导航卫星系统实时可视化平台开发

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 (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(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, GLONASS
        String 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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