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随着虚拟试验技术的发展,大气环境作为综合自然环境(Synthetic Natural Environment,SNE)的重要组成部分,其建模与仿真技术已经成为国内外虚拟试验领域的一项重要技术。本课题的目的是构建航空空间(高度0-20km)和临近空间(20km-100km)范围内的虚拟大气环境资源。为虚拟试验提供包括温度、压强、大气密度、一些大气组成成分等大气环境要素的符合SEDRIS(综合环境数据表示与交换规范)的虚拟大气环境资源,能够为哈工大测控所开发的联合试验平台提供虚拟试验0-100km高度范围的虚拟大气环境试验资源,对于提高虚拟试验的逼真度和扩展虚拟大气环境资源的应用空间具有重要意义。本文针对航空航天虚拟试验应用中对虚拟大气环境的需求,并为了改进之前大气环境资源使用不便利且操作复杂以及空间范围较小的不足,设计了0-100km空间范围虚拟大气环境资源构建的总体方案,开展了大气环境建模的研究。对于航空空间,沿用了基于MM5(Mesoscale Model Version 5)模型构建大气环境的思路,开发了Linux版本的运行配置软件,使MM5中尺度大气模式运行流程的操作简化,提高数据生成效率。此外,对NRLMSISE-00等大气模型进行研究,在原有大气环境要素的基础上增加大气密度和一些大气组成成分的要素;对于临近空间,提出基于TIMED卫星上SABER探测器原始大气环境数据进行大气环境资源构建的方法,通过数据预处理、插值算法计算等步骤进行临近空间大气环境资源的构建。为了完整和清晰的大气环境数据表达以及通用无损的数据交换,对SEDRIS相关技术进行研究,将大气数据表示为符合SEDRIS的STF格式数据。基于以上课题相关技术与方法的研究,设计了0-100km虚拟大气环境资源构建的总体方案,给出了课题实现的总体需求分析,并根据需求分析开发了MM5模式配置运行控制软件、航空空间大气数据生成软件、临近空间虚拟大气环境资源构建软件、虚拟大气环境资源合成服务软件等相关软件。利用面向对象的思想,设计了各个软件的静态模型和动态模型,在Qt Creator及Visual Studio平台上设计开发了各个软件,并对软件的功能进行测试。利用实验室的联合试验平台和某单位的虚拟试验平台进行了应用验证,能够为虚拟试验提供大气环境资源,表明方案设计合理,符合课题的0-100km虚拟大气环境资源构建的需求。