中國(guó)航天領(lǐng)域大數(shù)據(jù)應(yīng)用

近年來(lái)，隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提升，航天事業(yè)得到了飛速發(fā)展。航天領(lǐng)域在研制、運(yùn)行和發(fā)布成果的全過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)和應(yīng)用大數(shù)據(jù)的需求，數(shù)據(jù)既是航天理論的基礎(chǔ)，又是航天實(shí)踐的基石，因而航天領(lǐng)域是大數(shù)據(jù)應(yīng)用最早也最成熟，取得成果最多的領(lǐng)域。

航天要對(duì)尺度遠(yuǎn)比地球大無(wú)數(shù)倍的廣闊空間進(jìn)行探索，其總量更多，要求更高。如果沒(méi)有及時(shí)而精確的大數(shù)據(jù)支持，哪怕是一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的錯(cuò)誤，也會(huì)影響全局的成敗。因此，航天大數(shù)據(jù)不僅具有一般大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，更要求高可靠性和高價(jià)值。數(shù)據(jù)可視化是大數(shù)據(jù)領(lǐng)域所有價(jià)值的終極呈現(xiàn)，而航天領(lǐng)域的可視化，緣其數(shù)據(jù)總量更多，精確度更高，價(jià)值更高，一直被譽(yù)為數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域之巔。

“軍民融合”是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)國(guó)防科技工業(yè)改革與發(fā)展的總方針。目前，我國(guó)的一些自主企業(yè)在航天大數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域已經(jīng)具備成熟的技術(shù)，以數(shù)字冰雹為例，其參與了國(guó)家多項(xiàng)航天科研項(xiàng)目，為我國(guó)多項(xiàng)航天任務(wù)提供了的可視化技術(shù)支撐。基于指揮監(jiān)控中心大屏可視化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航天測(cè)發(fā)、測(cè)控設(shè)備控制；航天指揮作戰(zhàn)體系模擬推演、作戰(zhàn)評(píng)估；航天作戰(zhàn)指揮顯示控制航天器數(shù)據(jù)分析、狀態(tài)監(jiān)控。

一、全三維空間環(huán)境仿真

如今，航天領(lǐng)域的可視化范圍已經(jīng)從地球延伸至整個(gè)宇宙空間，這就對(duì)空間環(huán)境的逼真性和精確度提出了更高的要求。想要對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行更加逼真的態(tài)勢(shì)顯示，就需要利用三維視圖結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，真實(shí)刻畫(huà)地球和宇宙空間環(huán)境，逼真呈現(xiàn)地球和太空乃至其他行星的精確位置，并且呈現(xiàn)實(shí)時(shí)的光照、云層、大氣圈和反射等渲染效果。支持全球高程顯示，超精細(xì)細(xì)節(jié)，超大范圍地形展示，并且視角范圍可從全球視角無(wú)級(jí)放大至微觀細(xì)節(jié)觀察視角，實(shí)現(xiàn)全空間范圍的環(huán)境態(tài)勢(shì)顯示，以最佳方式實(shí)現(xiàn)宇宙環(huán)境可視化和空天態(tài)勢(shì)可視化。

二、 航天器三維仿真

航天器的仿真效果對(duì)于航天測(cè)發(fā)、測(cè)控、模擬演練、航天器數(shù)據(jù)分析、狀態(tài)監(jiān)控的展現(xiàn)以及提升指揮員的態(tài)勢(shì)認(rèn)知，提高決策質(zhì)量有著越來(lái)越重要的影響。這就要求可視化系統(tǒng)基于三維實(shí)時(shí)渲染引擎，并且結(jié)合高度逼真的圖像渲染，配置多種可進(jìn)行存儲(chǔ)、積累和復(fù)用的大范圍地形數(shù)據(jù)可視化模型、可視化模型數(shù)據(jù)庫(kù)、可視化效果庫(kù)，構(gòu)建多領(lǐng)域多層次仿真系統(tǒng)，以保證可視化效果高水準(zhǔn)呈現(xiàn)。支持對(duì)衛(wèi)星采集數(shù)據(jù)的可視化分析，支持添加各種輔助標(biāo)識(shí)，表現(xiàn)各種不同類(lèi)型探測(cè)器的探測(cè)范圍、通訊鏈路等效果。同時(shí)，航天器的位置、運(yùn)行的軌跡、空中的姿態(tài)等動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，全部可以基于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，并且能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并與后臺(tái)數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)接，驅(qū)動(dòng)仿真畫(huà)面實(shí)時(shí)更新。

三、航天任務(wù)流程仿真

航天任務(wù)是一項(xiàng)涉及眾多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)工程，因此常常需要對(duì)航天任務(wù)中的各要素進(jìn)行模擬、分析與仿真，以支持航天任務(wù)的設(shè)計(jì)論證。為了對(duì)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程和狀態(tài)進(jìn)行仿真呈現(xiàn)，使相關(guān)人員直觀地看到航天任務(wù)執(zhí)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程并了解航天任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)等信息，就需要將二三維地理信息系統(tǒng)與航天任務(wù)內(nèi)容相結(jié)合，利用三維可視化技術(shù)將任務(wù)流程可視化，真實(shí)再現(xiàn)任務(wù)過(guò)程中信息的流動(dòng)和動(dòng)態(tài)演化，為航天任務(wù)的綜合效能評(píng)估提供逼真的空間環(huán)境模擬和數(shù)據(jù)支持。還要支持對(duì)復(fù)雜的任務(wù)流程進(jìn)行推演和分析，并可在實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)和規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，以及根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)歷史態(tài)勢(shì)進(jìn)行回放。

四、航天數(shù)據(jù)可視分析

在各項(xiàng)航天任務(wù)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜多樣及關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)，為了將海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理和分析，就需要科學(xué)的分析算法，針對(duì)海量數(shù)據(jù)繁多的指標(biāo)與維度，按主題、成體系地進(jìn)行多維度的實(shí)時(shí)交互分析，并提供上卷、下鉆、切片、切塊、旋轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)觀察方式，呈現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)背后的聯(lián)系，幫助用戶(hù)從不同角度分析數(shù)據(jù)、展示數(shù)據(jù)的不同影響。還應(yīng)支持分析算法模塊擴(kuò)充，支持嵌入各種仿真計(jì)算模型，為更加復(fù)雜的行業(yè)應(yīng)用提供支持。

五、大屏多屏環(huán)境支持

大屏幕顯示系統(tǒng)已經(jīng)成為信息可視化不可或缺的核心基礎(chǔ)，針對(duì)航天領(lǐng)域數(shù)據(jù)量大、可視化精度高的特點(diǎn)，對(duì)大屏可視化環(huán)境的的要求也越來(lái)越高。航天領(lǐng)域的大屏多屏環(huán)境要滿(mǎn)足超高像素全屏點(diǎn)對(duì)點(diǎn)輸出，視網(wǎng)膜級(jí)分辨率，清晰、細(xì)膩、驚艷的顯示畫(huà)面。支持多屏拼控，顯示內(nèi)容自由布局組合。并可通過(guò)PAD手持設(shè)備作為控制終端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大屏的交互控制。系統(tǒng)內(nèi)置對(duì)矩陣、拼控設(shè)備的控制支持，實(shí)現(xiàn)軟件根據(jù)投放內(nèi)容需要自動(dòng)切換大屏幕布局場(chǎng)景，大幅度降低使用過(guò)程中的交互復(fù)雜程度。

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，星空浩瀚無(wú)比，探索永無(wú)止境，只有不斷創(chuàng)新，中華民族才能更好走向未來(lái)。我們正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，這是決定我國(guó)發(fā)展未來(lái)的重大戰(zhàn)略。航天科技是科技進(jìn)步和創(chuàng)新的重要領(lǐng)域，航天科技成就是國(guó)家科技水平和科技能力的重要標(biāo)志。希望將來(lái)能有更多的先進(jìn)技術(shù)為我們空間科學(xué)的發(fā)展提供“中國(guó)力量”，落實(shí)航天大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。