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基于数字孪生的空间环境数据场建模与可视化方法和系统 

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申请/专利权人:中国人民解放军战略支援部队航天工程大学

摘要:本发明涉及数字孪生技术领域,具体公开了一种基于数字孪生的空间环境数据场建模与可视化方法和系统,其中,该方法包括:根据空间环境要素构建数据场,获取构建大气模型的实测数据,并根据实测数据生成预测模型;根据实测数据构建大气特性数据的集合,并将大气特性数据的集合与预测模型的预测结果进行比较,基于比较结果对预测模型进行校准;通过六面体划分数据场和动态规则立方体划分数据场的方法,对数据场进行处理并构建几何模型;根据自适应归一化和智能化分层算法,对几何模型中的数据进行预处理,生成三维数据;使用三维可视化工具,对预处理后的数据进行图形处理和渲染,将预处理后的数据转换为可视化图形信息。

主权项:1.一种基于数字孪生的空间环境数据场建模与可视化方法,其特征在于,包括:步骤S1:根据空间环境要素构建数据场,获取构建大气模型的实测数据,并根据所述实测数据生成预测模型;其中,所述空间环境要素包括:中性大气、电离层等离子体、地球基本磁场和地球辐射带;步骤S2:根据所述实测数据构建大气特性数据的集合,并将所述大气特性数据的集合与所述预测模型的预测结果进行比较,基于比较结果对所述预测模型进行校准;步骤S3:通过六面体划分数据场和动态规则立方体划分数据场的方法,对所述数据场进行处理并构建几何模型;步骤S4:根据自适应归一化和智能化分层算法,对所述几何模型中的数据进行预处理,生成三维数据;步骤S5:使用三维可视化工具,对预处理后的数据进行图形处理和渲染,将所述预处理后的数据转换为可视化图形信息;步骤S2中,对所述空间环境要素进行数值模拟,以生成用于描述所述空间环境要素的数值模式,所述数值模式包括:中性大气模式、电离层等离子体模式、地球基本磁场模式和地球辐射带模式;根据空间环境要素对地球辐射带进行建模,依据捕获粒子的空间坐标,为描述辐射带中的粒子分布,采用L,B坐标系来表示粒子位置,L为McIlwain磁壳参数,B为地磁场强度;B通过球谐展开公式计算得到: hn,mrsinmφCn,mcosmθ-Sn,msinmθ其中,gn,mr和hn,mr分别是径向分量和垂直分量的高斯系数,Cn,m和Sn,m是与角度相关的勒让德多项式系数,θ是极角,φ是方位角,r是地心距,m、n和N均是常数;所述步骤S3包括:步骤S31:根据六面体划分数据场和动态规则立方体划分数据场的方法,将所述空间环境要素进行分层,将大气特性按照垂直层次进行划分,转换成规则数据场;步骤S32:对所述数据场中的数据规律进行分析,构建新的大气模型;步骤S33:根据所述新的大气模型构建几何模型;步骤S4中,基于数据映射技术,根据所述空间环境要素数据的特性,通过智能化分层、自适应归一化将所述三维数据转换为几何数据,包括点、线、面和多边形,从而构建出数据的几何表示,以将所述几何数据进一步转换为图像数据。

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权利要求:

百度查询: 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 基于数字孪生的空间环境数据场建模与可视化方法和系统

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