1 STK软件简介
1.4.3 高精度轨道生成函数(HPOP)
该模块能为各式各样的地球卫星产生轨道,能够产生从地球表面到月球轨道等不同距离的圆、椭圆、抛物线和双曲线轨道。HPOP包括现代的、影响一个地球的主要摄动的所有的高保真模型卫星:点重力模型(JGM)、日/月点质量的重力影响、大气阻力、光压、春(秋)分点的运动、章动、自旋、质心变化等。另外HPOP也考虑了三个基本天文时间系统的差别:UTC(GMT)、TAI和TDT(ET)。其中所有的输入和输出都用UTC来表示;TAI和TDT在内部使用来取得高精确度。
1.4.4 长周期轨道预测器(LOP)
LOP提供长周期卫星轨道的预测,经常用于长周期的设计任务、燃料的计算和寿命结束时间的研究。出于性能方面的原因,高精度计算卫星轨道的长周期变化是不切实际的,LOP开发了“可交参数”来计算加在轨道上的平均摄动影响。该方法允许采用大的多轨时间长度,因此在保证相同的轨道参数的高保真度的前提下大大提高了计算速度。用户输入轨道和卫星质量、地域和阻力系数后程序将会按1976标准大气来计算阻力影响。另外,LOP在计算椭圆摄动时也考虑地球扁率的影响、声学的共振影响、日月重力和光压影响。该模型是建立在NASA喷射推进实验室的运算法则基础上的。
1.4.5 生命周期
生命周期是用来估计低轨卫星由于大气阻力而坠落前运行在轨道的时间。该计算法则与LOP的计算法则是相似的,当然也有一些较大的差异。首先,在计算阻力影响时采用更精确的大气模型;然而由于在地球的重力模型中不考虑地球生命周期的衰减,因此模型是明显的简化了。它提供了较好的性能优势和较快的解析速度,用户输入轨道、卫星质量、地域和阻力系数后,程序将会按Jaccchia1971大气模型来计算大气影响。另外,在计算轨道摄动时,生命周期考虑地球扁率、日月引力和太阳光压的影响。该模型是建立在NASA的Langley研究中心的运算法则基础之上。
1.4.6 地形
地形模块提供了全球精确的三维地形高度数据,从地球表面的任意点上对卫星的访问计算都可以通过地形模块开发的多维运算法则来完成。对于VO用户来说,地形模块提供了地球的真实地貌的三维描述和对卫星访问的影响。数据的精确度为30弧度秒/千米,在其压缩格式中,所有的数据要求400M的储存空间。然而,数据可以直接从CD-ROM上读出,这些数据最初是由美国地质局根据地球上的一系列资源编辑而成的,它们现在己被收入的STK中。
1.4.7 高分辨率地图
该模块包含全球全面的、高分辨率地图数据。数据包括海岸线、河、湖和政治边界,其分辨率近似为1弧度秒或30米,在小的地理的区域上设想地面磁道和范围区域是理想的,其中合并了特殊的数据存取算法来支持局部性地图数据的快速可
视化。数据从1995中央情报局RWDB2数据库中提取并且其存储量为200MB左右。它使用STK中的最佳性能来进行格式。
Equation Chapter (Next) Section 1
2 创建第一个STK场景
2 创建第一个STK场景
2.1 引言
本章创建了一个STK场景(Scenario),其2D和3D视图见图2-1。
图2-1 STK卫星仿真场景
2.2 创建场景
第一步,创建场景,具体操作过程如下:
(1)创建场景:从菜单项选择File—New,或者从工具栏直接点击(2)保存场景:菜单项选择File—Save,或者从工具栏直接点击可以防止意外覆盖之前的工作。
这样就创建了一个新的场景,工作区间(workspace)会看到2D和3D视图。此时可以利用鼠标改变 3D视图中的视角:按住鼠标左键可以改变视角,按住右键可以对视图进行缩放。点击
返回最初的视图。
图标; 图标。
提示:创建单独的文件夹存放每个场景,文件夹的名字要相似于场景名字。这样
2.3 创建对象
创建场景后,下一步需要创建对象(object)。
2.3.1 创建地面站
用户可以自己定义或者从数据库中创建地面站、发射场或者城镇的地理位置坐标。 1)手动创建 具体操作如下:
(1)选择Insert—New,打开对象对话框; (2)双击图标
,Object Browser新出现一个名为Facility1的对象;
(3)选中Facility1,点击右键,选择Rename,将其命名为Perth;
(4)此时观察2D或者3D视图,会发现Perth的地理位置非常接近位于Pennsylvania 州Exton镇的AGI公司总部,因此需要改变其位置;
(5)在Object Browser选中Perth,点击
(6)选中Basic—Position,Type类型选择为Geodetic; (7)Latitude项改为-31.803; (8)Longitude项改为115.885; (9)Altitude项改为0.022; (10)点击OK,进行保存。 此时Perth出现在澳大利亚的西南角。 2)自动创建:从数据库中添加
STK中已经定义好了数百个地面设施对象。下面利用数据库添加位于美国维吉尼亚州东海岸的Wallops地面站:
(1)选择Insert—Facility from Database; (2)选中Site Name,输入Wallops;
(3)点击Perform Search,会出现Insert Facility对话框,里面显示了名为Wallops对象的属性;
(4)选中Wallops。下拉菜单Creation Class选择为Facility。点击OK。 (5)点击Close,关闭Facility Database对话框。
此时,Wallops出现在Object Browser里面,在2D和3D视图中能够看到它的位置。 2.3.2 创建城市
城市对象不能手动创建,只能从数据库中添加城市对象:Insert—City from Database。
此处插入城市Beijing。 2.3.3 创建卫星
STK提供了六种类型的运载工具对象:卫星(Satellite),运载火箭(Launch Vehicle),导弹(Missile),飞机(Aircraft),舰船(Ship)和车辆(Ground Vehicle)。下面介绍如何创建卫星对象。
1)设定轨道参数
(1)点击Insert—New,打开Object对话框;
,打开属性对话框;
2 创建第一个STK场景
(2)双击图标,Object Browser新出现了一个名为Satellite1的对象,
同时出现了轨道设定向导对话框:Orbit Wizard;
提示:如果Orbit Wizard没有出现,右击Object Browser中的Satellite1对象,选择Satellite Tools—Orbit Wizard;
(3)在Orbit Wizard中点击Next;
(4)从Orbit Selection下拉菜单中选择Critically Inclined,点击Next; (5)Apogee Altitude输入15000km;
(6)Perigee Altitude输入1500km,点击Next; (7)点击Finish。
(8)在Object Browser中右击Satellite1,重命名为MEO。
此时2D视图出现了MEO的星下点轨迹,3D视图中出现了MEO轨道。 Orbit Wizard提供了一种简单的定义不同卫星轨道的方法。 2)动画工具 动画工具栏: —开始 —后退
—加速 —前进
—减慢 —重置
—暂停 —反向运行
2.3.4 创建传感器
STK可以创建光学和雷达传感器,天线,激光等。在上面场景中在地面站中加入一个传感器,具体操作为:
(1)在Object Browser中选中Wallops(一定要选中,否则第三步没有sensor图标);
(2)选择Insert—New,打开Object对话框; (3)双击中Definition;
(5)下拉菜单Sensor Type选择Simple Conic,Cone Angle设置为45 degrees; (6)点击OK,关闭属性卡。
(7)Perth也创建一个传感器,将其命名为SouthSensor;
(8)打开SouthSensor的属性卡,选中Definition,下拉菜单Sensor Type选择Simple Conic,Cone Angle设置为45 degrees;
(9)观察2D视图里面这两个传感器的观测范围;
(10)观察3D视图,转动地球,观察这两个观测器的圆锥形观测窗口; (11)选中SouthSensor属性卡的Definition,将Cone Angle设置为60 degrees,点击OK;
(12)在2D和3D视图中观察增大cone angle带来的影响。
图标,Wallops下会新出现一个名为sensor1的子对象;
(4)将sensor1重命名为NorthSensor,打开它的属性卡,在Basic选项卡里面选