航天任务模拟工具STK介绍课件

SatelliteToolKit

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1STK基本使用规程2轨道机动模块介绍3总结4STK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，成为业界最有影响力的航天软件之一。

STK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STK基本界面STK基本场景时间，单位和环境设定地面站设定位置类型Geodetic（测量）,Spherical（球形）,Cartesian（笛卡儿）,Cylindrical（圆柱）,Geocentric（地心）纬度（-90º至＋90º）经度（-360º至＋360º）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卫星设定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卫星设定举例半长轴偏心率轨道倾角近地点幅角升交点赤经真近点角另外几种对象设定指向类型Targeted指向目标TargetTimes-指向时间BoresightType瞄准类型-跟踪或固定对象可见性分析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生成报告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生成图表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,间隔区间图,Polar极线图,Polar90图表样式通过简单易懂得格式显示复杂数据20显示动态数据使用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21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.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）23外部文件外部文件格式举例：stk.v.4.2.1BEGINAzElMaskNumberOfPoints4BEGINAzElMaskData10.0004.55221.0004.63532.0004.71743.0004.798ENDAzElMask24外部文件类型与扩展名外部文件类型扩展名Attitude姿态.aAz-El方位角-仰角.aemCustomSensor自定义遥感器.patternEphemeris星历.ePlanetaryEphemeris行星星历.peTorque扭矩.tqColorBitmap/Pixmap彩色位图/象素图.bmp/.xpmSolarFlux太阳光压无扩展名25动画显示场景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，直至结束。初始状态段（轨道根数，卫星的结构和推进剂质量）轨道外推段（在地球J2,J4项引力模型下）发动机工作段（发动机推力，比冲及推力方向）轨道机动模块介绍段的说明——基本段初始状态段(InitialState)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(Propagate)力模型的选择停止条件序列约束条件序列发动机工作段（Maneuver）瞬时冲量模型有限推力模型点火推力模型段的说明——基本段发射段（Launch）发射点和入轨点参数发射时刻和入轨参数对实际轨道任务的影响跟随段（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说明——功能段更新段（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说明——功能段返回段（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MCS界面让我们可以轻松的以界面编程形式实现对飞行器进行轨道机动任务的设置。对于复杂的飞行任务规划并不是按照时间顺序执行的，有可能设计到满足约束的最优化计