[发明专利]航天飞行器自主保障系统三维可视化软件开发

权利要求书

1.一种基于三维可视化软件的航天飞行器自主保障系统，其特征在于：所述基于三维可视化软件的航天飞行器自主保障系统包括B/S框架的搭建模块、三维实体模型信息提取及格式转换模块、三维模型的显示及其动画交互操作的加入模块和故障产品显示及透视化部件操作模块；所述软件B/S框架的搭建模块负责三维场景的显示功能；所述三维实体模型信息提取及格式转换模块负责模型关键信息的提取，从而达到轻量化模型的目的；所述三维模型的显示及其动画交互操作的加入模块负责添加模型、相机、光源以及渲染器，实现模型的翻滚、平移和缩放；所述故障产品显示及透视化部件操作模块负责故障的定位从而高亮故障系统位置，帮助用户透视化干扰部件；所述基于三维可视化软件的航天飞行器自主保障系统实现三维模型的分级显示、三维动画交互和故障定位及高亮显示；

所述的三维实体模型信息提取及格式转换模块，包括模型的轻量化和OBJ/MTL文件格式信息读取；采用STP及CGR格式文件作为中间格式，进行CATProduct及CATPart模型文件的轻量化工作；STP格式文件在不同的软件之间传递并保持良好的兼容性，所述STP格式文件包含零部件装配信息，在格式转换过程中损失信息少，这种特性在不同平台下协作，但同时也无法最大程度地压缩模型；CGR格式文件是三维设计软件CATIA的文件保存格式之一，所述CGR格式文件是一种特殊的可视化文件，所述CGR格式文件只保存了零件的外形信息，不包含任何参数化的数据；所述CGR格式文件虽然压缩了模型文件的大小，但同时也省略了模型的结构分解信息；针对所述STP格式文件和所述CGR格式文件的特点，采用所述STP格式和所述CGR格式相结合的方法显示三维模型；先将需要进行结构分解的单机模型从原模型中取出，采用所述STP格式转换，其余部分使用所述CGR格式进行轻量化处理，最后再将所述STP格式和所述CGR格式的模型文件进行拼装，从而达到模型最大程度轻量化的目的，将所述模型文件转换成OBJ/MTL格式，最后对OBJ/MTL文件进行解析，获取模型的参数信息；

所述故障产品显示及透视化部件操作模块，包括故障诊断模块、模型分解识别模块以及模型透视化模块；在所述故障诊断模块中，用户需要对发生故障的模块进行定位；通过多信号流图建模以及分支定界算法来进行故障诊断和故障定位，从而得到发生故障的部件以及功能正常的部件；通过结构化模型分解及模型转化，三维模型显示界面根据故障数据高亮显示故障系统位置；转化后的模型中保存了产品PBS编码-区域模型的映射字典；Django后端根据URL请求参数向三维显示前端发送故障模块位置代码，三维显示前端再通过JS对故障区域进行变色渲染，从而实现故障产品的显示功能；三维选择干扰部件透视化的具体实现如下：首先把鼠标单击位置的屏幕坐标转化为标准设备坐标，要借助Vector3对象的方法unproject把标准设备坐标转化为世界坐标，然后利用鼠标单击位置对应的屏幕坐标转化得到的世界坐标和相机对象的世界坐标两个参数创建一个射线对象Raycaster；通过方法addEventListener实时监控鼠标事件，一旦发生鼠标单击事件就执行函数ray；执行ray函数，通过鼠标事件返回的事件对象event的坐标属性offsetX/clientX、offsetY/clientY获得鼠标单机位置相对于浏览器窗口客户区的坐标，最后根据获取到的数据信息进行实时的故障诊断以及模型显示。

2.根据权利要求1所述的基于三维可视化软件的航天飞行器自主保障系统，其特征在于：所述三维模型的显示及其动画交互操作的加入模块，利用了THREE.Scene场景容器，将三维模型、光源、照相机还有渲染器全部加入到场景之中；THREE.Object3D模型具有子模块，通过所述THREE.Object3D模型的子模块建立一个Three.js编译和生成的对象树；利用OBJLoader脚本将已经转换成功的OBJ文件加载到场景Scene之中，模型加载成功后，提供的回调函数就会被调用，其中通过Position属性来设置坐标，Scale属性来设置导入模型的大小；利用TrackballControls脚本实现模型的翻滚、平移和缩放，将这个插件固定在相机上，刷新相机的Position在渲染循环中完成；通过时钟函数快速地处理出上次调用后需要的间隔，或者单次渲染需要的时间，调用时钟间隔函数会提供此次选择和上次选择之间经过的时间；通过调用轨迹函数来更新相机的位置，为了保证相机平缓地移动和旋转，需要传入精确的时间差。