3. 视点变换和多场景的一致显示。
4. 在有条件的情况下，实现卫星轨道的设计与变更、轨道预报。
我们根据程序的主要功能将程序分为4个模块：数据读取和预处理、实体建模和运动建模、视景仿真驱动和三维显示输出。
图1 程序总体框架图（二）系统设计原则1.通用性和可扩展性[3]。
为了保证系统的通用性和便于对系统进行扩展和完善，采用面向对象程序设计方法；采用类和动态链接库（DLL）进行模块化设计。
2.满足实时动态的仿真要求[3]。
为满足系统实时性，仿真算法、数据通讯等要求达到一定速度。
3.结构化、标准化、可扩展的输入输出方式[3]。
4.良好的人机交互功能[3]。
采用OpenGL技术显示卫星轨道，使画面清晰、直观；允许用户随时查询、修改和保存数据；允许同时打开多个仿真窗口，可以同时对多个方案进行仿真和比较，进行分析，也可以对同一方案的不同运行阶段同时进行仿真和比较。
5.数据快速的交互能力[3]。
三、基本理论（一）OpenGL仿真技术OpenGL(Open Graphics Library)是美国高级图形和高性能计算机系统公司（SGI）开发的一套计算机图形处理系统，是图形硬件的软件接口。
由于OpenGL的优越性能，目前OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准[4]。
利用OpenGL实现三维动画的基本步骤如下：1.建模要实现三维动画, 首先在三维用户坐标系中建立运动物体的三维模型, 对于复杂的三维动画还要建立运动物体周围的三维场景。
三维模型通常采用点( Point) 、线( Line) 和多边形( Polygon) 等元素建立。
在OpenGL 中可以利用函数glBegin()和glEnd()指明一个几何元素的定义开始和结束,用glVertex3*()、glNormal3*()和glColor3*()分别指明顶点、法向量和颜色。
2.渲染渲染包括消隐、光照、材质、纹理映射等方面。
消隐就是消除被遮挡的不可见的线或面, 得到具有真实感的图形。
在OpenGL 中, 消隐是通过深度测试实现的。
消除深度缓存用函数glClear()实现, 启动深度缓存分别用函数glEnable ()实现。
为了使模型具有真实感, 必须进行光照处理, 使模型表现出明暗效果。
通常, 光源从颜色、位置、方向等方面刻画。
光源用函数glLight*()定义, 启动光照和光源都可以使用函数glEnable()实现。
在光照下, 对模型进行明暗处理, 模型就表现出明暗效果。
在OpenGL 中, 用单一颜色处理的称为平面明暗处理, 用许多不同颜色处理的称为光滑明暗处理。
设置明暗处理模式的函数为glShadeModel()。
OpenGL 用材料对光的红、绿、蓝三原色的反射率来近似定义材料的颜色，定义材质用函数glMaterial*( ) 实现。
物体的表面一般表现出一定的纹理, 在模型渲染中纹理映射也是比较重要的一方面。
3.图形变换图形变换是三维动画实现的关键一步, 只有通过图形变换,三维物体模型才能表现出运动效果。
实现物体运动, 通常要用到平移变换、旋转变换、缩放变换等, 这些变换分别用函数glTranslate*()、glRotate*()、glScale*()实现。
而且三维动画要在屏幕上显示出来, 还需要进行透视投影变换、裁剪变换、视口变换。
这些变换分别用函数gluPerspective()、glClipPlane()、glViewport()实现。
图形变换通常要用到矩阵堆栈操作。
4.交换帧缓存为了提高动画输出效率, OpenGL 采用了双缓存技术, 用函数SwapBuffers()实现交换帧缓存。
（二）时间系统和标志法常用时间系统及转换关系：1.世界时UT格林尼治零子午线处的民用时称为世界时，北京时间减去8小时即得到世界时。
世界时系统是以地球自转为基础的，为了弥补极移现象和地球自转速度的不均匀性造成的缺陷，需要在世界时UT中引入极移改正Δλ和地球自转速度的季节性改正Δ T s。
由此得到的世界时分别称为UT1和UT2。
未经改正的世界时则用UT0表示。
三者关系如下：UT1=UT0+ Δλ（1） UT2=UT0+ ΔT s（2）Δλ、Δ T s的值国际地球自传服务区（IERS）会给出。
2.国际原子时TAI以原子能级跃迁辐射频率定义的标准时间单位，取1958年1月1日世界时零时为其起算点。
国际原子时（TAI）与UT1有如下关系：（UT1-TAI)1958.0=+0.0039s （3）3.地球力学时TT在天文学中，天体的星历是要根据天体力学中的运动方程计算的，在这些天体运动方程中，时间是一个独立变量，被定义为力学时。
地球力学时取原子时的秒为其秒长，故它是一个均匀的时间系统。
地球力学时TT和国际原子时TAI有如下关系：TT=TAI+32.184s （4）时间标志法：时间标示法是指表示时间的方法。
它有别于时间系统的概念，而是建立在时间系统上的时间表达方式。
常用的时间标示法有：历法（即通用时）、儒略日及约化儒略日等[1]。
历法符合人们的生产生活习惯，但不适合于科学计算。
而儒略日（JD）则是一种采用连续数值标志时间的方法。
它是这样定义的：从公元前4713年1月1日12时开始计算的天数。
这种标志方法非常适合科学计算，并可以很方便的将不同的时间标志法联系起来。