专利名称：卫星探测全球电磁环境可视化描述方法
技术领域：
本发明涉及电磁环境可视化描述领域，尤其是一种卫星探测全球电磁环境可视化描述方法。
背景技术：
可视化技术是20世纪80年代兴起的一种技术，其含义是将复杂的数据以人们易理解和接受的图形(图像)的形式在高度沉浸感的显示环境中展现出来，为人们提供了与数据计算和模拟的视觉交互的手段。电磁环境的可视化就是对各种电磁信号的类型、属性和分布情况进行分析，并利用图形、分析报告等可视化方法将电磁态势表现出来。在现阶段关于电磁环境仿真与可视化的研究中，较多的是对仿真系统框架的设计 和算法的改进和实现方面的研究，关于大范围复杂电磁环境的可视化描述方面涉及的较少，尤其是针对卫星探测全球电磁环境可视化描述技术领域的科技文献仍是空白的。虽然说卫星探测全球电磁环境可视化描述的基本原理与传统电磁环境可视化的基本原理相同，但是也有差别。在传统电磁环境可视化研究中，都是对指定区域的电磁环境进行描述，电磁环境建模区域相对固定，因此可以用地理坐标为基准进行电磁环境仿真和可视化研究。而除地球同步轨道卫星外的所有卫星相对地球都是处于时刻运动的状态，其探测范围也时刻改变，传统的建模区域固定、以地理坐标为基准的电磁环境可视化描述方法不再适用。因此至今还没有人提出一种适合于卫星探测全球电磁环境可视化描述的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于卫星探测全球电磁环境可视化描述的方法，以满足现代和未来大范围电磁环境可视化要求的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，该方法包括下列顺序的步骤(I)定义时间信息，将时间轴作为电磁环境可视化系统的基准；(2)根据时间信息和卫星运行轨道信息，判断卫星探测地球覆盖区域，并将该覆盖区域在二维平面进行可视化显示；(3)根据卫星探测地球覆盖区域信息和地面电磁辐射源信息，判断地球覆盖区域内电磁辐射源情况，即根据地面覆盖区域进行点的包含性检验；(4)根据电磁辐射源情况，进行卫星探测全球电磁环境可视化显示。由上述技术方案可知，本发明以时间信息作为电磁环境描述的基准，将时间信息存于数据库中，在电磁环境要素参数的基础上加入时间信息记录，以判定卫星探测区域电磁环境情况，从而打破了传统的以地理坐标为基准的对固定区域电磁环境进行描述的方法不适用于卫星探测全球电磁环境可视化的局限，达到卫星探测全球电磁环境的实时可视化描述。
图I是本发明中时间/[目息工作流程图；图2是本发明中地球覆盖区域精度距离计算图；图3是本发明中覆盖区域椭圆变形图；图4是本发明中卫星探测地面区域二维显示图；图5是本发明中点的包含性检验示意图；图6是本发明中可视化流程流程图；图7 (a)是辐射源分布态势图；图7(13)、((3)是卫星探测全球电磁环境动态显示图； 图7(d)是空间电磁能量分布态势图。
具体实施例方式一种卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，该方法包括下列顺序的步骤(I)定义时间信息，将时间轴作为电磁环境可视化系统的基准；(2)根据时间信息和卫星运行轨道信息，判断卫星探测地球覆盖区域，并将该覆盖区域在二维平面进行可视化显示；(3)根据卫星探测地球覆盖区域信息和地面电磁辐射源信息，判断地球覆盖区域内电磁辐射源情况，即根据地面覆盖区域进行点的包含性检验；(4)根据电磁辐射源情况，进行卫星探测全球电磁环境可视化显示。一、时间基准的确定由于卫星处于围绕地球运转的状态，因此卫星探测区域时刻改变，即电磁环境处于时变状态，传统的以地理坐标为基准对固定区域电磁环境进行描述的方法，已经不再适用于卫星探测全球电磁环境可视化系统，为此本发明以时间信息为基准对卫星探测全球电磁环境进行可视化描述。在全球电磁环境可视化描述中，时间信息以时间轴为基准，包含于数据库中，在电磁环境要素参数的基础上加入时间信息记录，以判定卫星探测区域电磁环境情况。时间信息工作流程如图I所示。以时间为基准，所述的时间信息是指时间轴、成员、成员时间和消息，以下对各个时间信息进行定义时间轴是一个单调有序的时间值序列，在电磁环境可视化描述中，以系统总模型的时间为时间轴，仿真时间沿着时间轴向前流动；成员是指被仿真的对象；成员时间是指一个指定的成员在时间轴上的当前值，它是成员的仿真时间；消息卫星探测全球电磁环境可视化描述系统中协调时间的方式是通过相互发送“消息”来进行的。二、地面覆盖区域平面显示在将地球以平面图形式展示的过程中，由于各纬度在实际地球中的长度并不一样，而平面图呈长方体状，各纬度等长，因此平面地图是地球表面近似的展示结果。为了更加准确的描述卫星探测覆盖区域，在可视化仿真的过程中必须进行坐标转换以满足不同纬度地区在平面图中的近似。本发明在覆盖区域坐标转换的过程中采用等距圆柱投影。等距圆柱投影又称方格投影，是假想球面与圆筒面相切于赤道，赤道为没有变形的线。在等距圆柱投影中，经距和纬距相等，经纬线成正方形网格。所以，等距圆柱投影的关系为
权利要求
1.一种卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，该方法包括下列顺序的步骤 (1)定义时间信息，将时间轴作为电磁环境可视化系统的基准； (2)根据时间信息和卫星运行轨道信息，判断卫星探测地球覆盖区域，并将该覆盖区域在二维平面进行可视化显示； (3)根据卫星探测地球覆盖区域信息和地面电磁辐射源信息，判断地球覆盖区域内电磁辐射源情况，即根据地面覆盖区域进行点的包含性检验； (4)根据电磁辐射源情况，进行卫星探测全球电磁环境可视化显示。
2.根据权利要求I所述的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，其特征在于所述的时间信息是指时间轴、成员、成员时间和消息，以下对各个时间信息进行定义 时间轴是一个单调有序的时间值序列，在电磁环境可视化描述中，以系统总模型的时间为时间轴，仿真时间沿着时间轴向前流动； 成员是指被仿真的对象； 成员时间是指一个指定的成员在时间轴上的当前值，它是成员的仿真时间； 消息卫星探测全球电磁环境可视化描述系统中协调时间的方式是通过相互发送“消息”来进行的。
3.根据权利要求I所述的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，其特征在于所述的步骤(2)中的地球覆盖区域平面显示，按如下过程进行 根据航天器轨道六要素，星下点的地心纬度炉和经度、可表示为
4.根据权利要求I所述的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，其特征在于所述的步骤(3)中的点的包含性检验，即方位判断检验方法，按如下过程进行 在卫星瞬时覆盖区边缘上等间隔取n个点{(木，(4，炉2)，U3, (P3)---(4，A)}，将每个点的经纬度存入数组； 将电磁辐射源位置经纬度信息￠4, )与数组中的点进行比较，若这n个点中存在四个点
5.根据权利要求I所述的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，其特征在于所述的电磁环境可视化显示方法，其中包括卫星探测全球电磁辐射源分布态势显示；卫星探测全球动态电磁环境显示；卫星探测全球电磁能量态势分布显示。
6.根据权利要求3所述的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，其特征在于根据(I)式中得到的星下点轨迹信息，结合卫星轨道高度信息计算卫星探测地面覆盖区域信息，设卫星探测有效载荷的视场为FOV，则有效载荷相对地心和有效地平线的夹角为P pov =F0V/2，相应的有效地平覆盖角dFW满足
7.根据权利要求4所述的卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，其特征在于根据(5)式中卫星探测覆盖区域形状确定等距投影的关系为，
全文摘要
本发明涉及一种卫星探测全球电磁环境可视化描述方法，该方法包括下列顺序的步骤定义时间信息，将时间轴作为电磁环境可视化系统的基准；根据时间信息和卫星运行轨道信息，判断卫星探测地球覆盖区域，并将该覆盖区域在二维平面进行可视化显示；根据卫星探测地球覆盖区域信息和地面电磁辐射源信息，判断地球覆盖区域内电磁辐射源情况；根据电磁辐射源情况进行卫星探测全球电磁环境可视化显示。本发明以时间信息作为电磁环境描述的基准，将时间信息存于数据库中，在电磁环境要素参数的基础上加入时间信息记录，以判定卫星探测区域电磁环境情况，达到卫星探测全球电磁环境的实时可视化描述。
文档编号G01V3/00GK102967885SQ201210396150
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者郝士琦, 胡以华, 吕旭光, 焦均均, 方胜良, 王勇, 陈鹏, 刘加林 申请人:中国人民解放军电子工程学院