卫星工具集分析软件/ T1 m- H. {9 R
" c8 q3 R' N- {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。3 j+ U$ Y' ~8 a f: B1 X
2 {2 Y1 j% v" Z# f% s; u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。
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0 `3 |2 f% @6 S6 K7 WSTK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。 L) u# [, L1 O8 R; O& M+ \
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STK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。4 x% e9 T/ p# O9 H" K* E1 Z0 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。9 Q, Y- J1 J) d, @) v6 A1 k7 z1 r) G
, G) g/ ^) A$ v% Q& t) m4 W
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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7 @: X9 e8 `# K5 z( P7 |* N& m0 ~2、STK/PRO主要功能" ?" c, i3 V e
; P3 ?0 G# C. |$ V4 `) d) ~
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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(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;& d. k, Q+ B$ k# J7 D" w
+ E% J W# C3 k) ~1 p
(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;; f- |0 |% H+ {3 ?" S8 T% h! }! Z8 Z
( V/ N$ L( L8 ]7 o8 ]) }* a a(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;* d- A0 Q d8 S% ]! l$ D
; c" S- z/ P5 s% G+ S(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;; S& h, o3 M8 e7 d+ L6 h$ e
/ {. Q' p+ V1 J+ I(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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/ I; ]2 M* i0 ^! O$ H8 w" h& [ 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;4 p, B1 k- ~) b1 F b# U
; A2 G% F1 ?! _' Y; W% i) n(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;
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(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。9 e5 k( K w* M. u
* J9 p9 M7 W9 V0 C! m+ ESTK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;" i, @2 Z) z9 P# |
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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;
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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。" W5 G" e' U/ K Q
. B& Z" L8 D" Z7 G! u O: X3、STK/PRO特性
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0 G/ q3 a+ z) a(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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9 R# R6 @0 D: N. f(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;
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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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(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;; N5 B6 K8 n: e" n4 t' t
8 |: n6 ]5 t; s) f, \: F0 t(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;
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: A( n2 |( `4 k2 h9 E. H(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;
, W: h8 `* u) M0 T* R4 R. v7 u/ F! M( ^# m& ]6 r4 B- F
(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;
# P0 C2 p( D. W" }1 Z6 s
3 q4 J6 j" @0 r- x. s; ^7 G(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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' P( r3 d2 }* U' v(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。9 `4 @% Y! J2 T; Z- ^' D j
) Y% p3 r+ f1 A2 Z2 m4、STK模块 R2 z, ^3 P; g1 k: \
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(1)基本模块。5 J9 o3 X0 L& V
b, E/ v! c! ^; Z(2)分析模块。
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7 d7 w9 q* h. f5 I+ z5 J2 L(3)综合数据模块。; l! W7 s$ F3 C' z5 A
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(4)扩展与接口。$ Z& c' u# G& ^) E$ ~+ s" ^$ A, n
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AGI卫星星历
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1、AGI卫星星历
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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。% W6 I/ Y" C. q( h; b j
; F7 d8 w" `7 D9 U: iAGI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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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》。, F3 ~: a {3 R7 Y' H8 D+ ]( s
4 W8 {+ i! _+ ?0 r% ?* C
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。
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AGI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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2、AGI软件应用
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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。9 d0 n2 u! {+ }. f
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2007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。
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5 h7 D/ [3 Y% S, @ G1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。: k0 I1 f# w, P, ~' B6 z3 l
' W; q+ j. V* j- D
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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# l' E5 X6 v0 sAGI的测试:" V; T. X5 @- |% V& N2 Q
+ J5 a; e8 i. G6 a s, K# A# D(1)时间:2007年1月11日到1月12日。' X! L; z$ B3 q
. V# B( r; Q5 [& H& P4 Y“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
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2 N2 y) j% v- H* n; Q7 P“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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" j5 \( ~; V4 d$ Q3 ^' l& E" i0 oASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。
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(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。
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% i5 u. I# U2 _( ]8 G* {. j( W狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。/ t5 j1 v! B8 b% u4 i
; P7 J2 P) F. v0 i/ N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。: |; R$ F$ f2 e9 S5 Y q% V& w- J
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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。
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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。3 F8 J/ M) C" Z6 i0 ^- X G& }
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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。 u" `& t. h3 L5 ?: S; y1 t, B; D
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“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。/ Y8 |: W- a7 z1 [
: I% {% j0 F/ A1 e2007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。
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9 L# O- M3 t6 w0 v0 L* j8 LNORAD跟踪系统, Q0 c5 k, V; C6 {
/ Z# x5 C1 P! |2 c0 a7 \/ ~5 N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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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)。
( W/ w1 @( Q# u0 R& R/ v: [
3 ^$ v3 Y% h D8 k7 s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。6 t- I; x' V, C! h+ H! h
* M0 g" J& U6 f, W8 ~5 M: l1996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。
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: A$ t; \( }+ h9 xOrbitron卫星运行轨道计算软件
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Orbitron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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% Z1 h) x# b+ n2 K4 X1 BOrbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。
: i( ]4 {8 X0 Q4 O( z m7 n& `3 T8 r/ f ?/ p: H
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。9 {: W& }; n2 [* c9 L
; T0 E3 ~# p+ M* I$ [3 }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。. ~" \+ ]0 ?: l. K3 f# _% H* q( p
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1、Orbitron主要功能' c1 \9 i1 z+ T* K, r; X' r
# f S3 s3 x7 N, e3 w/ o) l: X, f
(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;2 l0 B4 |9 t9 }1 M" g9 J9 x4 g) C
; w# T- |5 N- E3 A8 X/ g; n5 W(2)全屏显示及简报模式显示;
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j o: |7 ^8 J& f' R& {(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;
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$ }6 `8 X- v: g9 _(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;
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N" Q* d2 @4 b0 k: C+ Q; A(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);7 Q) K& C2 o, Z/ u2 f. |
% A1 Z/ i) B; S, z9 D4 X4 q(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;
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2 p( `+ S' O) P4 b/ B/ ?(7)内置一个屏幕保护程序;
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2、Orbitron特性
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2 U' U( y" _/ _, j w0 e* n) C" m(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;
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9 a V! M$ X$ @' S$ M" {(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
1 i' z' M$ c6 |4 i
! P( X; j. M- \+ L: y7 J; o5 N(3)能同时追踪全部卫星;
: w6 U2 s% ]6 S2 ^5 I4 S
% O3 r4 \, q( H2 |(4)追踪太阳和月亮;
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: w5 d% R% A1 g/ l1 T* h7 f(5)卫星轨道运行信息;3 u. Z/ K& @; L0 Y, `
% z& s9 G' E! v! H3 a(6)全球城市数据库;, i0 p' u. N. \! `
/ W& m; ^* O, u* D4 F# Z& K$ o(7)卫星频率数据库;; Q/ u2 b$ S% b5 `* ^
9 r- ~8 B% f% {
(8)雷达扫描卫星;! P' f1 ^& n/ K2 f9 ?
2 w) F" Z1 C8 E# d
(9)支持多国语言;8 C0 @$ h$ V, O& j& a
$ J+ x. d& J/ e- @, `' C5 P
(10)支持来自640*480的荧屏协议;; [3 k# }& Y: y0 O. _, i1 d
. v- b2 h `5 P x. i+ s(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);: U, P; H% t! A: H. e# t5 ]' d
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(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
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(13)英特网TLE updater,经由HTTP;8 M, ~) D. F9 {# h4 P
0 d5 A9 B2 k7 K! V8 c3 M$ |6 w- s(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。
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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 B# G3 M3 `! i) M* ^
3 h& y: l% T+ T2 {* Q0 Z( v5 }
3、Orbitron应用' W' r/ [% }" g$ I, k
* G; ^8 n+ h. @( V' t
2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
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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。
: s h) y' L$ e
" ~% T# B4 m2 {* N( q% B2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。 c8 B3 W$ y+ _! q
+ N& E3 l( w$ y4 H
2006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。/ F0 G; ?$ s3 J# B! H$ Q
% F \3 d: J6 `+ X(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。
- C# v4 h5 j! L% l6 Y3 W( t, ^
4 m1 y7 u' Z" M" d- }- `8 q11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
, Y; _2 E* R5 H2 H5 E+ l2 G
o' c- G% m3 k2 m O: {11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。4 r! i7 s& y4 V0 f: C# {
+ C( V* H0 ]8 q$ m) a, X5 W! G
(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。- X' {4 u9 e. M5 S9 q( A
3 ]% @3 Y, _' }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。' l! ?% r6 V1 S2 v. p
% c& u3 m* ~! t$ _
ODTK轨道仿真器
4 B \! s4 Q/ @0 L7 Q; V: W9 g% s' M k3 i7 Y) _
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
9 T, u% H( t( b/ D* u$ g9 u
) V2 v% i& D% f5 R- yODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
0 n5 h+ y( G7 |- N
8 }. V% M) k! }& n4 c) \6 @/ |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。 ?' t$ A& j# w% ^6 |8 n% @! y
8 r5 t" M7 ~ m7 T0 P* b' @
1、ODTK功能:
1 x4 s2 k0 I/ R1 q" Q. {. R T5 u9 R7 s5 c
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。
{4 K& b- b0 g$ `1 v3 F# z& e* S6 M1 _$ n% m- E
ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
' G# n+ K; Q4 m+ u- f6 W7 j$ V8 I
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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ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
$ l4 x; g: q3 Z1 y3 t. F" a/ \/ n- T1 k
S9 }# X! ^1 @& N3 X ^, m2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:
. t. d/ b2 o9 x4 l. l5 N' a" z R& |0 H
卫星轨道的误差;
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9 u& W ~- m, o% ~( h0 p- A' [3 D" c跟踪偏差和卫星位置;
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矫正卫星的校准参数;" B& E7 M9 p4 x- [4 d0 t: H
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卫星运动的太空环境影响;2 v; q7 Z( w7 @
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全球定位测量卫星轨道和时间;( u) I7 w# g% C' {, t6 a6 a9 L
: f% j. K& ^6 ]. W
全球定位测量卫星监视时间;8 P# A3 I5 G! @& \/ V
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ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。- J; M5 j' H1 d, Z H1 `% N# [
. p+ U$ Z1 h2 w9 V2 Q, f6 G! Q5 Z2 A2 G" d; C7 k" M: V+ w& T5 d
7 g9 j# w; P0 Y [* t Y( yStarCalc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。: U' R, C* [) d5 M
- f5 u& f9 ]$ m3 ]0 V9 ZStarCalc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。, l" [% }! v( ]2 \* n
/ ?$ C. Q! d' ~; `0 `' N
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。
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3 w6 r& h, o: q1 z; s) M% |; ?+ b; Q% |. [1 x: S
: [" T& U+ p: K5 E0 `StarCalc星图功能
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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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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;
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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;) Q/ M& D3 O, J5 S3 J) D- M; U
* }, v8 y$ D( f# t1 t4、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;
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/ P4 ?6 `4 ]2 M+ G8 N/ _, H. W5 S5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。6 a( N O1 O0 i# E9 l8 ~
2 r! F7 n# @0 p* K2 e: Uurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |