舰载卫星天线虚拟现实系统及其建立方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像处理及虚拟现实技术领域，公开了一种舰载卫星天线虚拟现实系统及其建立方法、装置，方法包括：搭建三维模型并将三维模型导入Unity3D引擎中，三维模型由军舰模型、地球模型和卫星模型关联得到，军舰模型包括用于模拟实际舰载卫星天线的动作和状态的卫星天线模拟模块；设计虚拟天线控制模块，用于将控制指令转换为控制卫星天线模拟模块的所需状态命令和速度命令；根据状态命令和速度命令，驱动卫星天线模拟模块跟踪卫星模型。解决了海军军事卫星通讯教学训练中，存在的天线体积大、设备昂贵、天线罩封闭看不到实际姿态和教学难理解的问题。教学难理解的问题。教学难理解的问题。

【技术实现步骤摘要】
舰载卫星天线虚拟现实系统及其建立方法、装置


[0001]本专利技术涉及图像处理及虚拟现实
，尤其涉及舰载卫星天线虚拟现实系统及其建立方法、装置。

技术介绍

[0002]舰载卫星天线采用自动卫星跟踪天线，由伺服驱动马达驱动天线运动，以便可以在运动中一直保持对卫星的跟踪。为了能够准确的计算出相应的水平角，仰角及极化角，必须要有一个准确的方向标，这个方向标是由罗经提供的数据经过天线系统计算得出正确的数值，然后系统通过驱动伺服驱动器使天线准确的定位，罗经为天线内置的罗经或通过设备接口连接的外部罗经。
[0003]自动卫星跟踪天线是当前最复杂、要求技术最高的天线，涉及到大量的专业知识，在培养学员进行实际操作的过程中，存在已下问题：(1)舰载卫星天线设备造价昂贵，采购用于学校教学成本太高；(2)天线体积庞大，结构复杂，教学过程中需调整姿态，难以讲解；(3)军舰出海训练费用高，天线被天线罩封闭，学员看不到实际姿态。
[0004]综上所述，目前舰载卫星天线的教学成本高且教学效果并不理想。
[0005]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种舰载卫星天线虚拟现实系统及其建立方法、装置，旨在解决现有技术中舰载卫星天线的教学成本高且教学效果不理想的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，所述方法包括以下步骤:
[0008]搭建三维模型，所述三维模型由军舰模型、地球模型和卫星模型关联得到，所述军舰模型包括用于模拟实际舰载卫星天线的动作和状态的卫星天线模拟模块；
[0009]将所述三维模型导入Unity3D引擎中，得到卫星天线模型；
[0010]设计虚拟天线控制模块，所述虚拟天线控制模块用于将控制指令转换为控制所述卫星天线模拟模块的所需状态命令和速度命令；
[0011]根据所述状态命令和所述速度命令，驱动所述卫星天线模拟模块跟踪所述卫星模型。
[0012]可选地，所述搭建三维模型，包括：
[0013]根据军舰的航行路线确定所述军舰的地球坐标经纬度；
[0014]基于所述地球坐标经纬度，将所述军舰模型和所述地球模型关联，得到三维模型；
[0015]根据所要跟踪的卫星的运行速度及运行轨道数据，建立所述卫星模型；
[0016]将所述卫星模型与所述三维模型进行关联，得到所述三维模型。
[0017]可选地，所述卫星天线模拟模块通过按照1：1还原所述实际舰载卫星天线得到，包
括天线基座、俯仰轴、伺服电机、行星减速器、方位轴、交叉轴、步进电机、检测装置、反馈装置、天线支架和天线；
[0018]所述天线基座固定在军舰上，所述天线支架的下端通过所述方位轴与所述天线基座的顶部连接，所述方位轴一侧固定有所述行星减速器，所述行星减速器的行星轮与所述天线基座的顶部齿合连接，所述行星减速器上端设置所述伺服电机，所述反馈装置设置在所述方位轴的另一侧；
[0019]所述天线底部设置有所述俯仰轴、所述交叉轴和所述检测装置，所述俯仰轴的两端设置在所述天线支架的上端，所述交叉轴连接有所述步进电机；
[0020]所述伺服电机与AZ驱动模块连接；
[0021]所述步进电机与EL驱动模块连接。
[0022]可选地，所述虚拟天线控制模块包括控制界面、初始界面和参数设置界面，包括：
[0023]在控制界面上，将控制开关和功能按键加上碰撞使之能被鼠标射线点击，并为所述控制开关加上旋转角度动画用于表示开和关的状态，所述控制开关的开和关用于关联初始界面的进入和退出；
[0024]所述初始界面显示当前所要跟踪的所述卫星模型的基本信息，所述卫星的基本信息包括方位角、俯仰角、方位角浮动值、俯仰角浮动值、控制状态和自动跟踪模式；
[0025]所述参数设置界面用于进行所要跟踪卫星的选择和站位姿态的设置；
[0026]所述功能按键中的回退按键用于关联进入所述初始界面和所述参数设置界面。
[0027]可选地，所述方法还包括：
[0028]采集真实天线控制各控制参数的最低值和最高值，所述控制参数包括俯仰角、交叉角和方位角；
[0029]记录真实天线的所述各控制参数从所述最低值到达所述最高值的时间及轨迹，并导入MAYA软件中制作各所述控制参数的关于时间的动画；
[0030]设置所述虚拟天线控制模块各所述控制参数的参数范围，并基于各所述控制参数的参数范围，从相应的所述关于时间的动画中截取部分动画，以用于控制所要跟踪的卫星的站位姿态。
[0031]可选地，所述方法还包括：
[0032]将动画控制器Animator组件挂载到所述卫星天线模拟模块上；
[0033]在同一时间播放不同的所述部分动画时，根据不同的所述部分动画分别声明对应的bool变量；
[0034]将不同的所述部分动画及其对应的所述bool变量使用所述动画控制器Animator组件进行关联。
[0035]可选地，所述方法还包括：
[0036]设置显示设备，所述显示设备用于显示所述三维模型及其运动轨迹。
[0037]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供了一种舰载卫星天线虚拟现实系统的建立装置，所述装置包括：
[0038]模型搭建模块，用于搭建三维模型，所述三维模型由军舰模型、地球模型和卫星模型关联得到，所述军舰模型包括用于模拟实际舰载卫星天线的动作和状态的卫星天线模拟模块；
[0039]模型导入模块，用于将所述三维模型导入Unity3D引擎中，得到卫星天线模型；
[0040]设计模块，用于设计虚拟天线控制模块，所述虚拟天线控制模块用于将控制指令转换为控制所述卫星天线模拟模块的所需状态命令和速度命令；
[0041]驱动模块，用于根据所述状态命令和所述速度命令，驱动所述卫星天线模拟模块跟踪所述卫星模型
[0042]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供了一种舰载卫星天线虚拟现实系统，所述系统包括：
[0043]虚拟卫星天线模拟模块，用于模拟实际舰载卫星天线的各种动作和状态；
[0044]虚拟天线控制模块，用于根据舰载卫星天线的位置数据、接收的星标信号电平以及开关的状态，产生对舰载卫星天线进行控制所需的各种状态命令和速度命令并发送至所述虚拟天线驱动模块；
[0045]虚拟天线驱动模块，用于根据所述状态命令和所述速度命令控制所述虚拟卫星天线模拟模块中天线的方向轴转动和俯仰轴转动。
[0046]可选地，所述虚拟卫星天线模拟模块包括天线基座、俯仰轴、伺服电机、行星减速器、方位轴、交叉轴、步进电机、检测装置、反馈装置、天线支架和天线；
[0047]所述虚拟天线驱动模块包括AZ驱动模块和EL驱动模块；
[0048]所述天线基座固定在军舰上，所述天线支架的下端通过所述方位轴与所述天线基座的顶部连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：搭建三维模型，所述三维模型由军舰模型、地球模型和卫星模型关联得到，所述军舰模型包括用于模拟实际舰载卫星天线的动作和状态的卫星天线模拟模块；将所述三维模型导入Unity3D引擎中，得到卫星天线模型；设计虚拟天线控制模块，所述虚拟天线控制模块用于将控制指令转换为控制所述卫星天线模拟模块的所需状态命令和速度命令；根据所述状态命令和所述速度命令，驱动所述卫星天线模拟模块跟踪所述卫星模型。2.如权利要求1所述的舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，其特征在于，所述搭建三维模型，包括：根据军舰的航行路线确定所述军舰的地球坐标经纬度；基于所述地球坐标经纬度，将所述军舰模型和所述地球模型关联，得到三维模型；根据所要跟踪的卫星的运行速度及运行轨道数据，建立所述卫星模型；将所述卫星模型与所述三维模型进行关联，得到所述三维模型。3.如权利要求1所述的舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，其特征在于，所述卫星天线模拟模块通过按照1：1还原所述实际舰载卫星天线得到，包括天线基座、俯仰轴、伺服电机、行星减速器、方位轴、交叉轴、步进电机、检测装置、反馈装置、天线支架和天线；所述天线基座固定在军舰上，所述天线支架的下端通过所述方位轴与所述天线基座的顶部连接，所述方位轴一侧固定有所述行星减速器，所述行星减速器的行星轮与所述天线基座的顶部齿合连接，所述行星减速器上端设置所述伺服电机，所述反馈装置设置在所述方位轴的另一侧；所述天线底部设置有所述俯仰轴、所述交叉轴和所述检测装置，所述俯仰轴的两端设置在所述天线支架的上端，所述交叉轴连接有所述步进电机；所述伺服电机与AZ驱动模块连接；所述步进电机与EL驱动模块连接。4.如权利要求1所述的舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，其特征在于，所述虚拟天线控制模块包括控制界面、初始界面和参数设置界面，包括：在控制界面上，将控制开关和功能按键加上碰撞使之能被鼠标射线点击，并为所述控制开关加上旋转角度动画用于表示开和关的状态，所述控制开关的开和关用于关联初始界面的进入和退出；所述初始界面显示当前所要跟踪的所述卫星模型的基本信息，所述卫星的基本信息包括方位角、俯仰角、方位角浮动值、俯仰角浮动值、控制状态和自动跟踪模式；所述参数设置界面用于进行所要跟踪卫星的选择和站位姿态的设置；所述功能按键中的回退按键用于关联进入所述初始界面和所述参数设置界面。5.如权利要求1所述的舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，其特征在于，所述方法还包括：采集真实天线控制各控制参数的最低值和最高值，所述控制参数包括俯仰角、交叉角和方位角；记录真实天线的所述各控制参数从所述最低值到达所述最高值的时间及轨迹，并导入MAYA软件中制作各所述控制参数的关于时间的动画；
设置所述虚拟天线控制模块各所述控制参数的参数范围，并基于各所述控制参数的参数范围，从相应的所述关于时间的动画中截取部分动画，以用于控制所要跟踪的卫星的站位姿态。6.如权利要求5所述的舰载卫星天线虚拟现实系统的建立方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋洪晖，赵培洪，周亚民，许汪楠，陈安全，樊航，谢浩，马达，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军士官学校，
类型：发明
国别省市：