[发明专利]一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统及方法

权利要求书

1.一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统，其特征在于：

包括任务管理与可视化子系统、三维网格编辑与优化子系统、环境配置与更新子系统、视觉图像渲染子系统、数据输入输出子系统，其中：

任务管理与可视化子系统：用于对图像仿真任务进行管理与控制，同时在显示器上输出当前运行信息并与用户进行交互；

三维网格编辑与优化子系统：用于对参与仿真的环境要素模型进行编辑与优化；

环境配置与更新子系统：针对具体图像仿真任务配置相应的仿真环境，并根据输入参数对其进行更新，为后续的图像渲染做准备；

视觉图像渲染子系统：根据当前配置的环境参数渲染相机所观察到的图像；

数据输入输出子系统：用于读入外部数据来对图像仿真环境和仿真进程进行参数配置，并将仿真结果保存到指定路径。

2.根据权利要求1所述的一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统，其特征在于：

所述任务管理与可视化子系统包括控制模块、通信模块、显示模块，所述控制模块根据当前图像仿真任务进行管理与控制，通过通信模块与用户进行信息交互，并通过显示模块进行当前任务运行信息的显示。

3.根据权利要求2所述的一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统，其特征在于：

所述三维网格编辑与优化子系统包括模型读取模块、模型保存模块、模型编辑与优化模块，模型读取模块对参与仿真的环境要素进行读取，模型保存模块将读取所得模型进行保存，并通过模型编辑与优化模块进行编辑与优化，并通过任务管理与可视化子系统进行用户交互及显示。

4.根据权利要求3所述的一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统，其特征在于：

所述环境配置与更新子系统包括目标天体模型模块、探测器模型模块、恒星星历模块、光照模块、摄像机模块、参数设置模块，目标天体模型模块、探测器模型模块根据模型读取模块读取到的环境要素类型进行模型模拟，通过恒星星历模块、光照模块、摄像机模块为当前图像仿真任务配置相应的仿真环境，并通过参数设置模块进行参数更新。

5.根据权利要求4所述的一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统，其特征在于：

所述视觉图像渲染子系统通过三维图像渲染模块，根据环境配置与更新子系统配置的环境参数进行相机图像渲染处理。

6.根据权利要求5所述的一种用于深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真系统，其特征在于：

所述数据输入输出子系统包括数据读入模块与数据保存模块，数据读入模块用于将外部数据读入内存并对其进行格式处理，为仿真环境的配置做准备，数据保存模块用于将仿真结果按照对应的格式保存到指定的路径。

7.一种根据权利要求1所述的深空探测陆标导航的高保真度视觉仿真方法，其特征在于步骤如下：

(1)任务管理与可视化子系统通过调用数据输入输出子系统读取仿真配置文件并载入计算机内存，进行统一调度，将所有仿真配置文件发送至对应子系统进行配置，并将当前执行的图像仿真任务及相关参数进行显示；

(2)于进行图像仿真前，通过三维网格编辑与优化子系统接收任务管理与可视化子系统发送的目标天体三维网格模型，并对其表面地形特征进行表征，对着陆区域附近的三维网格进行插值并添加地形细节，于着陆轨迹的任意位置处设置满足图像仿真所需的最低空间分辨率，并减少插值数据以降低仿真任务硬件所需内存；

(3)环境配置与更新子系统接收来自任务管理与可视化子系统的系统参数以及三维网格编辑与优化子系统输出的目标天体多尺度网格模型，进行仿真环境配置，根据目标天体的自旋轴在惯性空间中的指向设置其初始姿态，添加平行光源并设置其方向和强度，添加相机并设置其内参矩阵，设置环境光、阴影模式；

(4)视觉图像渲染子系统接收来自任务管理与可视化子系统的状态参数以及环境配置与更新子系统配置好的仿真环境，并启动图像渲染流程，循环进行图像渲染流程直至获取目标天体三维网格模型完整着陆轨迹的仿真图像。