SimWorld 是一個專為 5G 非地面網路 (NTN) 設計的衛星通信模擬與干擾分析系統，整合了設備管理、衛星軌道計算、干擾模擬和 AI 抗干擾等功能。
# 構建並啟動所有服務
make up
# 或者使用 Docker Compose
docker compose up -d- 前端 UI: http://localhost:5173
- 後端 API: http://localhost:8888
- API 文檔: http://localhost:8888/docs
- 後端: Python 3.11 + FastAPI + PostgreSQL + PostGIS
- 前端: React 19 + TypeScript + Vite + Three.js
- 模擬引擎: Sionna/Sionna-RT (GPU 加速)
- 軌道計算: Skyfield
- 容器化: Docker + Docker Compose
sim-world/
├── backend/ # 後端 FastAPI 應用
├── frontend/ # 前端 React 應用
├── docker-compose.yml # Docker 服務編排
├── Makefile # 構建與部署指令
└── README.md # 專案說明文件
backend/
├── app/
│ ├── main.py # 應用入口點
│ ├── core/
│ │ └── config.py # 全域配置管理
│ ├── db/ # 資料庫層
│ │ ├── database.py # 資料庫連接
│ │ ├── session.py # Session 管理
│ │ └── lifespan.py # 應用生命週期
│ ├── api/
│ │ └── v1/
│ │ ├── router.py # API 路由聚合
│ │ └── api.py # API 端點管理
│ ├── domains/ # 領域驅動設計
│ │ ├── device/ # 設備管理領域
│ │ ├── satellite/ # 衛星管理領域
│ │ ├── simulation/ # 模擬領域
│ │ ├── interference/ # 干擾領域
│ │ ├── wireless/ # 無線通道領域
│ │ └── coordinates/ # 座標轉換領域
│ ├── models/ # 共用資料模型
│ ├── services/ # 共用服務
│ └── static/ # 靜態資源
│ ├── images/ # 生成的圖片
│ ├── models/ # 3D 模型
│ └── scenes/ # 場景資料
├── requirements.txt # Python 依賴
├── Dockerfile # Docker 配置
└── gp.php # PHP 腳本 (遺留)
GET /- 獲取設備列表 (支援角色過濾)POST /- 創建新設備GET /{id}- 獲取設備詳情PUT /{id}- 更新設備資訊DELETE /{id}- 刪除設備
GET /- 獲取衛星列表POST /{id}/update-tle- 更新 TLE 數據POST /{id}/orbit- 計算軌道傳播POST /{id}/passes- 計算衛星過境POST /{id}/position- 獲取當前位置POST /{id}/visibility- 計算可見性
GET /scene-image- 生成場景圖像GET /cfr-plot- 生成通道頻率響應圖GET /sinr-map- 生成 SINR 地圖GET /doppler-plots- 生成延遲多普勒圖GET /channel-response- 生成通道響應圖
POST /simulate- 執行干擾模擬POST /ai-ran/control- AI-RAN 抗干擾控制POST /scenario/create- 創建干擾場景GET /jammers/active- 獲取活躍干擾源
POST /simulate- Sionna 通道模擬POST /channel-to-ran- 通道響應轉 RAN 參數POST /satellite-ntn-simulation- 衛星 NTN 模擬
POST /geo-to-cartesian- 地理座標轉笛卡爾座標POST /cartesian-to-geo- 笛卡爾座標轉地理座標POST /bearing-distance- 計算方位角和距離
- 設備 CRUD 操作
- 角色管理 (發射器/接收器/干擾源)
- 系統完整性檢查
- 名稱唯一性驗證
- TLE 數據解析和軌道傳播
- 衛星位置計算 (基於 Skyfield)
- 可見性分析
- 過境預測
- GPU 加速無線通道模擬
- 3D 射線追蹤計算
- CFR/SINR/多普勒圖生成
- 場景渲染和可視化
- 多類型干擾源模擬 (寬帶噪聲、掃頻、智能干擾)
- 干擾場景管理
- 性能指標收集
- 深度強化學習 (DQN) 決策
- 毫秒級頻率跳變
- 自適應波束成形
- 動態功率控制
- 讀寫分離架構
- 事件源模式
- 多層快取優化
- 異步處理
frontend/
├── src/
│ ├── main.tsx # React 應用入口
│ ├── App.tsx # 主應用組件
│ ├── components/ # 組件庫
│ │ ├── layout/ # 佈局組件
│ │ │ ├── Layout.tsx # 主佈局容器
│ │ │ ├── Navbar.tsx # 頂部導航欄
│ │ │ └── Sidebar.tsx # 側邊欄
│ │ ├── scenes/ # 場景組件
│ │ │ ├── MainScene.tsx # 主場景容器
│ │ │ ├── StereogramView.tsx # 3D 立體視圖
│ │ │ ├── FloorView.tsx # 2D 平面視圖
│ │ │ ├── UAVFlight.tsx # UAV 飛行控制
│ │ │ └── satellite/ # 衛星相關組件
│ │ ├── devices/ # 設備組件
│ │ │ ├── DeviceItem.tsx # 設備項目
│ │ │ ├── DevicePopover.tsx # 設備懸浮窗
│ │ │ └── OrientationInput.tsx # 方向輸入
│ │ ├── dashboard/ # 儀表盤組件
│ │ │ ├── DataVisualizationDashboard.tsx
│ │ │ ├── NTNStackDashboard.tsx
│ │ │ └── charts/ # 圖表組件
│ │ ├── viewers/ # 查看器組件
│ │ │ ├── CFRViewer.tsx # 通道頻率響應
│ │ │ ├── SINRViewer.tsx # 信噪比查看器
│ │ │ └── DelayDopplerViewer.tsx # 延遲多普勒
│ │ └── ui/ # UI 組件
│ │ ├── ErrorBoundary.tsx # 錯誤邊界
│ │ ├── Starfield.tsx # 星場效果
│ │ └── CoordinateDisplay.tsx # 座標顯示
│ ├── services/ # API 服務層
│ │ ├── api.ts # Axios 配置
│ │ ├── deviceApi.ts # 設備 API
│ │ ├── simulationApi.ts # 模擬 API
│ │ ├── satelliteApi.ts # 衛星 API
│ │ └── index.ts # 服務統一導出
│ ├── hooks/ # 自定義 Hook
│ │ ├── useDevices.ts # 設備狀態管理
│ │ ├── useWebSocket.ts # WebSocket 連接
│ │ ├── useReceiverSelection.ts # 接收器選擇
│ │ └── useManualControl.ts # 手動控制
│ ├── types/ # TypeScript 類型
│ │ ├── device.ts # 設備類型
│ │ ├── satellite.ts # 衛星類型
│ │ ├── charts.ts # 圖表類型
│ │ └── viewer.ts # 查看器類型
│ ├── utils/ # 工具函數
│ │ ├── deviceUtils.ts # 設備工具
│ │ ├── coordinate.ts # 座標轉換
│ │ └── satellite/ # 衛星工具
│ ├── styles/ # SCSS 樣式
│ │ ├── index.scss # 全域樣式
│ │ ├── App.scss # 應用樣式
│ │ ├── Layout.scss # 佈局樣式
│ │ └── Dashboard.scss # 儀表盤樣式
│ └── config/ # 配置文件
│ └── apiRoutes.ts # API 路由配置
├── package.json # 依賴管理
├── vite.config.ts # Vite 配置
├── tsconfig.json # TypeScript 配置
└── Dockerfile # Docker 配置
- 統一狀態管理中心
- 支援兩種視圖模式：3DRT (立體圖) 和 2DRT (平面圖)
- 設備、衛星、UAV 控制協調
- 錯誤邊界保護
- Layout.tsx: 主佈局容器，管理側邊欄收縮/展開
- Navbar.tsx: 頂部導航，提供組件切換功能
- Sidebar.tsx: 側邊欄，設備管理、UAV 控制、衛星設定
- StereogramView.tsx: 3D 立體視圖，使用 Three.js 渲染
- FloorView.tsx: 2D 平面視圖，SVG 渲染
- UAVFlight.tsx: UAV 飛行控制和動畫
- SatelliteManager.tsx: 衛星管理和顯示
- DataVisualizationDashboard.tsx: 數據可視化主儀表盤
- SystemStatusChart.tsx: 系統狀態圖表
- UAVMetricsChart.tsx: UAV 指標圖表
- NetworkTopologyChart.tsx: 網路拓撲圖表
const api = axios.create({
baseURL: '', // 使用相對路徑
timeout: 30000,
headers: { 'Content-Type': 'application/json' }
});export const ApiRoutes = {
devices: {
getAll: '/api/v1/devices/',
create: '/api/v1/devices/',
update: (id) => `/api/v1/devices/${id}`
},
simulations: {
getCFRMap: '/api/v1/simulations/cfr-plot',
getSINRMap: '/api/v1/simulations/sinr-map'
}
};export const useDevices = () => {
const [tempDevices, setTempDevices] = useState<Device[]>([]);
const [originalDevices, setOriginalDevices] = useState<Device[]>([]);
// 設備 CRUD 操作
// 樂觀更新機制
// 錯誤處理和回滾
};前端組件 → useDevices Hook → deviceApi.ts → api.ts → 後端 API
原始數據 (originalDevices) ↔ 臨時數據 (tempDevices) ↔ UI 組件
↓
API 同步 (applyChanges)
- API 層: Axios 攔截器統一錯誤處理
- Hook 層: try-catch + 狀態標記
- 組件層: ErrorBoundary 保護
- 用戶層: 友好錯誤提示
- 創建領域結構
# domains/new_domain/
├── api/new_domain_api.py # API 端點
├── models/new_domain_model.py # 資料模型
├── services/new_domain_service.py # 業務邏輯
└── interfaces/repository.py # Repository 接口- 註冊路由
# api/v1/router.py
from app.domains.new_domain.api.new_domain_api import router as new_domain_router
api_router.include_router(new_domain_router, prefix="/new-domain")- 更新 API 路由配置
// config/apiRoutes.ts
export const ApiRoutes = {
newFeature: {
base: '/api/v1/new-feature',
getAll: '/api/v1/new-feature/',
create: '/api/v1/new-feature/'
}
};- 創建 API 服務
// services/newFeatureApi.ts
export const getNewFeatureData = async () => {
return await api.get(ApiRoutes.newFeature.getAll);
};- 創建自定義 Hook
// hooks/useNewFeature.ts
export const useNewFeature = () => {
const [data, setData] = useState([]);
// 狀態管理邏輯
return { data, loading, error };
};- 創建組件
// components/new-feature/NewFeature.tsx
export const NewFeature: React.FC = () => {
const { data, loading } = useNewFeature();
return <div>新功能內容</div>;
};# 啟動後端
cd backend
pip install -r requirements.txt
uvicorn main:app --reload --host 0.0.0.0 --port 8000
# 啟動前端
cd frontend
npm install
npm run dev# 構建並啟動
make up
# 停止服務
make down
# 清理資源
make clean# .env 文件
POSTGRES_USER=user
POSTGRES_PASSWORD=password
POSTGRES_DB=appdb
CUDA_VISIBLE_DEVICES=-1 # CPU 模式- 基於 Skyfield 的高精度軌道計算
- 支援 TLE 數據更新和軌道傳播
- 衛星可見性分析和過境預測
- 基於 Sionna 的 GPU 加速物理層模擬
- 3D 射線追蹤和場景渲染
- CFR、SINR、多普勒圖生成
- 多類型干擾源模擬
- AI-RAN 深度強化學習抗干擾
- 毫秒級頻率跳變決策
- Three.js 3D 場景渲染
- 支援多個真實場景 (NYCU、NTPU、南寮等)
- UAV 飛行控制和即時軌跡顯示
- 系統性能指標監控
- 網路拓撲可視化
- 即時數據圖表展示
- Fork 專案
- 創建功能分支 (
git checkout -b feature/new-feature) - 提交更改 (
git commit -m 'Add new feature') - 推送到分支 (
git push origin feature/new-feature) - 創建 Pull Request
本專案採用 MIT 授權條款 - 詳見 LICENSE 文件
- 檢查 Docker 是否正常運行
- 確認埠號 5173 和 8888 未被占用
- 檢查
.env檔案配置
- 確認
CUDA_VISIBLE_DEVICES環境變數設定 - 檢查 CUDA 和 cuDNN 版本相容性
- 查看 Docker GPU 支援配置
- 檢查後端服務是否啟動
- 確認 API 路由配置正確
- 查看瀏覽器網路開發者工具
SimWorld - 打造下一代衛星通信模擬平台 🚀# jam