ACS多源数据展示平台
1. 应用需求背景
当前产品研发的特点是外形更复杂，重量更轻，运动范围更远，载重量更大，机动性更好，突发情况下更安全，燃油经济性更好，确立了产品性能设计的新标准，对现代产品设计技术提出了一系列新的要求和挑战，需要有新的技术来应对。虚拟试验技术为设计人员提供了一种全新的辅助工具，
在航天产品研制流程中，当方案论证结束之后，即可利用计算机仿真和虚拟制造技术完成对航天产品的所有设计工作，对所有的生产工艺和生产过程进行计算机仿真，并将航天产品在计算机上“制造”出来，然后针对虚拟产品进行计算机仿真。当满足产品的技术要求和制造要求时，由计算机输出生产图纸和工艺流程，如果不满足要求，则经设计师修正后，重新进行仿真和虚拟制造，直到满足要求为止。根据虚拟制造的结果，生产单位再制造出实际的产品，并采用虚拟现实技术和虚拟测试技术进行测试，对测试所获得的数据进行处理和分析，如果不能满足要求，则进行修正。目前，随着计算机技术和有限元分析技术的飞速发展，仿真技术已经成为一种重要的试验验证工具，以校核产品部件或整体的承载能力。同时，系统仿真学科的兴起和虚拟现实技术的飞速发展，为虚拟试验技术的发展奠定了良好的基础。
2. 必要性
由于目前阶段各部门自独立进行仿真分析，分析数据没有集中统一管理。分析层次、阶段不分明。仿真分析和虚实试验数据管理的各环节安排不够合理，在产品性能仿真展示环节随意修改过程，打乱原有流程与工作计划，制约了仿真分析进度，从而影响产品研制进度。
因此，综合性能样机管理平台有其重要的工程应用价值：通过基于仿真分析和试验数据的结构性能样机，可提供复杂结构的航天器产品性能数字化样机的展示，为航天器的结构设计提供指导性的认识，提高航天器设计仿真水平；通过构建统一的性能展示平台，实现仿真资源共享工作。在统一的平台上，将各个部门，各个工程师之间有机的结合起来，进行高质量的仿真分析性能展示，对各种仿真数据进行行之有效的管理，确保一致性，最新性，安全性和易用性；同时，对航天器性能试验样机的结果展示，也可以进行深入分析与研究，采取必要措施，与数字化虚拟试验样机进行比较，以弥补航天器试验的局限性。
3.、系统的能力与功效
性能样机展示软件的能力和功效有如下几方面：
1、高显示度综合显示子系统
本子系统是整个实时监测系统的核心部分，包括了几何样机显示，仿真性能样机显示和试验样机显示以及综合样机显示功能实现。以本部分为核心，其他接口模块，数据库系统，用户界面作为辅助功能模块，共同完成结构综合强度试验实时监测系统的全部功能。
图1性能样机展示系统框架
2、几何样机显示
虚拟振动试验软件支持的CAD数据一般都是从设计类CAD软件生成的。不同的CAD软件生成的数据格式各不相同。因此针对每种设计软件,需要定制相对应的接口程序把数据导入到本系统中定义的CAD DB内存数据结构模块中去。
3、仿真性能样机显示
性能样机为CAE计算结果,包括模态位移,静强度位移,应力应变的结果。可以显示结果的云图、数据、曲线和动画等。结果后处理模块使用图形引擎工具包产品进行开发。工具包支持点、线、面的显示；试验数据的线框显示；支持符号,文字的三维场景显示；支持三类节点显示,包括节点符号、节点编号和节点组；支持两种单元显示,包括分类显示和单元组；支持模型剖切、缩放、旋转和平移；支持调节颜色数、放大比例和保存为图片（*.jpeg, *.bmp）。可视化控件静力结果显示模块包括应力、应变结果的云图显示,变形图,位移云图和矢量显示,以及应力云图与变形图的叠加显示等。为更好地支持模型后处理功能,系统增加有限元点和线单元的显示功能。
图3仿真性能样机展示
4、验样机显示
试验数据文件中,存储的是试验点信息和试验点的关联信息,系统读取试验点关联信息后,可以将试验点全部连在一起,形成一个线框模型。线框模型用构成粗略的试验模型轮廓。
系统读入试验点信息和线框模型信息,并利用这些信息构建线框模型,通过试验结果信息,对线框模型进行结果云图渲染和结果变形图显示。
图4试验性能样机展示
5.综合样机显示
综合样机显示是以高显示度的形式实现几何样机、仿真性能样机及试验样机的联合显示功能,能够在虚拟现实的场景下进行细节结构的对应显示。
图5综合性能样机展示
4、使用范围和效果
性能样机展示软件主要可应用于以下几方面：
主要内容：通过先进的软件工程技术，改善产品性能展示数据处理、模型及结果查看、性能分析展示流程搭建等方面的工作能力、动态反映能力和问题处理能力，从而为虚拟仿真试验和实物试验中的航天器产品性能分析工作提供有效的保证：
1、搭建航天器产品性能展示平台软件。按照软件工程的设计原则和设计规范，根据虚拟仿真试验工作的行业经验和业务需求，开发一套完整的、可用于虚拟仿真行业使用的、具有可移植性和兼容性的、便于用户安装使用和卸载删除的、符合安全性和保密性规范的、用户界面友好且使用方便、便于推广的性能分析展示软件。有效整合仿真分析各个环节的展示工具、业务流程及仿真数据信息，提高对性能分析展示资源的协调和分析能力，辅助试验任务的顺利进行。
2、在平台上集成强有力的仿真分析性能展示工具，建立更加专业化仿真结果评估体系。建立基于平台的多种结构设计、结构分析软件接口，使得从CAD到CAE，和CAE软件之间数据传递完整可靠。同时接口兼容主流仿真数据格式，以实现仿真结果的对比分析。
3、 在平台上集成强有力的试验样机性能展示工具，建立更加专业化试验结果评估体系。建立基于平台的多种试验结果数据的导入接口，包括数据文件和网络数据包的解析。实现虚拟试验样机性能与实物试验样机性能的对比。
4、建立基于平台基础上的仿真性能分析展示流程模板，将所有的航天器产品性能分析展示工作纳入流程化和规范化。搭建的模板可以使仿真分析人员能够对复杂结构多学科仿真结果进行有效的结果展示。使得产品性能分析比对展示流程化、规范化，提高分析结果的准确性。
在性能样机展示平台软件基础上，将数据库与各功能模块、商业软件、用户自编软件、办公软件连接。通过内部数据生成系统用户数据库、展示流程数据库、分析结果数据库、测试结果数据库、分析条件参数数据库、结构特性指标数据库。
