# -*- coding:utf-8 -*- # title :模拟太阳系给天体真实时间和位置 # description :模拟太阳系给天体真实时间和位置 # author :Python超人 # date :2023-07-23 # link :https://gitcode.net/pythoncr/ # python_version :3.8 # ============================================================================== import math import numpy as np from bodies import Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Asteroids, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Moon from common.celestial_data_service import get_body_posvel, recalc_moon_position, calc_solar_acceleration, \ set_solar_system_celestial_position, set_earth_rotation from common.consts import SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_DAY, AU from sim_scenes.func import ursina_run, camera_look_at, create_text_panel from simulators.ursina.entities.body_timer import TimeData from simulators.ursina.entities.entity_utils import clear_trails from simulators.ursina.ui.control_ui import ControlUI from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent from ursina import camera, application class SolarSystemRealitySim: def __init__(self): """ @param debug_mode: 是否为调试模式 """ self.clock_position_center = False self.debug_mode = False self.recalc_moon_pos = True def create_bodies(self): """ 创建太阳系的天体 @return: """ # 由于宇宙空间尺度非常大，如果按照实际的天体大小，则无法看到天体，因此需要对天体的尺寸进行放大 # 太阳缩放比例 # 地月缩放比例 # 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变），重新计算位置后，地球和月球可以放大1000倍以上 # if self.recalc_moon_pos: # 重新计算月球位置 # self.earth_size_scale = 10e3 if self.debug_mode else 1e3 # self.sun_size_scale = 0.04e2 if self.debug_mode else 0.4e2 # self.moon_size_scale = 2e3 # else: # # 不重新计算，则地月的距离相对整个太阳系会非常近，因此，月球只放大了30倍 # self.earth_size_scale = 2.5e1 # self.moon_size_scale = 5e1 # self.sun_size_scale = 1e1 self.earth_size_scale = 1 self.moon_size_scale = 1 self.sun_size_scale = 1 self.sun = Sun(name="太阳", size_scale=self.sun_size_scale) # 太阳 self.earth = Earth(name="地球", # texture="earth_hd.jpg", rotate_angle=3.44, size_scale=self.earth_size_scale) # 地球 self.earth_camera = Earth(name="地球摄像机", texture="transparent.png", rotate_angle=0, rotation_speed=0, show_trail=False, size_scale=1) # 地球摄像机 self.earth_camera.camera_init_val = 0 self.moon = Moon(name="月球", size_scale=self.moon_size_scale, rotation_speed=0.4065) # 月球 self.sun.show_trail = False self.earth.trail_scale_factor = 0.2 self.moon.trail_scale_factor = 0.3 # 所有天体 self.bodies = [self.sun, self.earth, self.earth_camera, self.moon] # def init_earth(self): # """ # 初始化地球 # @return: # """ # # 让地球显示自转轴线 # self.earth.rotate_axis_color = (255, 255, 50) # # 如果为调试模式，则太阳光对地球无效，方便查看 # if self.debug_mode: # self.earth.set_light_disable(True) def show_clock(self, dt): """ 显示时钟 @param dt: 时间 datetime @return: """ if self.clock_position_center: position, origin = (0, .25), (0, 0) else: # position, origin = (0.60, -0.465), (-0.5, 0.5) position, origin = (-0.60, -0.465), (-0.5, 0.5) ControlUI.current_ui.show_message(dt.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'), position=position, origin=origin, font="verdana.ttf", close_time=-1) 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, self.recalc_moon_pos) def on_ready(self): """ 事件绑定后，模拟器运行前会触发 @return: """ # 运行前触发 self.text_panel = create_text_panel() self.text_panel.text = "太阳缩放：1.0\n地球缩放：1.0\n月球缩放：1.0" # if self.sky_texture is not None: # from simulators.ursina.entities.sphere_sky import SphereSky # SphereSky(texture=self.sky_texture).scale = 10000 camera.clip_plane_near = 0.1 camera.clip_plane_far = 100000 camera.fov = 1.0000000001 # 需要按照时间和日期来控制地球的自转，所以删除控制地球自转的属性 delattr(self.earth.planet, "rotation_speed") delattr(self.earth.planet, "rotspeed") # 以下配置可以快速查看4年的轨迹 UrsinaConfig.trail_length = 2800 # UrsinaConfig.trail_type = 'line' UrsinaConfig.trail_factor = 3 UrsinaConfig.trail_thickness_factor = 10 # 设置后，可以调整鼠标键盘的控制速度 application.time_scale = 2 # # def camera_update(self): # camera.x = -50 # 100 # # camera.z = -10 # camera.y = 20 # camera.z = -10 # # 摄像机看向地球 # camera_look_at(self.earth) # def body_show(self, body): # body.planet.enabled = True # body.show_trail = True # # def body_hide(self, body): # body.planet.enabled = False # body.show_trail = False # # clear_trails(body.planet) def body_scale(self, body, value): body.planet.init_scale = 6 * value * 1e-9 if hasattr(body.planet.main_entity, "trail_scale"): body.planet.main_entity.trail_scale = value * 1e-9 def set_camera_pos(self, time_data: TimeData): d = camera.world_z / -74 * 1e6 self.body_scale(self.earth, d) self.body_scale(self.moon, d) self.body_scale(self.sun, d) def on_timer_changed(self, time_data: TimeData): """ 事件绑定后，时时刻刻都会触发 @param time_data: @return: """ dt = time_data.get_datetime(str(self.start_time)) # 设置天体的位置（包含速度和加速度的信息） self.set_bodies_position(time_data) # 保证地球的自转和北京时间同步 set_earth_rotation(self.earth, dt) # 调整摄像机的位置 self.set_camera_pos(time_data) # 摄像机看向地球 camera_look_at(self.earth) # 显示时钟 self.show_clock(dt) def bind_events(self): # 运行中，每时每刻都会触发 on_timer_changed UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(self.on_timer_changed) # 运行前会触发 on_ready UrsinaEvent.on_ready_subscription(self.on_ready) def run(self, debug_mode=False, start_time=None, recalc_moon_pos=True, clock_position_center=False): """ 模拟运行 @param debug_mode: 是否调试模式 @param start_time: 运行的开始时间 @param show_asteroids: 是否显示小行星带 @param show_earth_clouds: 地球是否显示云层（图片效果，不是真实的云层） @param recalc_moon_pos: 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变） @param clock_position_center: 时钟是否显示在中间 @return: """ self.recalc_moon_pos = recalc_moon_pos self.debug_mode = debug_mode self.clock_position_center = clock_position_center # 创建太阳系天体 self.create_bodies() # 绑定事件 self.bind_events() from astropy.time import Time from datetime import datetime # 开始时间为空，则默认为当前时间 if start_time is None: self.start_time = Time.now() # 获取默认开始时间为当前时间 elif isinstance(start_time, str): self.start_time = Time(datetime.strptime(start_time + '+0800', '%Y-%m-%d %H:%M:%S%z'), format='datetime') # from common.image_utils import find_texture # self.sky_texture = find_texture("bg_pan.jpg", None) # if self.sky_texture is None: # cosmic_bg = None # else: # cosmic_bg = '' dt = SECONDS_PER_DAY # 1秒=1天 # dt = 1 # 1秒=1秒 # 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- ursina_run(self.bodies, dt, # position=(0, 0, 0), position=(0, 0, -AU), gravity_works=False, # 关闭万有引力的计算 show_grid=False, show_trail=True, cosmic_bg='', # show_camera_info=False, timer_enabled=True) if __name__ == '__main__': # 以下展示的效果为太阳系真实的时间和位置 sim = SolarSystemRealitySim() sim.run( # debug_mode=True, # 是否调试模式 # start_time='2023-01-01 02:20:00', # 指定运行的开始时间，不指定为当前时间 recalc_moon_pos=False, # 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变） # clock_position_center=True # 时钟是否显示在中间 )