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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( m! t/ _" w8 [) E6 i
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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。4 l+ k$ y/ W8 J8 X) O% Y
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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。: [8 i; n/ D/ K# T; E
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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。/ r% j+ B+ y) p( g- p8 ?( S z. M/ K
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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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1 |5 Q9 `* O) `" ~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。" ~+ I: Z* {) X4 X. u
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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。6 v8 m3 [ @. E8 {' F0 @
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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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9 B. O$ E( x2 h5 cSTK/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。& o, c6 q' o1 `! Y* w' Z! t
9 h+ [8 a0 M6 j% P0 |# {# K: _2、STK/PRO主要功能+ Q# M0 _5 Z0 H1 T2 ]
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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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(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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4 E: q, k: Q8 p7 l1 T' h2 z- ^& z" ^(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;. I; C' ^7 f8 W
}# r3 C4 V1 ^( p. D( l(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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) Y, |& e' N3 W5 m2 p! d: m Z/ l(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;
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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;/ a. V- g, J2 c# X" A) B
7 V8 Q- X" M: f(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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( Q* F$ |# o" ~) D4 f(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: ~. r( G8 L3 h3 R% y0 L. a
0 Z8 ^* E2 Z- z' V$ X& ^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;1 T+ J4 W. Q- E" \
6 M; [4 I; |& z5 E' i( E(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;, V( r j5 I/ k
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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。9 O" d8 ?! I4 ~- z# U; v [
+ @/ L3 r" Z. v- g' C/ \& U3、STK/PRO特性
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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;5 x6 G* T1 r( C2 D" l3 [
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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;6 r6 e' u5 R( k: K, H
. S0 f) b" H% |0 ]& d(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;% g7 j& I# }# K7 K8 s# i+ K
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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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(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;1 k0 t X$ b9 O, V& D, o2 _
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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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/ b& M( j4 o. [; d# q' L(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;4 E0 |3 U, ~' f! l) c3 O
: |; t: J: h9 L% ^0 c! \' |(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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& K9 Q, P1 ]6 h4、STK模块* I0 j8 V$ @+ w- d
V S/ O) `3 F0 ?(1)基本模块。
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% {, e% `$ z. c# H0 [(2)分析模块。+ W1 G# A- m% \% k# b/ B
2 ^; V% I, Y8 R3 X% c5 I(3)综合数据模块。
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(4)扩展与接口。- L. d. D& ~3 n$ U, @! U% D
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AGI卫星星历
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. {9 c/ u/ m o! O4 [1 F1、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。1 f' }7 Y& {/ {- J$ X, G
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AGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。! J$ E9 v: n6 ]/ |0 e6 Y
' G( R6 i s9 q6 W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。
7 A5 U+ G4 O" N/ f9 ?: B
; E2 h* M# f1 O5 w$ F7 |% 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》。
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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。( D; w$ w! U* R0 |) e
; Y1 p8 P! j uAGI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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, x4 k( ~- S6 e A+ BAGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。
3 V& U& Z- v2 z) M; Z$ T
+ @) k |) @ E) j0 v2007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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l. o2 |7 t. D) u% s* f- }, B x1 c1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。 X" w3 Q1 M4 t: X5 g
% h j/ c4 P9 s# k& }/ j6 {6 @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。
0 p. s* O; |0 _* V' d; W5 l. `1 Y# W q# K- g; P8 { ~
AGI的测试:" c4 W5 b' J, M: U
8 \8 k B( \* C2 f g0 H, a/ n(1)时间:2007年1月11日到1月12日。
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+ y# x4 O/ N; e3 G- r7 W6 t“风云”1C被攻击前5分钟的情况。4 M/ k$ X# N. T
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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。
1 }5 t9 Q1 d' F5 W7 K: E( ]
, u2 }, e' D; y4 ]1 YASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。( G. }# A0 N* \
9 q" O! I$ Y7 |1 r' w/ b8 D' b(2)时间:2007年6月15日' v: O2 p( p& {$ I1 v
: A2 q9 {% |4 ?) K1 Z. `7 b! mAGI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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[/ s9 X4 e% a; y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。5 K8 H; m! B! Y @; F
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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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4 l9 B( x: ?- W' i. q' U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。6 f+ w% h8 J+ {, F
2 \, q6 _/ Y6 Z" [) U“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。
6 ^/ P9 R2 y- \- J) ?" L- T) k- q* M
. `, c" c; T! w2007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。& U0 j" u* J0 ^) }
7 O% _; i5 k! s3 R9 P u3 Y$ gNORAD跟踪系统
: Q8 o6 \2 ?7 _/ t5 `! F0 b7 s N$ y J4 C$ o2 J! ~
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。, U& v7 n; G# Y9 ]& C$ _ A
) l* K; t# r, R+ K( z$ \4 bNORAD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)。$ `% f; \; h: W# Y7 z3 Q. f
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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。# }$ O( O' @9 T9 x
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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。3 V$ C- ?8 \' I
$ o$ a$ P3 H. p% ~# g! KNORAD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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Orbitron卫星运行轨道计算软件
6 g& U/ i( ]9 L8 `: Q7 \3 e6 V n7 \/ A$ t4 x1 C6 ^. `
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。' S# ~/ P$ l7 @( |: Q% \: v
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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。
3 U* @. e7 Z# m; `3 T/ S0 e4 X4 {0 v$ |/ w5 T! F
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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3 r) u: M" s" w2 cOrbitron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。+ n2 C: b: t; g9 o
5 D; Y. b* x) @: C
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;1 v& ]2 \5 P( k% w9 i3 k
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(2)全屏显示及简报模式显示;, |# f3 w& h+ k) P1 E* f
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(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;
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9 q% E1 M8 z8 b+ i/ J4 _9 u$ K(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;
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1 M) }3 {6 `- \1 [& _(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);5 G; r* v8 g+ \7 ~# F3 f/ R; h
+ i1 V* e) o) F4 L5 C( w9 A9 C(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;) _) V- n+ e! F1 O% H1 w+ X
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(7)内置一个屏幕保护程序;+ X2 j# [+ t& h u0 p/ w
4 ?- O1 `& h+ d' f* f" q2、Orbitron特性
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;" T9 F6 w& H' z. n. o
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(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;% S+ v/ s/ `; t+ `; Y$ t2 u9 S
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(3)能同时追踪全部卫星;
% ?' n1 }* }$ g: i% d; X
/ b* q: @6 A/ q% c8 q- p/ M(4)追踪太阳和月亮;# A8 ^' j% W; A3 l
/ F) [/ y/ K1 d' h(5)卫星轨道运行信息;' ~2 Y/ { w* ^, m$ G7 H
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(6)全球城市数据库;
2 @) A' `1 g8 ]$ P$ @* k0 L) m& s: p# C# |1 L" t7 y. z6 N; I) l0 O
(7)卫星频率数据库;7 S( Z% K. ]$ L
% P$ h% a1 u Q4 r
(8)雷达扫描卫星;
+ R& N1 j8 J, \$ K/ D) F7 q. x8 U! J T
- I' s3 a4 l+ @: ]: o+ j5 [% b(9)支持多国语言;
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6 h+ r6 r @$ E- }8 l(10)支持来自640*480的荧屏协议;
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% B! j% W4 n9 |8 q1 B ~(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);7 q+ E+ B% _7 {1 z% ^4 w, r" ]
1 X6 X8 g6 \: Q% S(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
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(13)英特网TLE updater,经由HTTP;. J; r; U8 W' t' B/ q8 n
2 Y1 ~5 T' s2 Z' q. B$ T9 D; [(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。
/ @% _6 p& w4 |
" [4 V4 B* @) ?4 B# e6 Q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 w6 G l! N1 {$ Y" J$ W4 e
3 |( U' W( A& V6 Y# i3、Orbitron应用6 X7 C/ l3 v1 b- k! f, @
% g+ o2 O' B4 W/ H, y( ^. z2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
% y; N! q) @2 |$ k% U5 a; E" q" 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。0 { q5 s! ^+ r4 z+ U: I
9 c/ N3 L$ t$ ~4 w( X! N) Y
2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。4 T+ V) o9 P6 |+ E, ]# T4 `
# e `. z& l7 D8 `; F
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 l& O" b* E: F* c" a" Z& d S, m, c9 \# E
(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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( I0 x" L, z# F! I8 ^. `) U11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。8 l9 X6 R+ w( Y- Q. q: `, \
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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。% D. M: X/ C! W* |, _1 ~7 y
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(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
8 X- u' A- A8 F! x* q4 L( j
* w) P& k a% ^* 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。
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. S: Y) t( w) x7 g' X( N8 q0 u5 iODTK轨道仿真器
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ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
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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。
) K1 z- G8 g) c+ z
" W8 b, c! S5 V9 \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。
) i- h M9 U' p' n+ p
. N; K8 |0 W% S- o( r3 |1、ODTK功能:- \8 V" ~3 \. t _# V
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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。$ B/ N! P. f E1 u
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ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。" }- Z5 M. ^) _
5 s- p6 v2 O' V7 ~
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。
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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:. c( s# [3 ~ x0 [9 Y
8 T& K. w1 g5 \) _卫星轨道的误差;, Q2 I% Y" J& @4 g9 C* a1 ~9 N
0 y8 v4 {. H$ o( l2 _跟踪偏差和卫星位置;
4 I! u3 {( @' }; ?! K
8 z. {& ?$ F" I# [矫正卫星的校准参数;
2 D$ ~/ B$ F9 X* V3 }5 `1 \5 R' V* x/ x n9 _2 r& i0 I, b: n3 G
卫星运动的太空环境影响;0 ~# f# d: U# w/ R& y5 d1 `) u" Y
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全球定位测量卫星轨道和时间;4 I: s2 a0 K: p/ S g
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全球定位测量卫星监视时间;! X5 F8 e& N8 O; l0 d: H, b4 g
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ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
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; m7 w+ `$ I) K! @& y* ?/ xStarCalc星图 y/ g$ P; d; E* I5 F0 V
% Y/ F- G4 q! z2 I S2 H: V5 A7 B; PStarCalc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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( L# E5 h& H/ \! V5 r$ h5 f* ?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。/ _0 ] P' j, y6 u B# W+ ]
, W4 f1 N+ h) T4 S0 ^) r; ~
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。/ ^5 N: j) W: W1 {# o+ L/ y
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6 O$ P0 P/ B- K. [+ \- o0 V. o
$ r. w E( q( j3 _+ a, LStarCalc星图功能* o0 P. R- d5 D' ^. v1 M
) w- T1 s% `7 {: `6 s% f/ S. S
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;
& ~6 E+ D7 d. y& z# [+ L0 k' D
! E- @ y) G+ \" x* H2 b3 }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;
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) g6 g! t% z, f: J* ]4 l- m% D8 _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" }( i$ N3 D* K
+ N& U/ C1 J8 A2 s: P' X
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;
6 X- p# l; B- Z2 F5 \8 Z# F6 a1 x) l; w1 K. r* u; `! F# ^) P" o8 D
5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。+ M6 r0 \6 Z- n
4 A9 w) C4 d8 e0 Q3 T- v+ hurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |
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