导航卫星系统实时可视化平台开发

卫星轨道计算
数据的可视化展示

随着我国对北斗卫星导航系统的大力发展，北斗导航系统已经跻身国际四大导航系统之列。正好小编对导航系统的理论知识也有一定的掌握，这里从老牌的GPS卫星导航系统入手，做了一套导航卫星可视化系统（界面），给大家分享一下，先看下主界面。

主要技术分为两大块：
1）卫星轨道数据的获取计算
卫星轨道数据，是从BKG(https://igs.bkg.bund.de/)数据中心下载的rinex广播星历，通过卫星轨道计算算法公式得到外推坐标，最终生成CZML数据，在前端通过Cesium加载。这一块轨道计算基于Qt平台使用C++完成，封装成.so文件，供Java调用。
2）数据的可视化展示
数据可视化展示，后端采用的是springboot框架和postgresql数据库，前端使用Vue框架和Cesium三维地图引擎以及echart完成开发。整个服务部署在云服务器上。

卫星轨道计算

卫星数据从数据中心定时下载，然后在Qt平台下完成文件读取，数据解算，格式化输出等一系列处理。

数据的可视化展示

数据可视化后端使用的是springboot框架和postgresql数据库开发。前端主要使用Vue框架和Cesium三维地图引擎以及echart开发。后端主要包括使用quartz定时任务框架对卫星数据定时下载，调用Qt生成的动态链接库计算卫星外推坐标。采用rabbitmq消息中间件将计算的卫星外推坐标推送到前端。

定时任务

 /*** 在构造函数中创建调度器，加载任务**/public void init() throws SchedulerException {//1 创建调度器 必须从容器中拿，如果new的话，则无法注入，还是脱离了spring容器this.scheduler = schedulerFactoryBean.getScheduler();//2 创建JobDetail实例，并与PrintWordsJob类绑定(Job执行的内容)this.jobDetail = JobBuilder.newJob(ephDWJob.getClass()).withIdentity("ephJobDetailDataDownLoadIdentity", "ephJobDetailDataDownLoadIdentityGroup1").usingJobData("ephJobDetailDataDownLoadJobData", "ephJobDetailDataDownLoadValue").build();//3 构建触发trigger实例，每隔1s执行一次// 根据不同环境启用不同的任务策略String cronSchedule = "0 */10 * * * ?";switch (SpringUtil.getActiveProfiles()[0]){case "test":case "dev":cronSchedule = "31 42 * * * ?";break;case "prod":cronSchedule = "0 20 */2 * * ?";break;}this.cronTrigger = TriggerBuilder.newTrigger().withIdentity("ephTriggerDownLoadIdentity", "ephTriggerDownLoadIdentityGroup1").usingJobData("ephTriggerDownLoadJobData", "ephTriggerDownLoadDataValue")//.withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("55 56 23 * * ?")) //每秒钟执行一次//.withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("0 20 */2 * * ?")) //每两个小时的第20分钟0秒执行一次.withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule(cronSchedule)) //每5分钟的第0秒执行一次.build();this.triggerKey = TriggerKey.triggerKey("ephTriggerDownLoadIdentity", "ephTriggerDownLoadIdentityGroup1");this.jobKey = JobKey.jobKey("ephJobDetailDataDownLoadIdentity", "ephJobDetailDataDownLoadIdentityGroup1");}

消息推送

for(int i=0; i<czmlList.size(); i++){rabbitTemplate.convertAndSend("myOriDirectExchange","my.ori.direct.routing",czmlList.get(i));}rabbitTemplate.convertAndSend("myOriDirectExchange","my.ori.direct.routing","1");
}

JAVA调用Qt动态链接库

public interface CLibrary extends Library {CLibrary INSTANCE = (CLibrary) Native.loadLibrary("/opt/oriFolder/lib/libsatelliteEphSo.so",CLibrary.class);//获取最新的卫星列表 GPS, BD, Galileo, GLONASSString getSatelliteList(String ss);//对每一个系统的卫星做外推计算//32个String getGPSSatelliteInfoByPRN(int prn, int secondIndex);//61个String getBDSatelliteInfoByPrn(int prn, int secondIndex);//36个String getGalileoSatelliteInfoByPrn(int prn, int secondIndex);//24个String getGLONASSSatelliteInfoByPrn(int prn, int secondIndex);//分批将起始星历数据发送回来String getSateEphByPrnP1(int prn);String getSateEphByPrnP2(int prn);String getSateEphByPrnP3(int prn);String getSateEphByPrnP4(int prn);String getGPSSateEphByPRN(int prn);// 根据卫星类型和编号获取历元信息String getSatelliteEphByTypeAndPRN(String type, int prn, int flag);
}

前端使用stomp.js接收后端推送过来的数据，在Cesium中以CZML的形式加载。由于分享篇幅有限的原因，仅截出部分代码。

     cesiumInit(){window.viewer = new Cesium.Viewer("cesiumContent");this.flyHome();},flyHome(){window.viewer.camera.flyTo({destination: new Cesium.Cartesian3.fromDegrees(118, 30, 120000000),orientation:{heading:0,pitch: Cesium.Math.toRadians(-90),roll:0},duration: 6});},/**@description: websocket连接*/webSocketInit(){if (window.WebSocket) {console.log("您的浏览器支持websocket");var ws = new WebSocket(`ws://${this.websocketUrl}:${this.websocketPort}/ws`);this.client = this.$stomp.over(ws);this.client.heartbeat.incoming = 0;this.client.heartbeat.outgoing = 1 * 60 * 1000;this.client.debug = null;this.connect();}},/**@description: 连接 rabbitmq*/connect() {let headers = {login: this.websocketuser,passcode: this.websocketpassword,};this.client.connect(headers, this.on_connected, this.on_failed);},/**@description: 连接 rabbitmq 成功*/on_connected(){console.log(`websocket已连接: ${this.websocketUrl}:${this.websocketPort}`);this.client.subscribe("/queue/myOriDirectQueue", this.on_rabbitMQRevCallback, this.on_failed);},

至此，整个可视化界面完成。系统部署在访问地址。欢迎大家访问。PS:本来想做一套完整的可视化系统，实现数据的回看、查询、卫星的跟踪，对地面的扫描，还有卫星模型想通过Three.js用代码生成，结果越做越跑偏了，仅做了这样的一个可视化界面。不过后续也将在此基础上着重在这几个方面继续开发，同时把北斗、格洛纳斯、伽利略导航系统都囊括进来。

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