基于可视化模型的可重构航天器概念设计方法
发布时间：2021-11-15 13:47
针对可重构航天器需要考虑几何和性能双重约束的特点,为了充分发挥概念设计阶段具有较大创新空间的优势,提出了一种基于可视化模型的可重构航天器概念设计方法,给出了具有良好开放性和可扩展性的平台体系框架,搭建了具有高真实度交互界面和快速性能评估功能的可重构航天器概念设计平台,可实现不同可重构航天器构型的拼装。算例表明,所提出的概念设计方法可以满足可重构航天器的概念设计需求,搭建的平台能为可重构航天器概念设计方案论证提供条件保障。
【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2020,46(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
概念设计方法流程
根据图2所示的内涵特征,外形信息和尺寸信息是可视化模型中所包含的关键基础信息,采用从下至上的建模方式,根据模型特征对模型进行拆分建模,再将独立的部件进行拼接并设置成组合体,即得到含外形、尺寸信息的可视化模型;不同种类模型具有不一样的外形渲染特征,主要由材质、纹理属性决定,材质是纹理用于模型的媒介,纹理生成为材质后根据需要可设置纹理类型、纹理间隙等特性,本文使用了对模型添加纹理和材质贴图的方法,该方法与直接在三维建模软件中进行外形渲染相比,不会对内存和显存有过高的要求[10];针对可重构航天器概念设计阶段需要考虑的几何约束,本文采用按部件外形设置网格碰撞器(Mesh Collider)或添加脚本监测部件间距离的方法实现重构部件的几何干涉属性。可视化模型与物理特性之间的关联包括特性数据对应及特性模型更新。概念设计过程中,各重构部件的可视化模型均具有唯一编号,与模型库中各数据表存储编号对应,将重构部件可视化模型与物理特性在数据层面上对应。可视化模型中各重构部件的拼接关系、位置等信息为特性模型更新所需关键信息,随着概念设计的进行,上述信息通过重构部件可视化模型中若干标志点坐标信息的提取和转化获取,并用于重构部件物理特性模型的更新,以保证物理特性模型与可视化概念设计的一致性,支持航天器构型的性能评估。
对于采用零件超单元的模型数据,性能评估正确性的核心在于超单元模块连接正确且各连接界面位置完全重合。本文采用了如图4所示的一级超单元体系结构[15],为调整子结构的位置和姿态,使用了POINT和SELOC语句来保证模块连接的正确性。根据模块拼接信息,POINT语句在空间中定义3 个不共线的点以标志出模块连接面的3 个顶点,此后通过SELOC语句指定某超单元上对应连接面的3个顶点调整位置与之重合,实现模型位置的正确调整与模块组装,该过程示意图如图5所示。图4 一级超单元体系结构[15]
【参考文献】：
期刊论文
[1]支持网络互连的可重构卫星平台关键技术研究[J]. 王超,韩笑冬,王睿,周晞,杨琳璐,刘亚萍. 通信学报. 2017(S1)
[2]分层技术在计算机软件开发中的应用效果分析[J]. 杨会兰. 电子技术与软件工程. 2016(05)
[3]面向在轨服务的可重构细胞卫星关键技术与展望[J]. 黄攀峰,常海涛,鹿振宇,王明. 宇航学报. 2016(01)
[4]航天器桁架结构快速设计方法研究[J]. 杨金军,姚骏,彭海阔,顾志悦,王志国. 电子机械工程. 2015(06)
[5]民用飞机机身结构快速设计及自动化调整[J]. 陈稗,罗明强,武哲. 北京航空航天大学学报. 2014(06)
[6]即插即用模块化卫星体系结构研究[J]. 王兴龙,董云峰. 航天器工程. 2012(05)
[7]MSC.NASTRAN子结构法在航天器结构动力学分析中的应用[J]. 钱志英,罗文波,阮剑华. 航天器工程. 2011(05)
[8]概念设计集成系统与星座方案探索[J]. 郭爱斌,米洁,董晓琴,邓家禔. 北京航空航天大学学报. 2007(05)
[9]空间碎片环境与碰撞预警仿真系统设计[J]. 马志昊,陈磊,周伯昭. 空间科学学报. 2005(04)
硕士论文
[1]基于本体知识的计算机辅助卫星概念设计研究[D]. 刘峰华.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3496897
【文章来源】：北京航空航天大学学报. 2020,46(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
概念设计方法流程
根据图2所示的内涵特征,外形信息和尺寸信息是可视化模型中所包含的关键基础信息,采用从下至上的建模方式,根据模型特征对模型进行拆分建模,再将独立的部件进行拼接并设置成组合体,即得到含外形、尺寸信息的可视化模型;不同种类模型具有不一样的外形渲染特征,主要由材质、纹理属性决定,材质是纹理用于模型的媒介,纹理生成为材质后根据需要可设置纹理类型、纹理间隙等特性,本文使用了对模型添加纹理和材质贴图的方法,该方法与直接在三维建模软件中进行外形渲染相比,不会对内存和显存有过高的要求[10];针对可重构航天器概念设计阶段需要考虑的几何约束,本文采用按部件外形设置网格碰撞器(Mesh Collider)或添加脚本监测部件间距离的方法实现重构部件的几何干涉属性。可视化模型与物理特性之间的关联包括特性数据对应及特性模型更新。概念设计过程中,各重构部件的可视化模型均具有唯一编号,与模型库中各数据表存储编号对应,将重构部件可视化模型与物理特性在数据层面上对应。可视化模型中各重构部件的拼接关系、位置等信息为特性模型更新所需关键信息,随着概念设计的进行,上述信息通过重构部件可视化模型中若干标志点坐标信息的提取和转化获取,并用于重构部件物理特性模型的更新,以保证物理特性模型与可视化概念设计的一致性,支持航天器构型的性能评估。
对于采用零件超单元的模型数据,性能评估正确性的核心在于超单元模块连接正确且各连接界面位置完全重合。本文采用了如图4所示的一级超单元体系结构[15],为调整子结构的位置和姿态,使用了POINT和SELOC语句来保证模块连接的正确性。根据模块拼接信息,POINT语句在空间中定义3 个不共线的点以标志出模块连接面的3 个顶点,此后通过SELOC语句指定某超单元上对应连接面的3个顶点调整位置与之重合,实现模型位置的正确调整与模块组装,该过程示意图如图5所示。图4 一级超单元体系结构[15]
【参考文献】：
期刊论文
[1]支持网络互连的可重构卫星平台关键技术研究[J]. 王超,韩笑冬,王睿,周晞,杨琳璐,刘亚萍. 通信学报. 2017(S1)
[2]分层技术在计算机软件开发中的应用效果分析[J]. 杨会兰. 电子技术与软件工程. 2016(05)
[3]面向在轨服务的可重构细胞卫星关键技术与展望[J]. 黄攀峰,常海涛,鹿振宇,王明. 宇航学报. 2016(01)
[4]航天器桁架结构快速设计方法研究[J]. 杨金军,姚骏,彭海阔,顾志悦,王志国. 电子机械工程. 2015(06)
[5]民用飞机机身结构快速设计及自动化调整[J]. 陈稗,罗明强,武哲. 北京航空航天大学学报. 2014(06)
[6]即插即用模块化卫星体系结构研究[J]. 王兴龙,董云峰. 航天器工程. 2012(05)
[7]MSC.NASTRAN子结构法在航天器结构动力学分析中的应用[J]. 钱志英,罗文波,阮剑华. 航天器工程. 2011(05)
[8]概念设计集成系统与星座方案探索[J]. 郭爱斌,米洁,董晓琴,邓家禔. 北京航空航天大学学报. 2007(05)
[9]空间碎片环境与碰撞预警仿真系统设计[J]. 马志昊,陈磊,周伯昭. 空间科学学报. 2005(04)
硕士论文
[1]基于本体知识的计算机辅助卫星概念设计研究[D]. 刘峰华.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3496897
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3496897.html
