卫星监控系统设计

Client

SUB

1.周期更新定轨卫星/碎片位置2.返回轨道计算结果

卫星/碎片模拟软件

卫星后台并行计算服务

server 职责1.负责接收模拟器的航迹信息并转发给客户（是否需要处理，待定）2.负责接收客户计算请求（轨道计算、碰撞计算）3.负责给workers分配计算任务（定轨卫星/碎片位置计算、轨道计算、其它）4.负责接收worker的计算结果并转发给客户5.负责缓存轨道计算结果

worker 职责1.接收工头的任务分配2.周期计算定轨卫星/碎片位置3.响应轨道计算任务，一次性3.向server返回计算结果（视网络带宽确定是否直接将位置信息发给客户）

ROUTER

后台计算并行服务

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后台并行计算服务

太空环境显示软件

态势分析显示软件

卫星/碎片模拟器

太空环境预警服务

卫星/碎片显示软件：与后台并行计算服务，态势智能分析服务，太空环境预警系统存在信息交互一.业务功能：a.本阶段能够接收卫星，碎片位置、轨道信息，将其可视化（2/3维轨道，星下点等）b.本阶段能够接收卫星，碎片异常事件信息，碰撞分析结果，将其可视化；c.本阶段能够接收太空环境异常事件信息，将其可视化；d.本阶段能够发送计算请求（碰撞分析请求，环境危害分析请求）；e.本阶段能够访问空间目标数据库，空间环境数据库；f.本阶段要求具有GIS系统，能够加载显示高分地球地理数据；g.以上可视化显示区域主要是太空区域；下阶段要满足对航天活动等进行监测，此类活动过程会涉及到地球表面和低空环境，需要完善地理信息系统功能，如2/3维标绘能力，h.具备预警事件简报接收、显示、编辑、发送能力；二.界面设计：双屏显示a.主屏以2/3维图形方式显示太空卫星，碎片态势；预警事件提示以及简报内容显示；b.副屏以图表显示情报类信息；包括空间目标列表，目标情报查询等功能；c.具有发起计算请求的人机接口（选择多颗卫星，向后台申请分析异常环境对其的影响；或者分析变轨卫星对其是否具有碰撞威胁）d.具有界面窗口布局配置能力e.3维图形界面具有多视角（镜头跟踪）能力；f.3维图形界面具有粒子可视化显示能力；三.技术需求：a.实现zmq网络通信，能向后台计算服务发送计算请求（轨道计算，碰撞分析计算请求）；接收多个后台服务软件信息（卫星/碎片位置周期报文，卫星变轨，过境等异常事件信息，太阳活动预警信息和计算请求结果）；b.具有数据库访问能力（空间目标数据库，空间环境数据库）c.具备完善的空间态势坐标系统以及与屏幕渲染系统坐标之间的正确转换

态势智能分析服务

DEALER

基于使用ZeroMQ通信队列的具体设计：1.显示软件与后台计算软件之间的通信设计：a.后台计算向卫星显示软件发送计算结果使用《发布订阅模式》;b.轨道计算、碰撞计算请求使用《dealer-router模式》2.后台计算内部server与worker之间的通信模式设计：a.server与worker之间通过proxy使用dealer-dealer模式交互3.模拟器软件与后台计算服务之间的通信模式设计：a.卫星模拟软件与后台计算服务之间使用《发布订阅模式》;

需要解决的技术问题：1.并行计算设计2.通信方式和协议3.卫星数据情报更新机制（基于公开源）需要确定的业务问题：1.模拟器的输出内容2.坐标系统3.编号规则4.任务分工，指明确各分系统（部门团队）能实现哪些具体业务   a. 位置计算、轨道计算、碰撞分析 由卫星、碎片并行计算服务负责   b. 碰撞分析、姿态识别 由空间安全态势智能分析平台负责   c. 空间目标情报数据 由空间目标特性数据库提供接口，宏图前台负责访问   d.计算模拟卫星的轨道

卫星/碎片监测显示软件

模拟卫星位置、速度

server 包工头

workers 工人

技术特点：分布式并行计算服务架构，满足10000+卫星碎片定轨、碰撞检测。系统应用：公开研究课题 所有卫星数据和计算模型基于公开网站数据来源：http://celestrak.com/NORAD/elements数据模型：http://rhodesmill.org/skyfield/

轨道计算请求

卫星/碎片监测软件