卫星工具集分析软件( T( i- b' \5 y6 |
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1、卫星工具集(STK,Satellite Tool Kit),由美国Analytical Graphics公司开发的航天分析软件。
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卫星工具集分为基本版、专业版、三维显示、高级三维显示四类。
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STK的功能是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。+ ~$ J5 |# q: A& S. I! }; }' t# v
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STK支持飞行体周期的全过程,包括概念、需求、设计、制造、测试、发射、运行和应用等。
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+ m+ q/ i/ ^9 ]) Q2 l" b% WSTK是先进的实时(COTS)分析和可视化工具,可以进行航天、卫星等飞行体仿真;可以应用于航天、防御和情报任务;可以快速方便地分析飞行体,获得易于理解的图表和文本形式的分析结果,以确定飞行体的各项参数。
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2005年4月,Analytical Graphics研发出STK/Professionl(STK/PRO),是最新的卫星工具集专业版。
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STK/PRO提供分析引擎用于计算数据、可显示多种形式的二维图像,显示卫星、运载火箭、太空垃圾等目标。STK还有三维可视化模块,提供三维显示。
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STK/PRO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,以及卫星等数据库。对于特定的分析任务,STK提供了附加分析模块,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。& j% V0 y" n* V% n
$ y% E) u( S/ ]5 L: B) X3 C2、STK/PRO主要功能. u; W" _/ ]) J5 i5 k8 r
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STK专业版是高级航天分析工具,计算分析附加数据库、轨道预报、姿态调整、坐标类型和坐标系以及遥感器的定义等。
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% @. o4 F; A3 c. F& x% M; @# y(1)计算分析:以复杂的数学算法迅速准确地计算出卫星任意时刻的位置、姿态,评估陆地、海洋、空中和卫星等太空飞行体间的复杂关系,以及卫星或地面站遥感的覆盖区域;
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7 X+ _5 i: ?) X) C; n; U(2)生成星历表:根据计算结果,自动生成轨道/弹道星历表——STK星历表;9 |- ?" Y2 p7 m! [0 U" q9 e& a/ y* @
_0 c: u' u: `5 b0 c3 y) o(3)精确定位:STK复杂的数学算法,可以快速而准确地确定卫星在任意时刻的位置;
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(4)生成向导:STK提供卫星轨道生成向导,建立常见的轨道类型如:地球同步、临界倾角、太阳同步、莫尼亚、重复轨道等;) K+ J/ G9 ^& ]( y* V
# Y' ]% o) z: o(5)可见性分析:计算任意对象间的访问时间并在二维地图窗口动画显示,计算结果为图表或文字报告。可在对象间增加几何约束条件,如遥感器的可视范围、地基或天基系统最小仰角、方位角和可视距离;
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(6)遥感器分析:遥感器可以附加在任何空基或地基对象上,用于可见性分析的精确计算。遥感器覆盖区域的变化动态地显示在二维地图窗口,包括多种遥感器类型,如复杂圆弧、半功率、矩形、扫摆、用户定义;8 g5 Y5 C- I. R/ z4 o) _- V4 i# L# J$ _
1 M' x" o4 V8 t3 l. E, ^(7)姿态分析:STK提供标准姿态定义,或从外部输入姿态文件(标准四远数姿态文件),为计算姿态运动对其它参数的影响提供多种分析手段;% ?- Y5 W8 c4 i% b% }' T
1 B$ V6 D2 ^, f% k- p8 S(8)计算图像:STK在二维地图窗口可以显示所有以时间为单位的信息,多个窗口可以分别以不同的投影方式和坐标系显示。
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STK可以向前、向后或实时地显示任务场景的动态变化:空基或地基对象的位置、遥感器覆盖区域、可见情况、光照条件、恒星/行行位置;
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(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;, r0 u% T$ k% r- E r
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(10)数据报告:STK提供全面的图表和文字报告总结关键信息,包含上百种数据,可以为一个对象对一组对象定制图表和报告。所有报告均以工业标准格式输出,可以输出到常用的电子制表软件中。
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: h5 [) u" ^. @4 Z" S3、STK/PRO特性
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) o' p3 t; {4 R. u(1)内容丰富的数据库:包括三个附加数据库,城市数据库/地面站数据库/恒星数据库;
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" O- k& L/ i( V# w(2)用于可见性分析的约束定义:超过20个约束条件定义飞行器、遥感器、地面站和其它对象之间的可见性,增强用户的分析性能;: T$ x: T, C- R- N% c/ e
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(3)高精度轨道预报(HPOP):应用高保真力学模型生成不同轨道卫星的星历表,包括:圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道、双曲线轨道,有效范围从地球表面直到月球;
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) c( X) n3 ?: S/ A$ l$ d2 E. s- M(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;
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(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;3 l0 Q, W5 N9 t/ U
( H' `- A" u, E: ~* G(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;" a' i F, ^! a5 T9 L; d
, K, }6 Y4 J3 ^$ \: K(7)附加坐标类型和系统:以不同的方式表现卫星的位置和速度信息;
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(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;
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(9)多种遥感器类型:增加了简单圆弧以外的5种遥感器类型:复杂圆弧、半功率、矩形、SAR、自定义。
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4、STK模块7 b$ M* ^4 x4 @8 W& c6 v1 C/ x/ p
$ M9 c- k6 j$ D1 T8 t! e% T(1)基本模块。. Q$ l& {8 p8 l9 K0 b6 E
& g! X) h3 Q2 j) ~; G+ B' ~(2)分析模块。; ] K3 ~- ]" Z7 R* w0 Y# J
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(3)综合数据模块。
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, ]1 t! ?% w/ E0 [7 ^' @9 T(4)扩展与接口。 v0 V0 o) Z4 Y' v5 ^% P
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AGI卫星星历8 f5 z- I$ @# \ e" t/ n
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1、AGI卫星星历
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1 j8 [' y0 {" w& c# {* rAGI由卫星星历和卫星跟踪软件组成。卫星星历和卫星跟踪软件功能强大,是目前应用最广的卫星跟踪、定位、预测工具。AGI卫星星历和卫星跟踪软件成为其他卫星星历和卫星跟踪软件的理论、技术基础。1 z& h3 D5 K4 J4 Q
# j$ P- O* Z4 x @AGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。 i' ~, V0 Z# s, Q+ _
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发明AGI卫星星历和跟踪软件的是美国的汤姆斯·肖恩(T.S.Thomax Sean Kelso)教授。
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4 I& l# M3 r; c汤姆斯·肖恩1976年毕业于美国空军BS学院,在密苏里-哥伦比亚大学MBA,博士学位论题是《关于地球同步轨道旋转与轨道谐振效果的调查》,博士学位论文题目是:《实时目标跟踪环境》。
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汤姆斯·肖恩在分析卫星图形方面有深入的研究;在卫星轨道技巧、卫星跟踪模型和软件有专长;在技术分析,包括轨道分析方面成绩突出。他曾参加美国的“猎鹰计划”、哥伦比亚意外事件调查等。他是美国空军技术学会航空学和宇航学(AIAA)教授、曾任空军上校。- m" P" G8 S! @; s9 z8 q8 Q9 }/ n3 q* x
4 c& P! C- \! p" j& m2 G& B. ^0 VAGI卫星跟踪软件经由卫星工具集(STK)提供超过30000个太空目标,是跟踪、预测、防卫的强大软件。
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: k6 `8 `) M8 K: i* {2、AGI软件应用$ u6 H; p7 s9 T: E, j6 l) {: p
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AGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。
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: i& z/ B. h [1 b% p$ J" f* m1 b2007年1月18日,美国政府确认中国用了一颗反卫星(ASAT)导弹在一次武器测试中摧毁一颗报废的气象卫星,被摧毁卫星的残骸碎片已经散布在低地球轨道上,会威胁到其他卫星的安全运转,成为历史上最大的产生碎片的事件,重新引发在空间武器化上的争论。. K: l. A, T* D. j# [0 x
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1月23日中国政府宣布:2007年1月12日清晨,中国以发射导弹的方式,成功摧毁退役卫星——“风云”1C卫星。这次试验在距离地面800KM的高空进行。! @8 _9 E d' m6 m P
) S1 y7 K$ E4 F! ^0 J) |6 u4 O- g% m
1月19日,AGI利用AGI卫星星历对中国ASAT和“风云”1C残骸碎片的计算、定位、预测报告。) L$ m3 {# m0 ?+ _
6 q- k R! X) C; K( F7 h% e
AGI的测试:2 ]! V* u7 x" Z& B4 _/ t
0 B1 @) r% _" B! ~; q(1)时间:2007年1月11日到1月12日。# I \0 b/ ~ C5 d4 u3 m- Y" T
3 p# H& }3 M1 Q+ @* q, ]“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
0 H2 W) y( E& C N- X8 Q$ Z' b$ L/ ?: B9 R* [! m+ e) S' |2 t
“风云”1C轨道用红色显示、西昌卫星发射中心(XICHANG)的位置用白字显示、其他的碎片用绿色显示,可看到碎片云在轨道的分布情况。
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ASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。- X b) L$ ?7 o2 O4 o0 h% e
" g+ S+ n) n7 h/ c: M8 f(2)时间:2007年6月15日
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AGI估计:“风云”1C卫星1CM以上轨道碎片超过35000片。碎片云在高度200~4000KM之间,碎片云包围地球。7 l, `6 ?7 P D. h7 B
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狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。8 ], G) O# Q" ?% v$ ]. b) r. Z# _
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碎片带正逐渐地变宽、分散,如不用颜色区分,碎片和卫星很不容易分清。
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' R# L* Q* [5 L2 t" ~! b8 J3 ySATCAT是一项分析表示,2007年1月12日,在地球轨道中有1893个可能跟踪的ASAT大碎片列入碎片目录。
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尽管国际宇宙站尽量回避,但美国和俄国maneuvered国际宇宙站2月2日报告,明确地避免来自“风云”1C的一个碎片。. |5 ?' z7 _; D; l8 x; ~. B
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一般卫星的碎片会相对地短命;少数达十年之久,并保持在轨道中运行。; c! x: I1 [9 \
" i- a, E( u) p“风云”1C的碎片目录模型显示:6%的碎片(108块)将会在十年之内坠落;82%将会从现在起保持在轨道中100年。“风云”1C的多数的碎片将会保持长达数世纪之久。+ \+ \/ x% ^# F- u. Z
9 B/ E6 N/ p3 S2007年6月15日止,“风云”1C的碎片又有22个从目录中消失;正式被编入目录的只有1804个。碎片的消失以轨道衰退来表示。" G8 e% Y/ D4 W* J1 O
; u9 p/ X2 f0 T5 G3 _NORAD跟踪系统1 ?+ ~% |8 H9 C9 b9 o, U. T- o
6 b- E1 [. {2 [2 `! t+ V0 Q位于科罗位多州的北美联合防空司令部(NORAD,The North American Aerospace Defense Command),又称为北美航空太空防卫司令部,总部位于美国科罗拉多州的彼得森(Peterson)空军基地,成立于1957年9月。
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6 C: c/ l O$ DNORAD按地理位置把北美大陆划分成美国大陆、加拿大和阿拉斯加三个大防空区,各有一个防空司令部:美国阿拉斯加防空司令部(ANR)、美国大陆防空司令部(CONR)和加拿大防空司令部(CANR)。
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7 B6 O& n/ C( p1 V北美大陆的联合防卫起源于1940年。1958年5月,美国和加拿大签定了NORAD的协议,确定了美加北美空中联合防卫。
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1996年3月,NORAD重新定义为:空中和太空防卫和控制,提供导弹预警和空间监视,扩大、提高了NOARD的任务。2006年5月的NORAD协议又增加了海上防务任务。
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NORAD跟踪系统能计算、跟踪、预测所有卫星和太空移动目标。鑫诺二号卫星定位失败的消息,就是NORAD根据运行轨道计算软件计算出来,首先发布消息的。3 B9 ]$ \, h# d! t( v
) ?( o* _5 |- V( r7 jOrbitron卫星运行轨道计算软件
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6 C* ?0 ~# _7 f! G! EOrbitron卫星运行轨道计算软件能监视所有卫星、航天器和太阳系内天体。只要在Orbitron卫星卫星运行轨道计算软件输入相关卫星参数,所有几十项卫星运行参数一目了然,包括刚刚发射升空,进入轨道的卫视。3 p; V9 X% y; O+ n
& p' m3 ]! E. _7 ` w" {
Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。# [3 e Q# C7 w% Z0 N1 w
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Orbitron软件已经被气象专家、卫星通信、UFO研究和天文爱好者广泛采用,免费向全球各国卫星、天文、气象专家提供服务、使用。
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Orbitron软件可用实时或模拟方式显示在任意时刻卫星与地球的相对位置。Orbitron是此类软件中最容易使用和功能最可大的软件之一。9 [ \3 n; r) `! m; {
/ p2 C% X7 l$ V" _8 ?7 V5 |1、Orbitron主要功能
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(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;
. V- A. s; q. _, i) k2 i* B# g4 ^ ~) d# ]
(2)全屏显示及简报模式显示;7 W3 ]$ j+ d; s$ ?
# _( D/ L; z, X5 z(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;
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(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;7 G& z1 q' J& B* y+ \5 g9 @. |
- u5 k. A! k& w2 b$ q(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);
- v# R9 f! T ^4 `, b: O+ X& \) k& | P8 m1 l ^
(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;
5 K" C* n. p2 V' d: X& _1 y2 J1 R1 `) _' w' K9 L
(7)内置一个屏幕保护程序;
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9 u, M1 y. Z M) G/ R2、Orbitron特性, `7 G* d" i$ N* L# t; Z
2 D) d' H3 x: S2 @: b/ t$ P" w
(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;
( t& Z+ Z/ W+ g/ V$ x2 Q; y' E( g1 c/ H7 f+ ^
(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
4 ` H D( ^1 E0 T; I3 T) m, R3 i6 v- h' X& e ~; K
(3)能同时追踪全部卫星;4 E1 U) n( Y" k: z( N, z
4 }/ D5 Y+ |0 m0 k(4)追踪太阳和月亮;
( L5 }0 o+ f2 T4 O+ S. x4 C# [
3 ?+ h, |) s' a- a5 H(5)卫星轨道运行信息;
/ |6 f( Q; G/ Q, n: e& u. H
, p# ~6 N" P$ l$ {7 d7 ](6)全球城市数据库;
6 ?8 C7 @5 L0 B. B, D5 n! o
* N# m* z" _; [6 y9 J$ f; @(7)卫星频率数据库;% G1 J. S# z0 v: S
& t) H) F; E' G. Y8 M(8)雷达扫描卫星;( B* v1 T$ p' S# }& ~3 X2 b# V
% j* C( X% f) x
(9)支持多国语言;. x$ f2 y7 c% S+ ^5 h* m2 |
9 O. n& g1 Y( y(10)支持来自640*480的荧屏协议;6 H7 w( z, S, F0 T @6 @
! ^! A3 L" D5 c
(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);% H+ J+ o8 d. C& |5 O
- q; ~* r& a8 L! Y(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
9 u$ b- ~; O% H1 ?7 N8 ?
6 \1 ]" `2 [3 `. f. l(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
" z5 ]1 ?6 \$ k/ Z
5 }* F7 D* e3 m' J(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。/ S# U& s9 D, C) ]- }+ f$ @7 ?
- ~/ W7 d. f3 [/ J% `
为了追踪卫星软件精确地工作,应定期更新TLE资料。对于绕轨道运行的卫星(高度少于500千米)TLE数据的低点应该几天更新一次;对于比较高的轨道,每几星期更新TLE。以保证时间同步、卫星位置的精确坐标,尽可能接近真正的时间、轨道的定位和预测。; ^9 a# Y1 t: m6 k V" C
* D1 }6 d8 |( S; d1 \3、Orbitron应用4 N) U+ L* T( V$ S7 b3 M
3 @, [$ b- u$ p! A! v X2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
5 {. M* `% x- L* g0 Z' x! o$ U5 o5 N, b, Y
11月7日,鑫诺2号发射升空第10天。太阳能主电池板没有打开,部分天线亦未能打开,全功能通信控制指令不能正常执行。& v( f+ s% n+ q3 G+ n8 R8 [- P
7 P" T; L" g4 X+ m" L2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。+ k2 U3 D% h8 z+ a
1 @7 }/ i2 x( Q2006年11月19日,卫星经过20天的飞行,仍在预定轨道东经92.2°附近。Orbitron可帮助我们观察鑫诺2号卫星在预定轨道的运行情况。' s0 L, m1 u: {# ~$ V. b; b
9 q. C# c' q! v$ T* r! H6 P
(1)2006年11月19日21时,启动Orbitron。Orbitron定位在中国北京计算、观测鑫诺2号卫星。
' `7 b$ t0 V- F; k9 z* a0 b- N' Y; }
11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
# f% Y. ~6 {) M8 M
$ x6 i5 ~2 F$ _% A; j& t( o11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。. ?( L, U- y% n% [8 h4 o( I. g
& X/ R' [/ t r7 G$ t+ h+ K3 f(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。7 D* k/ b! L4 N, z
" U( b6 V1 j4 `- n8 p! o1 ~
11月19日21:32:48时的雷达扫描图:鑫诺2号卫星与月球、太阳的关系参数。
3 I+ U( y, t3 r* A. V/ K0 V. n! j2 e
ODTK轨道仿真器+ C4 r, d7 i1 n, P# R' F- j
2 W$ V1 V, v5 m& |- o- W3 mODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。$ k5 J3 O3 [( T8 s! S5 v% ]3 g6 z
+ v2 L# b( d( {. P5 Q
ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。( K2 l& `- M7 N/ P, J' o: G9 c" M* J
) p& N" f! e* @4 ]
ODTK是模拟跟踪数据系统,可综合分析和分散分析、蒙地卡罗分析。ODTK能为卫星控制提供服务,包括轨道参数、星历预测、偏差校准等。ODTK系统可进行参数分析、工作的最佳化、碰撞的可能性的计算。) N/ a% \& _7 S& W5 L
/ u: E6 T% k: o9 a! k6 B) L1、ODTK功能: i1 |: g W c
# N2 G9 l: M* A" Y' Y7 v
为卫星地球站控制中心和操作员追踪卫星,处理操作跟踪数据,预测卫星定位和速度。
- j& L) X2 b7 |0 l8 S) ^5 R+ q7 U, j: e6 ]/ d) m D! }6 t
ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
# ^5 ^2 @, x! X) d" j+ w6 K. z, y' x# @* J8 G1 @# D0 R5 u* F0 H
卫星地球站控制中心和操作员通过蒙地卡罗分析,有效了解正确的预测轨道。
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5 X2 c1 B8 m/ e9 \5 \ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
6 N" y7 j5 Z) {, a9 L, e2 ~, J/ Z& P$ F) m) N* Y. Z
2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:1 @( y. K! a( X8 I5 L
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卫星轨道的误差;
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跟踪偏差和卫星位置;9 [! M* ^1 J2 B4 Q% m7 @( E
L! Y! f2 v( c D' s
矫正卫星的校准参数;7 ?0 _8 Y% G8 l7 `
: q, }) `) M( b- l% U+ B: d( `卫星运动的太空环境影响;! L- e& m0 ~) r3 w/ O" A- S1 n) o) h
8 s2 X1 u6 F; W5 T9 ?: E, W% x3 C
全球定位测量卫星轨道和时间;3 j" E& m. B! O7 y
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全球定位测量卫星监视时间;% ]! L; {& w! e3 V, V# E
+ q8 ^3 A: m0 S5 n. \ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
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StarCalc星图+ n+ R3 J3 x" T F% O
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StarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。
" k2 {/ ~4 S0 V( O" w7 l
) d( ]6 G+ x1 E2 J: K7 yStarCalc星图是软件程序形式的星图,主要是用于天文、卫星、航天器、天体探索。StarCalc的常用版本是5.72版。7 c3 Q/ y, s' _* G
' X2 ^( F, b* Z9 W y+ |StarCalc星图能计算星历表,轨道显示;能计算和显示天体、卫星位置;能显示地球上各点所看到的星空星球位置;能以全面、半天球或自动定制的大小缩放显示;能旋转角度、截图。. N+ S8 L- \/ a8 L, p- j D P
8 m% O8 _. Z: u2 c5 R E p {1 k5 C5 v0 v2 q- O/ h& `
6 k( _8 g7 W. L% Y, \$ WStarCalc星图功能' n' ]5 y. k, p7 u
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1、延展性:星图基于共通的“Plugin StarCalc”介面,可以新增星表等模组作为星图程序的外挂程序;
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5 h! L7 ]0 N: \' B; ^2、简单快速:简单快速的演算法,几分之一秒口计算出星空的状态;
" I' F8 ?8 }: F; H
, n: A; w- G+ v1 D( H0 }% j( q9 |3、技术先进:利用所见即所得技术(WYSIWYG technology,What You See Is What You Get),显示任何星空的放大区域;
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/ h9 O1 x& c; X$ Z* D- J9 O4、功能扩大:可以使用SAO星表和Tycho2星表的数据;通过不断扩充的PLUGIN程序接口提供了更多的功能;! B( W0 P/ U% D. f* U3 V5 z
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5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。7 X3 D f* @9 s& ]: G/ P9 S
" F Y% t ]9 B- s# ]url:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |