Python超人-宇宙模拟器

common/celestial_data_service.py

@@ -54,6 +54,20 @@ def get_body_posvel(body, time=None):
     if not isinstance(body, str):
         body = body.__class__.__name__
 
+        body_dict = {'地球': 'earth',
+                     '太阳': 'sun',
+                     '月球': 'moon',
+                     '水星': 'mercury',
+                     '金星': 'venus',
+                     '地月': 'earth-moon-barycenter',
+                     '火星': 'mars',
+                     '木星': 'jupiter',
+                     '土星': 'saturn',
+                     '天王星': 'uranus',
+                     '海王星': 'neptune'}
+
+        body = body_dict.get(body, body)
+
     posvel = get_body_barycentric_posvel(body, time)
 
     return posvel
@@ -76,7 +90,7 @@ def get_bodies_posvels(planet_names="sun,mercury,venus,earth,moon,mars,jupiter,s
     return posvels
 
 
-def recalc_moon_position(moon_posvel, earth_pos):
+def recalc_moon_position(moon_posvel, earth_pos, scale=50):
     """
     重新计算月球的位置（由于月球和地球的距离在整个太阳系尺度下非常近，为了较好的显示效果，需要放大月球和地球的距离，但不要改变月球相对地球的位置）
     @param moon_posvel: 月球的三维坐标位置和三维矢量速度
@@ -85,7 +99,7 @@ def recalc_moon_position(moon_posvel, earth_pos):
     """
     moon_pos, moon_vel = moon_posvel[0], moon_posvel[1]
     moon_pos_to_earth = moon_pos - earth_pos
-    moon_pos_to_earth = moon_pos_to_earth * 50
+    moon_pos_to_earth = moon_pos_to_earth * scale
 
     return moon_pos_to_earth + earth_pos, moon_vel
 
@@ -109,7 +123,7 @@ def get_celestial_body_data(body_name):
     return position, velocity
 
 
-def set_solar_system_celestial_position(bodies, dt, recalc_moon_pos,
+def set_solar_system_celestial_position(bodies, dt, recalc_moon_pos, recalc_moon_pos_scale=50,
                                         set_velocity=True, set_acceleration=True):
     """
     根据日期时间 dt 设置太阳系中天体的真实位置
@@ -152,7 +166,7 @@ def set_solar_system_celestial_position(bodies, dt, recalc_moon_pos,
             moon_real_pos = [posvel[0].x.value * AU, posvel[0].z.value * AU, posvel[0].y.value * AU]
             # TODO:注释下行，月球就会在真实的位置
             if recalc_moon_pos:
-                posvel = recalc_moon_position(posvel, earth_pos)
+                posvel = recalc_moon_position(posvel, earth_pos,scale= recalc_moon_pos_scale)
 
         if posvel is None:
             # posvel 为空，则使用太阳的坐标

引力世界/__init__.py

+from 引力世界.造物主 import 造物主
+from 引力世界.模拟场景 import 模拟场景
+
+from 引力世界.万物.太阳系 import *

引力世界/万物/太阳系.py

+from bodies import Sun, Earth, Moon
+from 引力世界 import 造物主
+
+
+
+class 太阳(Sun):
+    def __init__(self, 初始位置=[0, 0, 0], 初始速度=[0, 0, 0], 缩放大小=1):
+        super(太阳, self).__init__(init_velocity=初始速度, init_position=初始位置, size_scale=缩放大小)
+
+
+class 地球(Earth):
+    def __init__(self, 初始位置=[0, 0, 0], 初始速度=[0, 0, 0], 缩放大小=1):
+        super(地球, self).__init__(init_velocity=初始速度, init_position=初始位置, size_scale=缩放大小)
+
+
+class 月球(Moon):
+    def __init__(self, 初始位置=[0, 0, 0], 初始速度=[0, 0, 0], 缩放大小=1):
+        super(月球, self).__init__(init_velocity=初始速度, init_position=初始位置, size_scale=缩放大小)
+
+
+造物主.登记(['太阳', 'sun'], 太阳)
+造物主.登记(['地球', 'earth'], 地球)
+造物主.登记(['月球', 'moon'], 月球)

引力世界/数据/天体数据.py

+天体信息 = {"太阳": {
+    "质量": 1.9891e30, "平均密度": 1.408e3
+}, "地球": {
+    "质量": 5.97237e24, "平均密度": 5507.85, "转轴倾角": 23.44
+}, "月球": {
+    "质量": 7.342e22, "平均密度": 3.344e3
+}}
+
+
+def get_body_pos_vel(body_name: str, dt=None):
+    """
+    根据日期时间获取地球的
+    @param dt:
+    @return:
+    """
+    import pytz
+
+    # 安装 astropy 包
+    # pip install -i http://pypi.douban.com/simple/ --trusted-host=pypi.douban.com astropy
+    # 获取天体的坐标pos和速度vel
+    from astropy.coordinates import get_body_barycentric_posvel
+    import astropy.units as u  # 单位
+
+    body_dict = {'地球': 'earth',
+                 '太阳': 'sun',
+                 '月球': 'moon',
+                 '水星': 'mercury',
+                 '金星': 'venus',
+                 '地月': 'earth-moon-barycenter',
+                 '火星': 'mars',
+                 '木星': 'jupiter',
+                 '土星': 'saturn',
+                 '天王星': 'uranus',
+                 '海王星': 'neptune'}
+
+    body_name = body_dict.get(body_name, body_name)
+
+    # from astropy.coordinates import solar_system_ephemeris
+    # print("天体名：", solar_system_ephemeris.bodies)
+    #  ('earth', 'sun', 'moon', 'mercury', 'venus', 'earth-moon-barycenter',
+    #  'mars', 'jupiter', 'saturn', 'uranus', 'neptune')
+
+    if dt is None:
+        from astropy.time import Time
+        from datetime import datetime
+        # dt = Time(datetime.strptime('2149-02-01 12:00:00+0800', '%Y-%m-%d %H:%M:%S%z'),
+        #                   format='datetime')
+        dt = Time.now()
+
+    print('----------------------------------------')
+    print("北京时间：", dt.to_datetime(timezone=pytz.timezone('Asia/Shanghai')))
+    # 获取地球的坐标和速度
+    pos, vel = get_body_barycentric_posvel(body_name.lower(), dt)
+    pos = [pos.x.to(u.km).value,
+           pos.y.to(u.km).value,
+           pos.z.to(u.km).value]
+    # print("地球坐标(公里)：", pos)
+    # pos = [pos.x.to(u.au).value,
+    #        pos.y.to(u.au).value,
+    #        pos.z.to(u.au).value]
+    # print("地球坐标(天文单位)：", pos)
+    vel = [vel.x.to(u.km / u.second).value,
+           vel.y.to(u.km / u.second).value,
+           vel.z.to(u.km / u.second).value]
+    # print("地球速度(公里/秒)：", vel)
+    print('----------------------------------------')
+    # pos = [pos[0].value,pos[1].value,pos[2].value]
+    return pos, vel
+
+
+from astropy.coordinates import solar_system_ephemeris
+
+print(solar_system_ephemeris.bodies)
+
+print(get_body_pos_vel('earth'))
+#
+# from astropy.coordinates import SkyCoord, get_sun
+# from astropy import units as u
+# from astropy.time import Time
+#
+# # 指定时间，这里以2023年10月1日为例
+# obs_time = Time('2023-10-01')
+#
+# # 创建冥王星的坐标对象，使用名称'Pluto'或者天体ID 134340
+# pluto_coord = SkyCoord(body='Pluto', frame='icrs', obstime=obs_time)
+#
+# # 计算并输出冥王星在该时间的赤道坐标（赤经和赤纬）
+# print(pluto_coord.ra, pluto_coord.dec)
+#
+# # 如果需要获取相对于太阳的坐标，可以使用get_sun函数获取太阳的位置
+# sun_coord = get_sun(obs_time)
+#
+# # 计算冥王星相对于太阳的坐标
+# pluto_relative_coord = pluto_coord.separation(sun_coord)
+#
+# # 输出冥王星相对于太阳的角距离
+# print(pluto_relative_coord.arcsec)

引力世界/模拟场景.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :模拟场景
+# description     :模拟场景
+# author          :Python超人
+# date            :2024-03-20
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.9
+# ==============================================================================
+from ursina import Ursina, camera, EditorCamera, Sky, Entity, load_model, color
+
+from common.celestial_data_service import set_solar_system_celestial_position, conv_to_astropy_time
+from common.consts import SECONDS_PER_DAY, AU
+from bodies.body import Body
+from sim_scenes.func import create_sphere_sky, ursina_run
+from sim_scenes.universe_sim_scenes import UniverseSimScenes
+from simulators.ursina.entities.body_timer import TimeData
+from simulators.ursina.ui.control_ui import ControlUI
+from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig
+from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
+from 引力世界.数据.天体数据 import get_body_pos_vel
+
+
+class 模拟场景(UniverseSimScenes):
+    def __init__(self):
+        # self.app = Ursina()
+        #
+        # self.sky = create_sphere_sky(scale=80000)
+        self.造物()
+        #
+        # EditorCamera()
+
+    def 获取天体列表(self):
+        for p in vars(self):
+            f = getattr(self, p)
+            if isinstance(f, Body):
+                yield f
+
+    def 获取坐标和速度(self, 天体名称):
+        pos, vel = get_body_pos_vel(天体名称)
+        return pos, vel
+
+    def 造物(self):
+        pass
+
+    def 摄像机看向(self, 物体):
+        camera.look_at(物体)
+        camera.rotation_z = 0
+
+
+
+    def on_ready(self):
+        from ursina import application
+        # application.time_scale = 0.0001
+        # 运行前触发
+        self.sky = create_sphere_sky(texture="bg_pan2.jpg", scale=500000, rotation_x=20, rotation_y=160, rotation_z=20)
+
+        # UrsinaConfig.trail_type = "line"
+        # UrsinaConfig.trail_length = 91
+        # UrsinaConfig.trail_type = "line"
+        UrsinaConfig.trail_length = 420
+        # UrsinaConfig.trail_length = 1000
+
+        UrsinaConfig.trail_factor = 3
+        UrsinaConfig.trail_thickness_factor = 3
+
+        camera.clip_plane_near = 0.1
+        camera.clip_plane_far = 51000000
+        # camera.position=[1000,1000,-1000]
+        # from sim_scenes.func import create_sphere_sky
+        # create_sphere_sky(scale=500000)
+
+        #
+        # # 为了较好的立体效果，可以增加太阳光线，光线指向木星（target=jupiter）
+        # create_directional_light(position=(10.5e3, -1e3, -175e3), light_num=1, target=moon, look_at_target_always=True)
+
+    def 运行(self, 全屏=False):
+        # 使用 ursina 查看的运行效果
+        # 常用快捷键： P：运行和暂停  O：重新开始  I：显示天体轨迹
+        # position = 左-右+、上+下-、前+后-
+
+        bodies = list(self.获取天体列表())
+
+        UrsinaEvent.on_ready_subscription(self.on_ready)
+        # UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(on_timer_changed)
+
+        ursina_run(bodies, SECONDS_PER_DAY, position=(0, 0, -2*AU),
+                   cosmic_bg="",
+                   view_closely=0.001)
+
+        # self.app.run()
+
+
+
+class 太阳系模拟场景(模拟场景):
+    def __init__(self):
+        self.造物()
+
+    def set_bodies_position(self, time_data: TimeData):
+        """
+        设置天体的位置（包含速度和加速度的信息）
+        @param time_data:
+        @return:
+        """
+        t = self.start_time + time_data.total_days
+        set_solar_system_celestial_position(self.bodies, t, True, self.地月距离放大倍数)
+
+    def show_clock(self, time_data):
+        """
+        显示时钟
+        @param dt: 时间 datetime
+        @return:
+        """
+        # if self.clock_position_center:
+        #     position, origin = (0, .25), (0, 0),
+        # else:
+        from ursina import window
+        dt = time_data.get_datetime(self.start_time)
+        aspect_ratio = window.aspect_ratio
+        position, origin = (0.5 * aspect_ratio - 0.15, -0.45), (-0.05, 0.1),
+        ControlUI.current_ui.show_message(dt.strftime('%Y-%m-%d'),
+                                          position=position,
+                                          origin=origin,
+                                          # font="verdana.ttf",
+                                          font="fonts/Digital-7Mono.TTF",
+                                          font_scale=2,
+                                          font_color=(0, 255, 0),
+                                          close_time=-1)
+
+    def on_timer_changed(self, time_data: TimeData):
+        """
+
+        @param time_data:
+        @return:
+        """
+        dt = time_data.get_datetime(str(self.start_time))
+        year = dt.strftime("%Y")
+
+        self.set_bodies_position(time_data)
+        self.show_clock(time_data)
+
+    def 运行(self, 运行时间=None, 全屏=False):
+        # 使用 ursina 查看的运行效果
+        # 常用快捷键： P：运行和暂停  O：重新开始  I：显示天体轨迹
+        # position = 左-右+、上+下-、前+后-
+        self.地月距离放大倍数 = 50
+        if isinstance(运行时间, str):
+            self.start_time = conv_to_astropy_time(运行时间)
+        else:
+            self.start_time = 运行时间
+
+        if self.start_time is None:
+            from astropy.time import Time
+            self.start_time = Time.now()
+
+        self.bodies = list(self.获取天体列表())
+
+        UrsinaEvent.on_ready_subscription(self.on_ready)
+        UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(self.on_timer_changed)
+
+        ursina_run(self.bodies, SECONDS_PER_DAY, position=(0, 0, -2 * AU),
+                   cosmic_bg="",
+                   gravity_works=False,
+                   timer_enabled=True,
+                   show_grid=False,
+                   show_camera_info=False,
+                   view_closely=0.001)
\ No newline at end of file

引力世界/模拟实验室/太阳系/太阳地球月球.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :太阳地球月球模拟
+# description     :太阳地球月球模拟
+# date            :2024-03-20
+# python_version  :3.9
+# ==============================================================================
+
+from 引力世界 import 造物主
+from 引力世界.模拟场景 import 太阳系模拟场景
+
+
+class 太阳地球月球模拟(太阳系模拟场景):
+    def 造物(self):
+        太阳坐标, 太阳速度 = self.获取坐标和速度('太阳')
+        地球坐标, 地球速度 = self.获取坐标和速度('地球')
+        月球坐标, 月球速度 = self.获取坐标和速度('月球')
+
+        self.太阳 = 造物主.造物(名称='太阳', 初始位置=太阳坐标, 初始速度=太阳速度, 缩放大小=1e1)
+        self.地球 = 造物主.造物(名称='地球', 初始位置=地球坐标, 初始速度=地球速度, 缩放大小=5.5e2)
+        self.月球 = 造物主.造物(名称='月球', 初始位置=月球坐标, 初始速度=月球速度, 缩放大小=5e2)
+
+
+        # print(self.太阳)
+
+
+场景 = 太阳地球月球模拟()
+# 场景.摄像机看向(场景.地球)
+场景.运行(运行时间='1982-09-24 00:00:00')

引力世界/造物主.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :造物主
+# description     :造物主
+# author          :Python超人
+# date            :2024-03-20
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.9
+# ==============================================================================
+
+"""
+要在PyCharm中关闭“Non-ASCII characters in an identifier”警告，您可以按照以下步骤操作：
+
+1. 打开PyCharm，并转到"File" -> "Settings"。
+2. 在设置窗口中，选择"Editor" -> "Inspections"。
+3. 在右侧的搜索框中输入"Non-ASCII characters in an identifier"。
+4. 在搜索结果中找到这个警告 Non-ASCII，并取消勾选相应的复选框以禁用该警告。
+5. 点击"Apply"和"OK"保存更改并关闭设置窗口。
+
+"""
+import inspect
+
+
+class 造物主:
+    registered_objs = {}
+
+    @staticmethod
+    def 造物(名称: str, **kwargs):
+        o = 造物主.取物(名称, **kwargs)
+        # current_method = inspect.currentframe().f_code.co_name
+        return o
+
+    @staticmethod
+    def 取物(名称, **kwargs):
+        cls = 造物主.registered_objs.get(名称, None)
+        if cls is None:
+            return None
+        return cls(**kwargs)
+
+    @staticmethod
+    def 登记(名称, 类型):
+        if isinstance(名称, list):
+            for 名 in 名称:
+                造物主.registered_objs[str(名).lower()] = 类型
+
+        造物主.registered_objs[str(名称).lower()] = 类型
+
+