背景:
本次需求基於實現衛星模型掃描地球的業務。
技術棧採用：
cesium 1.103.0
html
czml
記錄：
1.衛星軌道資料獲取
地址：https://www.space-track.org/#catalog
我這裡選擇獲取fengyun的資料，可以得到一個TLE格式的兩行資料
2.衛星軌道資料通用轉換
因為有了tle資料，這裡也選擇去用sgp4來將資料轉換成czml格式檔案。
#!/usr/bin/python
# -*- coding:utf8 -*-
"""
本指令碼根據TLE檔案生成每顆衛星的CMZL檔案，用於前端js使用Cesium顯示衛星軌道
"""
# sgp4演算法根據二行星曆計算每個時間點衛星的位置
from sgp4.earth_gravity import wgs84
from sgp4.io import twoline2rv
import datetime
import json
# 按行讀取北斗兩行星曆檔案
# 每三行標識一個衛星，格式如下：
# FENGYUN 1A
# 1 19467U 88080A 23086.12932362 -.00000103 00000-0 -36906-4 0 9992
# 2 19467 99.1890 121.7932 0014370 10.7878 349.3593 14.03214030768865
# 星曆下載地址：http://celestrak.com/
with open('fengyun.txt', 'r') as f:
data_lines = f.read().split('\n')
#TLE每顆衛星資料必須三行:第一行名稱，後兩行資料"
# 使用字典的陣列(json檔案)儲存每顆衛星的軌道六根數
orbit_info = {}
# 每三行一組，遍歷所有衛星
for j in range(len(data_lines) // 3):
# 第一行名字，後兩行資料
# 資料詳細說明：http://celestrak.com/columns/v04n03/
name = data_lines[j * 3].strip()
line1 = data_lines[1 + j * 3]
line2 = data_lines[2 + j * 3]
# 寫軌道六根數到json檔案
# print("衛星軌道傾斜角", line2[8:16], "度")
# print("升交點赤經", line2[17:25], "度")
# print("偏心率", line2[26:33])
# print("近地點角距", line2[34: 42], "度")
# print("平近點角", line2[43:51], "度")
# print("平均運動（每天繞地球圈數）", line2[52:63])
orbit_info.update({
name: {
'Inclination': line2[8:16],
'Right Ascension of the Ascending Node'.replace(' ', '_'): line2[17:25],
'Eccentricity': line2[26:33],
'Argument of Perigee'.replace(' ', '_'): line2[34: 42],
'Mean Anomaly'.replace(' ', '_'): line2[43:51],
'Mean Motion'.replace(' ', '_'): line2[52:63]
}
})
# 衛星每轉1°所經歷的時間（單位：秒）
gap = 1. / float(line2[52:63]) * 24 * 60 * 60 / 360
# 呼叫sgp4演算法計算星曆每個時刻的位置
satellite = twoline2rv(line1, line2, wgs84)
assert satellite.error == 0
# 記錄當前時間，並在迴圈中計算出一個週期後的時間
# 用於在CZML檔案中指定interval
now_time = datetime.datetime.now()
next_time = datetime.datetime.now()
# 儲存每1°變化後衛星的位置(x, y, z)：表示具體地心的距離(單位：km)
position_list = []
# 迴圈一圈
# 每次間隔gap秒
nums = 361
for i in range(nums):
# next_time表示每個位置對應的時間點
next_time = now_time + datetime.timedelta(seconds=gap * (i + 1))
# 表示為字典，方便propagate函式的計算
next_time_str = next_time.strftime('%Y %m %d %H %M %S').split(' ')
next_time_str = [int(v) for v in next_time_str]
time_key = ['year', 'month', 'day', 'hour', 'minute', 'second']
time_map = dict(zip(time_key, next_time_str))
# 呼叫sgp4庫的propagate函式計算對應時刻的位置
position, velocity = satellite.propagate(
year=time_map['year'],
month=time_map['month'],
day=time_map['day'],
hour=time_map['hour'],
minute=time_map['minute'],
second=time_map['second']
)
# The position vector measures the satellite position in kilometers from the center of the earth.
# CZML檔案中position的格式為：(time, x, y, z, time, x, y, z...)
position_list.append(next_time.isoformat())
position_list.append(position[0] * 1000)
position_list.append(position[1] * 1000)
position_list.append(position[2] * 1000)
# 格式化為ISO時間標準格式
begin = str(now_time.isoformat())
end = str((next_time + datetime.timedelta(seconds=gap)).isoformat())
# Write the CZML document to a file
filename = "D:/test/{}.czml".format(name)
# 初始化CZML
# CZML實際上是JSON檔案，JSON檔案就是字典陣列
# 所以使用字典資料結構表示每個衛星
doc = []
# 定義頭部
header = {
# id和version為固定格式
'id': "document",
"version": "1.0",
'name': name,
"clock": {
# interval為有效時間，currentTime表示起始點，multiplier表示時鐘速度
"interval": '{}/{}'.format(begin, end),
"currentTime": begin,
"multiplier": gap
}
}
doc.append(header)
# 定義主體
body = {
"id": "satellites/{}".format(name),
"availability": '{}/{}'.format(begin, end),
"label": {
# 使用label顯示衛星名字
"font": "11pt Lucida Console",
"outlineWidth": 2,
"outlineColor": {"rgba": [0, 0, 0, 255]},
"horizontalOrigin": "LEFT",
"pixelOffset": {"cartesian2": [12, 0]},
"fillColor": {"rgba": [213, 255, 0, 255]},
"text": name
},
"path": {
# path定義軌道的樣式
"material": {
"polyline": {
"color": {
"rgba": [255, 0, 255, 255]
}
}
},
"width": 1,
"resolution": 120
},
"billboard": {
# 衛星的圖示，使用base64編碼表示圖片
"image": "data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAABAAAAAQCAYAAAAf8/9hAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsMAAA7DAcdvqGQAAADJSURBVDhPnZHRDcMgEEMZjVEYpaNklIzSEfLfD4qNnXAJSFWfhO7w2Zc0Tf9QG2rXrEzSUeZLOGm47WoH95x3Hl3jEgilvDgsOQUTqsNl68ezEwn1vae6lceSEEYvvWNT/Rxc4CXQNGadho1NXoJ+9iaqc2xi2xbt23PJCDIB6TQjOC6Bho/sDy3fBQT8PrVhibU7yBFcEPaRxOoeTwbwByCOYf9VGp1BYI1BA+EeHhmfzKbBoJEQwn1yzUZtyspIQUha85MpkNIXB7GizqDEECsAAAAASUVORK5CYII=",
"scale": 1.5
},
"position": {
# cartesian的格式：(time, x, y, z, time, x, y, z...)
"referenceFrame": "FIXED", # 可以取FIXED和INERTIAL表示固定和慣性參考系
# 插值填補軌道
"interpolationDegree": 5,
"interpolationAlgorithm": "LAGRANGE",
"epoch": begin,
"cartesian": position_list
}
}
# 在body中新增position
doc.append(body)
# 使用JSON寫CZML檔案
with open(filename, 'w') as f:
json.dump(doc, f)
原創作者地址：https://segmentfault.com/u/yourena_c
3.cesium載入衛星軌道資料
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<title>Cesium CZML Example</title>
<script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/cesium/1.103.0/Cesium.js"></script>
<link href="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/cesium/1.103.0/Widgets/widgets.css" rel="stylesheet">
<style>
html, body, #cesiumContainer {
width: 100%;
height: 100%;
margin: 0;
padding: 0;
overflow: hidden;
}
</style>
</head>
<body>
<div id="cesiumContainer"></div>
<script>
// 初始化Cesium Viewer
var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer');
// 建立CzmlDataSource
var dataSource = new Cesium.CzmlDataSource();
// 載入CZML資料
dataSource.load('./fengyun.czml').then(function() {
// 新增資料到Viewer
viewer.dataSources.add(dataSource);
// 調整視角以檢視資料
viewer.zoomTo(dataSource);
});
</script>
</body>
</html>
後續新增gltf衛星模型和掃描效果