《STK培训教材》PPT课件.ppt

1 SatelliteToolKit培训教材 SatelliteToolKit STK中国技术支持中心北京宏宇航天技术应用公司地址 北京海淀知春路82号 航天大厦0715室电话 010 68745117 2 SatelliteToolKit STK基本操作用户界面创建场景场景对象场景图形设置文件管理STK工具报告图表动态显示动态图表可见性分析STK专业版高级分析功能高经度轨道预报长期轨道预报卫星寿命计算高分辨率地图和地形数据 链路与星座连接模块三维显示模块工具条鼠标运用对象属性工具活动关节模型开发环境制作动画 课程内容 3 SatelliteToolKit STK用户界面STK专业版STK基本练习STK工具练习STK专业版练习STK模块练习 4 SatelliteToolKit STK用户界面 5 对象 类 实例 STK用户界面 ApplicationClassSTK ScenarioClassstkDemo AreaTargetClass SearchArea FacilityClassKingofPrussia PlanetClassJupiter StarClassAlphaCentauri TargetClassIraq SatelliteClass Shuttle SensorClassFieldOfView SensorClassUplink SensorClassDownlink 面向对象设计分级组织结构Scenario 场景 可包含的对象有卫星 飞机 船 车辆 运载 导弹 地面站 行星 恒星 目标 区域目标以及遥感器 接收机 转发器 雷达等 STK应用程序 场景 卫星是场景中可建立的6种运动对象之一 区域目标仅在专业版中可用 6 类和实例 STK用户界面 ScenarioClass StkDemo AreaTarget Facility Planet Star Target Satellite 场景类 卫星是场景中可建立的6种运动对象之一 区域目标仅在专业版中可用 WhiteSands Baikonur Iraq YellowStonePark Mars Moon Sun Regulus Amazonl CalibrationTgt23 ERSI SensorClass Track1 Uplink1 SensorClass 10DegMinElev SensorClass SAR 7 浏览窗口 STK用户界面 分级对象浏览彩色对象图标6个菜单FilesEditPropertiesToolsWindowsHelp 8 地图窗口 STK用户界面 多个地图窗口多种投影类型5级地图细节背景地图全球特性 显示 关闭经纬度网格使用RWDB 地图特征更新地图显示细节 可以显示 关闭 9 选择对象 STK用户界面 触发按钮与复选开关在对立的选项间切换单选按钮在一组项目中选择单项功能菜单点击按钮或下拉箭头列表选择多个项目 10 配置场景 STK用户界面 时间周期开始 结束 周期动画开始结束 循环时间时间步长 X倍实时 实时更新 高速单位距离 时间 日期 角度 质量 功率 频率 短距离单位 经度单位 纬度单位数据库默认数据库 地形指定使用地形数据的区域描述短 详细 11 地面站定义 STK用户界面 位置类型Geodetic 测量 Spherical 球形 Cartesian 笛卡儿 Cylindrical 圆柱 Geocentric 地心 纬度 90 至 90 经度 360 至 360 海拔高度地方时偏差AzElMask 方位角 仰角遮罩 以地形数据定义指定高度调整描述 12 STK运动对象 STK用户界面 6种运动对象卫星飞机 船 地面车辆使用GreatArc预报器使用路径点计算行程运载使用简单上升预报器导弹使用Ballistic弹道预报器 13 定义卫星 STK用户界面 Basic基本属性Orbit轨道Attitude姿态PassBreak轨迹断点Mass质量Description描述Graphic图形Attributes Pass DisplayTimes ContoursConstraints约束Basic Sun Temporal Advanced 14 定义卫星轨道 STK用户界面 轨道向导可快速定义各种类型的卫星轨道太阳同步 对地静止 重复轨道 重复轨道太阳同步 大椭圆轨道 临界倾角 临界倾角太阳同步 圆轨道可用的轨道预报法二体 J2 J4 MSGP4 HPOP LOP 外部文件定义边界条件输出星历 15 定义GreatArc运动对象 STK用户界面 航迹手工输入路径点或在地图窗口点取可选择GreatArc预报器或使用外部文件姿态定向 图形属性 显示时间约束基本 太阳 时间仅飞机可用 数种高级约束 16 定义运载火箭和导弹 STK用户界面 弹道运载 可选简单上升预报器或外部文件导弹 弹道预报器或外部文件姿态定向图形属性 显示时间 轮廓线约束基本 太阳 时间 高级 17 定义行星与恒星 STK用户界面 行星通过JPLDE405 解析法 或外部文件定义恒星通过位置 固有运动和量级定义赤经 赤纬图形属性 18 定义区域目标 STK用户界面 Boundary边界手工输入边界线点或在地图窗口点取Centroid质心自动计算质心测地 球形 笛卡儿 圆柱 地心图形属性约束基本 时间 19 遥感器指向 STK用户界面 指向类型Targeted指向目标TargetTimes 指向时间BoresightType瞄准类型 跟踪或固定OrientationMethod定位法 Az El Quaternion EulerAngles YPRAboutBoresight RotatingorHoldLevel 20 动画显示场景 STK用户界面 直观显示基于时间的相互关系与作用卫星沿地面轨迹移动遥感器地面覆盖投影动态分析场景对象定义须在动画时间周期内 打印窗口 复制到剪贴板 反向步进 反向动画 暂停动画 重置动画 播放动画 正向步进 减小步长 增大步长 放大窗口 缩小窗口 测量距离 2 1长宽比 地图属性 地图样式 21 对象可见性分析 STK用户界面 计算并显示可见周期和AER 方位角 仰角 斜距 数据显示可见视线遥感器可视范围对象约束最小 最大方位角 仰角 斜距 擦地高度 擦地角 光照条件约束详细的报告和图表 22 生成报告 STK用户界面 预定义报告星历数据 姿态数据 太阳角度 可见性报告 AER报告 约束数据可调整时间周期自定义报告内容 23 生成图表 STK用户界面 预定义图表比较与分析不同数据元素自定义图表可选沿时间XY XY Interval区间图 Polar极线图 Polar90图表样式通过简单易懂得格式显示复杂数据 24 显示动态数据 STK用户界面 使用DynamicDisplay 动态显示 和StripChart 动态图表 工具与报告和图表相同的界面和功能预定义样式动画期间更新数据 25 数据库 STK用户界面 26 外部文件 STK用户界面 STK可以输入用户按适当文件格式生成的外部数据文件外部文件必须按KeywordGroups关键词组以块格式排列以BEGIN和组名称 如BEGINAttitude 开始文件头以END和组名称 如ENDAttitude 在文件结尾块信息由keywords关键词组成keywords关键词 例 NumberOfAttitudePoints Value数值 例 3 关键词和数值组成关键词短语 例 NumberOfTorques20 27 外部文件 STK用户界面 外部文件格式举例 stk v 4 2 1BEGINAzElMaskNumberOfPoints4BEGINAzElMaskData10 0004 55221 0004 63532 0004 71743 0004 798ENDAzElMask 28 外部文件类型与扩展名 STK用户界面 29 SatelliteToolKit STK专业版 30 STK专业版 STK专业版 高级分析功能高精度轨道预报 HPOP 长期轨道预报 LOP 卫星寿命计算 Lifetime 31 STK专业版 高级分析功能 高级分析功能姿态仿真与指向遥感器定义与约束航天动力学数据可视化数据管理 32 STK专业版 HPOP高精度轨道预报 生成多种类型的卫星轨道数据使用一整套高保真力学模型JGM2 提供目前已知的最高精度的力学模型月球 太阳点质量重力影响 使用美国海军天文台压缩星历预报太阳和月球的位置大气阻力模型 使用1960Jacchia 1971Jacchia JacchiaRoberts 1976Standard或HarrisPriester阻力模型计算大气阻力密度太阳光压 定义对象为反射球体或黑体可以处理圆轨道 椭圆轨道 抛物线轨道 双曲线轨道距离从地球表面直到月球计算考虑了大多数可预测的地球运动春分 秋分点进动 地球章动 周日的旋转 质心位移计算主要天文时间系统间差异计算UTC TAI和TDT差异 33 STK专业版 LOP长期轨道预报 精确预报数月或数年之后的卫星轨道应用领域 长期任务设计燃料预算有效期研究使用变化参数接近法综合分析导出运动方程 计算轨道摄动的平均影响允许大的 多重轨道时间步长 在高保真计算轨道参数时显著改善了计算速度考虑大气阻力和地球扁率使用1976标准大气阻力模型计算阻力影响考虑地球扁率影响 通过J21 考虑等轴谐波的谐振影响 太阳和月球重力以及太阳光压基于NASA喷气推进实验室 JPL 开发的算法 34 STK专业版 Lifetime卫星寿命计算 用于评估 卫星轨道保持时间轨道衰退日期卫星运行总寿命衰退轨道运行圈数计算大气阻力影响快速计算并生成结果计算考虑太阳和月球引力场和太阳光压 35 SatelliteToolKit STK练习 36 STK练习 STK练习 STK基本练习生成卫星轨道输入卫星及星历数据 MSGP4 TLE 太阳同步轨道使用遥感器STK工具练习生成报告生成图表计算可见性Walker星座 37 STK练习 STK练习 STK专业版练习使用高级分析功能阻力问题使用Lifetime卫星寿命计算工具使用LOP长期轨道预报器使用高分辨率地图和三维地形数据STK模块练习Chains 链路模块 链路与星座Chains 链路模块 分析通信卫星星座Connect 连接模块 连接VO 三维显示模块 STK VO工具 38 SatelliteToolKit STK基本练习 39 SatelliteToolKit STK基本练习生成卫星轨道输入卫星及星历数据 MSGP4 TLE 太阳同步轨道使用遥感器 40 STK基本练习 STK练习 生成卫星轨道 目标 建立一颗低轨卫星low Earthorbit LEO 建立一颗中轨卫星medium Earthorbit MEO 建立一颗大椭圆轨道卫星highlyellipticalorbit HEO 建立一颗地球同步轨道卫星geosynchronousorbit GEO 观察不同类型轨道的差异 41 STK基本练习1 生成卫星轨道 练习目的 目的 在这个练习当中将学习应用六个轨道参数确定卫星轨道的大小 形状 轨道方位及卫星在轨道上的位置 这六个轨道参数可分为三类 两个轨道参数确定轨道大小和形状三个轨道参数确定轨道的方位一个参数确定卫星在轨道上的位置 42 轨道大小和形状参数 轨道大小和形状参数 这两个参数是相互关联的 第一个参数定义之后第二个参数也被确定 STK基本练习1 生成卫星轨道 43 决定轨道大小和形状的参数 如果偏心率为0 地球将位于轨道的圆心 轨道大小和形状参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 44 位置参数 3个 确定轨道大小和形状后 须确定轨道平面的位置 以下三个参数与轨道位置有关 轨道位置参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 45 倾角 升交点赤经 位置参数 轨道位置参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 近地点幅角 46 卫星位置参数 1个 卫星位置参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 47 如何输入轨道参数 如何输入轨道参数 在卫星BASIC属性Orbit栏中设置卫星的六个轨道参数 6个经典轨道参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 48 如何输入轨道参数 轨道大小和形状 轨道位置 卫星位置 STK基本练习1 生成卫星轨道 49 建立一颗低轨卫星 步骤 建立一颗低轨卫星Low EarthOrbit LEO 在STK浏览窗口左侧 单击Satellite按钮 如果轨道生成向导OrbitWizard出现 单击Cancel取消 将这颗卫星命名为LEO 在浏览窗口中选中LEOsatellite 单击右键 在弹出菜单中选择Basic属性 在Orbit栏 设置如下参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 50 建立一颗低轨卫星 在Orbit栏 设置如下参数 注释 单击SemimajorAxis右侧的下拉菜单将参数改为Period STK基本练习1 生成卫星轨道 51 建立一颗低轨卫星 低地球轨道Low EarthOrbit LEO 典型的低地球轨道通常为椭圆或圆轨道 高度低于2000公里 在这个高度上的卫星回归周期在90分钟到2小时之间 低地球轨道通信卫星的覆盖范围在3000 4000公里之间 卫星在地平面出现的最长时间是20分钟 用这种轨道建立全球卫星通信系统需要配置大量的卫星在不同的轨道面上 当卫星用户移动到地平面以下时 卫星必须将通信信号移交给同一轨道上或临近轨道的另一颗卫星以保持连续通信 低轨卫星受大气阻力的影响轨道位置会不断下降 目前主要的低轨卫星系统为全球星GlobalstarTM 48 8颗卫星分布在8个轨道平面 轨道高度1400公里 铱星Iridium 66 6颗卫星分布于6个轨道平面上 高度780公里 STK基本练习1 生成卫星轨道 52 建立一颗中轨卫星 步骤 建立一颗中轨卫星Medium EarthOrbit LEO 建立一颗新卫星 如果轨道生成向导出现 取消它 命名这颗卫星为MEO 在浏览窗口选中MEO卫星 修改Basic属性 在Orbit栏 输入参数 STK基本练习1 生成卫星轨道 53 建立一颗中轨卫星 在Orbit栏 输入参数 注释 将半长轴SemimajorAxis改为远地点高度ApogeeAltitude 改变RAAN为升交点经度Lon Ascn Node LongitudeoftheAscendingNode STK基本练习1 生成卫星轨道 54 建立一颗中轨卫星 中地球轨道Medium EarthOrbit MEO 通过将卫星高度参数设置为10000公里 生成了一个中圆轨道 轨道的远地点和近地点高度相同 回归周期为6小时 卫星在地平面出现的最大时间长度为几小时 应用这种轨道建立全球通信卫星系统只需要2到3个轨道平面即可完成全球覆盖 MEO系统的运行类似于LEO系统 在MEO系统中通信移交的次数较少 但电磁波的传输延迟及损失较大 典型的MEO卫星系统有Inmarsat P 10 2satellitesin2inclinedplanesat10 355km Odyssey 12 3satellitesin3inclinedplanes alsoat10 355km 注释 要校验卫星的回归周期为6小时 将第一个参数设置为回归周期 输入单位为秒 偏心率设置为0 STK基本练习1 生成卫星轨道 55 建立大椭圆轨道卫星 建立一颗新卫星 当OrbitWizard出现 点击Next 在轨道类型列表中 选择Molniya 点击Next两次 生成轨道 命名卫星为HEO 技巧 如果轨道向导没有自动出现 在浏览窗口中选中卫星 在Tools菜单中选择OrbitWizard 步骤 建立大椭圆轨道卫星HighlyEllipticalOrbit HEO STK基本练习1 生成卫星轨道 56 建立大椭圆轨道卫星 大椭圆轨道HighlyEllipticalOrbit HEO 典型的大椭圆轨道近地点约为500公里 远地点约为50000公里 轨道倾角通常为63 4度 向高北纬度地区提供通信服务 选择这个倾角是为了避免轨道拱点的旋转 轨道的回归周期在8小时到24小时 由于轨道的偏心率很大 卫星轨道周期的2 3时间在远地点 对地面观察者来说它几乎总是出现在固定的地点 卫星低于地平面的时间很短 为避免信号中断 卫星信号需要传递给同一轨道面的另一颗卫星 这种轨道的信号损失和延迟与地球同步卫星相当 典型的HEO卫星系统有 俄罗斯的Molniya卫星系统 三颗卫星分布间隔为120度 轨道回归周期12小时 远地点为39354公里 近地点为1000公里 STK基本练习1 生成卫星轨道 57 建立一颗地球同步轨道卫星 步骤 建立一颗地球同步轨道卫星GeostationaryOrbit GEO 在浏览窗口点击Satellite按钮 如果轨道向导没有自动出现 可以在Tools菜单选择OrbitWizard 单击Next进入下一页 选择Geostationary地球同步轨道 再次点击Next 设定经度为 80度 然后点击Next 最后点击Finish生成轨道 将卫星命名为GEO 注释 记住定时保存scenario 场景 STK基本练习1 生成卫星轨道 58 建立一颗地球同步轨道卫星 地球同步轨道和对地静止轨道Geosynchronous GeostationaryOrbits地球同步轨道的回归周期是1个恒星日 1436 1分钟 对地静止轨道是地球同步轨道的一种特例 在赤道附近 倾角和偏心率均为0的圆轨道 对地静止轨道卫星始终固定在地球表面的上方 而地球同步轨道卫星由于有很小的轨道倾角和偏心率 导致卫星在空中画出一个极小的8字 地球同步轨道卫星的覆盖区或服务区差不多是地球表面的1 3 从南纬75度到北纬75度 因此最少用3颗地球同步卫星即可完成对全球的覆盖 地球同步卫星的缺点是语音信号来回传输的延迟达到250毫秒 STK基本练习1 生成卫星轨道 59 极轨轨道 极轨轨道PolarOrbit极轨卫星的轨道面与赤道面倾角为90度 轨道与南极和北极相交 轨道相对太空静止 地球在轨道面下自转 因此一颗极轨卫星即可覆盖全球 虽然极轨卫星看到同一地面站的时间间隔很长 但这种间隔对保存并转发通信系统来说可以接受 通过配置多颗卫星在不同的极轨轨道可以改善这种情况 多数LEO系统使用极轨或近极轨轨道 如COSPAS SARSAT海事搜索营救系统使用8颗卫星在近极轨轨道 4颗SARSAT卫星在高度860公里倾角99度的太阳同步轨道 4颗COSPAS卫星在高度1000公里 倾角82度轨道 STK基本练习1 生成卫星轨道 60 太阳同步轨道 太阳同步轨道Sun SynchronousOrbit太阳同步轨道 轨道平面角度与太阳停留常量相同 带给卫星固定的光照条件 通过选择特定的轨道高度 偏心率和倾角 轨道平面将每天向东移动1度 与太阳移动速度同步 产生出一条倒退轨道 太阳同步轨道每天经过赤道和各个纬度的时间都相同 由于它能提供不变的光照条件 因此这种轨道的卫星有利于对地球进行观测 STK基本练习1 生成卫星轨道 61 观察不同的卫星轨道 在地图窗口 点击 播放动画 按钮动态显示场景 观察卫星沿各自地面轨迹移动 在浏览窗口选中任意一颗卫星 在Tools菜单中打开Report选项 当STKReportTool窗口出现 选择感兴趣的报告类型 点击Create 查看不同的报告类型 当完成后关闭所有Report窗口 打开任意卫星的Graph工具 当STKGraphTool窗口出现 选择感兴趣的图表类型 并点击Create 在Graph窗口 使用 放大 或 缩小 按钮改变放大级别 完成后 关闭Graph窗口 选择其它卫星并重复上述步骤 注意各种轨道类型相关报告和图表间的不同 STK基本练习1 生成卫星轨道 62 观察不同的卫星轨道 在浏览窗口 选择所有卫星 选择最上面的卫星 按住Shift键后选择最下面的卫星 重新生成报告和图表 所选的报告或图表将包含所有卫星的数据 打开不同卫星的Basic属性窗口 改变某些轨道参数 在应用改变后注意场景动态显示时的地面轨迹变化 完成后将所有卫星参数改回原始状态 在浏览窗口 选择场景 将其命名为Kepler 在File菜单中选择Save 保存场景后关闭 STK基本练习1 生成卫星轨道 63 STK基本练习2 输入卫星及星历数据 MSGP4 TLE 目标 使用MSGP4预报法载入卫星TLE可选功能 自动载入 载入文件 插入文件使用卫星数据库载入卫星使用TLE工具载入卫星 64 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 输入卫星及星历数据 MSGP4 TLE MSGP4是MergedSimplifiedGeneralPerturbation 合并简化一般摄动 轨道预报法的简称 其中Merged 合并 指MSGP4中合并的两种预报算法 SimplifiedGeneralPerturbation SGP4 预报法用于轨道周期小于225分钟的卫星 SimplifiedDeepSpaceGeneralPerturbations SDGP4 预报法用于轨道周期大于225分钟的卫星 MSGP4基于卫星轨道周期使用适当的算法 从卫星的BasicProperties窗口选择MSGP4预报法时 可以通过已有卫星的原始星历数据定义卫星 也可以为新建的卫星指定已有卫星生成的双行数据 TwoLineElement TLE 通过本练习将学习载入卫星 使用TLE选项载入卫星数据 使用卫星数据库以及载入TLE工具 65 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 准备工作 建立MSGP4场景 在浏览窗口 新建场景并将其命名为MSGP4 场景建立后将显示地图窗口 确定浏览窗口中的场景对象被选中 选择Properties菜单中的Basic选项 在TimePeriod栏 使用如下设置 66 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 准备工作 建立MSGP4场景 选择Animation栏并设置如下选项 点击Units栏设置如下单位类型 67 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用MSGP4预报法载入卫星 MSGP4预报法使用双行数据 有几种可选的TLE功能 TLE可选功能使卫星或运动对象输入的TLE文件能够包含一组或多组卫星数据 可选功能包括 AutoLoad FileLoad FileInsert 使用AutoLoad命令AutoLoad命令用于从指定的TLE文件中自动载入一组或多组数据 选中场景 点击Satellite按钮新建一颗卫星 取消OrbitWizard 将它命名MSGP4 HEO 打开卫星的BasicProperties窗口 在Orbit栏 选择MSGP4预报法 在SSCNumber区输入21263 点击TLEOptions下的Load按钮 TLESelection窗口出现 在LoadMethod区域选择AutoLoad 68 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用MSGP4预报法载入卫星 点击TLEFile区域的 按钮 选中visible tce文件后选择 打开 卫星包含的相关信息显示在TLESelection区域 选中卫星后点击确定 注意BasicProperties窗口Orbit栏中显示的新值 点击确定生成卫星星历数据 技巧 点击ElementSet可以载入多重TLE数据 也可点击Delete按钮删除已经保存的数据 注释 AutoLoad通过自动更新运动对象的数据节省大量时间 一个TLE文件中可以包含很多卫星的星历数据 并且星历数据可以随场景载入时自动产生 69 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用MSGP4预报法载入卫星 点击TLEFile区域的 按钮 选中visible tce文件后选择 打开 卫星包含的相关信息显示在TLESelection区域 在LoadMethod区域选择FileLoad 点击 按钮 选中STK卫星数据库STKAllActive tce后选择 打开 在TLESelection窗口中显示了星历信息 注意显示了新的日期 选择SSC号码为21263并点击确定 在卫星BasicProperties窗口点击确定生成卫星轨道 你将看到卫星地面轨迹有轻微的改变 使用FileLoad命令FileLoad命令用于载入选择的TLE数据 覆盖卫星关联的任何先前的TLE数据 不像AutoLoad功能 FileLoad不会自动更新数据 70 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用MSGP4预报法载入卫星 选中场景 建立一颗新卫星 取消轨道向导 命名卫星为LEO Insert 打开卫星的BasicProperties窗口 在Orbit栏 选择MSGP4预报算法 输入SSCNumber为14780 点击TLE选项下的Load按钮 TLESelection窗口出现 从LoadMethod区域选择FileInsert 点击 按钮选择landsat5mult tce 点击确定 在TLESelection窗口 按下Shift按钮选中全部数据后点击确定载入卫星数据 注意卫星BasicProperties窗口Orbit栏中新的数值 使用ElementSetNumber滑动条察看卫星数据中的5组TLE数据 使用FileInsert命令在场景中可以输入多组数据 STK将按数据定义的开始和结束时间顺序执行 FileInsert允许为当前数据增加信息 此节将学习载入多组数据 以及增加数据 71 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用MSGP4预报法载入卫星 点击确定生成星历数据 打开卫星的GraphicsProperties窗口 关闭InheritSettings 打开ShowElsetNumber选项 点击确定 在地图窗口 放大窗口到LEO Insert卫星区域 你将看到名称上有 1 这表示当前使用的是第一组数据 再次打开卫星的BasicProperties窗口 在TLEOptions下点击Load按钮 注意窗口中的日期和时间 在第二组数据开始时间之前STK使用第一组数据生成卫星轨道 点击取消关闭窗口 在地图窗口双击右下角的显示的时间 输入 25Jun199704 10 后回车 动画将显示输入的时间 放大窗口到LEO Insert卫星 点击步进动画按钮一次 动画显示时间变为04 11 再点击数次直到04 14 现在时间刚好经过第二组数据开始的时间 卫星现在后缀名显示为 2 表明当前使用的是第二组数据 72 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用MSGP4预报法载入卫星 在LEO Insert卫星的Basic属性窗口 确认数据滑动条为5 点击Add按钮后 可以看到第6个可滑动位置加入 点击TLEOptions下的Load按钮 在TLE窗口中 点击 按钮查找STK数据库文件STKAllActive tce 点击确定 所选的数据将出现窗口中 点击确定 这就是要加入的卫星数据 在卫星的BasicProperties窗口 点击TLEOptions下的Advanced按钮 在ElementSets区拖动滑动条 注意加入的最新信息中的日期 它和数据库的日期相匹配 Advanced按钮允许用户确定如何在各组数据间转换 点击确定取消AdvancedTLEOptions窗口 点击确定关闭BasicProperties窗口生成卫星轨道 你将看到不同的地面轨迹 使用FileLoad命令增加一组数据 注释 增加数据时请注意数据滑动条的位置 如果滑动条在2的位置 数据将增加到这里 73 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用卫星数据库载入卫星 美国太空司令部 U S SpaceCommand 目前一直保持跟踪超过8000个太空中的轨道对象 不断生成这些对象的轨道数据并且对外公开 STK提供了SSC编码卫星数据库 可以载入到打开的场景中 更新的TLE数据可从AGI网站下载 数据库每周更新三次 在浏览窗口中选中场景 从Tools菜单中选择SatelliteDatabase 在SatelliteDatabase窗口 选择CommonName 在文本框中输入molniya 点击PerformSearch按钮 SatelliteDatabaseSearchResults窗口出现 列表中为检索出的所有符合搜索条件的卫星 技巧 可以使用通配符 和 来搜索不知道全名的卫星 74 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用卫星数据库载入卫星 选择Molniya3 47 SSC 23642 点击确定载入卫星 注意地图窗口中显示载入卫星的地面轨迹 点击取消关闭卫星数据库 75 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用TLE工具载入卫星 在浏览窗口选中场景 从Tools菜单选择LoadTLE 确认Satellite在Type框中 interest tce文件在TwoLineElementSet文件区域 确认CrossReference选项关闭并且stkSatDb sd在CrossReferenceDatabase区域 点击Open 按钮进行搜索 注意结果 点击取消关闭搜索窗口 载入TLE工具是STK输入卫星的另一种方法 指定的TLE文件可以交叉引用只包含在STK卫星数据库里的附加信息 76 STK基本练习2 载入卫星及星历数据 使用TLE工具载入卫星 在LoadTLE窗口 打开CrossReference选项 点击Open 按钮 注意TLELoadResults窗口中的变化 从列表中选择ERBS SSC 15354 点击确定以在地图窗口显示轨道 点击取消关闭LoadTLE窗口 动画显示场景察看卫星的运动 完成后 保存并关闭场景 注释 当打开CrossReferenceDatabase选项时 搜索结果包括卫星名称 国际编号 所有者 任务等附加信息 77 STK基本练习3 STK练习 太阳同步轨道 目标 建立一颗太阳同步轨道卫星观察卫星轨道与太阳位置关系进行可见性分析并生成报告以获得轨道信息在新建的地图窗口观察卫星轨道 78 STK基本练习3 STK练习 太阳同步轨道 太阳同步轨道保持着几乎基本的角度以维持与太阳同步 地球围绕太阳公转一年 自转360度 为使轨道平面保持固定的角度 必须以相同的速率旋转或进动 即轨道平面每天向西旋转0 9856度 轨道进动的方向和速率取决于轨道倾角和轨道大小 典型的低轨卫星 匹配太阳同步轨道的进动倾角大约为96 6度 注意它很近似极轨轨道 另外为了保持太阳同步 本节场景中的轨道设计为重复轨迹相位固定 以使卫星与地面站在一天中固定的时间可见 79 STK基本练习3 太阳同步轨道 准备工作 建立Sun sunc场景 在浏览窗口 新建场景并将其命名为Sun sync 场景建立后将显示地图窗口 确定浏览窗口中的场景对象被选中 选择Properties菜单中的Basic选项 在TimePeriod栏 使用如下设置 80 选择Animation栏并设置如下选项 点击Units栏设置如下单位类型 STK基本练习3 太阳同步轨道 准备工作 建立Sun sunc场景 81 STK基本练习3 太阳同步轨道 准备工作 建立Sun sunc场景 选中场景 打开Property菜单中的Graphics选项 选择SunLighting栏 选中SubsolarPoint Sunlight Penumbra Penumbra Umbra选项 设置SubsolarPoint和Sunlight Penumbra颜色为YELLOW 改变Penumbra Umbra颜色为RED DisplayAltitude为0 0km 点击确定 保存场景 注释 SubsolarPoint 日下点 显示太阳在地面的投影位置 Sunlight Penumbra 半影 线显示太阳和地平线相交的位置 Penumbra Umbra 本影 显示了日夜分界线 这一功能打开后只有在动画显示场景后才会出现 82 STK基本练习3 太阳同步轨道 配置场景 有很多轨道预报法可选 每种预报法使用不同的轨道摄动模型 TwoBody只考虑了球形地球重力场 J2和J4考虑了主要的非球形地球影响 主要的地球非球形摄动长期影响着轨道的近地点幅角 升交点赤经 典型的太阳同步轨道卫星 近地点幅角大约每天倒退4度 升交点赤经大约每天倒退1度 新建一颗卫星 取消OrbitWizard 命名为Sunsat 打开卫星的BasicProperties窗口 在Basic栏选项J2Perturbation 在SpecialOptions选项中选择SecularlyPrecessing 输入下列数据定义卫星轨道 83 STK基本练习3 太阳同步轨道 配置场景 点击确定生成轨道数据 新建一个地面站 命名为Station Highlat 打开地面站的BasicProperties窗口 在Position栏 输入如下设置 84 STK基本练习3 太阳同步轨道 配置场景 增加第二个地面站 命名为Station Lowlat 在Position栏输入如下设置 在二维地图窗口 选择MapProperties按钮 在MapProjection栏 设置CenterLon为90deg 点击确定 在二维地图窗口 点击Reset重置按钮 在地图窗口将看到日下点和日夜分界线 日下点位于在赤道 大约为东经180度 日夜分界线位于日下点左右各90度的范围 在二维地图窗口点击向前动画按钮观察卫星沿地面轨迹移动 完成后点击重置按钮停止动画 卫星从北极穿越赤道向南极移动时与日下点的相互关系是怎样的 卫星从北向南飞越位于赤道上的地面站星下点地方时是什么时刻 85 在浏览窗口选中Sunsat场景 从Tools菜单中选择Access 同时选中2个地面站 点击Compute按钮 从Reports列点击Access Access报告显示了卫星与两个地面站的可见性分析报告 关闭Access报告 STK基本练习3 太阳同步轨道 计算卫星和地面站的可见性 本节练习将计算卫星与地面站的可见性 增加可见性约束并查看7天后的变化 卫星与2个地面站分别有几次可见 如何解释它们之间访问时间的不同 卫星与Station Highlat地面站有8次可见 与Station Lowlat地面站有3次可见 极轨卫星轨迹覆盖了两极地区 因此位置靠近极地的地面站与卫星可见多于靠近赤道地区的地面站 答案 86 STK基本练习3 太阳同步轨道 计算卫星和地面站的可见性 在浏览窗口中选中Station Highlat地面站 从Properties菜单中选择Constraints选项 在Basic栏打开MinElev选项 输入56deg后点击应用 注意地图窗口可见图形的变化 接着生成Station Highlat地面站的Access报告 保持报告打开 延长卫星的星历 在浏览窗口选中Sunsat卫星 在BasicProperties窗口的Orbit栏 改变StopTime为27Mar199700 00 00 点击确定 在Access报告窗口从File菜单选择Refresh 由于增加了约束设定 地面站每天仅有一次与卫星可见机会 关闭Access报告 在Access窗口点击RemoveAll按钮移除所有可见分析 取消地面站约束设定 由于没有更改场景的结束时间 所以二维地图窗口中仍然只显示卫星一天的地面轨迹 87 STK基本练习3 太阳同步轨道 建立新地图窗口查看卫星与太阳关系 本节将学习建立新的地图窗口观察轨道平面正交于日夜分界线 时间步长将更改为1恒星日 并以透视法观察从春分到夏至这三个月间太阳与卫星在惯性空间中的几何关系 在浏览窗口选中Sunsat场景 打开GraphicsProperties窗口 在GlobalAttributes栏 关闭ShowGroundTracks选项 点击确定 打开场景的BasicProperties窗口 在TimePeriod栏 改变StopTime为20Jun199700 00 00 在Animation栏 改变LoopatTime至20Jun199700 00 00 TimeStep改为1436 067min 点击确定应用设置 选中场景 从Tools菜单选择NewMapWindow 调整两个地图窗口的大小 使浏览窗口和两个地图窗口都能同时看到 确认地图窗口长宽比为2 1 88 STK基本练习3 太阳同步轨道 建立新地图窗口查看卫星与太阳关系 在新地图窗口工具栏中 点击MapProperties按钮 当MapProperties窗口出现 在Projection栏 选择PerspectiveProjection 设置Displaytype为ECI 在Center区域 设置Lat为90 Lon为0 Alt为4000km 选择MapDetails栏 设置LatSpacing为15 确认LonSpacing项关闭 以使经度与纬度显示距离保持一致 点击确定应用新的地图细节设置 动画显示场景 观察动画之后 尝试使用不同高度显示透视地图 增加高度至10000km观察整个地球 完成后 保存并关闭场景 观察轨道平面与日夜分界线保持固定的方位 其它卫星轨道也可能在一天中与日夜界线保持相同方位 但只有太阳同步轨道才能保持方位整年不变 89 STK基本练习4 STK练习 使用遥感器 目标 使用STK卫星数据库定义卫星属性和指向进行可见性分析计算遥感器覆盖条带 90 准备工作 建立场景 在浏览窗口 新建场景并将其命名为SensorScen 场景建立后将显示地图窗口 确定浏览窗口中的场景对象被选中 选择Properties菜单中的Basic选项 在TimePeriod栏 使用如下设置 注释 要改变对象的名称 先选择对象图标 再点击对象名称 STK基本练习4 使用遥感器 91 准备工作 建立场景 选择Animation栏并设置如下选项 点击Units栏设置如下单位类型 STK基本练习4 使用遥感器 92 准备工作 建立场景 选中场景 在Tools菜单中选择SatelliteDatabase 在SatelliteDatabase搜索窗口中 打开CommonName选项 输入Telstar1 点击PerformSearch 在SatelliteDatabaseSearchResults窗口选择Telstar1 点击OK生成卫星轨道 重复上述步骤搜索Molniya3 31卫星后关闭搜索窗口 下一步 建立一个地面站 将其命名为Cape Canaveral 打开地面站的BasicProperties窗口 在Position栏 输入以下数值 注释 确定卫星名称和数字之间有空格 如果不能确定数据库中卫星的正确名称 可以使用通配符 如Telstar Molniya 等等 STK基本练习4 使用遥感器 93 增加第二个地面站 命名为Santa Maria 在Position栏 输入以下数值 要查看卫星地面轨迹 点击二维地图窗口中的 重置 按钮 然后点击播放动画按钮观察卫星在地图窗口中的运动 完成后点击重置按钮停止动画 准备工作 建立场景 STK基本练习4 使用遥感器 94 定义遥感器属性和指向 在浏览窗口 选中SantaMaria地面站并建立一个遥感器附属于该地面站 将遥感器命名为Simple 打开遥感器的Basic属性窗口 在Definition栏 定义遥感器为 在遥感器的GraphicsProperties窗口 选择Projection 投影 栏 设置MaximumAltitude为5000km StepCount为2 StepCount确定Minimum MaximumAltitude间的投影数量和投影高度 STK基本练习4 使用遥感器 95 定义遥感器属性和指向 现在选择Molniya卫星并在它上面附属一个遥感器 命名为Optical 打开Optical遥感器的BasicProperties窗口 定义遥感器 动画显示场景 查看遥感器覆盖区 完成后点击重置按钮 STK基本练习4 使用遥感器 96 计算Access并应用约束 Constraints 在浏览窗口中 选择Optical遥感器 从Tools菜单中选择Access 确定SantaMaria地面站在AssociatedObjects 关联对象 列表中已被选中 点击Compute 进行可见性计算 动画显示场景察看可见性 完成后 在Access窗口中点击RemoveAccess 然后点击Cancel 下面 选择Simple遥感器 打开Access工具 计算和Molniya卫星的可见性 在Report区域 点击Access 按钮查看可见性报告 关闭Access报告 点击RemoveAccesses按钮移除与Molniya卫星的可见性分析 关闭Access窗口 报告中显示Simple遥感器和Molniya卫星共有几次可见 平均持续时间是多少 STK基本练习4 使用遥感器 97 新建两个遥感器附属于CapeCanaveral地面站 分别命名为Fixed和Tracking 打开Fixed遥感器的BasicProperties窗口 在Definition栏 输入数值 在Pointing栏 设置PointingType为Targeted 选择FixedBoresightType 在AvailableTargets列表中 将Telstar卫星加入AssignedTargets列表 定义Tracking遥感器为SimpleConic ConeAngle为5 0 指向为Targeted 目标为Telstar卫星 类型为TrackingBoresightType 动画显示查看遥感器形状 打开遥感器的GraphicsProperties窗口 改变颜色为Blue 计算Access并应用约束 Constraints STK基本练习4 使用遥感器 98 打开Tracking遥感器的Access窗口 计算与Telstar卫星的可见性 动画显示场景 观察可见性 保持窗口以便下面的应用 打开Tracking遥感器的ConstraintsProperties窗口 在Basic栏 打开RangeMax约束 输入5000km 点击应用观察地图窗口中可见性分析图形的改变 计算Access并应用约束 Constraints STK基本练习4 使用遥感器 99 下面改变Max ElevationAngle值为60 注意可见性分析图形的改变 关闭仰角约束并应用 注意仰角约束造成的覆盖 空洞 在ConstraintsProperties窗口 关闭所有约束 在Access窗口移除所有Access 打开附属于CapeCanaveral地面站上的Fixed遥感器的GraphicsProperties窗口 确定遥感器的颜色与Tracking遥感器不同 打开Fixed遥感器的Access窗口 计算与Telstar卫星的可见性 动画显示场景 观察地图窗口 打开Fixed遥感器的ConstraintsProperties窗口 在Basic栏 打开MaxRange约束 输入5000km 应用约束后观察地图窗口中的改变 关闭MaxRange约束项 打开MaximumAzimuthConstraint项输入180 应用 计算Access并应用约束 Constraints STK基本练习4 使用遥感器 100 完成后 关闭Azimuth约束及窗口 移除所有Access并关闭窗口 新建一遥感器附属于Telstar卫星上 命名为Sfixed 打开它的Basic属性窗口 定义遥感器为SimpleConic ConeAngle为45 0 在Pointing栏 选择FixedPointingType 打开遥感器的Graphics属性窗口 在Projection栏设置Persistence 持续时间 为100000sec 并应用 打开Telstar卫星的Graphics属性窗口 在Pass 轨迹 栏 设置Leading TrailingGroundTrackLeadType为OnePass 显示一圈轨迹 动画显示场景 观察地图窗口的结果 重置场景 设置Sfixed遥感器Graphics属性Projection栏的Persistence为0 应用 计算Access并应用约束 Constraints STK基本练习4 使用遥感器 101 遥感器条带 Swath 显示了卫星遥感器的覆盖区 Swath不一定位于地面轨迹的中央 只有当飞行器的姿态定义为nadiralignmentwithECFvelocityconstraint时才能计算遥感器覆盖条带 计算遥感器覆盖条带 选中Sfixed遥感器 选择Tools菜单中的Swath项 打开Swath功能 设置LineWidth为2 StopTime为1Nov200102 00 00 00 应用后观察地图窗口中的Swath条带 STK基本练习4 使用遥感器 102 计算遥感器覆盖条带 完成后 关闭Swath功能 关闭窗口 在浏览窗口选中SensorScen场景 从File菜单中选择Save保存场景后退出 STK基本练习4 使用遥感器 103 SatelliteToolKit STK工具练习 104 SatelliteToolKit STK工具练习生成报告生成图表计算可见性Walker星座 105 STK工具练习1 STK练习 生成报告 目标 改变输出报告的时间周期和步长改变报告输出单位建立新的报告 专业版 动态显示报告 106 STK工具练习1 STK练习 生成报告 目标 改变输出报告的时间周期和步长改变报告输出单位建立新的报告 专业版 动态显示报告 107 STK工具练习1 生成报告 准备工作 建立ReportScen场景 建立新的场景将其命名为ReprotScen在浏览窗口选中场景 打开BasicProperties窗口在TimePeriod栏 输入如下设置 技巧 在StopTime栏内可以输入 1day作为输入值 108 选择Animation栏输入如下内容 在Units栏输入如下设置 准备工作 建立ReportScen场景 STK工具练习1 生成报告 109 完成后 点击确定关闭窗口 使用OrbitWizard 轨道向导 生成一颗Criticallyinclined 临界倾角 轨道卫星 接受轨道向导的默认数值 命名该卫星为Satrep 准备工作 建立ReportScen场景 STK工具练习1 生成报告 110 改变输出报告的时间周期和步长 确定在浏览窗口中选中卫星 从Tools菜单中选择Report 当STKReportTool窗口出现 选中Styles列表中的LLAPosition 点击Create 按钮 标准的卫星经纬度 高度报告便以默认的时间周期和步长打开 STK工具练习1 生成报告 111 关闭报告并返回STKReportTool窗口 确定ReportTool窗口中的LLAPosition一直被选中 然后点击TimePeriod 按钮 ReportTimePeriods 报告时间周期 窗口出现 在Contents列表中 选中Section1 然后选中SectionIntervals列表中的时间周期 在列表下的文本框中 将StopTime改为1Nov200102 00 00 00并点击Change按钮 确定UseEphemerisSteps 使用星历步长 选项关闭 WriteIntervalstoReport 时间间隔写入报告 选项打开并且StepSize 步长 设置为3600秒 点击确定 在STKReportTool窗口 点击Create 查看更新后的报告 注意报告现在使用新的2小时时间周期和新的1小时时间步长 关闭报告 在STKReportTool窗口 点击TimePeriod 按钮 恢复StopTime为2Nov200100 00 00 00 打开UseEphemerisSteps选项 点击确定 改变输出报告的时间周期和步长 STK工具练习1 生成报告 112 改变报告单位 在浏览窗口选中卫星 从Tools菜单选择Report 在STKReportTool窗口 在Styles列表中选择LLAPosion 点击Create 打开标准报告 在报告窗口