航天器在轨运行的三维可视化仿真
航天飞行动力学作业报告-轨道仿真及转移质量计算
航天飞行动力学作业报告——轨道仿真及转移质量计算一、问题描述1、在已知条件下考虑J2项摄动和大气阻力摄动，计算仿真航天器轨道在一年之内的变化特性，并绘制其图像。
2、在轨运行一年后，采用Hohmann 机动使轨道回到标称轨道，计算所要消耗的推进剂的质量。
二、模型建立在仅考虑J2项摄动和大气阻力摄动的假设下，可得到下列公式进行求解。
sin (1)cos ]cos (1)sin sin()cot ]sin (1)sin (1cos )]u r u u h h r u h r u r u dp dt de r er a f a f a dt p p d dt di dt d r er a f a f a f i dt p pdf f r dt e p da a e f a e f dt ωω==+++Ω===−++−+−+=++2r u dM r r f e a dt p p +−+其中r u h a a a 为摄动加速度在径向、横向、副法向方向上的加速度分量，可以用下列公式得到。
Da g a ∆=∆+22222222222222223[13sin sin ()]23sin sin[2()]23sin sin()2e r e u e h R g J i f r rR g J i f r rR g J i f r r µωµωµω∆=−−+∆=−+∆=−+22sin cos Dr Du a v a v σργσργ=−=−通过matlab 对上式进行数值迭代求解就可以得到轨道六要素在一年之内的变化特性。
三、求解六要素通过上式的迭代求解可以得到六要素在一年中变化如下：图 3-1 近地点幅角ω图3-2 真近点角f图3-3 离心率e图3-4 半长轴a图3-5 轨道倾角i图3-6 升交点赤经Ω四、六要素的理论分析对于0.25E7 s时候e产生的突变，是因为在迭代数值求解过程中，使用了两组公式分别对应于e很小（近似为圆轨道）以及e不可忽略（按椭圆轨道）的时候，当到0.5E7 s附近时，e不可忽略，de按椭圆轨道计算，会产生一个突增。
STK实验卫星轨道参数仿真要点
实验一卫星轨道参数仿真一、实验目的1、了解STK的基本功能；2、掌握六个轨道参数的几何意义；3、掌握极地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等典型轨道的特点。
二、实验环境卫星仿真工具包STK三、实验原理（1）卫星轨道参数六个轨道参数中，两个轨道参数确定轨道大小和形状，两个轨道参数确定轨道平面在空间中的位置，一个轨道参数确定轨道在轨道平面内的指向，一个参数确定卫星在轨道上的位置。
• 轨道大小和形状参数：这两个参数是相互关联的，第一个参数定义之后第二个参数也被确定。
第一个参数第二个参数semimajor axis 半长轴Eccentricity 偏心率apogee radius 远地点半径perigee radius 近地点半径apogee altitude 远地点高度perigee altitude 近地点高度Period 轨道周期Eccentricity 偏心率mean motion平动Eccentricity 偏心率图1 决定轨道大小和形状的参数•轨道位置参数：轨道倾角（Inclination）轨道平面与赤道平面夹角升交点赤经（RAAN）赤道平面春分点向右与升交点夹角近地点幅角（argument of perigee）升交点与近地点夹角•卫星位置参数：（2）星下点轨迹在不考虑地球自转时，航天器的星下点轨迹直接用赤经α、赤纬δ表示（如图2）。
直接由轨道根数求得航天器的赤经赤纬。
图2 航天器星下点的球面解法在球面直角三角形SND 中：⎪⎩⎪⎨⎧+==∆∆+Ω=+==)tan(cos tan cos tan )sin(sin sin sin sin f i u i f i u i ωαααωδ （1） 由于地球自转和摄动影响，相邻轨道周期的星下点轨迹不可能重合。
设地球自转角速度为E ω，t 0时刻格林尼治恒星时为0G S ，则任一时刻格林尼治恒星时G S 可表示成：)(00t t S S E G G -+=ω （2）在考虑地球自转时，星下点地心纬度ϕ 与航天器赤纬δ仍然相等，星下点经度（λ）与航天器赤经α的关系为：⎩⎨⎧=---=-=δϕωααλ)(00t t S S E G G （3） 将（1）代入上式，得到计算空间目标星下点地心经纬度()ϕλ,的公式，即空间目标的星下点轨迹方程为：⎩⎨⎧⋅=---⋅+Ω=)sin arcsin(sin )()tan arctan(cos 00u i t t S u i E G ϕωλ （4） 其中ϕ 为星下点的地理纬度，λ 为星下点的地理经度，u 是纬度幅角，ωE 为地球自转角速度。
空间动态场景的建模与仿真
由于空间环境的特殊性以及航 天活动本身所具有
的高投 入、高风险、高消费比等特 点 ，人们不可能实 时的观 察到航天器在空间中的运行 状态，空 间环境可 视化仿 真体系的研制是降低 其风 险和 成本进行研究 的 有效途 径之一【。 目前 ，国内外 都有一些专用 的空 间 】 】
虚拟现实 （ Ｒ） Ｖ 技术 已日渐走 向成熟， 并广泛应用 于遥感 、虚拟战场仿真 、航天任务规划等领域 。有鉴 于此 ，我们 以较成熟 的视景仿真平 台为基础 ，综合运 用计算机 图形学 、地理学、天文学、运动学等学科领
ｎ ｈ ｖ ｓ ｌ ｉ ａ ｉ ｙ ｔｍ ａ ｄ ｔ ｅ ｉｕａ ｓｍｕｌｔ ｎ ｓ ｓｅ ．Ｓ ｍ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏｌｇ ｅ ｒ ｎ ｏｌｅ ｏ ｏ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｏ ｉｓ ａ ｅ ｉｖ ｖ ｄ，ｓ ｃ ｓ ｏ ｅ ｌｙ ｒｅ ｏ ｅ ｉｇ ｇ ｏ ｅｒ ｕ ｈ ａ ｖ ｒａ ａ ａ ｍ ｄ ｌ ， ｅ ｍ ｔ ｎ ｙ ｍ ｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ ｋ ｎ ｍ ａｉｓｍ ｏ ｅｉ ｇ ｏ ｍｕ ｃ ｔｏ ｐｅ ｉｌｅ ｅ ｔｍ ｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ ｄ ｓｒｂ ｔｄ ｄ ｓ ｌｙ ｎ ． ｄ ｌ ｎ ｉ ｅ ｔｃ ｄ ｌ ，ｃ ｍ ｎ ｎ ｎｉａｉｎ ｓ ｃａ ｆ ｃ ｄ ｌ ｎ ｉｔ ｕ ｅ ｉｐ ａ ｉ ｇ Ｔｈｅｓ ｕ ａｉ ｎ ｎ ｉ ｉ ｌｔｏ ｍ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｉｕ ｌ ｆｅ ｔｉ ｉｉ ｎ ｅ ｌｓｉ， ｎ ａ ｅ ｔｔ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｒ ａ ｉ ｅｖ ｓ ａ ｙ ｔｍ ． ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｔ ｅｖｓ ａ ｈ ｔ ｅ ｃ ｓｖｖ ｄ ａ ｄ ｒ ａｉｔｃ ａ ｄｃ ｎｍ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｌ ｍ ｉｕ ｌ ｓｅ ｈｅ ｏ ｅ ｔ ｓ Ｋｅ ｗ ｏ ｄ ： ｒｕ ｌ ｐ ｃ ｃ ｎ ； ｐａ ｅｓ ｅ ｅｍ ｏ ｅｉｇ； ｉｕ ｌ ｃ ｎ ｉ ｕ ａｉｎ； ｇ ； ａｅ ｌ ｅｓｍ ｕ ａｉ ｎ ｙ ｒ ｓ ｖｉ ａ ａ ｅｓ ｅ ｅ ｓ ｃ ｃ ｎ ｄ ｌｎ ｖ ｓ ａ ｅ ｅｓ ｔ ｓ ｓ ｍ ｌｔ ｏ Ｖｅ ａ ｓ ｔｌｉ ｉ ｌｔｏ ｔ
空间作战仿真虚拟环境关键技术研究
空间作战仿真虚拟环境关键技术研究作者：于燕汤晓安来源：《现代电子技术》2008年第03期摘要：针对空间作战的特点和实际需求，论述了实现空间作战仿真系统的关键技术。
包括作战仿真体系结构，空间目标轨道计算、地球和卫星的绘制以及动画的实现技术等。
根据庞大的空间目标轨道计算会直接影响仿真速度的情况，提出了一种轨道快速计算方法，能够有效地缩短轨道计算时间。
利用OpenGL和Visual C++的编程技术实现了一个对卫星轨道的计算、显示和动态控制的系统。
关键词：空间作战仿真;作战仿真体系结构;动画;轨道快速计算方法;OpenGL;Visual C++中图分类号：TP391.9 文献标识码：A文章编号：1004373X(2008)0303703Research for the Key Technology in Space Operational Simulation Virtual EnvironmentYU Yan,TANG Xiaoan(School of Electronics Science and Engineering，National University of Defense Technology,Changsha,410073,China)Abstract：According to actual demand and the characteristic of space battle,the paper discusses the key technology that realized space operational simulate system.Including operational simulate architecture,space targets′orbit calculation,the earth and satellite draw as well as the realization of animation technology.According to the condition that huge space targets′orbit calculation can directly affect emulation speed,it puts forward a kind of orbit fast calculation method,can effective shorten orbit calculation time.The programming technology that uses OpenGL and VC++6.0 has realized a system that can calculate for satellite orbit,shows the orbit track and dynamic control the satellite.Keywords：space operational simulation;operational simulate architecture;animation;fast calculation method of orbit;OpenGL;Visual C++1 引言航天技术的发展与太空兵器装备的出现，使得现代战场逐步由陆地、海洋、空中延伸到太空。
STK软件在卫星系统中的仿真应用
（2）单调递增行键/时序数据。尽量避免时间戳或者(e.g. 1, 2, 3)这样的 key，它与 Hbase 的 Region 管理有关，使用了单调 递增或者时序的 key 时，由于顺序的 key 会将本没有顺序的数 据变得有顺序，最终能够将负载压在一台机器上。
（5）尽量最小化行和列的大小。定位一个单元，需要行，列
名和时间戳。Hbase 采用一个索引用来方便值的随机访问，但 是访问一个单元的坐标要是太大的话，会占用很大的内存，这 个索引会被用尽，可以设置一个更大的块大小，更小的列名， 并且设置压缩属性。
3 结语
本文首先介绍了 Hbase 整体的处理流程，然后有针对性 的介绍了 HBASE 的数据模型和存储模型，并结合 Hbase 的强 一致性、水平伸缩、支持范围查询等特性，全面介绍了 Hbase 数 据模型中 RowKey 设计的要点，包括列族/属性长度、单调递增 行键/时序数据、行键长度、字节模式、最小化行和列的大小等 等。
（3） 行键长度行键短到可读即可，这样对获取数据有用 (e.g.,Get vs.Scan)短键对访问数据无用，并不比长键对 get/scan 更好。
（4）字节模式。long 类型有 8 字节。 8 字节内可以保存 无符号数字到 18,446,744,073,709,551,615。如果用字符串保 存，假设一个字节一个字符，需要将近 3 倍的字节数。
2016 年第 11 期 （总第 167 期）
基于STK的完整北斗卫星导航系统仿真分析
基于STK的完整北斗卫星导航系统仿真分析作者：王松来源：《地球》2013年第04期[摘要]基于北斗卫星导航系统的空间信号接口控制文件提供的卫星轨道参数，利用STK软件建立完整的北斗卫星导航系统的星座。
分别模拟在北京、三亚、赫尔辛基、华盛顿、堪培拉建立地面站，分析完整的北斗系统在以上五个城市在可见卫星数、GDOP值和导航精度上的差异。
[关键字]北斗 STK 全球卫星导航系统仿真[中图分类号] TN967.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-115-20引言我国的北斗卫星导航系统（BDS）是继美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个进入正式商用服务的全球卫星导航系统，加上欧盟正在建设的GALILEO系统，构建了当前全球四大卫星导航系统的格局。
北斗卫星导航系统作为我国自主研制的卫星导航系统，历经二十年的发展，正在逐渐走向成熟。
2012年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室公布了北斗系统的空间信号接口控制文件，北斗系统开始正式为中国及周边地区提供导航、定位和授时服务，同时北斗系统还具有独有的短报文通信功能[1]。
北斗卫星导航系统的投入运行，使我国摆脱了对GPS系统的严重依赖，为国民经济建设和国防安全提供了又一有力的保障。
目前北斗卫星导航系统在轨工作的卫星有14颗，其中5颗地球静止轨道卫星（GEO）、5颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4颗中圆地球轨道（MEO）卫星[1]。
未来完整的北斗卫星将由35颗卫星组成，预计在2020年左右全面建成，届时可以为全球用户提供导航、定位、授时和短报文通信服务。
为了充分研究完整的北斗卫星导航系统在全球的导航性能，本文利用STK软件的卫星模拟分析功能，根据已经公布的北斗导航卫星的轨道参数，对未来完整的北斗卫星导航系统进行仿真分析。
分别在我国的北京和三亚、芬兰首都赫尔辛基、美国华盛顿、澳大利亚堪培拉设置地面站。
这几个城市基本涵盖了地球上南北半球、东西半球以及高低纬度的地区，具有一定的代表性。
虚拟仿真技术在航空航天领域中的应用研究
虚拟仿真技术在航空航天领域中的应用研究在航空航天领域中，虚拟仿真技术是一项重要的工具。
它可以模拟真实的飞行过程和环境，帮助工程师和设计师更好的研究、设计和测试飞机和航天器。
本文将探讨虚拟仿真技术在航空航天领域中的应用研究。
一、虚拟仿真技术与飞机设计虚拟仿真技术可以帮助工程师和设计师更好地理解飞机的飞行特性和空气动力学原理。
其中，CFD (Computational Fluid Dynamics) 是虚拟仿真技术的重要分支。
CFD 可以模拟空气或流体在飞机表面的流动和转换，从而帮助预测飞机在不同环境下的飞行特性。
虚拟仿真技术还可以用于预测飞机在不同航路和天气条件下的性能。
这些预测可以帮助飞机设计者选择最优化的设计方案，从而提高飞机的性能。
二、虚拟仿真技术与飞机制造虚拟仿真技术可以帮助设计师和制造商更好的理解产品组件，并使他们更好的进行产品制造。
虚拟仿真技术可以在纸面上设计、优化和验证产品组件，从而节省时间和成本。
此外，虚拟仿真还可以帮助优化生产过程，提高产品质量和可靠性。
使用虚拟仿真技术，制造商可以设计并测试飞机组件，在制造前就能够预测和解决潜在问题。
虚拟仿真技术的使用也可以生成所有所需的工具和安装方法，从而使生产过程变得更加简单和高效。
三、虚拟仿真技术与飞机实验虚拟仿真技术可以通过模拟实验，帮助验证和调整实验飞机的性能。
实验数据可以与虚拟仿真技术进行比较，从而了解模型的不足之处，并指导下一步的研究工作。
虚拟仿真技术还可以帮助理解飞机失事事故和问题的原因。
通过模拟飞行失事事故和飞行异常情况，研究人员可以了解不同情况下飞机的反应。
这些模拟可以精准地复制真实事件，并提供与事故或问题相关的数据。
四、最新进展和趋势随着技术的发展和飞机的不断升级，虚拟仿真技术的应用范围正在逐渐扩大。
例如，虚拟仿真技术可用于研究高超音速飞行器的稳定性和动力学行为。
在空间探索领域，虚拟仿真技术可用于研究卫星的轨道和运动状态，并为月球和火星等目标、航行和降落任务预测和规划提供直观的可视化。
基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制
基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制航天器的姿态和轨道控制是保证其正常运行和任务执行的关键。
为了实现航天器的精确控制和正确导航，科学家和工程师们一直在不断探索新的控制理论和技术。
全驱系统理论是一种应用于航天器姿轨控制的新方法，通过综合考虑飞行器的空间姿态和时域轨道来实现性能预设控制。
全驱系统理论的基本原则是将姿态控制和轨道控制作为一个整体来考虑，以提高航天器的控制精度和鲁棒性。
全驱系统理论的核心概念是多信号集成和整体优化，即将来自多个传感器和执行器的信号进行综合，并通过优化算法得到最佳的控制策略。
这种方法可以充分利用不同传感器和执行器的优势，提高系统的响应速度和准确性。
在基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制中，首先需要建立适当的数学模型来描述航天器的运动和控制系统。
这个模型通常包括姿态动力学方程、轨道动力学方程和控制律等。
通过对模型进行分析和仿真，可以评估不同控制策略的性能，并选择最佳的控制方法。
全驱系统理论的另一个重要方面是系统辨识和参数优化。
通过观测和实验数据的分析，可以确定航天器的运动方程和控制参数，并对其进行优化。
这样可以使航天器的控制系统更加精确和稳定。
基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制的实现需要强大的计算和控制能力。
为了实时地计算和优化控制策略，需要使用高性能的计算机和复杂的算法。
此外，高精度的传感器和执行器也是实现姿轨预设性能控制的关键。
综上所述，基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制是一种先进的控制方法，它可以提高航天器的控制精度和鲁棒性。
通过综合考虑姿态和轨道的控制，全驱系统理论能够使航天器更好地适应不同的任务需求。
随着控制理论和技术的不断发展，相信基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制将会在未来的航天任务中发挥越来越重要的作用。
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本科生科研训练计划项目（SRTP）项目成果
项目名称： 航天器在轨运行的三维可视化仿真
项目负责人： 林凡庆 项目合作者： 曲大铭 侯天翔 杨唤晨 孙洁 所在学院： 空间科学与物理学院 专业年级： 空间科学与技术2013级
山东大学（威海） 大学生科技创新中心
项目编号：A15165 航天器在轨运行的三维可视化仿真
空间科学与物理学院空间科学与技术专业 林凡庆 指导教师 许国昌 杜玉军 摘要：航天器在轨运行的三维可视化程序设计是建立卫星仿真系统最基础的工作。航天器在轨运行
的三维可视化仿真有着重要的意义：它既可以使用户对卫星在轨运行情况形成生动直观、全面具体的视觉印象，又可以大大简化卫星轨道的设计过程。本文首先构建了航天器在轨运行的三维可视化仿真程序的基本框架，然后对涉及到的关键理论与知识，如时间、坐标转换、卫星轨道理论、OpenGL图形开发库等也做了阐述，最后介绍了我们的主要工作和科研成果。我们的主要成果是实现了卫星在轨运行的三维可视化仿真并对原有程序进行了改进。 关键词：航天器 在轨运行 三维可视化 程序设计 OpenGL
Abstract：The programmer of three-dimensional visualization on satellite in-orbiting is the utmost
foundational work in establishing satellite emulation system. The three-dimensional visual simulation on satellite is of great significance: it assures that users may receive a vivid and direct-viewing and it also can greatly simplify the design process of satellite orbit.The basic frame of three-dimensional visual simulation program on satellite in-orbiting has been set up firstly. then, related essential theory and knowledge such as time system, coordinate conversation, satellite orbit, OpenGL and etc also has been introduced. Lastly, our main work and research results has been introduced. Our main achievement is that we realized the program of three-dimensional visualization on satellite in-orbiting and we improve the original program. Key words：satellite In-orbit movement 3D visualization programming OpenGL
一、引 言 当今社会是一个信息的社会，谁掌握了信息的主动权，就意味着掌握了整个世界。而人造卫星是当今人们准确、实时、全面的获取信息的重要手段，卫星的各项应用已经成为信息社会发展的强大动力。而人造卫星的应用是一项高投入、高风险、长周期的活动，仿真技术由于具有可控制、可重复、经济、安全、高效的特点，在人造卫星应用领域以至整个航天领域都起到了重大的作用。目前国际上较常用的卫星仿真软件主要有美国的Winorbit、美国Cybercom System公司研制的CPLAN和AGI公司的STK。其中以STK功能最为强大，界面最为友好，在卫星仿真领域占有绝对领先地位。STK功能虽然强大，但其价格昂贵，源码也不公开，无法自主扩展，并且该软件被限制了对中国的销售，所以中国不得不独立开发适于自己的卫星仿真系统[1]。而且国内目前卫星系统的仿真软件很少，主要有一些大学开发的小型的卫星系统仿真软件，还有北京航天慧海系统仿真科技有限公司开发的Vpp-STK航天卫星仿真开发平台V4.0。总体来说，国内目前在这个方面的技术还相当不成熟，因此研究和自主开发卫星仿真系统意义重大。 仿真可视化，就是把仿真中的数字信息变为直观的，以图形图像形式表示的，随时间和空间变化的仿真过程呈现在研究人员面前，使研究人员能够知道系统中变量之间、变量与参数之间、变量与外部环境之间的关系，直接获得系统的静态和动态特征[2]。 本文首先构建了航天器在轨运行的三维可视化仿真程序的基本框架，然后对涉及到的关键理论与知识，如时间、坐标转换、卫星轨道理论、OpenGL图形开发库等也做了阐述，最后介绍了我们的主要工作和科研成果。 二、程序设计综述 （一）程序的总体框架 我们根据太阳、地球、月球等天体运行的规律、人造卫星轨道理论以及常用的时间和坐标系统的转换关系，以OpenGL仿真技术为手段，在Windows平台上使用 Visual C++高级编程语言，实现卫星在轨运行的三维可视化表达的程序。我们设计的程序的主要功能有： 1. 显示地球、卫星和星空背景等空间对象运动变化过程。 2. 动态显示卫星轨迹、覆盖范围等本身不可见对象。 3. 视点变换和多场景的一致显示。 4. 在有条件的情况下，实现卫星轨道的设计与变更、轨道预报。 我们根据程序的主要功能将程序分为4个模块：数据读取和预处理、实体建模和运动建模、视景仿真驱动和三维显示输出。
图1 程序总体框架图 （二）系统设计原则 1.通用性和可扩展性[3]。 为了保证系统的通用性和便于对系统进行扩展和完善，采用面向对象程序设计方法；采用类和动态链接库（DLL）进行模块化设计。 2.满足实时动态的仿真要求[3]。 为满足系统实时性，仿真算法、数据通讯等要求达到一定速度。 3.结构化、标准化、可扩展的输入输出方式[3]。 4.良好的人机交互功能[3]。 采用OpenGL技术显示卫星轨道，使画面清晰、直观；允许用户随时查询、修改和保存数据；允许同时打开多个仿真窗口，可以同时对多个方案进行仿真和比较，进行分析，也可以对同一方案的不同运行阶段同时进行仿真和比较。 5.数据快速的交互能力[3]。
三、基本理论 （一）OpenGL仿真技术 OpenGL(Open Graphics Library)是美国高级图形和高性能计算机系统公司（SGI）开发的一套计算机图形处理系统，是图形硬件的软件接口。由于OpenGL的优越性能，目前OpenGL已被认为是高性能图 形和交互式视景处理的标准[4]。 利用OpenGL实现三维动画的基本步骤如下： 1.建模 要实现三维动画, 首先在三维用户坐标系中建立运动物体的三维模型, 对于复杂的三维动画还要建立运动物体周围的三维场景。三维模型通常采用点( Point) 、线( Line) 和多边形( Polygon) 等元素建立。在OpenGL 中可以利用函数glBegin()和glEnd()指明一个几何元素的定义开始和结束,用glVertex3*()、glNormal3*()和glColor3*()分别指明顶点、法向量和颜色。 2.渲染 渲染包括消隐、光照、材质、纹理映射等方面。 消隐就是消除被遮挡的不可见的线或面, 得到具有真实感的图形。在OpenGL 中, 消隐是通过深度测试实现的。消除深度缓存用函数glClear()实现, 启动深度缓存分别用函数glEnable ()实现。 为了使模型具有真实感, 必须进行光照处理, 使模型表现出明暗效果。通常, 光源从颜色、位置、方向等方面刻画。光源用函数glLight*()定义, 启动光照和光源都可以使用函数glEnable()实现。在光照下, 对模型进行明暗处理, 模型就表现出明暗效果。在OpenGL 中, 用单一颜色处理的称为平面明暗处理, 用许多不同颜色处理的称为光滑明暗处理。设置明暗处理模式的函数为glShadeModel()。 OpenGL 用材料对光的红、绿、蓝三原色的反射率来近似定义材料的颜色，定义材质用函数glMaterial*( ) 实现。 物体的表面一般表现出一定的纹理, 在模型渲染中纹理映射也是比较重要的一方面。 3.图形变换 图形变换是三维动画实现的关键一步, 只有通过图形变换,三维物体模型才能表现出运动效果。实现物体运动, 通常要用到平移变换、旋转变换、缩放变换等, 这些变换分别用函数glTranslate*()、glRotate*()、glScale*()实现。而且三维动画要在屏幕上显示出来, 还需要进行透视投影变换、裁剪变换、视口变换。这些变换分别用函数gluPerspective()、glClipPlane()、glViewport()实现。图形变换通常要用到矩阵堆栈操作。 4.交换帧缓存 为了提高动画输出效率, OpenGL 采用了双缓存技术, 用函数SwapBuffers()实现交换帧缓存。 （二）时间系统和标志法
常用时间系统及转换关系： 1.世界时UT 格林尼治零子午线处的民用时称为世界时，北京时间减去8小时即得到世界时。世界时系统是以地球自转为基础的，为了弥补极移现象和地球自转速度的不均匀性造成的缺陷，需要在世界时UT中引入极移改正Δλ和地球自转速度的季节性改正Δ Ts。由此得到的世界时分别称为UT1和UT2。未经改正的世界时则用UT0表示。三者关系如下： UT1=UT0+ Δλ （1） UT2=UT0+ ΔTs （2） Δλ、 Δ Ts的值国际地球自传服务区（IERS）会给出。 2.国际原子时TAI 以原子能级跃迁辐射频率定义的标准时间单位，取1958年1月1日世界时零时为其起算点。国际原子时（TAI）与UT1有如下关系： （UT1-TAI)1958.0=+0.0039s （3） 3.地球力学时TT 在天文学中，天体的星历是要根据天体力学中的运动方程计算的，在这些天体运动方程中，时间是一个独立变量，被定义为力学时。地球力学时取原子时的秒为其秒长，故它是一个均匀的时间系统。地球力学时TT和国际原子时TAI有如下关系：