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。) I" z( X0 f5 k9 r5 v$ x1 F
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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。 J- v* H9 X4 b6 U \' |2 B) N& z
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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。" U2 r+ J3 X a# `
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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。4 I4 F) w2 h8 E1 U2 P. n
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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。8 q* q. ~+ R: x7 U# e5 L$ s
( e" t( z. c5 n5 G0 A2005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。9 f: C/ @# t1 _. x+ z
2 c' ?$ c' [9 w6 F+ {: ]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。( u" H2 g4 y8 @0 Q5 |1 G4 G
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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。
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5 H9 `* }) S6 x2 U) b9 m(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;2 J5 V8 F! _7 ^+ F6 G9 t/ @1 s
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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;9 Q# x6 e! [- n% J
. e6 `' Z" L+ h! N& W(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;6 j5 h; C* r- j3 _* t% I3 G# h1 ]+ p
4 J( `2 w. Y0 s1 v9 o6 B1 n$ N(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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- ~! L* N- k. y1 T; N(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;' [, \: I" M/ _2 l* f! m
L s1 b! J% z7 F/ t(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;: k: X1 y* g# L( M, h
! {2 F- y, S1 H0 A, h6 Z$ Y/ V0 S; y
(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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! ?6 O- ?& B0 q1 p# ]( O9 i/ _(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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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;9 F$ ~, m, Q( x2 p# 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; p. [0 O2 f) t C
1 W. o5 j! J( }3 t(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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: [. t+ ]4 i0 @' s! w% U" A0 a3、STK/PRO特性% b5 _0 ~6 L6 `" Y# T3 R. z
8 n+ V: ]( e6 J* y(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;+ |% x1 o' R+ e* d5 y- M) G
! I( a( c3 s) B; [
(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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' V( K8 I) n+ T+ B(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;" @3 D) S" `. }8 X5 h
- {% |3 @7 s; X* Y& K, Y; u1 C(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;
: i! V2 I' w( ~/ }" m6 b5 a, `2 w
8 \. x( c5 @( f8 H8 ?# F(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;* z. E2 O" K7 l8 u2 Z+ R
4 h- U! Z s& g1 @(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;
) Q% U V3 O# C+ p) i
. v+ Z7 X6 h! U(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;* ]* x, h( e0 U7 ^5 n0 w
; O. e) e5 ]1 i2 V- k* t(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。4 W7 E' K) w! d' Z
1 K- T$ b; {, T; k% w8 t% O
4、STK模块; s3 h* j% c8 y" W( t
2 ]5 m6 x' t( h2 q(1)基本模块。3 @4 D1 I( J8 ]- ~- ]# j* ?
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(2)分析模块。+ u8 K& ]. ]) u8 k6 r3 v; z
) a2 N" h* m: _: b- d" `(3)综合数据模块。
+ a/ @5 O% r0 K+ j
- ^) X# c$ l8 V% |( r0 j0 a& N! [(4)扩展与接口。6 }1 J7 W4 b& i k' K0 ~/ N( W% @
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AGI卫星星历6 O2 C# y0 k9 P4 ]/ C! d4 g
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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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+ m1 z, F- B* b" E: JAGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。! f2 k) z0 s1 ~. E5 ?( u/ w" W, M5 q1 r
7 Y$ R! z% t2 U* |5 l I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。* {0 k4 c+ E$ A0 {8 L# c
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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。
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0 b8 {' c9 q, @* n/ s. 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。# m5 f2 }6 X- q8 G. \1 b# n
# o" ] ^& S, a. B- e: @( j, ~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。
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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。* Q2 Q! A8 y/ d- ]. F
/ [# ^+ a$ y9 j4 a0 a1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。" f' c C( ?( l* v
# P k# E: r! c& D8 x1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。7 [. X9 Y) J. y, ~
+ c$ |% O( I9 qAGI的测试:9 z" Z& P; B5 ^9 `+ a
5 p1 o, X7 t2 G9 T+ a(1)时间:2007年1月11日到1月12日。! z6 l$ m- B2 t6 }! B/ M
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“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。
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) A3 e/ @: ]" G9 \1 c; ?9 v) sASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。8 K7 A4 k _ U Z2 v$ n# q& ?; X
: v0 j. O) p8 l( T(2)时间:2007年6月15日
) I8 k. k- y9 r& I7 |) W' |1 ?/ _6 Q6 O2 K2 O/ `
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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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。4 ~3 {9 p l4 S9 A. P/ K% Q0 E
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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。* Z0 D ~3 L- P) b. m3 T
, d# c+ f7 r, u/ f& Q# F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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7 T. b4 U( h% s6 A0 a! G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。/ `& J* N0 D) U+ H1 ^5 ^; q
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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。
7 v3 ~9 q) @9 j4 r1 |; e# q' V
7 C; B: B @9 j4 r9 r2007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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- x7 t$ ]: r1 j5 Y% g2 ?; nNORAD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。+ h; b: d8 o2 l+ O% \$ S
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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)。' z' E0 u# e6 O3 \2 ~4 H$ c/ ~7 g2 ~
( t8 D+ o3 Z4 [; I7 ^' Q3 `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。% E) {# w6 G2 }
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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。: w7 x4 ]5 w: z4 ~8 t& v, j7 T
! }8 W, ^; p, PNORAD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。1 N; t% Z2 w) L9 D A
/ Q5 v! A( t' A7 {! v4 E8 a- WOrbitron卫星运行轨道计算软件, {2 D {2 D `' @2 Z5 N
; H& Y7 F" e+ I) q. ]: g2 h6 P: V! cOrbitron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。9 h2 @! b' c% {& k' e' o. l3 ~
9 I$ G1 o+ e" ]& U3 l
Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。
}) X! i7 F! Y4 [
s9 o2 P; F5 }0 p4 t4 GOrbitron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。2 v5 d$ v8 H- X0 I
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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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3 c2 f+ ?' Q/ V. m" d+ H1、Orbitron主要功能! [! W" t2 A7 g% ]
! n+ |7 e. J. O(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;4 q g2 Q/ Y- A
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(2)全屏显示及简报模式显示;9 g* a4 G8 Y) z( _
1 H) _0 [1 E( N& @(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;
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0 `$ J) y1 _$ Q( m(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;
4 Y) K2 R; C# w& M: _ |. W( a6 N7 E! @- w! v7 K% k, X4 K" `
(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;2 t6 L8 ]. ?' \" Q5 W i
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(7)内置一个屏幕保护程序;
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2、Orbitron特性
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;
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" B$ o& K' \" U# v6 ?: h% y(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;4 \ u+ ?5 w" K5 v9 J, R
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(3)能同时追踪全部卫星;% }) V4 `! b2 B% Z2 H6 x
, V5 l+ f( L2 H, N& z1 o) y( S/ ^(4)追踪太阳和月亮;
; G4 j( V T+ }1 ^( p- U) M- H
. B& R) z: Z; E. e7 H1 I- O0 d(5)卫星轨道运行信息;
+ Z' D: \3 I' c, ?! D' x2 e/ f# `
(6)全球城市数据库;
% r9 G# c7 e& t- D
2 l8 i, q- U! Y8 `(7)卫星频率数据库;
: R; R: x g$ M3 j8 U* _6 U; W+ B% w( \7 h' ]0 T
(8)雷达扫描卫星;
0 N# b' Y1 ~8 n6 J/ j, T
$ b" e% v! M$ t(9)支持多国语言;( h1 D1 N9 x2 f8 O3 f" D$ t: e
! B7 G' a" |/ Z. b7 ~
(10)支持来自640*480的荧屏协议;
; ^. K- h1 V% e. [* U# w6 B! B8 w6 q) B- Q2 p( _% W2 Z3 r
(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
6 {5 t, C* F6 T6 ~
- P2 ~2 p& z! T: \- {(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;+ [/ D: O# X* }( Q% G
, Z) g! L6 J: G(13)英特网TLE updater,经由HTTP;' ~8 V1 z( w- a
! D2 {! V, l0 ~7 e C(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。$ S) w! ]% E" {6 T& ^0 ?
. F% ?. W0 s: U* f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。
* B: x. z. T- z6 H' l" I; s$ }: W$ {
3、Orbitron应用
4 |" r, b# |8 \3 i
! |, R5 y7 N; _# Q" f/ O( }2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。5 q7 I; y$ a% }- C9 N
* [8 `$ r2 M, N/ {* ?! T. b
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。
) n! f" R$ N5 H$ X
. N$ c/ t% u1 K7 |2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。
4 C" k6 O9 ?' P7 m
3 X$ Y' E4 v7 T" C( I# g. Z2006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。3 _7 n. [/ q5 S" @' m+ c$ x
' \0 [* [, K# L! k
(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。& w0 Y0 s# b* F! {2 Q( U+ [
$ [) o; N' I9 Q1 I' G/ x2 {
11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。. e9 J$ f& d( r3 C/ e
; A5 P0 g( n* l5 N8 z7 V
11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。
" q/ F3 f% L" t, g/ e) U* m, K6 } Z/ x* H! I) o/ Z+ I# _8 m
(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。/ x' Q. |2 a4 H6 B+ u
7 f8 ?& ?, ]+ s5 M4 X6 B11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。. T( L' r' I- D9 y; W( \
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ODTK轨道仿真器, A* \# r' L n, y0 f7 R2 D7 g
. b* L* [" Z! F5 j1 RODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。. O. X. _: M( V& U) t
0 k* L0 r: x: y& V3 u' V0 QODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
) X9 K. |3 K* K5 J- M- Z. C
2 h0 S0 s9 O( q8 P5 S8 [* NODTK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。8 u n% I- S- h: K/ l4 F
# _) Z. m7 |- ?2 K0 \+ x% ~
1、ODTK功能:
& w3 B" E# {* Y0 o" g% q
/ S, {* y" k9 B) C2 X2 x$ W; W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。+ d1 m" ^4 o: ~+ p6 W; ]
& x* y9 `' Q$ }1 g- ^
ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。& p( Z: W8 m; e7 M# v
7 |2 K+ a) o. _! ~2 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。
9 j: Y, \" M+ J1 t
. L% J- o `- o2 t2 {. k) IODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
# k# B) A9 L# [- J2 u
- m6 A! K( S% x; l* H# ]2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:# _6 W4 v+ f/ X+ {# m
6 [. x9 U+ [0 S1 \. Q卫星轨道的误差;
3 y# R c k( g6 m; W2 C! V) L6 V4 r9 N% x ]" W% X
跟踪偏差和卫星位置;
6 m/ M. V& D( N" P* @( w8 x s2 w/ q1 d' G
矫正卫星的校准参数;3 i# p5 R# I5 a) ~
F$ D- b# T- u, q1 o( h卫星运动的太空环境影响;. v# F$ h: B9 i) v" D9 x4 Q7 b5 T/ O
3 {6 J. F$ @2 W! ~! K: O: a
全球定位测量卫星轨道和时间;
8 U4 N) n- |& x2 E: e4 U: V2 M" Y' Z
全球定位测量卫星监视时间;
$ y9 N& j3 Y7 Z( N
6 ]9 N. H& I) T* iODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。 M5 e" ~3 V9 S7 f+ b* p
, x$ Q/ T& C" V& z$ w4 B
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" {% G1 Z3 g) y- `" `2 U, ?StarCalc星图
$ d2 j: ^' O, E% w" u! G
9 i: b2 M+ l- x0 ZStarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。+ m6 \4 U# }# u; X% y' P3 v
8 j3 o5 a/ }6 {2 B0 t
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。
) m9 B: y; {. \3 x3 p) y3 X9 s# k5 S/ ~- ~: _
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。0 y! M) M- w" C
7 m; I E) l9 B6 |8 L6 L& H' _! _& c) ]0 l
3 g3 S; S; w% sStarCalc星图功能7 _. b" e# B1 L3 _' b, _; A! p' M7 M
5 t7 {) p' `: \/ [6 A' O0 ~& V: P1、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;
# k3 B! s7 v5 V# w* h! m: \6 F% F& F$ ~2 m
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;( F' H* ]: T: \. o, b; k
9 C+ O5 W' W( X: V( l
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;, b: ^4 ~9 T7 G8 _ h
; N, x) Z2 [. x+ w& E
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;
, s, ~- H9 a4 s& Z9 W0 G+ a& S
0 p7 D9 h% ^0 ^$ \3 u g5、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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6 |2 w2 H& k, r4 n0 o+ A2 ^6 Curl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |