一种卫星轨迹的生成方法及系统.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102752491 A (43)申请公布日 2012.10.24 C N 1 0 2 7 5 2 4 9 1 A *CN102752491A* (21)申请号 201110249705.3 (22)申请日 2011.08.26 H04N 5/222(2006.01) G06T 13/00(2011.01) (71)申请人新奥特（北京）视频技术有限公司 地址 100195 北京市海淀区五棵松路49号 新奥特科技大厦 (72)发明人李丹 (74)专利代理机构北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 代理人叶树明 (54) 发明名称 一种卫星轨迹的生成方法及系统 (57

2、) 摘要 本发明公开了一种卫星轨迹的生成方法，具 体包括：在模型空间中导入地球模型后，获取卫 星穿越点，根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线； 根据所述贝塞尔曲线获取所述至少两个贝塞尔曲 线控制点；根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地 球模型球心点生成平面，所述平面穿过所述地球 模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点；在所述平 面上，以所述地球模型球心点为中心，同时拟合所 述贝塞尔曲线控制点生成卫星轨迹的贝塞尔曲 线；输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线，通过本发 明解决了卫星飞行动画模拟过程中，运动轨迹有 效生成的问题，从而方便轨迹参数的调节，有更加 直观的效果，并且能够更好的与卫星运动相关联， 从而为更好的实现

3、卫星动画做好准备。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种卫星轨迹的生成方法，包括，在模型空间中导入地球模型，其特征在于， 获取至少两个卫星穿越点，所述卫星穿越点置于地球模型外围空间上； 根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线； 根据所述贝塞尔曲线获取至少两个贝塞尔曲线控制点； 根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球心点生成平面，所述平面穿过所述地球 模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 在所述平面上，以所述地球模型球心点为中心，同时拟合所述贝塞

4、尔曲线控制点生成 卫星轨迹的贝塞尔曲线； 输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线。 2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述卫星轨迹的贝塞尔曲线为闭合轨迹。 3.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述在所述平面上，以所述地球模型球心 点为中心，同时拟合所述贝塞尔曲线控制点生成卫星轨迹贝塞尔曲线步骤后还可以包括： 根据所述地球模型的转动方向，确定所述卫星轨迹贝塞尔曲线的运动起点及终点。 4.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线还 可以包括： 根据所述贝塞尔曲线的运动起点及终点实现所述卫星穿越。 5.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述根据所述贝塞尔曲线控制

5、点及所述 地球模型球心点生成平面步骤具体可以为： 判断所述贝塞尔曲线控制点中其距离最远的两点所覆盖的所述地球模型圆周截面的 象限区域，并在所述象限区域内生成平面。 6.一种卫星轨迹的生成系统，其特征在于，包括：穿越点获取单元、曲线生成单元、控 制点生成单元、平面生成单元、卫星轨迹生成单元、卫星轨迹输出单元，其中， 所述穿越点获取单元，用于获取至少两个卫星穿越点，所述卫星穿越点置于地球模型 外围空间上； 所述曲线生成单元，用于根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线； 所述控制点生成单元，用于根据所述贝塞尔曲线获取至少两个贝塞尔曲线控制点； 所述平面生成单元，用于根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球

6、心点生成平 面，所述平面穿过所述地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 所述卫星轨迹生成单元，用于在所述平面上，以所述地球模型球心点为中心，同时拟合 所述贝塞尔曲线控制点生成卫星轨迹的贝塞尔曲线； 所述卫星轨迹输出单元，用于输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线。 7.如权利要求6中所述的系统，其特征在于，所述卫星轨迹生成单元中的所述卫星轨 迹的贝塞尔曲线可以为闭合轨迹。 8.如权利要求6中所述的系统，其特征在于，所述卫星轨迹生成单元还包括，运动方向生 成单元，所述运动方向生成单元，用于根据所述地球模型的转动方向，确定所述卫星轨迹贝塞 尔曲线的运动起点及终点；根据所述贝塞尔曲线的运动起点及终点实现所述卫

7、星穿越。 9.如权利要求6中所述的系统，其特征在于，所述平面生成单元，还用于：判断所述贝 塞尔曲线控制点中其距离最远的两点所覆盖的所述地球模型圆周截面的象限区域，并在所 述象限区域内生成平面。 权 利 要 求 书CN 102752491 A 1/5页 3 一种卫星轨迹的生成方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及电视数字视频节目制作领域，特别是用于进行卫星飞跃的仿真动画模 拟，所公开的一种卫星轨迹的生成方法及系统。 背景技术 0002 随着数字动画制作领域的快速发展，已可以利用多种数字动画处理方式对物体的 运动进行还原和仿真，同时在电视节目制作过程中，在需要通过数字动画仿真实现对实际 运动物

8、体的模拟时，也通常会采用在数字动画处理领域所涉及的数字动画合成技术，特别 是在一些有特别需要的电视节目制作领域，此类技术就更为广泛，如在卫星发射或卫星运 动检测类的节目中，为了使观众能感受到真实的卫星在空间中飞行的视觉效果，在对地球 外空间环境模拟的同时，更重要的是对太空空间中的卫星飞行给予正确的模拟，但是由于 卫星飞行数据是通过实时监测而得到的，需要进行实施更新，因此不可能通过事先已制作 好的飞行效果进行制作，同时如果采用卫星飞行轨迹的现场制作，就需要实时根据卫星飞 行采集点的数据对卫星飞行进行计算，之后生成卫星飞行轨道，同时，在以上卫星轨道的制 作过程中，由于需要大量进行计算和卫星飞行轨道

9、绘制及调整，因此很难满足播放时的同 步要求，在现有技术中为弥补以上不足，因此，如在的地理信息制作系统中通常采用，常用 的卫星轨迹的绘制方法是直接生成一个大圆，如果调节卫星的运动路径，则需要对应调整 轨迹大圆的空间参数，效率不高。从而无法获取真实的卫星在空间中的飞行效果。 0003 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术的缺点为：现有技术中通过现场数 据采集实现对卫星轨迹的绘制效率较低，同时利用直接生成卫星轨迹的绘制方法，如果需 要对卫星的运动路径(轨迹)进行调节，则需要对应调整轨迹的空间参数，效率不高。 发明内容 0004 针对现有技术中的问题，本发明提供一种卫星轨迹的生成方法，从而解决了现

10、有 技术中，卫星飞行动画模拟过程中，运动轨迹有效生成的问题，具体包括： 0005 获取至少两个卫星穿越点，所述卫星穿越点置于地球模型外围空间上； 0006 根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线； 0007 根据所述贝塞尔曲线获取至少两个贝塞尔曲线控制点； 0008 根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球心点生成平面，所述平面穿过所述 地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 0009 在所述平面上，以所述地球模型球心点为中心，同时拟合所述贝塞尔曲线控制点 生成卫星轨迹的贝塞尔曲线； 0010 输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线。 0011 同时，本发明还提供了一种卫星轨迹的生成系统，具体包括：包括：穿越

11、点获取单 元、曲线生成单元、控制点生成单元、平面生成单元、卫星轨迹生成单元、卫星轨迹输出单 元，其中， 说 明 书CN 102752491 A 2/5页 4 0012 所述穿越点获取单元，用于获取至少两个卫星穿越点，所述卫星穿越点置于地球 模型外围空间上； 0013 所述曲线生成单元，用于根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线； 0014 所述控制点生成单元，用于根据所述贝塞尔曲线获取至少两个贝塞尔曲线控制 点； 0015 所述平面生成单元，用于根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球心点生成 平面，所述平面穿过所述地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 0016 所述卫星轨迹生成单元，用于在所述平

12、面上，以所述地球模型球心点为中心，同时 拟合所述贝塞尔曲线控制点生成卫星轨迹的贝塞尔曲线； 0017 所述卫星轨迹输出单元，用于输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线。 0018 通过以上技术，本发明实现了通过两个端点确定卫星的轨迹，方便轨迹参数的调 节，有更加直观的效果，并且能够更好的与卫星运动相关联，从而为更好的实现卫星动画做 好准备。 附图说明 0019 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附

13、图获得其他的附图。 0020 图1：是本发明实施例中一种卫星轨迹的生成方法的流程图； 0021 图2：是本发明实施例中另一种卫星轨迹的生成方法的流程图； 0022 图3：是本发明实施例中一种卫星轨迹的生成系统的组成图。 具体实施方式 0023 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。 0024 本发明实施例1中提供了一种卫星轨迹的生成方法，如图1所示，包括以下步骤： 0025

14、S101：获取卫星穿越点： 0026 在此步骤中，获取至少两个卫星穿越点，所述卫星穿越点至于地球模型外围空间 上；获取穿越点的方式可以是多种的，也可以根据实际的空间数据得出，之后将其导入到在 模型空间中； 0027 S102：生成贝塞尔曲线： 0028 在此步骤中，根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线；在获取到穿越点后，其数量要 求可以是两个以上，以保证所生成贝塞尔曲线的生成精度； 0029 S103：获取贝塞尔曲线控制点： 0030 在此步骤中，根据所述贝塞尔曲线获取所述至少两个贝塞尔曲线控制点；从所获 得的贝塞尔曲线中可以通过重新生成或多种方式得到所述贝塞尔曲线的四个基本定位点 说 明 书CN

15、 102752491 A 3/5页 5 (包括：起始点、终点、中间的两个点)，并由此确定为控制点，同时也可以通过人工调节的 方式，对所述控制点位置进行调整、 0031 S104：生成平面： 0032 在此步骤中，根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球心点生成平面，所述 平面穿过所述地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 0033 通过所获得的控制点及地球模型的球心点可确定一个平面，此平面将地球模型分 为两部分，单要保证生成后的平面上有地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 0034 S105：生成卫星轨迹的贝塞尔曲线： 0035 在此步骤中，在所述平面上，以所述地球模型球心点为中心，同时拟合

16、所述贝塞尔 曲线控制点生成卫星轨迹的贝塞尔曲线；所述卫星轨迹的贝塞尔曲线可以为闭合轨迹； 0036 在所生成的平面上，通过拟合贝塞尔曲线控制点的方式，生成卫星飞行轨迹； 0037 因此，通过以上步骤，就在所生成的平面上，重新塑造了一条贝塞尔曲线，并可保 证，此曲线是穿过卫星的飞行路径的，因此，通过对卫星穿越点的采集，绘制出了新的卫星 飞行轨迹。 0038 S106：输出卫星轨迹的贝塞尔曲线。 0039 在此步骤中，输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线。输出可以是多种方式的，可以选择 静态显示，也可以以此卫星轨迹的贝塞尔曲线为路径，生成卫星在地球模型上空飞行的效 果。 0040 本发明实施例2中提供了另

17、一种卫星轨迹的生成方法，如图2所示，包括以下步 骤： 0041 在实施例1的基础上，在实施例2中提出改进、优选的方式，从而使在卫星轨迹生 成过程中得到更好的效果； 0042 S201：获取卫星穿越点：此步骤与实施例1中的方法相同，这里不再重复阐述； 0043 S202：生成贝塞尔曲线： 0044 在此步骤中，根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线；其他内容此步骤与实施例1 中的方法相同，这里不再重复阐述； 0045 S203：获取贝塞尔曲线控制点： 0046 在此步骤中，根据所述贝塞尔曲线获取所述至少两个贝塞尔曲线控制点；其他内 容此步骤与实施例1中的方法相同，这里不再重复阐述； 0047 S204

18、：判断生成平面： 0048 在此步骤中，根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球心点生成平面，所述 平面穿过所述地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 0049 判断所述贝塞尔曲线控制点中其距离最远的两点所覆盖的所述地球模型圆周截 面的象限区域，并在所述象限区域内生成平面； 0050 可想而知，如果希望得到非常逼真的卫星飞跃地球上空的效果，就需要使用真实 数据进行核算，在生成穿越地心平面的过程中，需要很大的计算量对相关数据进行核算，为 了减少计算量，可以通过对穿越点估算的方式，定位卫星在哪一个区域中飞行，如卫星只在 穿越地心平面的1/4的象限中飞行，只要生成这1/4的象限的平面，就可以满足后续

19、生成轨 迹的需要，同时减少了计算量。 说 明 书CN 102752491 A 4/5页 6 0051 S205：生成卫星轨迹的贝塞尔曲线，并确定运动方向； 0052 在此步骤中，在所述平面上，以所述地球模型球心点为中心，同时拟合所述贝塞尔 曲线控制点生成卫星轨迹的贝塞尔曲线；所述卫星轨迹的贝塞尔曲线可以为闭合轨迹； 0053 由于考虑到在轨迹生成后，卫星飞行方向的原因，在此步骤中可以根据所述地球 模型的转动方向，确定所述卫星轨迹贝塞尔曲线的运动起点及终点；之后，可以根据所述贝 塞尔曲线的运动起点及终点实现所述卫星穿越，在此过程中，同时完成了对动画关键帧的 设置，节约了轨迹动画的制作时间。 00

20、54 S206：输出卫星轨迹的贝塞尔曲线。 0055 在此步骤中，输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线，其他内容此步骤与实施例1中的 方法相同，这里不再重复阐述； 0056 本发明实施例3中提供了一种卫星轨迹的生成系统的组成图，如图3所示： 0057 具体包括：穿越点获取单元301、曲线生成单元302、控制点生成单元303、平面生 成单元304、卫星轨迹生成单元305、卫星轨迹输出单元306，其中， 0058 所述穿越点获取单元301，用于获取至少两个卫星穿越点，所述卫星穿越点至于地 球模型外围空间上； 0059 所述曲线生成单元302，用于根据所述卫星穿越点生成贝塞尔曲线； 0060 所述控制点生成

21、单元303，用于根据所述贝塞尔曲线获取所述至少两个贝塞尔曲 线控制点； 0061 所述平面生成单元304，用于根据所述贝塞尔曲线控制点及所述地球模型球心点 生成平面，所述平面穿过所述地球模型球心点及所述贝塞尔曲线控制点； 0062 还用于：判断所述贝塞尔曲线控制点中其距离最远的两点所覆盖的所述地球模型 圆周截面的象限区域，并在所述象限区域内生成平面。 0063 所述卫星轨迹生成单元305，用于在所述平面上，以所述地球模型球心点为中心， 同时拟合所述贝塞尔曲线控制点生成卫星轨迹的贝塞尔曲线； 0064 所述卫星轨迹输出单元306，用于输出所述卫星轨迹的贝塞尔曲线； 0065 所述卫星轨迹生成单元

22、中的所述卫星轨迹的贝塞尔曲线可以为闭合轨迹。 0066 所述卫星轨迹生成单元还包括，运动方向生成单元3061，所述运动方向生成单元， 用于根据所述地球模型的转动方向，确定所述卫星轨迹贝塞尔曲线的运动起点及终点；根 据所述贝塞尔曲线的运动起点及终点实现所述卫星穿越。 0067 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通 过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发 明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储 介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可 以

23、是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 0068 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流 程并不一定是实施本发明所必须的。 0069 本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分 布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。 说 明 书CN 102752491 A 5/5页 7 0070 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 0071 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领 域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。 说 明 书CN 102752491 A 1/1页 8 图1图2 图3 说 明 书 附 图CN 102752491 A