天体表面光照仿真方法和装置与流程

专利2025-06-16  11


本公开涉及影像仿真,更具体地,涉及一种天体表面光照仿真方法和装置。


背景技术:

1、月球极区独特的光照条件和表面环境特征是水富集和保存的理想场所,因此准确获取月球极区高时空分辨率的光照条件对开展未来极区探测任务的着陆区选址、太阳能资源利用、探测路径规划等具有重要的作用。

2、在实现本公开构思的过程中,发明人发现相关技术中至少存在如下问题:由于月球极区的地形条件较为复杂,使得地形因素对太阳光照条件的影响十分显著,从而形成了复杂的光照环境,导致月球极区光照条件的计算耗时较长、计算准确性较低。


技术实现思路

1、有鉴于此,本公开提供了一种天体表面光照仿真方法和装置。

2、本公开的一个方面提供了一种天体表面光照仿真方法,包括:将第一分辨率下的初始地形数据和第二分辨率下的初始地形数据转换至目标坐标系中,分别得到第一分辨率地形数据和第二分辨率地形数据,并基于第一分辨率地形数据在目标坐标系中确定目标区域,其中,第一分辨率高于第二分辨率,目标区域内对应有m个第一目标数据点,m≥1且为正整数;对于每个第一目标数据点,根据与第一目标数据点相对应的n个第二目标数据点,构建与第一目标数据点相关的第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,其中,第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库包括第一目标数据点在任意观测方位角上的第二分辨率地形最大高度角和第二分辨率遮挡点,n≥1且为正整数;对于每个第一目标数据点,根据预设搜索窗口和第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,构建与第一目标数据点相关的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,其中,第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库包括第一目标数据点在任意观测方位角上的第一分辨率地形最大高度角和第一分辨率遮挡点;以及基于与天体相关的行星历表、每个第一目标数据点各自的局部地形数据和每个第一目标数据点各自的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,对天体表面光照进行仿真,得到天体光照仿真图像。

3、本公开的另一个方面提供了一种天体表面光照仿真装置,包括:确定模块,用于将第一分辨率下的初始地形数据和第二分辨率下的初始地形数据转换至目标坐标系中,分别得到第一分辨率地形数据和第二分辨率地形数据,并基于第一分辨率地形数据在目标坐标系中确定目标区域,其中,第一分辨率高于第二分辨率,目标区域内对应有m个第一目标数据点,m≥1且为正整数;第一构建模块,用于对于每个第一目标数据点,根据与第一目标数据点相对应的n个第二目标数据点,构建与第一目标数据点相关的第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,n≥1且为正整数;第二构建模块,用于对于每个第一目标数据点,根据预设搜索窗口和第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,构建与第一目标数据点相关的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库;以及仿真模块,用于基于与天体相关的行星历表、每个第一目标数据点各自的局部地形数据和每个第一目标数据点各自的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,对天体表面光照进行仿真,得到天体光照仿真图像。

4、根据本公开的实施例,通过将不同分辨率下的初始地形数据统一转换至同一目标坐标系中,可以得到第一分辨率地形数据和第二分辨率地形数据。可以先利用较低分辨率的第二分辨率地形数据初步构建第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,再基于预设搜索窗口快速筛选与各个第二分辨率遮挡点同方向的所有第一目标数据点,从而进一步精确计算第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,由此实现较高分辨率的地形最大高度角-遮挡点数据库的快速构建。由此,本公开实施例提供的天体表面光照仿真方法可以在有限计算资源和可容忍耗时条件下,实现高分辨率下天体表面光照条件的快速计算,并且充分考虑局部地形的坡度和坡向对光照条件的影响,提高了计算的准确性,因而可以至少部分地克服相关技术中存在的光照条件计算耗时较长、计算准确性较低等问题。



技术特征:

1.一种天体表面光照仿真方法,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中,

3.根据权利要求2所述的方法,其中,对于每个所述第一目标数据点,所述根据与所述第一目标数据点相对应的n个第二目标数据点,构建与所述第一目标数据点相关的第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其中,对于每个第二目标数据点,所述基于所述第一经度信息、所述第一纬度信息、所述第一高程信息、所述第二经度信息、所述第二纬度信息和所述第二高程信息,确定所述第一目标数据点与所述n个第二目标数据点之间各自的第二分辨率候选地形高度角包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其中,对于每个所述第一目标数据点,所述根据预设搜索窗口和所述第二分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,构建与所述第一目标数据点相关的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述预设搜索窗口是以所述第二分辨率遮挡点为中心,基于预设窗口边长构建的,所述预设窗口边长是基于所述第二分辨率的大小确定的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中,所述局部地形数据包括地形坡度角和坡面方位角,所述基于与所述天体相关的行星历表、每个所述第一目标数据点各自的局部地形数据和所述每个所述第一目标数据点各自的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,对所述天体表面光照进行仿真,得到天体光照仿真图像包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其中,对于每个所述第一目标数据点,所述根据每个所述第一目标数据点各自的第一分辨率地形最大高度角-遮挡点数据库,以及所述太阳高度角和太阳方位角,确定每个所述第一目标数据点各自的太阳可视系数包括:

9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述根据所述太阳-天体距离、所述太阳可视系数、所述太阳高度角、所述太阳方位角,以及所述第一目标观测点处的地形坡度角和坡面方位角,确定每个所述第一目标数据点各自的有效太阳辐照度包括:

10.一种天体表面光照仿真装置,包括:


技术总结
本公开提供了一种天体表面光照仿真方法和装置,该方法包括:将第一分辨率下的初始地形数据和第二分辨率下的初始地形数据转换至目标坐标系中,得到第一分辨率地形数据和第二分辨率地形数据,基于第一分辨率地形数据在目标坐标系中确定目标区域;根据与第一目标数据点相对应的第二目标数据点,构建第二分辨率地形最大高度角‑遮挡点数据库;根据预设搜索窗口和第二分辨率地形最大高度角‑遮挡点数据库,构建第一分辨率地形最大高度角‑遮挡点数据库;基于与天体相关的行星历表、每个第一目标数据点各自的局部地形数据和第一分辨率地形最大高度角‑遮挡点数据库,对天体表面光照进行仿真,得到天体光照仿真图像。

技术研发人员:魏广飞
受保护的技术使用者:深空探测实验室(天都实验室)
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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