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。- v' }) I% o& j5 ?2 s# Z# B* f# y
# ]% v o7 i0 I) t) V- J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。0 ~" G! n3 \ J% P0 V3 u
8 ^1 z1 U3 x! b( VSTK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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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。' x8 R( P, J! q/ V
& n* ?6 I% c# G& S2005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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% J- R4 Y- l8 m' ?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。. s8 F. v4 r9 O& J' q
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2、STK/PRO主要功能
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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。! u/ \( Q! T, L: B3 L' r( B' v5 R
. [; F Q! l2 s(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;0 _6 _" r, s* Z$ y: ]
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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;. m2 ?6 A8 E1 C8 C8 P8 A
% D P' |& I! x' P+ Y(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;! C! I; w, J: a: _6 ]
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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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(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 d9 W i2 C D% F7 S7 ^+ i
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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;2 H& W o6 ~2 E* w) ?( [/ N
$ V- `/ h' d+ W, ?0 z( @5 p(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;: G+ }0 F/ l. n& C5 r3 E5 L2 W
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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。
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: j- t5 v7 \; N; ?+ @, l: |7 rSTK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;$ ^2 C3 s/ d" m( F
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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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' s$ y$ g% ^! u: e5 [2 L(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。% M! \/ X4 ]( O6 O
# M9 V0 M4 g0 n& i6 R+ e3、STK/PRO特性
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" q# B0 ?' g6 U% L(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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(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;8 z; k* Z( N: N1 C9 A4 B9 V' V
6 o0 ~# W( [; h4 O I(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;/ F. R+ G% d% A3 V+ E) V
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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;
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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;
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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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0 a+ {; n2 E) |+ ~# |' U5 e# A(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: g7 l# ?( n( Y0 K( c; ?
& ]+ s, k2 j1 r. s; `3 x(1)基本模块。
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(2)分析模块。& S, x, k3 x3 n
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(3)综合数据模块。
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1 @ q) E/ p5 _9 p, m( m0 Q. @; F# L(4)扩展与接口。
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+ Y2 E+ I7 W( o; }. {2 Q8 _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。
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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。
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' O0 |0 d9 ~( V: ^# o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 ?! t+ @6 C. j
* q% h- J, t" @- J$ Y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。, J9 p# C, y6 K8 n) ?2 Y
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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" H: ~9 u# S, a9 h3 t2 ^
1 M1 G4 u# a1 V& tAGI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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: S3 t6 O8 R5 L' ~+ N0 }5 w2007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。# N l$ {6 {4 z6 m! l
5 W* J1 ~8 \# x: P; z: ]( O1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。/ M% Y) k4 l1 f% { F& w
! N6 _( m4 v& E; E. s$ t/ M1 k1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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) u: ] \! z, N l0 Q2 ?% mAGI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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2 ]- J* J! u1 l3 m) n E; n( T0 \" ?; y“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
) }! A# k+ p" c( P7 C
9 y& n4 b8 N: [( @3 K- o6 S“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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- e$ H& S( m( wASAT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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' a& m$ G( P# v4 F(2)时间:2007年6月15日
8 b0 X6 S3 b, k, }, ]7 a" E9 q$ t! \9 D0 [( x1 L
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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9 Z9 p: O& G7 Q8 ~. y# @) q# x# O狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。6 c5 n1 _ W) I7 n6 ]4 U
. l2 l- y/ i, f& u+ 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。
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6 h, t9 B$ d! V1 _' Z% U% lSATCAT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。4 E9 h; ^5 n! J8 K% r ?; G. Z" ^
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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。
# v9 H# W4 s, D8 z. j) H* F5 T5 ?& Z, g- @' J* k! j4 n
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。! X8 t. S( B% V
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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。: K: E% J3 C& |3 n* |/ F
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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。% L- I4 l% n, d$ K1 {+ v' n
/ n7 V8 X: r3 W9 ~3 B0 \( XNORAD跟踪系统( _8 N1 Y7 a3 A9 ^& h4 ~- R0 Z
$ V* J& M5 ]+ q/ e7 |7 \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。
* T$ L6 p, ^2 J2 i& `" [% E
, ~2 t0 I5 }" m! s: ~0 [+ z% GNORAD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)。/ ^1 X0 O& x7 i5 u; n
6 Y/ N x, G$ _& q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。2 N. v ?! o# n( K+ H% P
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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。 {. o$ R5 s9 ~9 u6 @
* M6 Y+ Z) u( g% |+ k' I* cNORAD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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0 R% e2 K' h* a: S! S1 NOrbitron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。$ m0 I6 L' n" Q" [" [
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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。
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* l+ F% @# d, P% k7 C. lOrbitron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 r& M& ?6 Z' S9 J5 O% @7 O: H: t
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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。& G' ^1 v# s: z( v* |4 L
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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;& u: e; X0 j c; ?' s/ A6 T3 g
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(2)全屏显示及简报模式显示;' y% ^. C% P1 f* N2 H
0 B) |% A( C" Y [" B0 S* y(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;7 a! ?0 R- R: t2 ?
. q i" e. A$ M( @0 ?3 O/ t(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;) M( Z* n8 V* A/ \% B# t! u# s
2 Y% o1 f6 h/ w3 K! z8 F
(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);; l8 P- K, F' w6 R) Q( s' [2 T
7 c' s9 c+ Q5 `; a' F5 S(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;
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(7)内置一个屏幕保护程序;# e5 T5 F2 T; _% J1 V" m
; k/ w7 ^0 x/ f& [% F
2、Orbitron特性
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1 U$ b/ l- h3 T: c: ](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;- a Y" K: r. o0 f
3 T( s: L8 d7 ~(3)能同时追踪全部卫星;4 \* `, `7 I7 N3 I/ V
1 i+ t8 ]- t+ W, |2 Y- H3 j(4)追踪太阳和月亮;" j7 G! O9 o, R
E! N0 G: l' p, J' c) t4 S# E* _
(5)卫星轨道运行信息;
( X F% Z' T1 V7 Y) Q& n" |7 K, }! F! |$ {
(6)全球城市数据库;9 i3 T- |) T9 y0 o8 ^
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(7)卫星频率数据库;% c. a7 S, \; m* F- q7 |
5 Q) @& p ]3 _$ o- W(8)雷达扫描卫星;3 w% M- W6 K- T" D# ]& l9 q+ b2 D1 e1 ^2 c
7 ]9 D4 H7 e2 L$ [* k. n0 _(9)支持多国语言;
# J1 |( w; W4 @5 V9 l3 `6 U1 d
* Q7 |* o5 ^1 ^1 x# F(10)支持来自640*480的荧屏协议;7 E' R d( J8 E& c5 h
3 W* ^0 `+ G& A+ \6 X4 I, x9 L# G7 [(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
4 O' n. C+ r& g! x6 P- i, B& V0 {; U1 \) d1 B
(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
. C. R. M% q9 B( |. n8 y
! d- [2 E/ B" | Z$ ]7 H(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
0 q# W% U) H& G0 M5 ?+ l P3 @% V
( r$ t# J! T: @) Q2 z1 ]! s7 Q4 D3 }(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。
( M- u, y4 f8 Y3 h* }
! v& s$ k) `& M/ p4 l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。8 D: v2 W5 ~" Z1 o) L5 ^, \# i
: c. W; J) j! y7 m! V: a, y3、Orbitron应用 B1 C" y- p7 P4 O+ F4 U6 w
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2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
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' f! f& q u5 j11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。
$ Z( |& J# c7 k0 t( I6 _/ V! _9 `, n( J$ Y" I7 D- ~2 F
2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。. U+ q5 k! W. W$ v8 M$ |4 s% n
. e; }! C9 K5 m1 S2 S. O* S2006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。$ v* p$ K0 b+ U6 ]/ D3 r
- l5 j; q' |5 n5 ~" @6 u' L
(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。
3 m d, N4 _( G q
. q& I" d% ?5 s0 F- j11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
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1 @+ v/ k- U" ?11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。* K# I N' d* \& }9 s& G( E8 B
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(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。' l* J- U3 Z6 `( e+ w: H( Z+ W
- z3 y* V3 g2 R4 ~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。
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" V. y* e3 T' }. ~ODTK轨道仿真器
( O8 d5 z& b9 t# I$ g( {! u: K& L" b! q# J5 V/ e; N
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
: W- P, }! D% l! [ k/ F( I& g
8 i- a: Y0 V: g+ IODTK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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# U2 U h8 Z6 V: k# XODTK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。
* h7 T: L, h+ {/ s' q" v* g, `/ ]' E% _$ ?& q0 C2 c
1、ODTK功能:" x9 j1 x" Q0 m1 a* c
) K1 t! ]$ d, b1 a' Y
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。
9 t4 h* H" E( f5 x0 G1 H4 N4 L8 P0 `: e1 a! J1 S
ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。! C( _( g4 B) }4 H
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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。
/ O* D$ z4 m O! {8 ]# F
- ` y d* ~/ L" D" a# L; x. tODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
) Z( o4 ~9 `3 L" c i& q7 y* X9 ?7 R7 Y4 l* R
2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:
- P6 e% g% V$ w& k4 w0 v4 P* k. L# `* @% `: I
卫星轨道的误差;0 Z* @2 C3 S1 _! E/ |2 C
5 D, C3 `7 G7 ^6 a+ ]1 J2 g
跟踪偏差和卫星位置;+ c8 J5 e' Y. M
1 C0 p% m: H% ^/ j# n% n6 W
矫正卫星的校准参数;* l- B. h- W2 \7 e. F# f
2 b$ O5 g7 \$ t x0 t7 W卫星运动的太空环境影响;: ]3 b/ o/ Q. C8 Z
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全球定位测量卫星轨道和时间;
" T3 Z8 j# u/ @' c" r" N
- P* T5 c' }- G全球定位测量卫星监视时间;
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7 H0 B* I4 K8 g( u, C8 X( g1 n2 cODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
5 q1 B$ F6 u( e+ @" i# Q/ K* p& ^3 s! [: h) a
( y$ A3 K& E$ E7 M3 W( v. U' q$ n
" ^6 {# i. B3 v/ X& B0 yStarCalc星图
* B/ V7 S1 y" w' L6 s5 K- P: f2 l+ \) m! i1 d
StarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。
* t: u& m# A, O$ D: L2 u4 P1 t6 B6 C+ ]9 v+ ^- H, g
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 ?. G5 ~+ x& e0 p* Z7 n
0 A6 s: t0 {) c6 F2 E! kStarCalc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' T" a( H3 Z
( b) I& E! l. w/ \% O2 F, j2 r5 Q9 b1 v! f: r
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StarCalc星图功能- y' i$ H0 {6 \' n: f
3 F8 ?7 ?; r: O% M6 Z$ h6 Z
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; A. R1 r& s& ~$ E( S% q; x
6 L; \# b5 I M/ f5 Q4 ~3 }( u
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;
3 L A# |) X/ E+ {' ?1 S' ?8 P9 ]0 g0 o
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;3 ]& j0 ]& q# y w$ o+ v
$ G6 e- B% ]8 A9 u6 b8 t7 V7 E, k; u4、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;/ g* S1 d$ Y+ 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。
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7 S' T# b9 J) g" R$ ]url:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |