卫星工具集分析软件1 i; N3 I V& Z8 y
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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! w9 S) v m7 c4 y) z9 H( X4 c
' j, o" }& e3 s3 o/ W m q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。) t3 @1 v3 w7 G; O( A+ a
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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。' s3 G. i8 f! p0 T' B2 f
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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。; |* D! u9 H7 N/ ^2 z. h# L% k
% t& v' K8 o4 b1 N. o2005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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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。2 ~5 B/ S6 N$ | Q" Z7 T' C7 h
0 g( y) @- q2 i2、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。& l1 h% N* z$ t% |+ }
C6 z& t' U1 G. A( _/ `) Q. [' T(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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! ~+ e2 x/ S0 o" B N(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 o" T* T1 {% {2 ?3 G/ |/ ^
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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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3 O' g5 a# |3 l7 {' r(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;3 b; C6 c8 U$ N9 a: y7 |% |' G
4 e* U2 V) u5 L, C0 o(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 J) ?+ H) D: C, W+ \; h+ \
$ R, q3 v0 G+ U$ i5 `: m(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;" b% `6 c' {0 X1 g7 H
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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。+ x# {" J5 c3 M3 y* X* p& a
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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;8 d& B1 J1 A9 j' y6 n
! S: \" p. I1 N( X( w6 A2 z7 n
(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;8 C1 g% W- l y3 }
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(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。- f, z+ @7 w$ E3 r# [
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3、STK/PRO特性
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9 J1 k: w0 h' l- j(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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5 E. {. |2 w1 h8 l% `7 J; m(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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0 ?7 T$ z3 N" T. i" g, U2 _$ 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;
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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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9 E' T5 Q+ s+ i1 N: }: g! W(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;2 G0 P3 [) b- z' A s
& A" K$ l9 j# j. j! ^4 g H: g(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;& x3 o+ j, {5 R8 K
3 a" U! e; ?* l7 H(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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. }6 R* N3 `& U0 B' d: p(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;0 b. n( }1 |8 x- d: j! S
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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。4 Q+ i/ b: \# X+ r( q' X
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4、STK模块, D& V7 C$ c1 R1 O' u
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(1)基本模块。* R* T* F0 a1 R M8 X& |( \, }
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(2)分析模块。
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3 h' _; G/ g+ g B( C(3)综合数据模块。, z# V# d/ b3 |2 U3 k( `: d
/ [, |$ N% W8 k9 `# Z- H; @5 m5 L7 x2 w(4)扩展与接口。
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7 b9 Y- b0 ^- u2 G0 _; @. _% F( u' I! ?7 ]4 z& e* Q; a6 h5 w
" D* {* D. @, P; {4 r& G5 pAGI卫星星历
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8 S; l/ }' H; U4 D# V3 M7 ]1、AGI卫星星历3 ~. T6 ~( y$ L3 K. [- y' E2 G
, j2 g2 @+ q1 M% ]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。) X3 X! k& L9 s7 D
6 v) {5 j& e2 a0 M) f# A2 ?2 rAGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。$ C- f$ D; \* _" a+ T2 ]" N
/ j. [' T, ?/ K/ \+ u6 w# A5 d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。/ Q+ Q+ q2 E! A0 V0 p- k" ~1 i
# T" e |" j/ P0 U$ M/ w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》。* r0 x8 t. n+ d2 K
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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。" G7 S0 G" R2 M8 d# _
4 V7 a! U) v) ], x5 c* NAGI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/ C! I" j/ Z: z# ~9 R
+ Y: X3 K2 m5 p/ i) z3 f1 |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。# N8 m8 _$ g: N$ s. W V9 w
J* _5 K- k6 J; E# O& ~( B1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。2 V2 h1 A5 I) @
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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。) Q/ R% c: \& `) W' w% F# H
& W: q5 j" P$ }
AGI的测试:
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(1)时间:2007年1月11日到1月12日。. t o# P7 h4 Q
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“风云”1C被攻击前5分钟的情况。! x9 j6 r5 H' b. X) \
8 H! N! V3 e$ F4 C
“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。& x4 ?/ ~; g: x' U# x
: w: h; X" x8 n. r* dASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。" v6 z9 c/ Z7 I/ K) G5 l6 \
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(2)时间:2007年6月15日
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2 y1 ^( z6 a Z5 B; DAGI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。
: |6 \6 ~- _- i3 n
! o- t* b7 Y/ V. M狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。
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0 m6 M) c' o" U1 p/ p) e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。7 w3 ] @: {5 _
( ~7 @& n1 @+ `3 f! _
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。
. j2 a9 l+ |6 U2 r+ `
2 r& S, J9 n, l: p: s% ^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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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。
$ P2 Y% ~0 I" I( j, ^; O3 F* W) J/ _. y$ n1 x, ^. }
“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。( x) X) b7 T1 ^4 Q, p* z# Z- {* b
+ H6 z/ `" |" x- z
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。1 P7 @/ R# i4 f- t
" ^ B* n' W, g* f9 o3 v4 lNORAD跟踪系统, }1 a4 [- L: ~( c4 _+ n* Z& K2 b0 v* l
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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。6 C4 b S* d/ q7 X, V- R
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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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, k, l0 w/ r# G6 l% P/ H3 ^/ t: \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。
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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。- @! Z3 A6 d' D# E
}% X7 \2 ^ J2 b- l! a: vNORAD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。! s5 S$ v9 _' w. d. ^
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Orbitron卫星运行轨道计算软件
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/ s$ n7 X& h9 e9 z$ QOrbitron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。0 O; G+ Z0 Z8 k3 `
7 i6 i2 e2 y7 D, F# p1 `Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。# e8 ]- z/ |) 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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% Z3 x, V b6 T# j5 m! [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;9 R/ `+ e6 ]& Q# T$ `
+ q& D4 W" s3 S% y- i) h(2)全屏显示及简报模式显示;" K- l5 x; R$ W( T/ C, N
: ^$ z b f: j1 X0 J' ?4 Y7 ](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;
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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;! n& `+ q0 O3 v A
% }+ Z3 Z1 ?4 F6 O5 C(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;# D* a6 y) e( E% N/ U1 J
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(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;, O6 g2 ^: c! D6 I5 N9 P2 U" C, a4 C( c
4 R7 a( m4 b0 }" F% `
(3)能同时追踪全部卫星;, w6 j4 K+ {( I$ M5 B# E. L- T. x
9 {% o) F& ?$ N2 N7 [3 g% B. @" m
(4)追踪太阳和月亮;) h: S5 b: ?( `9 z# \7 I
# T" D+ Y7 ]( w. K, L( P2 o(5)卫星轨道运行信息;
0 e; s d1 f/ x) T9 _! j' g6 I# N9 T( t, \- P8 H1 q% b2 h
(6)全球城市数据库;
4 w Q$ y1 d( }+ o% Y( t" F3 F1 E g; {) P: m' d
(7)卫星频率数据库;
9 A5 \* K6 \* F7 b2 F7 R7 J& F
, \+ N) h: Z: l/ h: g. R/ F(8)雷达扫描卫星;
% z; j f9 _' s' H' p, {
# i. K* I9 M* [: v(9)支持多国语言;7 Q3 k6 i. @, M4 R" A
( ~5 X. g+ _9 {9 r3 G* L! r(10)支持来自640*480的荧屏协议;$ e: y) J5 K" ]8 b' e
% ~5 E- ^# j. o ~4 c+ ]- L(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
' T C8 Q9 t" s2 [* R, X9 q# @
; ]! E6 Q! R& f7 Y z D9 @8 \. x(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;3 ~$ s8 |6 f7 }3 b4 g) |' [$ J4 K
6 B5 o4 {2 F! d+ g$ x8 X3 A
(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
$ Q/ @: R3 l. \7 e, c6 W1 K
4 z, I6 T: k* u4 y- Z/ I(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。 I" g$ h+ i7 n; P9 S
6 S# Z% Z: f1 S
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。
7 o0 h7 L- d% ~* D3 d: G
, t- W) S9 x' g a3、Orbitron应用- s' u9 f1 d1 W- G# |& i2 ~$ l; W
* t2 a; @$ z8 e4 G" d" i2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
0 }- A1 h! g G3 f, p9 j1 a1 k/ i# E/ h/ L/ b& T
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。
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2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。
$ B% X8 U% l+ P2 [) X: G0 Q. r1 c: E( P" h" Z6 ^, K7 x1 `
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 g4 d( E* @4 m$ n- }+ ^/ D3 H* Q3 I( j
(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。/ q% i& L* c7 z
: W: z5 t" d) j( P
11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
6 O( q! r' r6 K% V
7 A" x3 O: W7 i11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。
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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。
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ODTK轨道仿真器$ J. a6 z, W4 \: z8 P6 K6 I: ~
# ~) `$ ~7 ~7 m5 e1 E/ H1 HODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。3 z2 z) }+ |* @; f
A# w. h, S% A3 y6 ]ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
{0 t$ {# d% L2 p
) L* v6 C' w0 zODTK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 d2 ` p! U. k5 A" C4 B& g; c
/ R2 D, l; A9 a+ u" T
1、ODTK功能:5 M% k6 Q( G: s+ X$ \2 z- U
: V& u; D3 p) N6 u/ c3 M6 T7 r
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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ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
5 ]% d7 U) [, B: v" |0 G3 {/ \8 Z; {6 s( [, c2 X( L
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 L C4 F9 v0 g8 m2 Y2 S k$ B; I# v. ?$ u4 t# y9 r* J* B, o
ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。) }. T* S. T* d, p3 ?6 G2 W: I
0 n) Q* c! [8 w# @. e( q
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;
* P3 e" v% K. S. ?: ~
+ ]! T, N. [6 Y+ L8 ] Y. w跟踪偏差和卫星位置;
% _/ L" ~& Z& O2 O: a% \3 w- s0 B4 ]" y6 T/ c. g
矫正卫星的校准参数;' c# [+ Q" E( Z- E+ Q+ u Y
! M( m* [* x5 d V, X* v% t
卫星运动的太空环境影响;
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) {# B' d/ h$ ~' X" z+ M q2 @全球定位测量卫星轨道和时间; v8 a( `. i- E, B/ X; p [2 x
5 C' {6 B& y" u+ ~. j
全球定位测量卫星监视时间;
* L6 l* _6 J7 l1 V& c
/ ~& T3 P8 @- z z& wODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。/ a( k% H5 X1 i$ r# z
; v0 K8 @4 m4 O) \1 I
; ~! Y) d1 q/ I% J2 U
0 R) z6 z$ r$ \+ L2 JStarCalc星图0 I* n. Q! g2 i( C5 ?( b2 a
( ]) v4 q+ {4 pStarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。
! q8 k5 E- r7 S3 Z1 h' \+ u( z- c" ]7 y
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。
: P/ W3 R* z5 Y/ X3 h& d3 S( r0 F- G2 V; y: w. ^% `
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。
: E- p. Y/ e2 \% d
5 O" o8 X2 F: L4 P! A% u5 A n; E: N7 y1 Q+ f9 Q
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StarCalc星图功能
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# d# Z: q& @2 h3 @; 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;0 A9 |% {. Z1 P9 j
* S7 D. U/ [0 A, y+ X* t1 s" 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;% p u6 f8 M! D; `! |. e" I; |
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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;( V/ z6 b* a* p( v* E
/ D: H( \* N+ ~3 ~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;
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- K( {5 {# W4 h) M+ _" F9 y5、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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; y, B$ O& }4 _1 {3 ^& Qurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |