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发表于 2010-3-5 10:12:58
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卫星工具集分析软件1 e( g6 N5 i# [4 |( Z8 N
u; v% c3 a# b$ C1、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。
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: |3 o# w# m6 _) c" O3 u }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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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。' V) |7 M y3 H' U+ j
% P6 Q# y8 ]6 \2 V, r, v1 ESTK/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。( T/ y* m* X0 P# J
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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。* B) F" j* j0 D* [
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2、STK/PRO主要功能2 o. r N' J" b
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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。$ a/ s" U4 L/ ^3 t9 t* a, G- {
# [7 {+ @+ P4 g2 ]( N5 w1 L7 Z(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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6 W0 X- Z3 v$ J9 s6 S* h' C: T(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;7 g0 k* ?0 Y* ?8 q, F( M! r
& e) ^; W: q, h+ I1 u z! ^) 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;
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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;
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- `( W8 _! n2 p2 o6 F/ T(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;
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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;
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$ E7 b) j- m1 h& L7 {4 F0 J(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。) W2 \- c! J% E$ 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;# S. y& n" n1 Y6 r' C! E
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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;4 [) U* y) U" W/ [; V
% ]% u- A) F" K% ?+ H7 {* p! p(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。9 T6 Q' f$ `- R( x
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3、STK/PRO特性5 D5 G# m% k- J5 I
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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;
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/ e, k) r5 }# g2 Z) c$ K(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;# y8 |! w7 q1 P$ X6 c
9 B/ I8 W$ h# {+ I7 I$ |(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;: H5 V2 u9 T% T
/ K5 A1 J# v: @6 w(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;( W4 F+ O1 ~4 [, e9 J7 s
% Q- m9 v* v* M7 i(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;# ]; e- d4 _6 ?6 C+ N; x+ |- y& H# l9 [
# L( V# {& r. \. B# r) o. I(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;4 ]0 s% L+ D! W x8 m; G2 X
; i: @+ h8 T) J6 l(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;/ F) d1 |8 c' l5 N2 O7 g8 ]
" b8 z U( ?: ~(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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* T2 q, B; p+ a- i4、STK模块
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(1)基本模块。
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(2)分析模块。
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(3)综合数据模块。
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1 e( B' u' f- }* V% E( n/ f(4)扩展与接口。* x/ V0 H0 Y1 r6 ?! Q. G W/ |, ?: ~
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7 G/ k% I* T1 ]9 \+ q+ Y5 XAGI卫星星历
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1、AGI卫星星历9 G! V% \$ C X6 N$ N8 K/ J
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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。. O3 w; I0 V4 Y7 I8 U, E
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AGI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。6 _" A7 P) l- }
& B0 L- w# K, J* h
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》。
8 u# D! C: H. w+ S
! a6 z& C" B @6 W3 |) h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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, `- u/ j( W: tAGI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。4 j1 ~* A# J2 N- F+ [0 b* k
0 Y- b! g' y6 v/ d2、AGI软件应用
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/ |7 J% q4 i, r8 q0 Z5 oAGI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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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。5 S$ f0 ^2 y" ]1 G
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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。# J; U* {& N1 X L
5 m7 \: i/ ~, Q/ h$ s) b0 v1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。) Y& @6 W/ A: G) @- u/ o; R
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AGI的测试:
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(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。
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! U% n4 O' {9 A6 t/ r8 @1 f0 u“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。
# I" e0 R2 `; U
w) h6 V3 f$ E! L" v; S, B( r3 pASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。. I% f4 n, X2 ^4 G
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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。$ w0 |( R* ~7 J
4 r- h/ _% Q. ~
狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。
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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。- |- Y" g, ?' f3 b2 \7 b2 j
l* H/ ~ c- eSATCAT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。0 c* [& P' r& V: P* x
1 A& K$ o' C' |5 \
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。) Q, o4 _4 T' {- k4 N }, C* |
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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。8 n, \0 x2 j W9 f5 o
, [0 Z( ? E0 r" C4 z( m$ g! h F“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。
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a( Y7 h( ?9 ?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。 ]$ Q$ ]: W/ v; }) _
! W9 y* s3 H9 U: _/ s# bNORAD跟踪系统
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, F& A3 @ j, _6 M7 I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)。# b. W2 A0 O% g9 K
2 W5 c5 E4 W- w) d2 B) 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。
, q! E& Q5 I2 C F$ j2 l$ ]# a4 \
2 d3 m& k: a/ S# u1 _# Y1996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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& B* E. @9 z3 x6 [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。4 n6 _3 J2 s$ K2 {" Z
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Orbitron卫星运行轨道计算软件
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( I5 b- q$ F7 I* e2 n z3 g! aOrbitron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 N7 G# Q7 u1 O! r1 {6 R% ^
v- ^8 M$ @ m) ^% hOrbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。: ^# B5 E+ p$ b
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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。6 F8 _1 W% |4 c2 Z7 x* W) f
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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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, c% b9 V- I( d* Z% x2 u; d1、Orbitron主要功能3 b/ k# m2 F" q' r
/ T, m+ q5 U) A7 [) ?! ]1 V& s6 _(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;4 h2 x2 S0 V& [" m: O
, M. L; r/ q5 C+ ^# H k% Q% n- i0 }(2)全屏显示及简报模式显示;
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; O( k0 z! i; k(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;% |- {% y* {2 ]7 ]& p3 w0 Y
2 c5 K% B, K; x' h! C(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;0 e7 C: B) G/ h) G" Z7 K
) A+ B- Z b! n, H(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);1 m6 j& V4 M3 Y0 b& m8 G5 _
3 m0 y9 E& c. F1 B$ C(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;- _ Q- v! g& P
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(7)内置一个屏幕保护程序;6 ^( b9 f7 Q- e! s- r7 J/ h
! y* M0 u# d2 v0 Y2、Orbitron特性8 S' m' Q% v3 W! u3 }
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;1 ~, ^ U7 |: u
/ ~# X4 x- y, }. h5 H7 T(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
/ ?! z O9 z" \) q4 V" u2 F7 _: C2 h
(3)能同时追踪全部卫星;
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& v) _# ^8 b# L) B; r, B(4)追踪太阳和月亮;& J/ U+ B2 a5 e% {, K5 }4 B1 y
3 H1 \* H% N+ n! L. \* X(5)卫星轨道运行信息;
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(6)全球城市数据库;( M: _2 e1 z# S& k3 w) r: \ C
: h7 y$ j5 b5 D+ \(7)卫星频率数据库;
3 M( G2 E; }) o) g* M
K$ C0 N2 Z" `# J(8)雷达扫描卫星;4 ]& M& I9 X/ h' q4 q/ m4 h
6 |, M0 E9 ^6 @" A
(9)支持多国语言;! s% N! L1 [. x% n8 M* r( A
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(10)支持来自640*480的荧屏协议;
1 A+ u5 p! o* n; ~
# M7 z$ ^9 N$ D+ q2 h0 K. M(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
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: B4 M1 ^0 l4 a1 S6 R(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;! T; w/ w' L* V9 ?- B4 t
/ x& a) M. k0 B(13)英特网TLE updater,经由HTTP;+ R+ C& c4 x! Q4 n7 \; @2 ~
, `& r8 m4 t* W(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。1 V+ Z4 }, l; D( M4 n8 b
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为了追踪卫星软件精确地工作,应定期更新TLE资料。对于绕轨道运行的卫星(高度少于500千米)TLE数据的低点应该几天更新一次;对于比较高的轨道,每几星期更新TLE。以保证时间同步、卫星位置的精确坐标,尽可能接近真正的时间、轨道的定位和预测。
6 h3 V0 f; Q9 W8 j5 }/ m7 ]2 o! m4 X$ ~3 O( H$ N7 K# T$ d
3、Orbitron应用7 Q( c3 r) q, S7 h2 c
. B0 i. A. ~2 E4 T( ?' s
2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
, W% M4 B' l' B- ?# h. _
6 o1 @9 I2 L: S9 B% U11月7日,鑫诺2号发射升空第10天。太阳能主电池板没有打开,部分天线亦未能打开,全功能通信控制指令不能正常执行。
; m c* Z9 ?8 m1 ~4 V
/ |& X4 X9 x: m; Y- m) H" D, c2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。$ m/ ]/ H3 \9 z- O+ o+ ^
8 b* r2 Z4 w- [1 N% Z; y$ Y
2006年11月19日,卫星经过20天的飞行,仍在预定轨道东经92.2°附近。Orbitron可帮助我们观察鑫诺2号卫星在预定轨道的运行情况。
8 O l: b$ s# Y& @0 V8 H6 E
2 |% V% K8 \: L- q5 U& x- n! _& c(1)2006年11月19日21时,启动Orbitron。Orbitron定位在中国北京计算、观测鑫诺2号卫星。
5 q6 w2 s. k) S+ D/ R% U- g; Q8 u, Y; S7 f3 D3 l. R
11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
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11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。* l6 x' M* j* i7 A- M( L
0 |& y, K3 D& j- Q(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。; B7 G M, b( k) r7 M2 A/ B: |) s- g
9 a( N! E& u% u6 j11月19日21:32:48时的雷达扫描图:鑫诺2号卫星与月球、太阳的关系参数。' f. A& [# @. K
7 o' Q$ t& ] t( C$ z. EODTK轨道仿真器$ v$ \/ y. P. B& w7 ~4 D+ z
* z# Y2 S1 M- p) [8 B* e( I
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。( q$ y, \) [6 n9 q7 U# L% N
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ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
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1 j' _9 R' k/ f S- V) AODTK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:
* w. O: b0 \- p& o2 G
9 m- J c) L" Z5 x( |" m5 a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。' v/ L( Y3 P P
* w+ n# o3 h- B( f* K" H5 i
ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。" D; R1 R: l$ t R" M1 C1 X" U
: X% \, w/ v6 r* L! w& R
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。
$ a' `" P$ [$ y8 N; ]1 \- m
' H# `: P/ T4 ]) \# W2 X$ s& tODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。1 E+ c+ Q7 B; K$ i6 b& t8 j9 E8 ^$ N
- N! A; i# b, h" k. Q7 ]4 j p2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:
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7 Z. m& l+ S, y卫星轨道的误差;$ p* x0 I: A# K# X$ V; m# Y
6 I; S1 {+ v; o, F& v跟踪偏差和卫星位置;
4 G8 P$ W8 L8 ~* l& @8 ^- @8 ~9 h' |* Z' k& O
矫正卫星的校准参数;6 ?7 c+ v7 h1 C1 {
, o, l E4 Y: m. g卫星运动的太空环境影响;
- C$ G4 B4 k* _) i! Q6 d- {5 T9 V, @# n! x* S, D" e" y( y E
全球定位测量卫星轨道和时间;2 Q9 l5 n1 E8 J$ z( _* Z
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全球定位测量卫星监视时间;
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( ?, j5 j; `" `% W0 lODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
% i5 i0 E8 X2 K1 K" E* z P$ [, t; J2 G6 U" ~: m) d( {+ f, H
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/ E7 i' Q$ S+ K0 ?( z0 }) FStarCalc星图9 ]1 J! e, L' N! m" r6 x }5 B
2 ]3 C- Z( n# T- k% SStarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。9 A1 d! ?. Y8 p- d
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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。
9 ~! b% e; u; O- r6 H1 @+ o: s$ \( E" g6 m1 I& t
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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StarCalc星图功能% I% d. n' l! O$ G2 W( N2 W
5 ^# S6 D, J& |+ Y0 w8 R( K1、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;, u }* b( x1 w( f
9 u% F7 N1 f3 x2、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;- M8 D0 y4 U$ M
$ O1 I% k; B8 N8 O) f; i& ~; S, a
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;
4 o& M8 x5 U/ g: }, ? J4 F3 L R2 ]! [% s- W3 ^# f O; _
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;7 B" X' a. y9 p9 X1 Z
& u/ D S& Y; p% I5 A* D( f
5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。: L% H; a7 r: Z( Y0 |+ i# V
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url:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |
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