真实空间(太空)环境仿真对于人类航天活动具有重要研究意义。近地空间环境三维建模与可视化技术是其中一项关键技术,属于前沿性的研究领域。本文重点对此项技术进行了研究,主要成果如下: 1.初步解决了近地空间环境各要素的三维建模与生成问题 (1) 提出了一种符合人眼观察星空生理习惯的星空景象生成方法。依据星等将恒星分为点状和面状Billboard以不同大小、不同颜色分别进行绘制;采用空间八叉树为恒星建立空间索引,实现快速可见性判断。 (2) 对全球地形表面的LOD建模技术进行了探讨。实现了基于椭球面的地球三维LOD模型;提出一种基于海量数据的全球地形连续LOD算法——SROAM。 (3) 形成了基于等值面和基于体绘制的空间环境要素可视化方法;提出了基于简化模型的大气效果绘制算法,避免了复杂的物理计算,提高了绘制效率。 (4) 设计了一种空间目标三维几何与行为一体化建模语言GBML,较好地解决复杂航天器三维建模过程中的几何参数与行为参数的表示问题;并开发了模型读取和显示Com组件。 2.设计并实现了一个通用的近地空间环境三维可视化引擎——NESE-3D (1) 综合利用背面剔除、视见体裁减、地球遮挡剔除、屏幕空间剔除等多种剔除算法保证引擎3D场景绘制的实时性。 (2) 采用了独特的引擎对象控制技术,提出了基于球面插值(SLERP)的连续视点切换算法,使得场景视点切换保持流畅、连贯。 (3) 设计了引擎脚本描述方法,解决了脚本驱动控制过程中遇到的技术难题。 3.实现了基于HLA的分布式近地空间环境可视化。 4.经算法集成,建立了一个功能较强,效果良好、性能稳定的近地空间环境综合仿真演示平台——Space Eye 2005。