Ground Station：开源的卫星跟踪和无线电通信

Ground Station是一个功能齐全的开源卫星跟踪和无线电通信软件解决方案，专为业余无线电操作员、卫星爱好者和研究人员设计。它提供了一个全面的平台，用于监测航天器、控制无线电设备以及接收来自卫星的实时无线电信号。

Ground Station详细介绍

Ground Station核心功能特性

实时卫星跟踪：采用高精度轨道模型追踪数百颗卫星，TLE数据自动从CelesTrak和SatNOGS更新。
自动天线旋转控制：与主流天线旋转器连接，在卫星过顶时自动追踪。
电台控制（Hamlib）：在卫星过境期间控制支持Hamlib的电台并进行多普勒频移校正。
SDR集成：流式传输并记录来自多种SDR设备的实时无线电信号，包括RTL-SDR、SoapySDR以及UHD/USRP无线电。
IQ录制与回放：以SigMF格式录制包含完整元数据的原始IQ数据，并通过虚拟SDR设备回放录制文件。
数据解码：支持SSTV、FSK、GFSK、GMSK和采用AX25 USP Geoscan成帧的BPSK信号解码。
AI语音转录：通过Gemini Live或Deepgram对解调后的音频进行实时语音转文字，注重隐私保护。
计划观测任务：定义详细的观测任务，在卫星过境期间自动完成监听、解码、转录以及音频和IQ数据的记录。
SatDump集成：通过SatDump解码来自METEOR-M2卫星的气象图像，并与自动化观测任务结合。
性能监控：实时可视化信号处理流程，展示数据在各组件间的流动情况，监控队列健康状况、处理速率及组件统计信息。

系统架构

Ground Station采用现代化的微服务架构，包含三个主要组件：

前端：基于React + Redux + Material-UI构建的响应式Web界面，适配桌面、平板和手机设备。

后端：基于FastAPI + Socket.IO的Python应用，提供REST API和实时通信接口。

工作进程：多个专用工作进程处理核心功能：

卫星跟踪与硬件控制
SDR IQ采集
FFT处理
解调器
IQ录制器
解码器
SDR本地/远程探测

技术栈

后端：FastAPI、SQLAlchemy、Skyfield、SGP4、Socket.IO、pyrtlsdr、SoapySDR
前端：React、Redux Toolkit、Material-UI、Vite、Socket.IO Client、Leaflet、satellite.js
第三方集成：SatDump、gr-satellites

部署安装步骤

系统要求

操作系统：支持Linux（推荐Ubuntu/Debian）、macOS、Windows（通过Docker）
硬件：支持RTL-SDR、SoapySDR、UHD/USRP等SDR设备
存储空间：至少10GB可用空间
内存：建议8GB或以上
网络：用于TLE数据同步和远程访问

Docker部署（推荐方式）

1. 安装Docker

首先确保系统已安装Docker。对于Ubuntu系统，可参考以下步骤：

bash 复制代码

# 卸载旧版本
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

# 安装依赖
sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg lsb-release

# 添加Docker官方GPG密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# 设置稳定版仓库
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 安装Docker引擎
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

# 验证安装
sudo docker run hello-world

2. 配置Docker镜像加速器（可选但推荐）

bash 复制代码

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://docker.m.daocloud.io", "https://hub-mirror.c.163.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

3. 部署Ground Station

选项1：从源码构建（适合开发或定制）

bash 复制代码

# 克隆项目
git clone https://github.com/sgoudelis/ground-station.git
cd ground-station

# 构建Docker镜像
docker build -t ground-station .

# 运行容器（标准桥接模式，适用于本地SDR）
docker run --rm -p 7000:7000 --device /dev/bus/usb ground-station

# 或使用主机网络（支持SoapySDR远程服务器发现）
docker run --rm --network host --device /dev/bus/usb ground-station

选项2：使用预构建镜像（推荐生产环境）

bash 复制代码

# 拉取最新版本镜像
docker pull ghcr.io/sgoudelis/ground-station:latest

# AMD64架构运行（支持SoapySDR远程发现）
docker run -d \
  --platform linux/amd64 \
  --network host \
  --name ground-station \
  --restart unless-stopped \
  --device=/dev/bus/usb \
  --privileged \
  -v /path/to/data:/app/backend/data \
  -e GS_ENVIRONMENT=production \
  -e GR_BUFFER_TYPE=vmcirc_mmap_tmpfile \
  ghcr.io/sgoudelis/ground-station:latest

# ARM64架构（如树莓派5）
docker run -d \
  --platform linux/arm64 \
  --network host \
  --name ground-station \
  --restart unless-stopped \
  -v /dev:/dev \
  --privileged \
  -v /path/to/data:/app/backend/data \
  -e GS_ENVIRONMENT=production \
  -e GR_BUFFER_TYPE=vmcirc_mmap_tmpfile \
  ghcr.io/sgoudelis/ground-station:latest

# 标准桥接模式（无SoapySDR远程发现）
docker run -d \
  -p 7000:7000 \
  --name ground-station \
  --restart unless-stopped \
  --device=/dev/bus/usb \
  --privileged \
  -v /path/to/data:/app/backend/data \
  -e GS_ENVIRONMENT=production \
  -e GR_BUFFER_TYPE=vmcirc_mmap_tmpfile \
  ghcr.io/sgoudelis/ground-station:latest

重要参数说明：

--network host：启用SoapySDR远程服务器自动发现（推荐）
--device=/dev/bus/usb：允许容器访问USB设备
-v /path/to/data:/app/backend/data：挂载数据目录，确保数据持久化
-e GS_ENVIRONMENT=production：设置生产环境
-e GR_BUFFER_TYPE=vmcirc_mmap_tmpfile：优化GNU Radio缓冲区性能

4. 访问Web界面

部署完成后，通过浏览器访问 http://<服务器IP>:7000 即可使用Ground Station。

使用方法指南

1. 初始设置

硬件连接：将SDR设备（如RTL-SDR）连接到计算机
设备检测：在Web界面中，系统应自动检测到连接的SDR设备
TLE数据同步：首次使用时，系统会自动从CelesTrak和SatNOGS同步卫星轨道数据

2. 基本操作流程

卫星跟踪

选择卫星组：在"Global Satellite Overview"页面选择感兴趣的卫星组（如业余卫星、气象卫星等）
设置目标卫星：点击卫星列表中的"SET AS TARGET"按钮
查看轨道信息：系统显示卫星的实时位置、轨道参数和过境预测
自动跟踪：如果连接了天线旋转器，系统会自动调整天线方向跟踪卫星

SDR配置

选择SDR设备：在"SDR Hardware Management"页面选择可用的SDR设备
配置参数：设置中心频率、采样率、增益等参数
开始接收：点击"Start"按钮开始接收信号

信号处理

频谱显示：查看实时频谱和瀑布图
解调设置：选择适当的解调模式（FM、SSB、AM等）
解码配置：根据需要启用相应的解码器（SSTV、GMSK等）
AI转录：启用实时语音转文字功能（需要配置API密钥）

3. 自动化观测

创建监控模板：在"Observations Overview"页面定义卫星监控模板
配置硬件：指定使用的SDR设备、天线旋转器和电台
设置信号参数：配置频率、带宽、解调模式等
定义任务：选择要执行的任务（IQ录制、音频录制、解码、转录等）
调度观测：系统自动计算并安排符合条件的卫星过境

4. IQ录制与回放

开始录制：在接收信号时点击录制按钮，系统以SigMF格式保存IQ数据
管理录制文件：在"File Browser & Decoders"页面查看和管理录制文件
回放录制：选择录制文件作为虚拟SDR设备进行回放和分析

5. 高级功能

多SDR操作：支持同时使用多个SDR设备进行并行观测
远程SDR支持：通过SoapyRemote连接网络上的远程SDR设备
性能监控：查看"DSP Topology & Performance"页面监控信号处理流水线状态
数据导出：导出解码后的图像、数据包和转录文本

6. 硬件支持

SDR设备：RTL-SDR、Airspy、HackRF、LimeSDR、UHD/USRP、SDRplay等
天线旋转器：支持Hamlib兼容的旋转器
电台控制：支持Hamlib兼容的电台，带多普勒校正功能

故障排除

常见问题

SDR设备未检测到：确保设备已正确连接，并检查USB权限
无卫星数据显示：检查网络连接，确保TLE数据同步成功
音频无输出：检查浏览器音频设置和解调器配置
性能问题：调整采样率和缓冲区大小，或使用性能更强的硬件

日志查看

bash 复制代码

# 查看容器日志
docker logs ground-station

# 实时查看日志
docker logs -f ground-station