Pyqt 实现一套飞行状态监测系统，实时显示SEM等高线图以及飞机当前状态信息

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前言

  通过Pyqt做的一个小软件，主要功能是显示飞行器当前的状态如“机身海拔高度”、“机身坐标”、“偏航角”等，绘制出飞机当前所处区域高程地图。飞机机头朝向随航行方向变化。

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效果

  软件效果如下图所示，地图窗口显示地形等高线彩色图，在地图中间位置是飞机，飞机始终位于地图的中心位置，地图随时间位置变化改变显示区域。
  右侧显示飞机各时刻的数据信息，并实时更新。

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核心代码

编程思路

  （1）地图区域的等高线彩色图进行绘制的任务，通过自定义一个派生于QLabel类的MapLabel类实现，重写MapLabel类的paintEvent函数，进行相关的绘图操作，如绘制“圆”、“线段”、“扇形”、“红色飞机”等元素；
  （2）在Widget类中开一个QThread子线程用于实时模拟飞机的运行轨迹，通过time.time()获取系统时间，并利用系统时间激励飞机运行轨迹的更新；
  （3）将QThread子线程中飞机的各个参数与MapLabel、Menu（即右侧显示数据的Widget）中的槽函数进行绑定，用QTimer定时更新显示画面；

MapLabel类

  首先需要定义一个Plane类，用于确定地图中间位置的红色小飞机的相关信息。

Plane

+self.icon

+self.location_x = 3000

+self.location_y = 1000

+self.velocity = 0

+self.yaw = 0

+self.altitude = 3000

+self.plane_rotated

+self.transform

+set_location(self, present_point)

+set_yaw(self, yaw)

+set_rotated_plane(self)

+set_velocity(self, velocity)

+set_altitude(self, altitude)

  其中需要定义一个self.plane_rotated用于记录旋转后的飞机的图像。
  成员函数主要用于对该类各属性的赋值操作。

MapLabel

+self.map

+self.northIco #用于存放指北针图像

+self.plane

+self.t = 0

+self.timer

+paintEvent(self, event)

  MapLabel类的属性主要有一个self.map用于存放QImage格式地图数据，self.plane存放Plane对象，self.timer设置了一个定时器用于定时触发QLabel类的update函数，以调用paintEvent函数重绘各种图案。

# 自定义飞机类
class Plane:

    def __init__(self):
        # 当前飞机图像
        self.icon = QImage('./2.png')

        # 飞机当前像素点位置（由经纬度转换过来）、速度、偏航角、高度等信息
        self.location_x = 3000
        self.location_y = 1000
        self.velocity = 0
        self.yaw = 0
        self.altitude = 3000

        # 旋转后的飞机图像
        self.plane_rotated = QImage()

        # 旋转角度（红色飞机根据航向旋转机头朝向）
        self.transform = QTransform()

    def set_location(self, present_point):
        self.location_x = present_point.x()
        self.location_y = present_point.y()

    def set_yaw(self, yaw):
        self.yaw = yaw + 90

    def set_rotated_plane(self):
        self.transform.rotate(self.yaw)
        self.plane_rotated = self.icon.transformed(self.transform)
        self.transform.rotate(-self.yaw)

    def set_velocity(self, velocity):
        self.velocity = velocity

    def set_altitude(self, altitude):
        self.altitude = altitude

# 自定义QLabel类(地图)
class MapLabel(QLabel):

    def __init__(self, parent=None):

        super(MapLabel, self).__init__(parent)

        # 地图、指北针等图片资源
        self.map = QImage('./3.png')
        self.northIco = QImage('./4.png')

        # 创建飞机对象
        self.plane = Plane()

        # 绘图更新
        self.t = 0  # 用于画旋转线段的计数器
        self.timer = QTimer()
        self.timer.timeout.connect(self.update)  # 触发paintEvent
        self.timer.start(10)

    def paintEvent(self, event):

        self.t += 1

        painter = QPainter(self)
        painter.setRenderHint(QPainter.Antialiasing)  # 抗锯齿

        # 将地图的QRect(self.plane.location_x, self.plane.location_y, 600, 600)区域绘制到QLabel的QRect(0, 0, 600, 600)区域中去
        painter.drawImage(QRect(0, 0, 600, 600), self.map,
                          QRect(self.plane.location_x, self.plane.location_y, 600, 600))
        painter.drawImage(QPoint(500, 40), self.northIco)

        # 画圆
        painter.setPen(QPen(QColor(255, 0, 0), 3))  # 后面参数3为线条的粗细
        painter.drawEllipse(QPoint(300, 300), 200, 200)

        # 画线段（旋转线段）
        painter.setPen(QPen(QColor(135, 0, 0), 3))
        painter.drawLine(QPoint(300, 300), QPoint(300 + 200 * math.cos(self.t/100),
                                                  300 + 200 * math.sin(self.t/100)))

        # 画扇形
        painter.setPen(QPen(QColor(255, 135, 2), 3))
        painter.drawPie(QRect(QPoint(50, 50), QPoint(550, 550)), -(self.plane.yaw - 55)*16, 70*16)

        # 设置偏航角及旋转后的飞机图片
        self.plane.set_rotated_plane()
        # 画红色飞机
        painter.drawImage(QPoint(300 - self.plane.plane_rotated.width() / 2,
                                 300 - self.plane.plane_rotated.height() / 2), self.plane.plane_rotated)

PlaneInfo类

  在最外层的Widget类中实现基于时间的激励条件，这里的PlaneInfo类是继承于QThread类，在Widget类中实例化该类后，执行其start()函数，就可以运行run()中的相关操作。

# 运动参数,是关于t的函数,应由外部激励决定,此处为模拟
class PlaneInfo(QThread):
    send_position = pyqtSignal(QPoint)
    send_yaw = pyqtSignal(float)
    send_velocity = pyqtSignal(int)

    def __init__(self):
        super(PlaneInfo, self).__init__()

        self.start_time = time.time()
        self.end_time = 0
        self.during_time = 0
        self.x = 1000
        self.y = 1000
        self.yaw = 0
        self.velocity = 0

    def run(self):

        while True:
            # time.sleep(0.01)
            self.end_time = time.time()
            print(self.end_time)
            print(int(round(self.end_time * 1000)))
            self.during_time = self.end_time - self.start_time
            # x,y关于t的参数方程
            self.x = 100 * self.during_time + 1000
            self.y = 2 * self.during_time * self.during_time + 1000
            self.yaw = math.atan(0.02 * self.during_time) * 1800 / 3.1415926
            # print(self.yaw)
            self.velocity = 4 * self.during_time * self.during_time + 0
            self.send_position.emit(QPoint(self.x, self.y))

            self.send_yaw.emit(float(self.yaw))
            self.send_velocity.emit(int(self.velocity))

资源下载

本案例中涉及到的所有代码、工程文件等，到此处https://download.csdn.net/download/wang_chao118/87031348下载。