貨運飛船 3D 視覺化監測，相隔萬里管控都能得心應手？

北京時間 2021 年 6 月 17 日 9 時 22 分，搭載神州十二號載人飛船的長征二號 F 遙十二運載火箭，在酒泉衛星發射中心點火發射。17 日 18 時 28 分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先後進入天和核心艙，標誌著中國人首次進入自己的空間站。

今天將採用 Hightopo 的產品 HT 搭建 “天舟一號”貨運飛船數字孿生管理系統。HT 三維模擬技術可多維度直觀展示飛船主體、運載資訊、飛行試驗、技術實驗、執行歷程等重點管理物件的執行態勢，支援全範圍空間的態勢視覺化監控。智慧航天是基於大資料、雲端計算、人工智慧技術的應用平臺，它的出現能更加迅速地從海量資料中提取出有效的資訊，為智慧決策提供有力支援。

將地球以三維立體的形式輔以匹配地理環境貼圖來進行三維虛擬模擬展示，並透過高亮部分的顏色區分展示各國家位置。同時，HT 具有 BIM 模型轉 HT 圖元功能，能為 BIM 檔案做輕量化處理，確保場景在 Web 中高效流暢地載入執行。

模擬飛船執行

介面由 3D 輕量化場景搭配 2D 資料皮膚以及動畫驅動構建而成，如圖是完整的介面展示：

選用 3D 視覺化監控平臺即可呈現立體的全面的飛船執行實時畫面，且支援對接飛船感測器對資料進行實時採集，輔助監測人員透過資料對飛船執行態勢、健康狀態、預警告警資訊等進行快速判斷。保證飛船執行軌跡始終處於平穩狀態，最佳化以往傳統的操作流程。

資料全方位展示

對於龐雜繁瑣的航天資料來說，想要超精度、高效率、大範圍的處理分析資料，則需要透過時間、空間、分類等多源資料進行分析研判，進而實時呈現飛船的推進劑、運載、飛行試驗、技術實驗等狀態資訊，並根據預警告警提示快速進行問題定位。

同時介面可添置時間軸式執行歷程，進行歷史回溯和模擬演練，點選時間節點可單獨播放對應過程的動畫。

帆板展開視覺化

天舟號貨運飛船由大直徑的貨物艙和小直徑的推進艙組成。貨物艙用於裝載貨物，而推進艙為整個飛船提供動力與電力。推進艙兩側各有一翼太陽能帆板三板，3D 視覺化控制展開演示如下：

自主導引視覺化

天舟一號在遠距離段需要人工輔助將飛船引導到距離天宮二號一定的位置，然後由飛船自主完成近距離交會對接。

每次變軌前後，地面測控站首先要對飛船和空間實驗室進行精確測軌，掌控它們現在和未來的準確位置後，再對飛船發號施令。這樣一環扣一環，每一步都必須將飛船嚴格控制在預定的範圍內，最後才能保障飛船自主導引的正常實施。

自主對接視覺化

據瞭解，空間交會對接是載人航天活動的三大基本技術之一，是實現空間站和空間運輸系統的裝配、補給、維修、回收、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件。但飛船的運動過程變幻莫測，其飛行速度可達 8 Km/s，為確保飛船自主對接的順利進行，地面監測人員必須在第一時間從資料中獲取飛行實況，而飛船每秒傳回的原始資料有 8G 之多，單純依靠人工解決，效率會大大降低。

資料視覺化能將雜亂情報資料進行精簡提煉，並結合航天領域專業的資料模型和分析演算法加以實時分析判斷。幫助獲取資料的更高價值，有助於增強監測人員的決策判斷能力，一定程度上提高資料分析效率。

飛船完成交會對接動作主要是依賴地面測控，監測人員在地面生成的軌道引數注入指令，如飛船發動機開機及時長點位等內容，監測人員依舊可根據資料視覺化大屏呈現的實時資料進行分析判斷和決策。

燃料補給視覺化

切換成視覺化效果，監測人員可直觀地觀察到艙內燃料補給狀態，呈現飛船及推進劑儲量等資訊。

圖撲軟體航天系列

前不久，“祝融號”火星車已安全駛離著陸平臺，到達火星表面，開始巡視探測。“祝融號”是我國第一輛自己設計的火星車，對我國航天事業發展有著重要的意義。如下是 Hightopo 利用 HT 搭建的火星車探測場景。

透過三維視覺化平臺實時呈現接收到的各類監測資料、探測全過程和其他必要狀態資訊。系統性、實時性、精確性成為構建 3D 火星探測車探測系統的主要效能特點。Web 3D 具有無限的想象空間，超豐富的資料呈現方式，煥然一新的視覺化效果。

HT 視覺化技術應用實現了資料共享，逐步實現產業數字化、綠色化、智慧化。不論是飛船執行、火箭發射、太陽系運轉、還是火星探測車，都可以透過 3D 視覺化介面對其狀態、相對位置、質量、資源含量等進行實時掌控瞭解，在宇宙空間探索能力愈加穩健的當下，甚至可以透過該系統對行星狀態做實時監控呈現，對宇航員的作業點、作業情況做線上監控。

對於航天事業來說，資料不僅是航天理論的基礎，更是航天實踐的基石。智慧航天一系列操作都可透過輕量化的 Hightopo 3D 視覺化場景實現，將整個宇宙挪入 PC、Pad、移動端中方便跨平臺展示，場景支援常規的旋轉、平移和視角縮放。

在浩瀚的太空中刻下中國新高度。千年上下求索，逐夢浩瀚星空，從嫦娥奔月的上古神話傳說，到屈原欲探“天地永珍之理”的《天問》，中國古人對神秘太空的好奇和追問，在中國航天人一次又一次的探索中變成現實。圖撲願輔助航天科研人員一起為航天事業做出貢獻，共同譜寫航天事業新篇章。

Hightopo 資料視覺化亦深度融合製造業、風電能源、城市園區等各行各業，助推智慧製造和數字化轉型，讓產業運維可追溯，裝置執行可監管，賦能萬物皆可資訊互通、資源共享、能力協同。