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。
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& |4 B" J z$ _, l2 r6 l! |4 @% ]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。5 l5 A. J" A/ ^% A' q3 g
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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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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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3 N/ P# @& X8 l7 Z' H$ E2005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。* b) q. n. s, h( S c3 R" \
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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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( `6 U' ]# V' K. \2、STK/PRO主要功能9 j& H q4 U4 K; f, ?
- g& N9 m$ Y- h/ `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。& U- ]6 b: e, t3 T9 {: Z
4 t8 C e4 x5 D2 t6 n(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 F* s# f ?4 e4 E# Y+ k& h0 q
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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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& W) O) B6 D4 I* {$ N(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;0 X# n. c9 [, n
2 [+ i* Z+ i3 @8 c, l! p(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;3 S7 T5 L( t) D9 V
: H) I; |: d+ \+ c( C/ z7 o+ {6 P(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;2 l! C" x k% p% ]" k9 v+ o
+ v! D8 J" X$ v% R(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;* u1 X: E2 G6 j [$ C
" S/ u E6 Z$ l8 A(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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; I8 I) P" v2 D(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。4 q2 ^8 q! C) m, O2 B5 _% G0 m9 i
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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;) e8 V& ^$ k- I$ M/ }
2 L! \: h" a+ n(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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3、STK/PRO特性
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(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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(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;' e2 I8 x8 M7 H: e& E' K
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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;* G8 S1 V# r `# m6 p. W n3 Y; W. u: O0 R
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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;
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(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;0 g0 g# `# ~$ C, w" L/ k% @4 F
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(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;/ w( T' k/ J0 w
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(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;1 J& h" M1 U1 L& T$ r
4 v, _$ l- r& S3 n(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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7 l1 I$ ]1 h0 S4 X4 _/ l( e4、STK模块/ P) f/ ~1 H& U& u8 W1 ?+ S6 u, I! p- A
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(1)基本模块。
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& B2 n) j" @: p' w$ b(2)分析模块。
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1 \( Q- ~4 `1 \" A(3)综合数据模块。
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9 n, |; n% t% R( F4 f* C# o(4)扩展与接口。3 R9 W2 D7 T2 `. M" n) h
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AGI卫星星历" l5 R0 i$ ~. l( k& ]+ a b$ L
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1、AGI卫星星历
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* H+ f) o1 g& y( lAGI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。
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AGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。/ k. {1 K% ]. 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。; _1 J2 c6 A. k8 n
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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》。
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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。, u3 x4 X' g% y9 X5 C: |3 _
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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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- u% x2 E& N3 h; J2、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。
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# o- C& w& u t: F2007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。! g$ U. H8 S& D2 z9 C
; ~1 Q& e) k' ]5 M1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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: o. I2 i8 y M1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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j& z+ e% m) r' o7 o8 nAGI的测试:" n/ N/ ~( M8 [
9 X# e2 n2 T* O$ h$ q9 }7 o(1)时间:2007年1月11日到1月12日。
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“风云”1C被攻击前5分钟的情况。' e0 R- ?' g0 X( G
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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。* G9 ]+ k. d0 M. T }9 c) m* K8 {
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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。$ @" ?* l6 e! ` J1 D# ?: H: z
/ ^2 C* ]8 c; b& C(2)时间:2007年6月15日$ `' V8 k% r; @+ k; y5 E
8 Q2 j9 O/ k1 `0 L, g) ?5 W- ?) AAGI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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狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。; b3 B4 I+ M4 L$ j% C
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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。, t& X& r5 K9 t ~9 T
( i- V3 N1 Z8 X& O2 ^( RSATCAT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。# p& c: `( N D* U
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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。4 d+ H X" Z" ~/ W" k- f- S& l6 o
: ]& q; l* D# q2 W8 h9 y& K) _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。- z- e/ G, ^ C4 B+ a/ j7 [
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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。6 V0 j7 L+ j. D0 K6 @) G
j p: M6 } z! W# d2007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。% |' p% T# i4 a/ y
7 `8 @5 s4 Y: n6 m& sNORAD跟踪系统
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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。5 G: U3 i5 {% \- p8 {
8 k- e% w% h. k8 x, V( eNORAD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)。' q' U; F$ Y' x, Q
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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 i2 S: w3 F; W0 q6 K; A) L& \
! E5 j5 a5 G5 [/ T7 q$ ^( T6 h1996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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Orbitron卫星运行轨道计算软件' z( s3 i* k3 F4 n
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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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Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。% b( x7 D D' E; f1 a+ O
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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。
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1、Orbitron主要功能& |1 E* f9 {* Y1 A. ?' f' J+ I8 j5 u
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(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;
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(2)全屏显示及简报模式显示;
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/ P/ I* h* D0 r' E8 H2 Y(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;7 r- \! P0 b* l3 {8 s
& N, c* F/ c, L: I. l, \(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;
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9 G! T! X5 X$ Z7 @: C4 r) m(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);
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(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;9 S( }8 B& u3 J) w$ b- A4 w
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(7)内置一个屏幕保护程序;
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( d0 I8 X- h0 f* v9 }0 D* `2、Orbitron特性
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;$ s" G' m% G; W& r! m
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(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
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0 u5 t/ m8 Q7 f' B' _) W* ]2 q(3)能同时追踪全部卫星;
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3 R1 n8 C1 u" H& d(4)追踪太阳和月亮;* L& P0 p/ _! D }8 s7 {4 m! N. w- @
t2 t1 p. }, X2 m$ K(5)卫星轨道运行信息;0 }5 k) ^$ k4 Z+ W- E
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(6)全球城市数据库;% O; v" n$ O+ B" n6 I' l
* Y/ I/ i! V2 U, ^(7)卫星频率数据库;
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(8)雷达扫描卫星;+ s! G) I1 g4 }8 M x! F
1 r9 J% E! H$ d(9)支持多国语言;9 J' j% b8 l* Y# q) L
) T1 r: C. y# V% J4 _# F& D(10)支持来自640*480的荧屏协议;2 ^, ] N' y0 X5 |, o8 V K
5 U) s$ j& c0 Q- D$ s
(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
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7 F9 K1 N( X7 h H$ W(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
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- K! H; i4 n( a% n _(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
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(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。) x2 @* k6 H# l# s
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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。, ^& ?! f. T+ N8 C4 b s
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3、Orbitron应用3 @+ K5 T- Q9 I8 Y9 |
3 A0 \8 h" x6 C1 c3 z# A2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。7 `. g/ T/ s' i- _7 z
+ ~3 H% v) m/ T6 S/ e11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。
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6 D& J" S U" w4 J9 `3 G2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。7 I# g4 g4 y, i7 v& x
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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。# \& _' e% E! U7 q1 J$ d
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(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。
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11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
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11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。" D! d$ B( R# b7 A' D! m- C# s
; K% x: q! Q4 E$ R! A! Q" e
(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
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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。) \/ H* o$ K. S V
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ODTK轨道仿真器& w8 }' n! \- K6 B5 ]
0 S& ]/ D+ i* ]ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。" @/ w8 Z: L7 u
1 G' A" ]$ N* j7 n# g, ]ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。5 r, `9 t9 p% O. e: C
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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。
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1、ODTK功能:$ A) [# E F V5 w9 W1 R
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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。
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5 F) s" ?" X- O9 d7 ^/ fODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。1 t' l4 v L1 O; F% H
V5 E! [0 N# O. e+ _, o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。
2 s/ f4 s! y3 s7 a( I7 }- ]$ K6 J+ `: A- `) X! _0 ^
ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
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+ u: a# H. `$ n) O8 S) N2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:
) J6 u6 |6 t7 ^ p! h1 g
: x* j/ k+ z( e9 z7 }3 {6 j0 ~卫星轨道的误差;
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跟踪偏差和卫星位置;
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矫正卫星的校准参数;2 J7 w) V- f" @/ C0 J7 O
9 X+ F7 e" z1 [, P卫星运动的太空环境影响; D8 g: ~3 T+ ]5 ?
+ s5 s6 c% [4 m, M' R2 j/ J全球定位测量卫星轨道和时间;
6 e: {% ]7 C! v2 J7 r
4 l# s( t x1 P( ?& q+ K. z" P0 @' j全球定位测量卫星监视时间;1 [2 F" {& b, ~% a
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ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。6 g+ f" k! [ a
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5 q& @6 E9 g* {4 `. t. FStarCalc星图8 }) y* [1 L5 ^: B* U
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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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4 |7 }9 L# b; FStarCalc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。
6 U5 k" i# C% h, c" A' h5 @$ |3 e
, s: @% h; i4 \& A- iStarCalc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。* v/ S- R0 r2 {) w
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5 w- ~% L+ w6 h K/ x* t3 vStarCalc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;4 h/ v$ t* r2 N; s" R- j. @# _" D. M
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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;. p+ Q; t; p2 Y' s3 ?9 X" R
1 y0 H" {4 Q$ D% X! i3、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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i! i" C; B& M& F4、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;* N) K* A4 G. m
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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 x. k5 l9 B( K w8 T1 O
( b: ^- c1 c# N# Yurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |