2.4 计算访问窗口
STK卫星工具箱(Satellite Tool Kit)提供了一个非常重要的工具—Access。下面介绍它的使用方法:
(1)在Object Browser里选中MEO; (2)点击图标
,打开Access工具;
(3)在打开的Access页面里,点击Perth和Wallops左边的―+‖号; (4)同时选中两个传感器,然后点击compute…; 提示:利用ctr键同时选中多个目标;
(5)观察2D视图,可以看到卫星星下点轨迹在两个地面站周围变粗了。粗线表示地面传感器可以观测到卫星的时间范围;
(6)运行动画,可以看到当传感器捕获到卫星时,卫星周围出现方框,同时会有一条线将卫星和安装有相应传感器的地面站连接起来;
(7)观察3D窗口,传感器捕获到卫星时同样有一条线将卫星和地面站连接起来; (8)在Access页面Reports栏,点击Access…,会显示卫星每次被传感器捕获的时间,以及针对每个传感器的全局统计特性,例如最大/小持续时间、平均持续时间;
(9)关闭Access页面,但保持Reports页面打开。
2.5 约束条件下访问窗口的计算
为了使仿真结果更加精确,STK提供了多种约束条件下捕获窗口计算方法。这里给出两个例子。
2.5.1 升交角(Elevation Angle)约束
假设当卫星处于低高度时,位于Wallops的传感器工作效果最好。这可以通过对传感器的最大升交角进行约束来实现。
(1)双击NorthSensor,打开它的属性卡; (2)选中:Constraints—Basic; (3)选中:Elevation Angle—Max; (4)在文本框里输入75deg;
(5)点击OK,观察2D视图里捕获窗口的变化;
(6)打开前面一节创建的Reports页面,点击Refresh,观察报告里MEO—To—NorthSensor部分捕获时间的变化。
2.5.2 时间约束
针对卫星MEO,假设位于Perth地面站的工作人员仅对处于当地时间9 am到5 pm的捕获窗口感兴趣。为了满足他们的需求,对传感器加上时间约束。
(1)双击SouthSensor,在打开的属性卡里选择Constraints—Temporal; (2)选中Local;
2 创建第一个STK场景
(3)Start时间设置为09:00:00,End时间设置为17:00:00; (4)点击OK;
(5)观察视图和Access report报告里捕获窗口的变化。
2.6 报告和图表
STK提供了很多样式的报告和图表,并且可以个性化定制。这里给出了2个例子。 2.6.1 纬度、经度和高度(LLA Position) (1)在Object Browser里面选中MEO; (2)点击图标
,打开Report工具;
(3)选中Styles—LLA Position;
(4)点击Create…,会出现一个报表,里面列出了在整个场景时间段内的纬度、精度、高度以及相应的速率;
(5)点击图标
,打开Graph工具,选中Styles—LLA Position,点击Create…。
2.6.2 光照时间(Lighting Times) (1)对于MEO卫星,点击图标
,打开Report工具,选中Styles—Lighting
Times,点击Create…,会产生Lighting Times报告,里面列出了日光照射(direct sunlight)时间、边缘日照(penumbra)时间和处于阴影(umbra)时间;
(2)利用Graph工具创建相应的图表;
(3)比较Lighting Times和LLA Position图表,你能看出当卫星处于阴影时高度和光照时间的联系吗?
2.7 3D动画演示
STK能够以3D模式动态显示场景,此处利用安装在卫星上的传感器学习配置3D图形属性,效果见图2-2所示。
图2-2 3D动画演示
2.7.1 设置地球3D属性
(1)打开前面章节创建的场景(包含两个安装有传感器的地面站,一个MEO卫星);
(2)点击
返回最初的视图;
(3)如果电脑连接有互联网,可以连接到AGI公司的Globeserver服务器,该服务器提供了很多地球模型文件(globe files)。为了连接到该服务器,首先打开该场景的属性卡,选择3D Graphics—Globeserver,选中Enable Globeserver Access,点击Reload Configuration Data来远程连接AGI服务器获得新的地球模型数据。点击OK关闭属性卡;
(4)选中3D视图,点击图表
,打开3D图形属性卡,默认页面是Globe页面;
(5)在Globe属性页面保持默认,Details页面:选中Show,高亮RWDB2_Coastlines, RWDB2_International_Borders, RWDB2_Provincial_Borders,点击apply。
(6)Celestial页面:选中Show Umbra Cone,点击apply;Lighting页面:取消选中Enable Lighting,点击apply;Grids页面:在Ecliptic Coordinates框里选中show,点击apply。
2.7.2 设置传感器显示属性
场景里的每一个对象都可以设置它的3D属性。此处对传感器的图形属性进行设置。
(1)对于卫星MEO,安装上传感器,其特性为:complex conic,Outer Half Angle为30deg;
2 创建第一个STK场景
(2)打开传感器的属性页面,选中:3D Graphics—Attributes—Translucent Lines; (3)3D Graphics—Pulse:选中Show,选中Smooth,Amplitude设置为0.5,Pulse length设置为2000km;选择Frequency value为slow;保存,观察3D视图变化。
Equation Chapter (Next) Section 1
3 利用Comm Constraints设计通信链路
3.1 引言
STK/Communications模块的一个基本功能是分析通信链路。能够对发射机与接收机之间的链路进行约束来满足RF各项指标。通过设置约束来调整通信设备的属性,进一步观察调整对链路性能的影响。在下面的练习中将设置一条地面接收机与通信卫星发射机之间的通信链路,然后设置Comm约束条件,观察设置约束带来的影响。
首先创建一个场景,Time Period设置为一天,起始时间为1 Jul 2006 12:00:00.00,结束时间为2 Jul 2006 12:00:00.00,Epoch为1 Jul 2006 12:00:00.00,Time Step为60s。添加一个地面站(Facility),Basic/Position属性里设置经度和纬度均为0deg,高度为0km。利用Orbit Wizard,定义一个圆轨道卫星,轨道倾角(Inclination)为45deg,高度为1500km,Orbit Start、Orbit Stop与Time Step与场景设置相同。在卫星上安装一个传感器,将其Pointing Type设置为Targeted,将地面站设置为它的目标对象。
小技巧:传感器将作为卫星发射机的指向平台。利用传感器指向地面站(安装有接收机)是对跟踪天线建模的一种便捷方式。
3.2 设置链路
在设置发射机和接收机具体参数之前,首先定义适用于场景中任意通信链路的环境模块(environmental model)。打开场景属性窗口,选择RF/Environment页面。对Rain and Gaseous Absorption Models选中Use选项,在Type选项中选择ITU-R P.618-8和ITU-R P.676-5。这些模型复合国际电信联盟(International Telecommunications Union, ITU)标准。点击OK。
为地面站添加接收机。打开接收机的Basic/Definition页面。Comm模块为发射机和接收机提供了不同的模型类型(Model Types),主要体现在复杂性、输入参数等方面。选择Medium Receiver Type,这样能够配置系统温度(System Temperature)参数,将增益(Gain)设置为20dB。