CN115328452A - 导航业务运管态势可视化方法、系统、服务器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种导航业务运管态势可视化方法、系统、服务器以及存储介质，属于卫星导航领域，包括：接收导航业务运行数据并进行预处理，生成态势编成数据，选取与所述态势编成数据相匹配的要素模型构建与业务态势可视化相关的态势组件模型；构建孪生空间场景和逻辑空间场景，从不同场景展示导航业务运管的实体状态；根据业务场景需要分别在孪生空间场景和逻辑空间场景中加载、渲染与业务实体行为和导航业务服务状态相关的态势组件模型，展示导航业务运管实体行为与服务性能态势。本申请解决了卫星导航系统对不同复杂度的导航业务不能进行有效展示的问题，能够满足态势展示系统的高实时性和动态可扩展性要求。

Description

导航业务运管态势可视化方法、系统、服务器及存储介质

技术领域

本申请属于卫星导航领域，特别涉及一种导航业务运管态势可视化方法、系统、服务器及存储介质。

背景技术

全球各大卫星导航系统通过地面段地面站节点、用户设备节点、空间段卫星节点以及星间、星地无线链路和站间有线、无线链路构建导航领域的综合信息传输网络，通过综合信息传输网络提供导航定位服务、授时服务、区域增强服务及自主导航服务等全球导航服务。为实现上述服务需要综合信息传输网络承载遥测遥控信息业务、运控信息业务、测量数传业务以及星间链路信息业务等多项导航系统运行管理业务信息的传输任务。当前，各大卫星导航系统的导航服务呈现出复杂、多样的发展趋势，导航综合信息传输网络中各节点及链路需要承载的业务类型及数量将进一步激增，需要从多个维度对综合信息传输网络的网络节点综合状态、网络链路综合状态以可视化的方式进行监视管理，保障卫星导航系统的稳定运行。

现有的导航业务运管态势可视化解决方案主要是基于STK或虚拟仿真引擎构建虚拟宇宙空间场景，将现实世界导航综合信息传输网络中大量真实的含有物理意义的网络节点抽象出来，在业务层面上将抽取出来的对象进行局部细化构建对象模型，并按真实比例在虚拟空间将抽取出的对象模型基于真实数据驱动可视化显示。该方法在卫星、地面站和用户设备等网络节点数量少，星间、星地、站间等网络链路业务逻辑简单，导航综合信息传输网络承载的业务类型简单、数量少的情况下，可对运控态势进行很好的表达。但当卫星导航系统增量建设，有新的网络节点加入，承载的业务不断增加时，只能从代码级对可视化系统进行修改，可靠性不高，适应性、扩展性、可重用性差，不能对综合信息传输网络态势和承载的业务态势进行有效的动态展示。

因此，需要一种快速构建态势可视化系统方法，针对导航综合信息传输网络承载的业务流程复杂多变问题，对卫星导航系统运行功能和信息传输业务进行全面分析，抽取公共可视化要素，通过装配公共可视化要素快速构建不同业务场景对导航业务运管态势进行监视管理。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了一种基于组件模型的导航业务运管态势可视化装配方法及系统。针对不同的业务场景，在虚拟空间组装、渲染不同颗粒度的态势组件模型，进行导航业务运管态势展示。本发明解决了卫星导航系统对不同复杂度的导航业务不能进行有效展示的问题，并解决了不同业务实体状态和行为的不同颗粒度展示问题、高精度模型渲染问题、态势展示系统运行高耗性问题，能够满足态势展示系统的高实时性和动态可扩展性要求，可应用于卫星导航系统运行管理方面的态势展示，方便用户对卫星导航系统业务运行进行监控和管理，也可应用到其他领域复杂业务系统运行管理的态势展示，在工程领域具有较好的实用性。

本申请所要达到的技术效果通过以下方案实现：

根据本发明的第一方面，提供一种导航业务运管态势可视化方法，包括如下步骤：

步骤1：接收导航业务运行数据并进行预处理，生成态势编成数据，选取与所述态势编成数据相匹配的要素模型构建与业务态势可视化相关的态势组件模型；

步骤2：构建孪生空间场景和逻辑空间场景，从不同场景展示导航业务运管的实体状态，其中：

依据空间环境要素与空间实体要素间的星地空间拓扑结构，在虚拟空间加载、渲染与空间环境要素和空间实体要素相关的态势组件模型，构建孪生空间场景；

依据空间实体要素位置关系及空间实体要素间的业务规则生成的业务逻辑拓扑结构图，在逻辑节点加载、渲染与空间实体要素相关的态势组件模型，构建逻辑空间场景；

步骤3：根据业务场景需要分别在孪生空间场景和逻辑空间场景中加载、渲染与业务实体行为和导航业务服务状态相关的态势组件模型，展示导航业务运管实体行为与服务性能态势。

优选地，步骤1中所述要素模型的构建方法具体为：

从空间环境要素、空间实体要素、空间行为要素和服务性能要素四个维度对导航业务运管态势的可视化要素进行分析归类提取；

对提取的各可视化要素构建要素模型，所述要素模型至少包括特征模型和数值计算模型。

优选地，所述空间环境要素包括地球系统、星空系统、时间系统、坐标系统、地球引力、地球大气、电磁环境、真空以及微重力环境中的一种或几种；

所述空间实体要素包括卫星、地面站、其它航天飞行器、航空飞行器、舰船以及车辆中的一种或几种；

所述空间行为要素包括空间建链、空间跟踪、空间测量、空间数传、区域覆盖、可视范围以及运行轨迹中的一种或几种；

所述服务性能要素包括覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性以及精度中的一种或几种。

优选地，构建要素模型具体为：

根据空间环境要素的表示特征，构建空间环境要素模型，包括地球系统二三维模型，星空系统三维模型，导航系统、时间系统、坐标系统的数值计算模型，地球引力、地球大气、电磁环境、真空以及微重力环境的数值计算模型和三维模型；

根据空间实体要素的物理属性、自身属性及状态特征，构建空间实体要素模型，包括所属不同导航系统的卫星、地面站、其它航天飞行器、航空飞行器、舰船以及车辆的二三维实体模型；

根据空间行为要素的行为特征，构建空间行为要素模型，包括空间建链、空间跟踪、空间测量、空间数传、区域覆盖、可视范围以及运行轨迹的二三维行为模型；

根据服务性能要素的服务指标特征，构建服务性能要素模型，包括空间覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性以及精度的二三维服务性能模型。

优选地，所述步骤1进一步包括如下步骤：

对接收到的导航业务运行数据进行分类，并对分类后的导航业务运行数据划分等级，所述导航业务运行数据包括空间环境类、实体状态类、链路状态类、遥测遥控类、运控业务类和导航服务类；

对不同等级的导航业务运行数据进行不同颗粒度的处理，等级越高颗粒度处理越精细；

分类处理后的导航业务运行数据与一个或多个要素模型关联构建不同颗粒度、不同业务状态以及不同业务行为的态势组件模型，所述态势组件模型包括空间环境组件模型、实体状态组件模型、实体行为组件模型以及导航服务状态组件模型；所述实体行为组件模型又包括链路状态组件模型、运控业务状态组件模型以及遥测遥控状态组件模型。

优选地，步骤2具体为：

在虚拟空间，依据卫星导航系统中空间实体要素的数量和位置关系，按照空间实体要素真实比例和位置，加载并渲染空间环境组件模型和实体状态组件模型，构建孪生空间场景，展示导航业务运管业务实体状态态势；

在虚拟空间，依据卫星导航系统中空间实体要素的空间位置关系、空间实体要素间的业务规则生成的业务逻辑拓扑结构，并以该业务逻辑拓扑结构在虚拟三维空间构建相应的拓扑结构逻辑节点和逻辑路径，将实体状态组件模型逐一映射、加载、渲染到逻辑空间的逻辑节点上，形成逻辑空间场景，展示导航业务运管业务实体状态态势。

优选地，所述步骤3进一步包括：

在空间行为要素和服务性能要素中，能够在星地孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的，通过在孪生空间场景加载、渲染与实体状态组件模型相关联的链路状态组件模型和导航服务状态组件模型，展示导航业务运管实体行为和服务性能态势；

对因为实际空间位置带来的时间和空间局限性，无法在孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的空间行为要素和服务性能要素，通过在逻辑空间场景加载、渲染与实体状态组件模型相关联的实体行为组件模型，展现导航业务运管实体行为态势。

根据本发明的第二方面，提供一种导航业务运管态势可视化系统，包括：

态势数据接收处理模块，用于接收导航业务运行数据，依据所述导航运行数据所体现业务的重要性进行分类处理；

态势要素模型管理模块，用于依据导航业务场景中抽取的各态势要素，构建、管理各类态势要素的特征模型和数值计算模型；

态势组件模型管理模块，用于要素模型与态势编成数据关联构建态势组件模型并管理态势组件模型；

态势空间场景管理模块，用于在虚拟空间加载、渲染空间环境组件模型和空间实体组件模型，构建导航业务运控态势可视化基础环境；

态势业务场景管理模块，用于在虚拟空间加载、关联、渲染空间行为组件模型和服务性能组件模型，呈现导航业务运管态势；

态势信息表达支撑模块，用于提供组件容器、可视化引擎、基础数学库、导航业务相关基础算法库以及人机交互控制。

根据本发明的第三方面，提供一种服务器，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机程序，所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述任一项所述的导航业务运管态势可视化方法。

根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的导航业务运管态势可视化方法。

本发明的一个有益效果在于：

本发明的一种基于组件模型的导航业务运管态势可视化方法或系统，支持星地孪生空间场景和业务逻辑空间场景进行卫星导航系统导航业务运管态势展示场景的动态构建，依据业务场景需要装配不同颗粒度的态势展示组件模型进行导航业务运管态势展示。保证态势可视化系统的动态变化性、可扩展性、高实时性和高逼真度要求，降低复杂系统业务态势展示复杂度和系统资源利用率，使运管态势可视化系统具有较好的自适应性和可重用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中一种导航业务运管态势可视化装配方法的流程图；

图2为本申请一实施例中一种导航业务运管态势可视化系统的结构框图；

图3为本申请一实施例中一种服务器的结构框图；

图4为本申请一具体例子中的一种基于组件模型的北斗三号卫星导航系统导航业务运管态势可视化装配方法的原理示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请一实施例中的导航业务运管态势可视化装配方法，首先构建要素模型，具体方式为：

从空间环境要素、空间实体要素、空间行为要素和服务性能要素四个维度对导航业务运管态势的可视化要素进行分析归类提取；

对提取的各可视化要素构建要素模型，所述要素模型至少包括特征模型和数值计算模型。

其中，空间环境是导航业务运管态势可视化场景的客观环境，根据环境因素对可视化场景的影响程度，空间环境要素包括地球系统、星空系统、时间系统、坐标系统、地球引力、地球大气、电磁环境、真空以及微重力环境等的一种或几种；

空间实体是导航业务运管态势可视化场景内各类业务实体，空间实体要体现业务实体特征以及业务实体所含系统状态，空间实体要素包括卫星、地面站、其它航天飞行器、航空飞行器、舰船以及车辆等的一种或几种；

空间行为是导航业务运管态势可视化场景内的各类业务行为，主要是业务实体承载的各类业务行为能力特征，空间行为要素包括空间建链、空间跟踪、空间测量、空间数传、区域覆盖、可视范围以及运行轨迹等的一种或几种；

服务性能是导航业务运管态势可视化场景内的导航业务服务性能指标特征，服务性能要素包括覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性以及精度等的一种或几种。

在本申请的一个实施例中，构建要素模型具体为：

根据空间环境要素的表示特征，构建空间环境要素模型，包括地球系统二三维模型，星空系统三维模型，导航系统、时间系统、坐标系统的数值计算模型，地球引力、地球大气、电磁环境、真空以及微重力环境的数值计算模型和三维模型；

根据空间实体要素的物理属性、自身属性及状态特征，构建空间实体要素模型，包括所属不同导航系统的卫星、地面站、其它航天飞行器、航空飞行器、舰船以及车辆的二三维实体模型；

根据空间行为要素的行为特征，构建空间行为要素模型，包括空间建链、空间跟踪、空间测量、空间数传、区域覆盖、可视范围以及运行轨迹的二三维行为模型；

根据服务性能要素的服务指标特征，构建服务性能要素模型，包括空间覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性以及精度的二三维服务性能模型。

构建好要素模型后，导航业务运管态势可视化装配方法的步骤如图1所示：

S110：接收导航业务运行数据并进行预处理，生成态势编成数据，选取与态势编成数据相匹配的要素模型构建与业务态势可视化相关的态势组件模型；

在该步骤中，进行预处理并生成态势编成数据的具体方式为：对接收到的导航业务运行数据进行分类，并对分类后的导航业务运行数据根据其所体现业务的重要性划分等级；

其中导航业务运行数据包括空间环境类、实体状态类、链路状态类、遥测遥控类、运控业务类和导航服务类；实体状态类、链路状态类、运控业务类为核心业务运行数据，导航服务类数据为重要业务运行数据，空间环境类、遥测遥控类为一般业务运行数据；

对不同等级的导航业务运行数据进行不同颗粒度的处理（即生成态势编成数据），等级越高颗粒度处理越精细；核心业务运行数据进行精细化处理，重要业务运行数据进行化简处理，一般业务运行数据进行简化合成处理；

分类处理后的导航业务运行数据与一个或多个要素模型关联构建不同颗粒度、不同业务状态以及不同业务行为的态势组件模型，态势组件模型包括空间环境组件模型、实体状态组件模型、实体行为组件模型以及导航服务状态组件模型；实体行为组件模型又包括链路状态组件模型、运控业务状态组件模型以及遥测遥控状态组件模型。

S120：构建孪生空间场景和逻辑空间场景，从不同场景展示导航业务运管的实体状态，其中：

在虚拟空间，依据卫星导航系统中空间实体要素的数量和位置关系，按照空间实体要素真实比例和位置，加载并渲染空间环境组件模型和实体状态组件模型，构建孪生空间场景，展示导航业务运管业务实体状态态势；

在虚拟空间，依据卫星导航系统中空间实体要素的空间位置关系、空间实体要素间的业务规则生成的业务逻辑拓扑结构，并以该业务逻辑拓扑结构在虚拟三维空间构建相应的拓扑结构逻辑节点和逻辑路径，将实体状态组件模型逐一映射、加载、渲染到逻辑空间的逻辑节点上，形成逻辑空间场景，展示导航业务运管业务实体状态态势。

S130：根据业务场景需要分别在孪生空间场景和逻辑空间场景中加载、渲染与业务实体行为和导航业务服务状态相关的态势组件模型，展示导航业务运管实体行为与服务性能态势。

具体的，在空间行为要素和服务性能要素中，能够在星地孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的，通过在孪生空间场景加载、渲染与实体状态组件模型相关联的链路状态组件模型和导航服务状态组件模型，展示导航业务运管实体行为和服务性能态势；

对因为实际空间位置带来的时间和空间局限性，无法在孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的空间行为要素和服务性能要素，通过在逻辑空间场景加载、渲染与实体状态组件模型相关联的实体行为组件模型，展现导航业务运管实体行为态势；

进一步的结合实际业务场景，在孪生空间场景或逻辑空间场景可选择加载、渲染与实体行为和服务状态相关的态势组件模型。

在本申请一实施例中，如图2所示，提供了一种导航业务运管态势可视化系统，包括：

态势数据接收处理模块201，用于接收导航业务运行数据，依据所述导航运行数据所体现业务的重要性进行分类处理；

依据接口规范对导航业务运行数据进行解析并分类存储，根据运行数据所体现业务的重要性进行等级分析，关键的业务运行数据进行精细化态势数据编成，普通的业务运行数据进行化简态势数据编成，不重要的数据进行简化合成态势数据编成；

态势要素模型管理模块202，用于依据导航业务场景中抽取的各态势要素，构建、管理各类态势要素的特征模型和数值计算模型；

依据空间环境、空间实体、空间行为和服务性能四方面态势要素，进一步用于各导航系统的业务场景进行态势要素的抽取归类，并对抽取归类的态势要素分别进行环境特征模型、实体特征模型、行为特征模型、指标特征模型以及数值计算模型的构建和管理；

态势组件模型管理模块203，用于要素模型与态势编成数据关联构建态势组件模型并管理态势组件模型；

态势编成数据与各态势要素模型基于业务规则进行关联，基于不同级别、粒度的态势编成数据，构建管理不同粒度的态势组件模型，态势组件模型包括：空间环境状态组件模型、实体状态组件模型、实体行为组件模型、导航服务状态组件模型，上述模型经渲染后可加载到态势空间场景；

态势空间场景管理模块204，用于在虚拟空间加载、渲染空间环境组件模型和空间实体组件模型，构建导航业务运控态势可视化基础环境；

在虚拟空间，依据空间环境要素与实体要素间的星地空间物理拓扑结构，加载、渲染空间环境状态组件模型和实体状态组件模型等态势组件模型，构建导航业务运管态势展示孪生空间场景；依据空间实体要素位置关系及实体要素间的业务规则生成的业务逻辑拓扑结构，加载、渲染空间环境状态组件模型等态势组件模型，构建导航业务运管态势展示逻辑空间场景；

态势业务场景管理模块205，用于在虚拟空间加载、关联、渲染空间行为组件模型和服务性能组件模型，呈现导航业务运管态势；

在孪生空间场景，基于导航业务规则对场景内的实体状态组件模型关联实体行为组件模型和导航服务状态组件模型（星地孪生空间场景对业务行为和服务指标能进行清晰展示的），可选择加载、渲染关联后的实体行为组件模型和导航服务状态组件模型，展现孪生空间导航业务运管态势；

在逻辑空间场景，基于导航业务规则对场景内的实体状态组件模型关联实体行为组件模型和导航服务状态组件模型（因为实际空间位置带来的时间和空间局限性，无法在孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的），可选择加载、渲染关联后的空间行为组件模型和导航服务状态组件模型，展现逻辑空间导航业务运管态势；

态势信息表达支撑模块206，用于提供组件容器、可视化引擎、基础数学库、导航业务相关基础算法库以及人机交互控制。

为导航业务运管态势展示提供虚拟支撑环境构建孪生空间场景和逻辑空间场景；提供组件容器，依据业务规则关联空间环境、实体状态、实体行为和导航服务状态各态势组件模型；提供可视化引擎，加载并渲染空间环境、实体状态、实体行为和导航服务状态各态势组件模型；提供基础数学库、导航业务相关基础算法库等计算支撑和人机交互控制支撑。

如图3所示，本申请一实施例提供了一种服务器，包括：至少一个处理器302和存储器301；

存储器301存储计算机程序，至少一个处理器302执行所述存储器301存储的计算机程序，以实现上述任一项所述的导航业务运管态势可视化装配方法。

本申请一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的导航业务运管态势可视化装配方法。

本申请一个具体的例子中，提供了一种基于组件模型的北斗三号卫星导航系统导航业务运管态势可视化装配方法，包括如下步骤：

步骤一，对北斗三号卫星导航系统从空间环境要素、空间实体要素、空间行为要素和服务性能要素四个维度进行运管态势可视化要素的分析归类和提取。空间环境要素包括地球系统（二维、三维地球场景），星空系统（三维地球场景星空及月亮和太阳），时间系统（时间基准及转换），坐标系统（空间基准及转换），地球大气和电磁环境；空间实体要素包括卫星系统（GEO卫星、IGSO卫星、MEO卫星），地面系统（主控站、注入站、监测站）；空间行为要素包括空间建链（星间链路、站间链路），空间跟踪（测控跟踪测量、运控跟踪测量），空间测量（星间测量、站间测量），空间数传（星间数传、星地数传、站间数传），区域覆盖（星座服务区域、卫星覆盖区域），可视范围（地面可视卫星、境内可见星），运行轨迹（星下点轨迹、星座构型）；服务性能要素包括覆盖性（空间信号覆盖、星座覆盖），可用性（星座可用性、空间信号DOP可用性、定位可用性），完好性（空间信号完好性），连续性（空间信号连续性），健康性（空间信号健康信息、卫星平台状态、卫星载荷状态），精度（定位精度、测速精度、授时精度、空间信号精度）。

步骤二，对步骤一中提取的北斗三号卫星导航系统各态势要素进行特征模型和数值计算模型等要素模型的构建。构建空间环境要素模型，包括地球系统（地球二维、三维模型），星空系统（星空及月亮和太阳三维模型），时间系统（北斗时基准及与其他时间基准转换计算模型），坐标系统（2000中国大地坐标基准及与其他空间基准转换计算模型），地球大气与电磁环境三维模型及数值计算模型空间环境要素模型；构建空间实体要素模型，包括卫星系统（GEO、IGSO和MEO二三维卫星实体模型），地面系统（主控站、注入站和监测站二三维地面站实体模型）空间实体要素模型；构建空间行为要素模型，包括空间建链（星间链路、站间链路）、空间跟踪（测控跟踪测量、运控跟踪测量）、空间测量（星间测量、站间测量）、空间数传（星间数传、星地数传、站间数传），区域覆盖（星座服务区域、卫星覆盖区域），可视范围（地面可视卫星、境内可见星）二三维实体行为模型及运行轨迹（二维星下点轨迹和三维星座构型）实体行为要素模型；构建服务性能要素模型，包括覆盖性（空间信号覆盖、星座覆盖）、可用性（星座可用性、空间信号DOP可用性、定位可用性）、完好性（空间信号完好性、连续性（空间信号连续性）、健康性（空间信号健康信息、卫星平台状态、卫星载荷状态）、精度（定位精度、测速精度、授时精度、空间信号精度）服务性能要素模型。

步骤三，接收并解析北斗三号导航业务运行数据，对实体状态类、链路状态类、运控业务类数据进行精细化处理，对导航业务类数据进行化简处理，对遥测遥控类数据和空间环境类数据进行简化合成处理；处理后的空间环境类数据与空间环境要素模型关联构建空间环境状态组件模型；处理后的遥测遥控类数据与空间行为要素模型中的空间跟踪（测控跟踪测量）和空间数传（星地数传）进行关联构建遥测遥控状态实体行为组件模型（跟踪测量状态、遥测状态、遥控状态）；处理后的实体状态类数据与空间实体要素模型中的（卫星系统、地面系统）和空间行为要素模型（可视范围、运行轨迹）进行关联构建实体状态组件模型（星地可见关系、组网卫星工作状态、组网地面站工作状态）；处理后的运控业务类数据与空间行为要素模型中的空间跟踪（运控跟踪测量）、空间测量（星间测量、站间测量）、空间数传（星间数传、星地数传、站间数传）进行关联构建运控业务状态实体行为组件模型（站间测量数传状态、星间测量数传状态、运控业务传输状态）；处理后的链路状态类数据与空间行为要素模型中的空间建链（星间链路、站间链路）进行关联构建链路状态实体行为组件模型（星间链路状态、地面站网链路状态）；处理后的导航服务类数据与空间行为要素模型（区域覆盖）以及服务性能要素模型（覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性和精度）进行关联构建导航服务状态组件模型（星座服务状态、空间信号状态、系统服务状态）。

步骤四，如图4所示，为北斗三号卫星导航系统构建可视化孪生空间和逻辑空间，为运管态势展示提供场景。在虚拟空间，以北斗三号卫星导航系统空间环境与业务实体间的星地空间物理拓扑结构构建孪生空间，在孪生空间加载并渲染与实际空间位置和数量相符的空间环境组件模型和实体状态组件模型，对组网地面站工作状态、组网卫星工作状态进行展示；以北斗三号卫星导航系统组网卫星空间构型和地面站组网构型特征及卫星与地面站间的导航业务逻辑关系构建业务逻辑拓扑图，并在虚拟空间绘制对应的逻辑节点和逻辑链路，将生成的实体状态组件模型加载、渲染到虚拟空间的逻辑节点上，构建逻辑空间并在逻辑空间对组网地面站、组网卫星工作状态进行展示。

步骤五，如图4所示，根据实际业务场景在构建的北斗三号卫星导航系统孪生空间，为实体状态组件模型，选择加载链路状态实体行为组件模型，对星间链路状态、地面站网链路状态进行展示；选择加载导航服务状态组件模型对星座服务状态、空间信号状态、系统服务状态进行展示。根据实际业务场景在构建的北斗三号卫星导航系统逻辑空间，为实体状态组件模型，选择加载遥测遥控状态实体行为组件模型，对测控跟踪测量状态、遥测状态和遥控状态进行展示；选择加载链路状态实体行为组件模型，对星间链路状态、地面站网链路状态进行展示；选择加载运控业务状态实体行为组件模型，对运控业务数传状态、星间测量数传状态、站间测量数传等状态进行展示。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：接收导航业务运行数据并进行预处理，生成态势编成数据，选取与所述态势编成数据相匹配的要素模型构建与业务态势可视化相关的态势组件模型；

步骤2：构建孪生空间场景和逻辑空间场景，从不同场景展示导航业务运管的实体状态，其中：

依据空间环境要素与空间实体要素间的星地空间拓扑结构，在虚拟空间加载、渲染与空间环境要素和空间实体要素相关的态势组件模型，构建孪生空间场景；

依据空间实体要素位置关系及空间实体要素间的业务规则生成的业务逻辑拓扑结构图，在逻辑节点加载、渲染与空间实体要素相关的态势组件模型，构建逻辑空间场景；

步骤3：根据业务场景需要分别在孪生空间场景和逻辑空间场景中加载、渲染与业务实体行为和导航业务服务状态相关的态势组件模型，展示导航业务运管实体行为与服务性能态势。

2.根据权利要求1所述的导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，步骤1中所述要素模型的构建方法具体为：

从空间环境要素、空间实体要素、空间行为要素和服务性能要素四个维度对导航业务运管态势的可视化要素进行分析归类提取；

对提取的各可视化要素构建要素模型，所述要素模型至少包括特征模型和数值计算模型。

3.根据权利要求2所述的导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，所述空间环境要素包括地球系统、星空系统、时间系统、坐标系统、地球引力、地球大气、电磁环境、真空以及微重力环境中的一种或几种；

所述空间实体要素包括卫星、地面站、其它航天飞行器、航空飞行器、舰船以及车辆中的一种或几种；

所述空间行为要素包括空间建链、空间跟踪、空间测量、空间数传、区域覆盖、可视范围以及运行轨迹中的一种或几种；

所述服务性能要素包括覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性以及精度中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，构建要素模型具体为：

根据空间环境要素的表示特征，构建空间环境要素模型，包括地球系统二三维模型，星空系统三维模型，导航系统、时间系统、坐标系统的数值计算模型，地球引力、地球大气、电磁环境、真空以及微重力环境的数值计算模型和三维模型；

根据空间实体要素的物理属性、自身属性及状态特征，构建空间实体要素模型，包括所属不同导航系统的卫星、地面站、其它航天飞行器、航空飞行器、舰船以及车辆的二三维实体模型；

根据空间行为要素的行为特征，构建空间行为要素模型，包括空间建链、空间跟踪、空间测量、空间数传、区域覆盖、可视范围以及运行轨迹的二三维行为模型；

根据服务性能要素的服务指标特征，构建服务性能要素模型，包括空间覆盖性、可用性、完好性、连续性、健康性以及精度的二三维服务性能模型。

5.根据权利要求3所述的导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括如下步骤：

对接收到的导航业务运行数据进行分类，并对分类后的导航业务运行数据划分等级，所述导航业务运行数据包括空间环境类、实体状态类、链路状态类、遥测遥控类、运控业务类和导航服务类；

对不同等级的导航业务运行数据进行不同颗粒度的处理，等级越高颗粒度处理越精细；

分类处理后的导航业务运行数据与一个或多个要素模型关联构建不同颗粒度、不同业务状态以及不同业务行为的态势组件模型，所述态势组件模型包括空间环境组件模型、实体状态组件模型、实体行为组件模型以及导航服务状态组件模型；所述实体行为组件模型又包括链路状态组件模型、运控业务状态组件模型以及遥测遥控状态组件模型。

6.根据权利要求5所述的导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，步骤2具体为：

在虚拟空间，依据卫星导航系统中空间实体要素的数量和位置关系，按照空间实体要素真实比例和位置，加载并渲染空间环境组件模型和实体状态组件模型，构建孪生空间场景，展示导航业务运管业务实体状态态势；

在虚拟空间，依据卫星导航系统中空间实体要素的空间位置关系、空间实体要素间的业务规则生成的业务逻辑拓扑结构，并以该业务逻辑拓扑结构在虚拟三维空间构建相应的拓扑结构逻辑节点和逻辑路径，将实体状态组件模型逐一映射、加载、渲染到逻辑空间的逻辑节点上，形成逻辑空间场景，展示导航业务运管业务实体状态态势。

7.根据权利要求5所述的导航业务运管态势可视化方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

在空间行为要素和服务性能要素中，能够在星地孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的，通过在孪生空间场景加载、渲染与实体状态组件模型相关联的链路状态组件模型和导航服务状态组件模型，展示导航业务运管实体行为和服务性能态势；

对因为实际空间位置带来的时间和空间局限性，无法在孪生空间场景对业务行为和服务性能进行清晰展示的空间行为要素和服务性能要素，通过在逻辑空间场景加载、渲染与实体状态组件模型相关联的实体行为组件模型，展现导航业务运管实体行为态势。

8.一种导航业务运管态势可视化系统，其特征在于，包括：

态势数据接收处理模块，用于接收导航业务运行数据，依据所述导航业务运行数据所体现业务的重要性进行分类处理；

态势要素模型管理模块，用于依据导航业务场景中抽取的各态势要素，构建、管理各类态势要素的特征模型和数值计算模型；

态势组件模型管理模块，用于要素模型与态势编成数据关联构建态势组件模型并管理态势组件模型；

态势空间场景管理模块，用于在虚拟空间加载、渲染空间环境组件模型和空间实体组件模型，构建导航业务运控态势可视化基础环境；

态势业务场景管理模块，用于在虚拟空间加载、关联、渲染空间行为组件模型和服务性能组件模型，呈现导航业务运管态势；

态势信息表达支撑模块，用于提供组件容器、可视化引擎、基础数学库、导航业务相关基础算法库以及人机交互控制。

9.一种服务器，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机程序，所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现权利要求1至7中任一项所述的导航业务运管态势可视化方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1至7中任一项所述的导航业务运管态势可视化方法。

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