卫星工具集分析软件
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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。: t- v% y* a L5 u
2 V# ]& k) H# A0 }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。% y/ t% W5 D& T8 [; |
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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。
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; A$ [, X; w7 c, ?" ]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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4 w. z4 g7 L! A6 JSTK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。1 ~* |/ d6 ]& G* `9 _, t! O; H, F
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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。( C" l# W( _! w. f, H
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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。
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2、STK/PRO主要功能
* b) l. f' P. r: Z3 W# O5 j) @& ?$ V, ^" Y& R
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。+ f( e! H/ X4 j$ t( _" c
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(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;5 b% K, R, K3 F! D) b3 G
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(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;
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(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;8 v% }8 U. q" ~& \- i
* H/ v2 B. M0 e6 S9 @8 R" C
(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;
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(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;' Y; C4 |, w- r7 g& x
, J9 \1 L) _. A+ p(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;
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(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;
" r% @; Y9 ]4 t' h
* U2 y& G, h/ D" g(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。
( i0 x# P# s0 g0 ~2 A, b3 O7 P6 o. ^/ Y7 s' \
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;8 O& z0 j Q, S) \
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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;- Z) f1 s1 C7 u, X. ~" _
9 L/ b1 _4 B1 S C8 i(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。 L, P' _! y( X8 }9 d
( C" a3 ^+ b" ]6 V% n3、STK/PRO特性
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6 D( }2 N5 S# Z! N: e(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;0 C% e0 Z# N. U' i
2 w; q$ G5 r8 h/ z7 Z5 s& J! K- f4 h
(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;
- m4 L( A7 |& C) }( z" i3 [9 G& R/ Z# `6 z0 W0 H
(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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(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;3 s7 o, G8 k e7 {
* W' S* w* h% f6 N( O( f& c1 c* w(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;* C/ }+ |$ e- [! t/ m0 O* V+ y
& q0 Z1 I6 Y+ D(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;
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; d7 T" z4 C9 R% f+ N) R(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;' _/ g5 M4 Y+ c( F5 m& c- }
. j5 j8 [; `. {* W1 c
(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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2 E1 {" X* [! \9 ]2 f: ^(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。
, D0 |, a' D3 O# g& ^3 e! J8 G/ X
3 q6 J2 m) p9 Q4、STK模块
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" }% E; v6 c% r4 ? g" o(1)基本模块。
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(2)分析模块。1 \# j$ X( M. W# Z3 U" _0 o h5 t
2 @8 k! P; b" i* r7 r9 Z, b$ L' c(3)综合数据模块。4 ]8 G" J9 H! T. q0 g/ w* x
3 N: s7 F5 J. g" _7 Q6 U+ ]! w7 o8 B' b" h
(4)扩展与接口。, Q0 B3 b, E. x& r+ R0 n$ B. p2 K
( s$ F. p, g; D& R4 {' v t
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! T# v |0 N: ]& M2 z" y6 q1 lAGI卫星星历
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1、AGI卫星星历3 _+ ?0 s3 X. p$ F: A9 y+ X
4 L. E, j+ C! O
AGI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。
+ G) e2 Q; G6 r3 O0 c5 |2 d/ k/ ?# ^
+ F Q1 x) s( D" h3 GAGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。
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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 u1 U& _ @1 v4 _9 d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》。9 d4 ~! l2 ], }% ^4 w
2 F) H! E; \( p w% d7 f7 I' V/ l
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。: b& z% K& m& Y6 C/ k/ K7 O% q0 H% P
$ A; D* Q4 C; ~6 u( LAGI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。9 U( c" `) w/ ~
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2、AGI软件应用/ U$ d& B' ] u+ s
3 k! Y& s- U5 f" d, i/ ~ A
AGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。& r3 P) Z. K4 [$ s8 m
& c( M0 J, c9 m9 ]0 ]- k2007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。
4 |( n4 B$ I( K3 m
5 Y$ z2 B* M* C& _1 l+ U1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。
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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。
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* d6 t# j8 p! p) ?1 Y9 AAGI的测试:/ H* ^1 s9 x& i |& R
9 m9 E5 }; }" V7 l9 Z, K(1)时间:2007年1月11日到1月12日。
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: L, i& K8 |3 z, w) g“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
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“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。
4 z( D( z, r5 Z" u$ O9 x9 M1 A# C
ASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。0 O* p; h. {& G0 x9 n; C: \0 P: }
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(2)时间:2007年6月15日
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( V( V7 t% o2 @8 jAGI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。; X. U: @7 _$ j. `9 m0 R2 u
) x+ s6 k7 i) a. `# Q
狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。
& o! x5 |0 Z5 P9 L8 n* ~
1 m/ v h' r5 a, x- v% ?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。; v) w+ n4 h' u- s9 e! q
& p& ~7 j" E( e) B4 v' t- _SATCAT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。7 h" d# B+ W" D3 G
. v; j3 L9 O8 d3 Y) e4 x! e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。
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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。
3 T2 S3 @" B( s# w2 j
* S7 M8 D! {+ D$ [“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。3 G2 Q4 p: m) r
9 c" j8 o, F F2 P- U8 L' ^* ?2007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。7 r# z/ E6 u# c! W& L) H# h k
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NORAD跟踪系统
) y; D. D- R6 w1 e( v
, |4 c/ J2 @3 P$ q! T7 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。4 y+ F) [, D2 E0 h5 o, T9 o) v
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NORAD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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5 H; C7 A7 ]# } O! X, E# |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。
7 a) j p& {" g2 v6 O& Q, b
4 d+ y! }$ X" u$ E$ w; g1996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。6 M# C( v: e9 U+ x8 M$ Y! w
' [1 n. F, p9 Q. fNORAD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 l" T% L# m. M9 b) {2 D9 W
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Orbitron卫星运行轨道计算软件2 @3 b+ J" h6 y) ~/ r, v) X
9 x) k( }0 w @) w) k6 T6 s0 e; NOrbitron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。
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Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。! r3 ?4 @, F. w* g" l, X
, c' H. P l0 o
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。& l; ~; v6 h. c# A6 p5 `; ]6 G
( t) K/ t, L3 y2 |2 OOrbitron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。
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: \! c) |/ S( [: a3 A w4 n% C1、Orbitron主要功能
, |& I3 ^( Z9 f1 b4 e% L5 U Z/ s0 k8 n) Y
(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;7 b, N. k( n3 Z
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(2)全屏显示及简报模式显示;! A1 V6 D g3 _" \. G2 ]
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(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;
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6 V) f5 e% x- X3 m(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式); S7 M O; F" L; r* d
" S1 ]! q' ]! `) e; }! f) v
(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;. c/ S" [6 M+ g, ~5 W& T& S9 G5 {
; p. ]" |) {3 a) @. ^3 W4 a(7)内置一个屏幕保护程序;
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, m" l* m( I+ ~, e" u6 _2、Orbitron特性! ]; [2 `) L% y% a
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;
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(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;% r4 p% L/ S7 Z% D) d
* x6 d4 p p! J4 E/ i. x) G6 }(3)能同时追踪全部卫星;
( ~$ J. s* R( |
; b/ q! t, b& Z( \ s(4)追踪太阳和月亮;6 u2 ]1 U8 ]7 d( A
$ I9 \( t! X! p) O. a4 E(5)卫星轨道运行信息;
: n* b9 K% u- _+ t6 W0 c+ `3 m2 Y! a( ~
(6)全球城市数据库;
( [- m/ w* h6 w& R: W: v5 W: `) J
3 p# O! p2 `/ Q9 p: C9 R& U(7)卫星频率数据库;0 F. R- B8 ~; u! ?; F
9 n$ d4 ~7 J* R8 E
(8)雷达扫描卫星;& L* Q ^$ p& s" R
! g x9 f* M, H3 k& C
(9)支持多国语言;
( Y0 }2 m( J; e S( Z
1 B6 O& ^8 Z! a6 S1 k/ W6 U(10)支持来自640*480的荧屏协议;9 Y6 g4 I# y. P7 G u B
) q& {; h6 s" _8 j" m* D4 j2 d
(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
% D5 G" O' ]# A2 h( b
7 d* k0 s) o) k# P(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
; ?* T! |0 }2 z2 d; w( Y' |3 u
. U( M! t4 D7 Q% V) Q2 z(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
3 |& b5 |6 `4 w% c1 ?
5 A" m( ?' v" C' b& s3 M6 x- f(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。
( J4 a9 w8 y K; G( v V+ t. E2 v8 ^4 ? u
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 R9 t+ l% T) G9 z) D1 Z; O' [6 M1 ~& A% I. \
3、Orbitron应用
* P) Z) T, O0 ^, U. I3 _4 T0 y" m0 Q, P/ T4 k4 n
2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
- c) I" s* ^9 e
; L3 e8 R3 E. K0 _) p8 x# [4 [: p11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。 U+ G3 L! _' v$ Z4 j7 N- M
7 B; c5 D: n* {. P2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。" p, _$ n! i' b/ Z
! Z9 \$ ^+ u5 Y9 D1 d) X5 Y9 ]- U2006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。, o1 p4 K) v4 j$ h5 k+ m# W& q
( G* y1 g/ t- o$ C* v9 ^
(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。- K1 M% a$ v5 p( q6 O( U0 X
. c7 S5 }: k4 _9 B' h( u11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。: [, H% Q1 a8 i) r4 Q. o, E. g) T
: E0 Y3 U4 ] P s5 M+ f11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。
9 F! G' X% a/ X( i2 z
6 v5 ?, n7 I8 ]! L, M: D5 n' w(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
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Q8 G6 N7 A5 D) ^# j+ A2 y11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。
( O4 g3 g9 t- H5 h8 h& `
# `# ?7 t/ m3 OODTK轨道仿真器
: k) ]" e; `: m" a( p
8 { F4 _, p. f7 y; G' y( \ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。# ]8 \* f! m7 A/ l, ]4 A, S
: z% z2 ~3 i: g- ~3 Z1 }* X: N
ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。& l% e7 m D7 E& R8 e. i; r- K
. I) a* k, E; I, w7 C/ M* K, F5 w* x
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。
+ r- u- N" ?: M6 `
3 V7 p6 `# D. s/ }, A6 b5 p1、ODTK功能:
/ R# T2 s y- F
! _- v* x' o* A6 E5 {' U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。
' T4 g6 q4 t5 h6 ^: T) t& P8 [
( _; G: Q/ \2 v6 k0 NODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
& O5 i6 b% i( D4 O4 b5 ]: O+ {5 _
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。0 k1 ]& \. o, r: M8 a. Q8 e
+ C: b3 E$ E2 [" s# b9 |
ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。9 v- `! d1 z, W
' c% Z% {" b4 e. Z% `
2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:
K4 A. |/ j( K
# A4 `- y7 _, p! x K卫星轨道的误差;
3 n3 F# V! t6 r8 v2 |1 P! N$ d) B0 W
跟踪偏差和卫星位置;
' K5 K9 e |" g5 Q9 A2 J( r# x" ]& _% e+ {6 @" Y" j, v# l& e, H7 ?7 H* Z
矫正卫星的校准参数;6 P+ C) U7 _. R- }2 I
: L2 f! ^4 u' H( I0 h0 C% T# R& j
卫星运动的太空环境影响;
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全球定位测量卫星轨道和时间;$ n4 r8 D% a/ Q" x
- t( g! I, ~8 g. L9 E5 x' ]6 [9 X全球定位测量卫星监视时间;3 T3 _3 @4 C- x; q
0 I+ _" w$ R+ S" r+ P: q
ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。1 w+ ]9 A6 S2 C/ L( v5 C
# Q' r( n$ h6 {- ~4 o! K) k! }
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# S. p+ k* Z% v3 r. [. PStarCalc星图
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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。
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StarCalc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。5 P% Z, o! G, e' O9 j
8 p$ N$ s* v k8 }0 A4 L1 I
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。 [- H% D% _+ K! C2 l
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" @2 a& t2 X% d$ z4 d/ b8 j# ~* C3 Q$ l$ b7 r8 t
StarCalc星图功能% J5 d1 v4 r. J* Z7 m( s
6 _' K; M1 J7 X# ^9 v4 e1、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;
) W, _8 k8 K; j+ J; m$ q8 W+ S( N' T" M% x: K5 S- A/ l3 I* S+ ^+ _
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;* a* C2 N1 d0 T# a. O6 r' |
/ |2 T' T. G( ^7 j1 g; T3、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;8 h3 A: Z( Y+ M% C0 c, y7 J
5 e' d' t: T& p# Q0 P) F3 ^4、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;
8 B' l5 _4 x1 b# {- Z6 a* x* _4 P' B" C; F4 I
5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。6 H8 F8 Y3 L+ i
; P1 w1 n9 ?8 D/ N# t% s# F! h9 durl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |