气态行星能登陆吗

NBSEC-YZ03-001太阳系介绍展项深化设计方案

一、展示目的与科学原理

1、展示目的

探索太阳系，通过太阳系各天体的3D影像及将它们旋转来认识太阳系的成员、了解行星大气、表面

成分和元素、行星内部结构及它的卫星等等。展示内容分为两部分：基本信息和详细信息。基本信息是

该行星的简介，参观者阅读基本信息，可以大致了解行星；参观者还可以通过把行星的局部放大或标签

识别卡的主题按钮来选择阅读详细信息，例如了解某个行星的切面，从而对太阳系有更深的认识。

2、科学原理

太阳系就是我们现在所在的恒星系统。它是以太阳为中心，和所有受到太阳引力约束的天体的集合

体：8颗行星、矮行星、彗星、小行星和星际尘埃。8颗行星分成2组：内行星包括水星、金星、地球

和火星，它们拥有岩石表面，体积较小；外行星包括木星、土星、天王星和海王星，它们都是气态行星，

体积庞大。

太阳系的主角是位居中心的太阳，占太阳系总质量的99%，以引力主宰者太阳系。

水星是最靠近太阳，也是最小的行星。

金星和地球一样有厚厚的硅酸盐地幔包围着核心，还有浓厚的大气层和内部地质活动的证据。但

是，它的大气密度比地球高90倍而且非常干燥，也没有天然的卫星。

地球是内行星中最大且密度最高的，也是唯一地质活动仍在持续进行中并拥有生命的行星。它也拥有类地行星中独一无二的

水圈和被观察到的板块结构。

火星比地球和金星小，只有以二氧化碳为主的稀薄大气，它的表面，例如奥林匹斯山有密集与巨大的火山，水手号峡谷有深

邃的地堑，显示不久前仍有剧烈的地质活动。

小行星是太阳系小天体中最主要的成员，主要由岩石与不易挥发的物质组成。

木星主要由氢和氦组成，质量是地球的318倍，也是其他行星质量总合的

2.5倍。木星的丰沛内热在它的大气层造成一些近似永久性的特征，例如

云带和大红斑。

天王星是最轻的外行星，质量是地球的14倍。在气体巨星中，它的核心

温度最低，只辐射非常少的热量进入太空中。它的自转轴对黄道倾斜达到

90度，因此是横躺着绕着太阳公转，在行星中非常独特。

海王星虽然看起来比天王星小，但密度较高使质量仍有地球的17倍。海

王星已知有13颗卫星。

柯伊伯带，最初的形式被认为是由与小行星大小相似，但主要是由冰组成

的碎片与残骸构成的环带，扩散在距离太阳30至50天文单位之处。它主

要由太阳系小天体组成。柯伊伯带是至少3颗矮行星的家园，包括冥王星。

二、展项整体技术方案

1、整体功能描述

本展项通过增强现实技术来探索、了解太阳系。在展台上摆放十一种行星的识别卡、旋转台、缩放旋钮、摄像机；展台背面是投

影区域。

参观者选择一张代表某个行星的识别卡放置在转盘上，可以任意方向旋转探索行星，在进行的同时，大屏幕会同步出现行星

的相对画面和该行星的基本信息。

通过旋转放大按钮，参观者可以把行星局部放大进一步了解行星内部结构和核心。

触摸识别卡上的触摸图标，了解该行星的不同主题，参观者可以在不同主题之间浏览，加深对行星的认识。大屏幕上的图像

始终与参观者的操作同步。

展项配有音响效果，每当参观者对识别卡进行操作时（放置、取出、按动卡片上的分主题），无线电通讯都会发出哔哔声，放

置和取出的同时都会播出相应的行星名称。

本展项包含识别卡系统、摄像机检测识别系统、投影系统、旋转机构、缩放系统。

（1）识别卡系统：十一种识别卡，通过中间不同的图案，代表不同的行星；每一张卡的四周的图案分别代表不同的知识信息点。

（2）摄像机检测识别系统：摄像机采集识别卡上的图案，通过算法计算，识别出事那一种行星，并且通过捕捉人手在识别卡上的

位置，进一步分析所选的是识别卡上哪一个信息点；

（3）投影系统：通过边缘融合技术，投影出不规则影像；

（4）旋转机构：360度旋转机构，设置旋转编码器，检测旋转的角度，控制多媒体中行星的旋转；

（5）缩放系统：设置旋转编码器，检测旋转的角度，控制多媒体中行星的缩放。

投影系统

摄像机检测识别系统

旋转机构

缩放系统

太

阳

系

介

绍

展台

投影系统

操作控制系统

投影机

音响系统

识别卡

旋转机构

摄像机

缩放旋钮

2、展项系统原理、控制及效果要求

(1)展项组成结构与功能

展台：钢木结构、色丽石台面；

投影机：6500流明10240*768，含标配镜头；

计算机：高性能计算机；

摄像机：sony红外摄像机、图像采集卡C20；

控制设备：旋转编码器、控制板卡；

音响系统：环绕立体声音响；

（2）展项工作原理图

计算机

控制板卡

旋转编码器

投影机

旋转编码器

转盘

旋钮

图像采集卡摄像机

总

控

制

系

统

板卡检测控制系统

图像采集识别系统

图像采集系统

图像识别系统

信号采集系统

板卡控制系统

信号输出系统

系统划分图：

：

视频播放系统

多媒体播放系统

音频系统

（3）展项各系统的划分或流程图

屏幕保护程序

天体在屏幕上运动，直到

把识别卡放在转盘上或是

展品无人使用超过1分钟

才会停止

转盘

参观者在上面放置一

张识别卡，观察他们的

选择在三维上的表现。

相机

在行星操作设备附近

捕捉识别卡

火星

小行星带

木星和木星卫星

水星

金星

地球

土星

柯伊伯带和冥王星

复位

如果展品30秒内没有

动作，将回到屏幕保护

程序模式

海王星和海王星卫星

天王星

识别卡

11张用于代表每颗行

星和其它天体的卡片

变焦控制

参观者可随时转动拨

号放大屏幕上的图像

投影仪

置于展品上方，主屏

幕用

用户指引流程图：

扩充现实行星及资料

在屏幕出现。可以旋

转行星

将识别卡放在阅

读器上激活展品

可以按键提取

更多信息

开始循环播

放短片

30秒内没有操作

系统复位

参观者可放大缩

小

尝试新

的识别

卡？

软件流程图：

（4）软件开发

a)运行环境、软件工具的选择

节点软件开发工具运行环境

影视制作PremiereProCS5

WINXP/VISTA

特效制作AfterEffectsCS5

WINXP/VISTA

3D建模3dsmax2010Maya2010

WINXP/VISTA

平面设计PhotoshopCS5CAD2004

WINXP/VISTA

开发环境

VC+++DirectX9WINXP/VISTA

b)功能模块框图

太阳系介绍功能模块

传感器采集控制模块边缘融合模块摄像机采集识别模块多媒体播放模块

三、展项的系统、图像、剧本、脚本、播放程序软件和系统原理图、接线图及效果要求

系统说明计算机播放

图像参数图像参数:24位；分辨率720×576,25fps

音频参数48.000khz，16位，立体声

脚本参数

镜号（17个）时长（4-6分钟）

画面（参考脚本）配音（有）音乐或音响（有）

播放程序软件安达自制

四、展项需要的设施：水、气、电、网络等外部接口要求

布展要求

展项尺寸

12.4m*9.5m*3.3m

强电（电压等级、功率）

380V/200KW

弱电需求有通风需求否

控制数据线需求否空气温度、湿度常温

网络需求否供水（压力、流量）否

承载/偏载/重载/动载荷<500kg/平方米压缩空气（压力、流量）否

消防需求

引入消防监控系统

悬空吊挂及连接要求悬挂投影机

灯光要求弱光其它

无

五、展项所需主要材料和设备清单

名称型号配置参数数量

材

料

软件

六、设计图文板、操作说明

展示牌内容：太阳系就是我们现在所在的恒星系统。广义上，太阳系的领域包括太阳、4颗像地球的内行星、由许多小岩石组成

的小行星带、4颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩石、被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、

太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。

操作说明：

(1)参观者通过增强现实技术探索太阳系

(2)参观者把识别卡放在行星操作设备表面（共有11张卡）

(3)当他们改换卡时，行星和视频也将随之改变

(4)每张卡上都有一个标签。参观者通过标签识别可以对每个主题有更深的认识，例如可以了解某个行星的切面，或它的卫星等。

(5)摄像头识别放在设备上的卡片，借助增强现实技术，通过把行星置于设备上，如同在太空中漂浮

(6)参观者可以把行星向任何方向旋转来进行探索

(7)他们亦可用设备旁的缩放控制盘控制放大行星影像，观看更多细节信息。当他们操作时，会在屏幕上看到行星的视频画面，这

个画面与他们的操作同步

七、效果图

八、优化设计、创新点

九、故事脚本的图文内容

（1）太阳系介绍的图文内容

序号卡片基本信息详细信息参考画面

1太阳

太阳系中心的恒星，诞生于45亿年前，

四分之三的质量由氢组成，其余大部分为

氦。它通过从氢到氦的核聚变反应产生能

量，每秒钟可以把6亿吨氢转化成氦，按

照这个速度，太阳可继续燃烧50亿年。

温度：核心温度接近1360万K，表面温度为

5778K

内部构造：核心区、辐射区和对流区。核心区是

内部唯一能进行核聚变释放能量的场所。

能量传送：内核产生的核聚变能量要经过许多相

连的层次，才能到达表面的光球层，然后以太阳

光的形式进入太空之中。

光球：是太阳可以被肉眼看见的表面，厚度从数

十公里到数百公里不等。

2水星

太阳系中离太阳最近、体积最小的行星，

环绕太阳一周需要87.969天，每自转三圈

就会绕太阳公转两圈。水星表面有大量的

坑穴和光滑的平原区，它没有卫星也没有

大气层，从地球角度看是明亮的，但不容

易被看到，因为它经常被太阳的光辉所掩

盖。

地质构造：由石质和铁质构成，是太阳系中仅次

于地球，密度第二大的天体。

大气环境：水星的大气极其稀薄。主要由氧，钾

和钠组成。

地形地貌：酷似月球，表面有100多个具有放射

条纹的坑穴，还有大量断崖，有的长达数百千米。

坑穴：从小碗状洞穴到数百公里的同心圆环状盆

地，已知最大的坑穴是卡洛里盆地，直径达1550

公里

温度和日照：水星表面平均温度约452K，变化范

围从90到700K，是温差最大的行星，水星表面

的日照比地球强8.9倍

3金星

是太阳系由内向外的第二颗行星，夜空中

亮度仅次于月球。从地球的角度来看，金

星在日出稍前或者日落稍后是最明亮的

时刻，为此，它经常被称为“启明”或“长

庚”

结构：与地球有不少相似之处。半径只比地球半

径小300公里，体积是地球的0.88倍，质量为地

球的4/5,平均密度略小于地球。

大气层：在所有类地行星中最浓密，主要由二氧

化碳组成，大气压力是地球的92倍。

自转：是太阳系内唯一逆向自转的大行星，自转

方向与其它行星相反，是自东向西。因此，在金

星上看，太阳是西升东落。

火山分布：是太阳系中拥有火山数量最多的行

星。已发现的大型火山和火山特征有1600多处。

4地球

是太阳系由内向外的第三颗行星，也是太

阳系中直径、质量和密度最大的类地行

星。地球形成于45.4亿年前，10亿年前

地球上出现生命。

地球的外壳：分裂成几个坚硬的构造板块，在数

百万年的岁月中沿着表面移动。

地球的两极：大多覆盖着坚冰（南极冰盖）或海

冰（北极冰帽）

地球的内部：有相对坚硬的地幔，产生磁场的液

态外核，以及固体铁质内核。

地球的卫星：月球是地球中唯一的天然卫星，体

积较大，直径约为地球直径的四分之一，在45.3

亿年前开始环绕地球旋转，引起地球的海洋潮汐。

5火星

太阳系由内向外的第四颗行星，环绕太阳

一周需要687个地球日。由于它表面的氧

化铁赋予了它淡红色外表，所以有时被称

为“红色行星”。基本上是沙漠行星，地

表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体。

大气成分：95%的二氧化碳，1.6%氢气，以及很

少的氧气、水汽，表面平均大气压强仅为大约7

毫巴（不到地球上的1％），但它随着高度的变化

而变化。

地形地貌：和地球一样拥有多样的地形，由于重

力较小等因素，南北半球的地形有着强烈的对比：

北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑

的古老高地，两者之间以明显的斜坡分隔，火山

地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地

火星上的洞穴：美国科学家在火星上发现了7个

奇特洞穴。它们分布在火星阿尔西亚火山的侧面。

洞口宽度在100米到252米之间。这些洞穴可能

是火星上唯一能为生命提供保护的天然结构。如

果条件适宜，将来可能作为人类登陆火星之后的

居住点。

火星的卫星：火卫一和火卫二，体积小，形状不

规则，它们可能是被捕获的小行星。

6

小行星

带

是太阳系内介于火星和木星轨道之间的

小行星密集区域。由原始太阳星云中的一

群星子形成，聚集着被称为小行星的众多

外形不规则的天体。小行星带的碎块有时

会飞入太阳系内部，从而变成陨星与太阳

内部的行星碰撞。

构造：由三种类型的小行星组成：碳质小行星

（75%），硅酸盐小行星（15%）和金属小行星

（10%）

家族成员：主带上超过一半的质量集中在4个最

大的天体上：谷神星、灶神星、健神星和帕拉斯，

它们的平均直径都超过400公里，谷神星除外。

谷神星：是小行星带上唯一一个由足够的质量以

自身的重力克服固体应力，使其达到近乎球形的

形状，它的直径大约有950公里，自2006年起，

它被重新划分为矮行星。

公转碰撞:小行星带高密度的天体分布使得彼此

间的碰撞频繁，平均每一千万年就会发生一次碰

撞,新的小行星族产生，碰撞的残骸可能会进入地

球的大气层并成为陨石。

7木星

太阳系由内到外的第五颗行星，也是太阳

系最大的行星，是太阳系其他行星质量总

和的2.5倍。主要由氢和氦组成，表面有

一个大红斑。

木星的卫星：木星的卫星至少有63颗，包括4颗

大卫星：木卫一、木卫二、木卫三和木卫四，它

们首先由伽利略于1610年发现，因此被称为伽利

略卫星

木卫一：是木星的四颗伽利略卫星中最靠近木星

的一颗卫星，它的直径3642公里，是太阳系第四

大的卫星。木卫一有400座活火山，因此也是太

阳系中地质活动最活跃的天体。

木卫二：是四颗伽利略卫星中最小的一颗，大小

与月亮相近，主要由硅酸盐岩石构成，可能有一

个铁核。

木卫三：木星最大的卫星，直径为5268公里，比

水星大8%。木卫三表面存在两种地型，其中较暗

的地区约占星体总面积的三分之一，其间密布着

撞击坑，地质年龄估计有40亿年之久；其余地区

较为明亮，纵横交错着大量的槽沟和山脊，地质

年龄较前者稍小。

木卫四：木卫四是距离木星最远的伽利略卫星，

由近乎等量的岩石和水构成的，表面曾遭受过猛

烈撞击，其地质年龄十分古老。木卫四的主要地

质特征包括多环结构、各种形态的撞击坑、悬崖、

山脊和沉积地形。

8土星

太阳系由内向外的第六颗行星，它是太阳

系中仅次于木星的最大行星，质量是地球

的95倍多。属于气体巨星，内部是一个

由铁、镍、硅和氧化合物构成的核心，表

面是液态氢和氦的海洋，上方覆盖着厚厚

的云层。

土星的光环：在太阳系的行星中，土星的光辉最

惹人注目。土星有9个环，主要由冰粒和少量的

岩石碎片和尘埃组成。土星环是太阳系中规模最

大的行星环系统。

大气层：土星有稠密的大气，大气中有氧分子，

这是来自太阳的紫外线与环中的冰交互作用而产

生的。

土星的卫星：土星是太阳系中卫星数目最多的一

颗行星，周围有许多大大小小的卫星紧紧围绕着

它旋转，就象一个小家族。目前已发现的土星卫

星就已经超过了60颗。

土卫六：土卫六是土星最大的卫星，体积比水星

大，它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星。

9天王星

太阳系由内向外的第七颗行星，环绕太阳

一周需要84个地球年。1781年被发现，

是第一颗使用望远镜发现的行星，在太阳

系的现代史上首度扩展了已知的界限。

大气成分：主要成分是氢和氦，还包含较高比例

的由水、氨、甲烷结成的“冰”，与可以察觉到的碳

氢化合物。它是太阳系内温度最低的行星，最低

的温度只有49K，还有复合体组成的云层结构，

水在最低的云层内，而甲烷组成最高处的云层。

天王星环：天王星有一个暗淡的行星环系统，由

直径约十米的黑暗粒状物组成。他是继土星环之

后，在太阳系内发现的第二个环系统。目前已知

天王星环有13个圆环，除两个以外皆极度狭窄。

天王星的卫星：目前已知天王星有27颗天然的卫

星，这些卫星的名称都出自莎士比亚和蒲伯的歌

剧中。五颗主要卫星的名称是米兰达、艾瑞尔、

乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和欧贝隆。

卫星组成：卫星大致由50%的冰和50%的岩石组

成，冰中含有氨和二氧化碳。

10海王星

太阳系由内向外的第八颗且离太阳最

远的行星，1846年9月23日被发现，

是唯一利用数学预测而非有计划的观

测发现的行星，外观为蓝色，以它活

跃而明显的气候形态著称。

内部结构：行星核是一个质量大概不超过一个地

球质量的由岩石和冰构成的混合。海王星地幔总

质量相当于10到15个地球质量，富含水，氨，

甲烷和其它成份。

大气成分：主要成分是氢和较小比例的氦，此外

还含有少量的甲烷，甲烷对红色光的吸收使得海

王星呈现蓝色色调。

海王星的卫星:海王星有13颗已知的天然卫星,

其中最大的是海卫一。

海卫一：海卫一是太阳系所有大卫星中唯一一个

拥有逆行轨道的卫星（轨道公转方向与行星的自

转方向相反）。海卫一直径为2700公里，是太阳

系第七大卫星。也是太阳系中已知几个地质活动

活跃的卫星之一，因此它的表面相对年轻，具有

复杂而神秘的地形。

11

柯伊伯

带

是太阳系的一个环带，与小行星带相

似，主要是由小天体和太阳系形成时

期的残骸组成，柯伊伯带中的天体主

要是由冰冻的甲烷、氨和水组成。

范围：柯伊伯带最完整的范围包括远离中心最外

侧的区域，柯伊伯带大约从30天文单位伸展到

55天文单位。柯伊伯带非常的薄，主要集中在黄

道平面上下10度的范围内

冥王星：柯伊伯带是至少3颗矮行星的家园，包

括冥王星。冥王星主要由岩石和冰组成，体积较

小，质量约为月球的五分之一，体积约为月球的

三分之一。

冥王星的卫星：冥王星有3颗已知的卫星：卡戎、

尼克斯和许德拉。冥王星和卡戎星是太阳系内的

一对双行星，彼此的运动犹如在天宇间跳交际舞。

卡戎:1978年被发现，直径约为1,212千米，正

好约为冥王星的一半，表面大气仅约为0.1毫巴

左右，是地球表面大气浓度的万分之一，稀薄到

几近于无。

（2）太阳系介绍的操作脚本

序号参观者操作结果显示图像

音响所需时长

（S）

1

把一张识别卡片放在行星

操作设备表面

电脑识别卡片，触发增强现实行星出现在屏幕上

无线电通讯发出哔哔声，随

之播出卡片的名字，例如

“正在靠近的土星”

5

2

旋转转盘或按动放大控制

钮

电脑显示相关的基本信息

行星放大或旋转图片

行星的名称及资料

当每一条数据被提及时，触

发各种各样的哔哔声，以及

其他电子噪音。

5

3

参观者使用“tabs”键来探

索详细信息

电脑显示详细信息

行星剖面图

行星的分主题信息

当每一条数据被提及，触发

各种各样的哔哔声，以及其

它电子噪音

44

4参观者移掉展品上的卡片

电脑关闭程序为下张卡片作

准备

行星缩小

从屏幕上消失

无线电通讯发出哔哔声，随

之播出正在离开的行星的

名字，例如“正在离开土星”

十、相关技术基础及业绩

合肥安达电子有限责任公司立志于科技场馆、科技乐园及专题展区的专业规划设计；展品展项创新设计、研发及承制；虚拟现实、

仿真控制软件开发等方面有着丰富的制作经验和技术基础。

已实施过类似展项有：南京青少年科技活动中心、四川、贵州等科技馆、陕西自然博物馆、