航天任务模拟工具STK介绍.

1、Satellite Tool Kit航天任务模拟工具航天任务模拟工具STK汇报人：李石川contents应用领域及功能概述应用领域及功能概述1STK基本使用规程基本使用规程2轨道机动模块介绍轨道机动模块介绍3总结总结4STK 简介简介STK软件是由美国AGI公司开发的卫星仿真工具包，是航天工业领域领先的商业化分析软件，可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，用于确定最佳解决方案。STK支持航天任务周期的全过程，包括概念、需求、设计、制造、测试、发射、运行和应用等。应用领域涵盖了空间航天器设计和操作、通信、导航、遥感、战略和战术防御、科学研究等领域，

2、成为业界最有影响力的航天软件之一。STK 简介简介STK应用于各计划阶段：概念简报、模拟验证、细部设计、演习、任务执行、训练、宣传等等。STK制作动画影片经常出现在：CNN电视、Discovery电视、NASA任务、太空中心简报、军事演习指挥所、国会报告等等。STK使用者包括：指挥官、训练官、作战官、研究员、工程师、分析师、教师、卫星与次系统零组件设计制造公司(天线、太阳能板、飞行计算机、感应器、推进器、姿态控制装置)、卫星系统服务公司(卫星电视、卫星电话、卫星影像、卫星导航)、国防(空军、海军、陆军、潜艇、导弹、研发、制造、情报、计划、海防、军校)、学校(研究所、大学)。软件功能概述软件功能

3、概述STK的基本分析能力，包括附加的轨道预报算法、姿态定义、坐标类型和坐标系统、遥感器类型、高级的约束条件定义，以及卫星、城市、地面站和恒星数据库。STK专业版对于特定的分析任务，提供了附加模块，可以解决通信分析、雷达分析、覆盖分析、轨道机动、精确定轨、实时操作等问题。软件功能概述软件功能概述软件功能概述软件功能概述软件功能概述软件功能概述软件功能概述软件功能概述STK基本界面基本界面STK基本场景基本场景时间，单位和环境设定时间，单位和环境设定地面站设定地面站设定 位置类型位置类型 Geodetic（测量）（测量）, Spherical（球形）（球形）, Cartesian（笛卡儿）（笛卡儿

4、）, Cylindrical（圆柱）（圆柱）, Geocentric（地心）（地心） 纬度（纬度（-90至至90） 经度（经度（ -360至至360） 海拔高度海拔高度 地方时偏差地方时偏差 AzElMask（方位角（方位角/仰角遮罩）仰角遮罩） 以地形数据定义以地形数据定义 指定高度调整指定高度调整 描述描述卫星设定卫星设定 Basic 基本属性基本属性 Orbit 轨道轨道 Attitude 姿态姿态 Pass Break 轨迹断点轨迹断点 Mass 质量质量 Description 描述描述 Graphic 图形图形 Attributes, Pass, Display Times, Co

5、ntours Constraints 约束约束 Basic, Sun, Temporal, Advanced卫星设定举例卫星设定举例半长轴半长轴偏心率偏心率轨道倾角轨道倾角近地点幅角近地点幅角升交点赤经升交点赤经真近点角真近点角另外几种对象设定另外几种对象设定 指向类型指向类型 Targeted 指向目标指向目标 Target Times-指向时间指向时间 Boresight Type 瞄准类型瞄准类型-跟踪或固定跟踪或固定对象可见性分析对象可见性分析 计算并显示可见周期和计算并显示可见周期和AER（方位（方位角、仰角、斜距）数据角、仰角、斜距）数据 显示可见视线显示可见视线 遥感器可视范围遥

6、感器可视范围 对象约束对象约束 最小最小/最大方位角、仰角、斜距、最大方位角、仰角、斜距、擦地高度、擦地角擦地高度、擦地角 光照条件约束光照条件约束 详细的报告和图表详细的报告和图表生成报告生成报告 预定义报告预定义报告 星历数据、姿态数据、太阳角星历数据、姿态数据、太阳角度、可见性报告、度、可见性报告、AER报告、报告、约束数据约束数据 可调整时间周期可调整时间周期 自定义报告内容自定义报告内容生成生成图表图表 预定义图表预定义图表 比较与分析不同数据元素比较与分析不同数据元素 自定义图表自定义图表 可选沿时间可选沿时间XY, XY, 间隔区间间隔区间图图, Polar极线图极线图, Pol

7、ar 90图图表样式表样式 通过简单易懂得格式显示复杂数据通过简单易懂得格式显示复杂数据20显示动态数据显示动态数据 使用使用Dynamic Display （动态显示）和（动态显示）和Strip Chart（动态图表）（动态图表）工具工具 与报告和图表相同的界面和功能与报告和图表相同的界面和功能 预定义样式预定义样式 动画期间更新数据动画期间更新数据21数据库数据库数据库类型/文件文件名Satellite主数据stkActiveTLE.sd频率stkActiveTLE.fr详细描述stlActiveTLE.wr所有人/任务stkActiveTLE.omTLE双行数据stkActiveTLE.

8、tce一般描述stkActiveTLE.gdTLE（双行数据）无扩展名数据库类型/文件文件名City主数据stkCityDb.cd国家/城市stkCityDb.cc一般描述stkCityDb.gdFacility主数据stkFacility.fd网络stkFacility.cc一般描述stkFacility.gd22外部文件外部文件 STK可以输入用户按适当文件格式生成的外部数据文件可以输入用户按适当文件格式生成的外部数据文件 外部文件必须按外部文件必须按Keyword Groups关键词组以块格式排列关键词组以块格式排列 以以BEGIN和组名称（如和组名称（如 BEGIN Attitude）

9、开始文件头）开始文件头 以以END和组名称（如和组名称（如 END Attitude）在文件结尾）在文件结尾 块信息由块信息由keywords关键词组成关键词组成 keywords关键词（例，关键词（例，NumberOfAttitudePoints) Value数值（例，数值（例，3） 关键词和数值组成关键词短语（例，关键词和数值组成关键词短语（例，NumberOfTorques 20）23外部文件外部文件外部文件格式举例：外部文件格式举例：stk.v.4.2.1BEGIN AzElMaskNumberOfPoints 4BEGIN AzElMaskData 1 0.000 4.552 2 1

10、.000 4.635 3 2.000 4.717 4 3.000 4.798END AzElMask24外部文件类型与扩展名外部文件类型与扩展名外部文件类型外部文件类型扩展名扩展名Attitude姿态姿态.aAz-El方位角方位角-仰角仰角.aemCustom Sensor自定义遥感器自定义遥感器.patternEphemeris星历星历.ePlanetary Ephemeris行星星历行星星历.peTorque扭矩扭矩.tqColor Bitmap/Pixmap彩色位图彩色位图/象象素图素图.bmp /.xpmSolar Flux太阳光压太阳光压无扩展名无扩展名25动画显示场景动画显示场景

11、直观显示基于时间的相互关系与作用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卫星沿地面轨迹移动 遥感器地面覆盖投影遥感器地面覆盖投影 动态分析场景动态分析场景 对象定义须在动画时间周期内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轨道机动模块介绍轨道机动模块介绍任务控制序列MCS(MissionControlSequence)通常我们设计一颗卫星进行一系列的轨道机动都是一段一段动作连接而成的。STK每计算完一段后，保存各种状态量，并作为下一段的初始值，接着计算下一段，直

12、至结束。初始状态初始状态段段（轨道根数，卫星的结构和推进剂质量）轨道外推段轨道外推段（在地球J2,J4项引力模型下）发动机工作发动机工作段段（发动机推力，比冲及推力方向）轨道机动模块介绍轨道机动模块介绍段的段的说明说明基本段基本段初始状态段初始状态段(Initial State) 初始轨道参数 初始的质量状况（推进剂质量，结构质量）轨道外推段轨道外推段(Propagate) 力模型的选择 停止条件序列 约束条件序列发动机工作发动机工作段段（Maneuver） 瞬时冲量模型 有限推力模型 点火推力模型段的段的说明说明基本段基本段发射段发射段（Launch） 发射点和入轨点参数 发射时刻和入轨参数

13、对实际轨道任务的影响跟随跟随段段（Follow） 跟随开始和跟随结束的时间设定 卫星继承跟随目标的轨道根数 用于模拟飞行器分离保持保持段段（Hold） 相对选定的坐标系保持静止不动 分离时的轨道根数由选定坐标系计算段的段的说明说明功能段功能段更新段更新段（Update） 更新卫星的燃料质量，结构质量 飞行器释放子飞行器，或对接后质量的变化情况序列段（Sequence） 用于组织段的循环反序列段（BackwardSequence） 已知轨道机动首尾参数，反推算机动过程段的段的说明说明功能段功能段返回段返回段（Return） 返回到其父段停止段（Stop） 用来终止其父段的运行，从而转入其父段的下一段。若此段没有父段，则整个MCS运行结束自动序列段（AutomaticSequence） 仅在轨道外推段的停止条件中添加 类似于一个子程序，但某一停止条件满足时，其对应的自动序列段就会执行段的说明段的说明MCS界面让我们可以轻松的以界面编程形式实现