卫星工具集分析软件
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5 z3 @4 z l5 a) U1、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。' r' [+ |( R' D) u9 k2 b
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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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" h3 o) A, [3 A/ ~% C4 b& TSTK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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7 ]; F5 D+ S( i0 JSTK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。% z7 w$ R0 [, N" |* F
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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。
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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。
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6 B! e0 l9 C( NSTK/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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/ t5 F# v: d" v. j1 b! W: m2、STK/PRO主要功能
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) B# X5 O& _7 P7 T7 L5 \8 J9 RSTK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, r. e* M1 t/ O
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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;/ |% X( s. x( B. l. |' \+ t! W
# E8 d. k; z4 z _) ]3 e H/ j- k(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;' i8 E( r1 |- y
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(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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' {) ^" }' w2 B1 f7 d+ a0 J(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;$ p9 V* o" Q2 M' R1 n
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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;! W1 h6 T$ K, W- ^; t' k
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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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" H% l# H. `1 B$ |# 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 v% i* S! i' ^$ M
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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 z4 i F4 Y. J$ J
1 E+ k3 Q9 f2 ?3 k(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;, K( b$ J. o6 X. K3 f
2 x# @' x0 \, W(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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9 W& F# I: |. _/ u7 D) y3、STK/PRO特性* s+ t* k( h8 g% z2 Q* {! F
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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;/ G/ `) L# j. T
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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;8 n8 a* D1 c# x+ x2 j$ k
: U0 J! l/ u1 y) t" C7 H(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;; c/ ?% p" w S# ?- v9 ], A
9 I' v9 F; m) a6 o9 u0 l(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;
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/ O6 P' V' B% z; m7 Z+ F/ _; G(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;8 r; e b3 f# G# A# A) F
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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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: L2 o5 k1 F. C3 P) a% k( g d(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;6 F3 d7 D$ ?0 l, Q
6 p5 t$ i+ l3 G0 a6 c. R(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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+ X4 \! {+ ]- {. Y- Q4、STK模块: \! c1 G/ C* g$ _9 a
$ S" \9 N0 b0 Z3 l1 |/ v' D$ U0 Y+ J(1)基本模块。1 a& l+ V% u$ ^! |
9 \! ~6 b. j" h3 |(2)分析模块。
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(3)综合数据模块。
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2 @. I: o$ ?, T% b(4)扩展与接口。. k- P8 K6 T8 X7 E
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6 @" }% G/ B2 v R% E. JAGI卫星星历3 T S6 N1 L" W4 l
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1、AGI卫星星历2 ]" ]8 h* Q5 Z- o
7 O" f5 @: Z2 Q, z% r. v* Z. sAGI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。* q6 G+ F! C0 X5 C
. p! F7 }& S5 Z0 ^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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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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2 U$ z0 {% e# s' q: Q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。" \! Z6 j) x0 ~: t- C8 L- n4 s
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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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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。
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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。: p4 q* {6 X& m" P- c
- X+ E* `8 x! p7 s$ r1 BAGI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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5 _; q0 H5 X# e4 @! g- a4 p8 m“风云”1C被攻击前5分钟的情况。& r, V3 | \, U
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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。. v0 M" P# @( h. D
) E1 |0 X9 p/ KASAT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( E _1 F. r v4 e2 I3 d" d3 b& s
. h; X4 ?! d. B" h( m* SAGI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)。" q) E- n( D& Q! m% U
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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。$ b* M2 p5 \2 b, u- ^' `9 h
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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。' S8 H: D7 e: X/ ~7 ^% B. R. V
0 W8 D) p' E$ [0 q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。
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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。. _# E- a7 }+ m6 ~! k2 L5 ?8 C
. D* F6 r' c5 h4 m, v5 f; A' q9 V2007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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NORAD跟踪系统1 M1 `* l: \2 M% O
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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。
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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)。
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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。; z! v1 ^ k& [3 w! N: S) a
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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。: w9 R) [# u( J6 L# v8 Y7 Z
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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。8 Z; |3 x) K' E! H0 F4 L/ S
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Orbitron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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& K6 Q) C# H! z& ]+ |Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。
3 s- X* Z; l, W) M; Q R1 d; `$ s
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。! H, V+ Y- B7 `
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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
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8 h; x4 z( |0 p(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;: r+ L5 d$ X. x( x5 t* X* g
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(2)全屏显示及简报模式显示;; A0 \. o, d. y4 s9 |
% l* k# d; v, Y5 D% h! q(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;
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(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;8 i3 z6 q7 u9 ]% s) v& [
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(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;
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, h( y3 ^* {2 a6 m, o(7)内置一个屏幕保护程序;
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2、Orbitron特性( j5 U8 f2 a% }5 @, n
7 l8 M6 v, K9 y0 g4 ^! c(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;' ~. a7 v: @. z; B) ^6 j
" x6 w. F! ^0 ~" {+ A7 l+ U(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
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(3)能同时追踪全部卫星; f* v$ f1 D& H O* a
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(4)追踪太阳和月亮;
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(5)卫星轨道运行信息;4 _0 |& w' _! F9 S
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(6)全球城市数据库;: F( i" m* \& J
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(7)卫星频率数据库;
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' D8 U7 a, `0 j. N6 j(8)雷达扫描卫星;( C2 p3 d6 H# e! x& w; U
4 Q% T0 f5 ?" a* X/ i8 Z2 h(9)支持多国语言;& X5 M* M+ g; S9 t4 P& H$ k- Z
+ o& z; \. P! E- z(10)支持来自640*480的荧屏协议;
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(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
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(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;7 M' p4 j E O8 I4 D% P
3 @1 z( Y9 A' ^1 H
(13)英特网TLE updater,经由HTTP;2 @6 b3 B- R' I6 K( [" f
( Q# G; ]! H& m
(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。+ _5 z% q+ l# b. y0 e4 {- [. K/ r
( y6 S8 J8 h- X G; v" D3、Orbitron应用4 V; r; r' Z& O" i
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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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3 N' ^& B& W( r9 K7 F- x11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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9 k1 J2 W1 e( `9 v0 Q- L' j5 O2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。. b8 N o( I) n4 R/ I5 _* F. H
I$ p: x! B! U9 Q X2 o/ O2006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。
2 }$ H& P% T0 z8 Y; v! s* c& M
z; `5 T1 S+ t5 K8 h. r( ~(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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4 a' W6 G) d' X6 O, H11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。; a. w7 q- M; A
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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。5 r8 R8 ^$ d: b5 |
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(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。% @7 F/ i- H, E9 n
' L5 ~4 h2 d5 Y2 B1 `ODTK轨道仿真器: `" B3 ?! _' @) r7 P: W
1 [# u# H0 F9 h, Z3 ~/ mODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。& i2 p5 N. [ t
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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。1 ?7 A5 g% M" f# r) l( u! Q+ S
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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。7 V- c' `$ d* x
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1、ODTK功能:- T7 l; v4 M% c! K* a* c
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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。- C# I# D. k4 j6 e/ t
/ @" e+ @2 i0 g" hODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。1 a. v- L# U- V) N0 M
8 H# }9 S* a2 K: j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。; u$ |+ a( l# P; X+ u3 e9 }
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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。
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2、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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卫星轨道的误差;
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1 P5 l4 y6 y O2 a4 O# ?跟踪偏差和卫星位置;
: }4 U d1 Y( D. C& m. I8 g
) ~" r0 D& @9 B- S矫正卫星的校准参数;
) }4 \- z$ z' V- O& o+ D* a) O- H2 z' s$ k( m6 D/ v( T
卫星运动的太空环境影响;
# L2 C+ H/ F3 Q% I7 G
, y3 z ?) U U- p8 o3 t! A9 b全球定位测量卫星轨道和时间;
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% e% T8 Z4 m }2 Z% ^全球定位测量卫星监视时间;
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+ l' I; |0 t3 `1 K: m. l: W7 p- Y& oODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
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$ q+ ~1 }5 j+ Z1 }StarCalc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。
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8 L# c& |( _+ W, r9 P" k$ RStarCalc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。( d I, z/ a) O# k
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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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4 U: M: K& e9 s
) `1 m8 t& B5 _6 |9 C K6 [StarCalc星图功能" T: f( A. j$ _+ U( w3 y, K" [
/ g/ y) |" t" v$ ~) r1、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;* M2 {! ~/ @$ _; d! z" s {
# T0 N3 w f/ p5 C+ F2、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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5 }. H, p+ V/ O6 M& h3、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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+ @9 W- b$ F" E$ f. y4、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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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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$ K0 A( u7 V X# Lurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |