STK培训教材PPT课件.ppt

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1、1,Satellite Tool Kit 培训教材,Satellite Tool Kit ,STK中国技术支持中心 北京宏宇航天技术应用公司地址：北京海淀知春路82号，航天大厦0715室 电话：010-68745117,2,Satellite Tool Kit ,STK基本操作 用户界面 创建场景 场景对象 场景图形设置 文件管理 STK工具 报告 图表 动态显示 动态图表 可见性分析 STK专业版 高级分析功能 高经度轨道预报 长期轨道预报 卫星寿命计算 高分辨率地图和地形数据,链路与星座 连接模块 三维显示模块 工具条 鼠标运用 对象属性 工具 活动关节 模型开发环境 制作动画,课程内容,

2、3,Satellite Tool Kit ,STK用户界面 STK专业版 STK基本练习 STK工具练习 STK专业版练习 STK模块练习,4,Satellite Tool Kit ,STK 用户界面,5,对象、类、实例,STK用户界面,Application Class STK,Scenario Class stkDemo,Area Target Class* SearchArea,Facility Class King of Prussia,Planet Class Jupiter,Star Class Alpha Centauri,Target Class Iraq,Satellite

3、Class* Shuttle,Sensor Class FieldOfView,Sensor Class Uplink,Sensor Class Downlink,面向对象设计 分级组织结构 Scenario（场景）可包含的对象有卫星、飞机、船、车辆、运载、导弹、地面站、行星、恒星、目标、区域目标以及遥感器、接收机、转发器、雷达等。,STK应用程序,场景,* 卫星是场景中可建立的6种运动对象之一 *区域目标仅在专业版中可用,6,类和实例,STK用户界面,Scenario Class,StkDemo,Area Target*,Facility,Planet,Star,Target,Satelli

4、te,场景类,* 卫星是场景中可建立的6种运动对象之一 *区域目标仅在专业版中可用,WhiteSands,Baikonur,Iraq,YellowStone Park,Mars,Moon,Sun,Regulus,Amazonl,Calibration Tgt23,ERSI,Sensor Class,Track1,Uplink1,Sensor Class,10Deg MinElev,Sensor Class,SAR,7,浏览窗口,STK用户界面,分级对象浏览 彩色对象图标 6个菜单 Files Edit Properties Tools Windows Help,8,地图窗口,STK用户界面,多

5、个地图窗口 多种投影类型 5级地图细节 背景地图 全球特性,显示/关闭 经纬度网格 使用RWDB地图特征更新地图显示细节，可以显示/关闭。,9,选择对象,STK用户界面,触发按钮与复选开关 在对立的选项间切换 单选按钮 在一组项目中选择单项 功能菜单 点击按钮或下拉箭头 列表 选择多个项目,10,配置场景,STK用户界面,时间周期 开始、结束、周期 动画 开始 结束/循环时间 时间步长/X倍实时/实时 更新/高速 单位 距离、时间、日期、角度、质量、功率、频率、短距离单位、经度单位、纬度单位 数据库 默认数据库,地形 指定使用地形数据的区域 描述 短、详细,11,地面站定义,STK用户界面,位

6、置类型 Geodetic（测量）, Spherical（球形）, Cartesian（笛卡儿）, Cylindrical（圆柱）, Geocentric（地心） 纬度（-90至90） 经度（ -360至360） 海拔高度 地方时偏差 AzElMask（方位角/仰角遮罩） 以地形数据定义 指定高度调整 描述,12,STK运动对象,STK用户界面,6种运动对象 卫星 飞机、船、地面车辆 使用Great Arc预报器 使用路径点计算行程 运载 使用简单上升预报器 导弹 使用Ballistic弹道预报器,13,定义卫星,STK用户界面,Basic 基本属性 Orbit 轨道 Attitude 姿态 P

7、ass Break 轨迹断点 Mass 质量 Description 描述 Graphic 图形 Attributes, Pass, Display Times, Contours Constraints 约束 Basic, Sun, Temporal, Advanced,14,定义卫星轨道,STK用户界面,轨道向导可快速定义各种类型的卫星轨道 太阳同步，对地静止，重复轨道，重复轨道太阳同步，大椭圆轨道，临界倾角，临界倾角太阳同步，圆轨道 可用的轨道预报法 二体，J2&J4，MSGP4，HPOP，LOP，外部文件 定义边界条件 输出星历,15,定义Great Arc运动对象,STK用户界面,航

8、迹 手工输入路径点或在地图窗口点取 可选择Great Arc预报器或使用外部文件 姿态 定向,图形 属性、显示时间 约束 基本、太阳、时间 仅飞机可用数种高级约束,16,定义运载火箭和导弹,STK用户界面,弹道 运载可选简单上升预报器或外部文件 导弹弹道预报器或外部文件 姿态 定向 图形 属性，显示时间，轮廓线 约束 基本，太阳，时间，高级,17,定义行星与恒星,STK用户界面,行星 通过JPL DE405、解析法，或外部文件定义 恒星 通过位置、固有运动和量级定义 赤经/赤纬 图形 属性,18,定义区域目标,STK用户界面,Boundary 边界 手工输入边界线点或在地图窗口点取 Centr

9、oid 质心 自动计算质心 测地、球形、笛卡儿、圆柱、地心 图形 属性 约束 基本、时间,19,遥感器指向,STK用户界面,指向类型 Targeted 指向目标 Target Times-指向时间 Boresight Type 瞄准类型-跟踪或固定 Orientation Method 定位法-Az-El, Quaternion, Euler Angles, YPR About Boresight- Rotating or Hold Level,20,动画显示场景,STK用户界面,直观显示基于时间的相互关系与作用 卫星沿地面轨迹移动 遥感器地面覆盖投影 动态分析场景 对象定义须在动画时间周期内

10、,打印窗口,复制到剪贴板,反向步进,反向动画,暂停动画,重置动画,播放动画,正向步进,减小步长,增大步长,放大窗口,缩小窗口,测量距离,2:1 长宽比,地图属性,地图样式,21,对象可见性分析,STK用户界面,计算并显示可见周期和AER（方位角、仰角、斜距）数据 显示可见视线 遥感器可视范围 对象约束 最小/最大方位角、仰角、斜距、擦地高度、擦地角 光照条件约束 详细的报告和图表,22,生成报告,STK用户界面,预定义报告 星历数据、姿态数据、太阳角度、可见性报告、AER报告、约束数据 可调整时间周期 自定义报告内容,23,生成图表,STK用户界面,预定义图表 比较与分析不同数据元素 自定义图

11、表 可选沿时间XY, XY, Interval区间图, Polar极线图, Polar 90图表样式 通过简单易懂得格式显示复杂数据,24,显示动态数据,STK用户界面,使用Dynamic Display （动态显示）和Strip Chart（动态图表）工具 与报告和图表相同的界面和功能 预定义样式 动画期间更新数据,25,数据库,STK用户界面,26,外部文件,STK用户界面,STK可以输入用户按适当文件格式生成的外部数据文件 外部文件必须按Keyword Groups关键词组以块格式排列 以BEGIN和组名称（如 BEGIN Attitude）开始文件头 以END和组名称（如 END At

12、titude）在文件结尾 块信息由keywords关键词组成 keywords关键词（例，NumberOfAttitudePoints) Value数值（例，3） 关键词和数值组成关键词短语（例，NumberOfTorques 20）,27,外部文件,STK用户界面,外部文件格式举例： stk.v.4.2.1 BEGIN AzElMask NumberOfPoints 4 BEGIN AzElMaskData 1 0.000 4.552 2 1.000 4.635 3 2.000 4.717 4 3.000 4.798 END AzElMask,28,外部文件类型与扩展名,STK用户界面,29

13、,Satellite Tool Kit ,STK 专业版,30,STK专业版,STK专业版,高级分析功能 高精度轨道预报（HPOP） 长期轨道预报（LOP） 卫星寿命计算（Lifetime）,31,STK专业版,高级分析功能,高级分析功能 姿态仿真与指向 遥感器定义与约束 航天动力学 数据可视化 数据管理,32,STK专业版,HPOP高精度轨道预报,生成多种类型的卫星轨道数据 使用一整套高保真力学模型 JGM2提供目前已知的最高精度的力学模型 月球/太阳点质量重力影响使用美国海军天文台压缩星历预报太阳和月球的位置 大气阻力模型使用1960 Jacchia、 1971 Jacchia、 Jacc

14、hia Roberts、1976 Standard或Harris Priester阻力模型计算大气阻力密度 太阳光压定义对象为反射球体或黑体 可以处理圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道、双曲线轨道 距离从地球表面直到月球 计算考虑了大多数可预测的地球运动 春分/秋分点进动、地球章动、周日的旋转、质心位移 计算主要天文时间系统间差异 计算UTC、TAI和TDT差异,33,STK专业版,LOP长期轨道预报,精确预报数月或数年之后的卫星轨道 应用领域： 长期任务设计 燃料预算 有效期研究 使用变化参数接近法 综合分析导出运动方程，计算轨道摄动的平均影响 允许大的、多重轨道时间步长，在高保真计算轨道参数时显

15、著改善了计算速度 考虑大气阻力和地球扁率 使用1976标准大气阻力模型计算阻力影响 考虑地球扁率影响（通过J21） 考虑等轴谐波的谐振影响，太阳和月球重力以及太阳光压 基于NASA喷气推进实验室（JPL）开发的算法,34,STK专业版,Lifetime卫星寿命计算,用于评估： 卫星轨道保持时间 轨道衰退日期 卫星运行总寿命 衰退轨道运行圈数 计算大气阻力影响 快速计算并生成结果 计算考虑太阳和月球引力场和太阳光压,35,Satellite Tool Kit ,STK 练习,36,STK练习,STK练习,STK基本练习 生成卫星轨道 输入卫星及星历数据（MSGP4 & TLE） 太阳同步轨道 使

16、用遥感器 STK工具练习 生成报告 生成图表 计算可见性 Walker星座,37,STK练习,STK练习,STK专业版练习 使用高级分析功能 阻力问题 使用Lifetime卫星寿命计算工具 使用LOP长期轨道预报器 使用高分辨率地图和三维地形数据 STK模块练习 Chains链路模块：链路与星座 Chains链路模块：分析通信卫星星座 Connect连接模块：连接 VO三维显示模块：STK/VO工具,38,Satellite Tool Kit ,STK 基本练习,39,Satellite Tool Kit ,STK基本练习 生成卫星轨道 输入卫星及星历数据（MSGP4 & TLE） 太阳同步轨

17、道 使用遥感器,40,STK基本练习,STK练习：生成卫星轨道,目标： 建立一颗低轨卫星low-Earth orbit (LEO) 建立一颗中轨卫星medium-Earth orbit (MEO) 建立一颗大椭圆轨道卫星highly elliptical orbit (HEO) 建立一颗地球同步轨道卫星 geosynchronous orbit (GEO) 观察不同类型轨道的差异,41,STK基本练习1：生成卫星轨道,练习目的,目的： 在这个练习当中将学习应用六个轨道参数确定卫星轨道的大小、形状、轨道方位及卫星在轨道上的位置。这六个轨道参数可分为三类： 两个轨道参数确定轨道大小和形状 三个轨道

18、参数确定轨道的方位 一个参数确定卫星在轨道上的位置,42,轨道大小和形状参数,轨道大小和形状参数： 这两个参数是相互关联的，第一个参数定义之后第二个参数也被确定。,STK基本练习1：生成卫星轨道,43,决定轨道大小和形状的参数,如果偏心率为0，地球将位于轨道的圆心,轨道大小和形状参数,STK基本练习1：生成卫星轨道,44,位置参数 (3 个) 确定轨道大小和形状后，须确定轨道平面的位置，以下三个参数与轨道位置有关：,轨道位置参数,STK基本练习1：生成卫星轨道,45,倾角,升交点赤经,位置参数：,轨道位置参数,STK基本练习1：生成卫星轨道,近地点幅角,46,卫星位置参数 (1 个),卫星位置

19、参数,STK基本练习1：生成卫星轨道,47,如何输入轨道参数,如何输入轨道参数: 在卫星BASIC属性Orbit 栏中设置卫星的六个轨道参数。,6个经典 轨道参数,STK基本练习1：生成卫星轨道,48,如何输入轨道参数,轨道大小和形状,轨道位置,卫星位置,STK基本练习1：生成卫星轨道,49,建立一颗低轨卫星,步骤: 建立一颗低轨卫星 Low-Earth Orbit (LEO),在STK浏览窗口左侧，单击Satellite按钮。如果轨道生成向导Orbit Wizard 出现，单击Cancel取消。将这颗卫星命名为LEO。 在浏览窗口中选中LEO satellite ，单击右键，在弹出菜单中选择

20、Basic属性。 在Orbit栏，设置如下参数：,STK基本练习1：生成卫星轨道,50,建立一颗低轨卫星,在Orbit栏，设置如下参数：,注释: 单击Semimajor Axis右侧的下拉菜单将参数改为Period 。,STK基本练习1：生成卫星轨道,51,建立一颗低轨卫星,低地球轨道Low-Earth Orbit (LEO) 典型的低地球轨道通常为椭圆或圆轨道，高度低于2000公里。在这个高度上的卫星回归周期在90分钟到2小时之间。低地球轨道通信卫星的覆盖范围在30004000公里之间。卫星在地平面出现的最长时间是20分钟，用这种轨道建立全球卫星通信系统需要配置大量的卫星在不同的轨道面上。当

21、卫星用户移动到地平面以下时，卫星必须将通信信号移交给同一轨道上或临近轨道的另一颗卫星以保持连续通信。低轨卫星受大气阻力的影响轨道位置会不断下降。目前主要的低轨卫星系统为全球星GlobalstarTM (48+8 颗卫星分布在8个轨道平面，轨道高度1400公里)， 铱星Iridium (66+6 颗卫星分布于6个轨道平面上，高度780公里)。,STK基本练习1：生成卫星轨道,52,建立一颗中轨卫星,步骤: 建立一颗中轨卫星 Medium-Earth Orbit (LEO),建立一颗新卫星，如果轨道生成向导出现，取消它。命名这颗卫星为MEO。 在浏览窗口选中MEO卫星，修改Basic属性。 在Or

22、bit 栏， 输入参数：,STK基本练习1：生成卫星轨道,53,建立一颗中轨卫星,在Orbit 栏， 输入参数：,注释: 将半长轴Semimajor Axis改为远地点高度 Apogee Altitude。 改变RAAN 为升交点经度Lon. Ascn. Node (Longitude of the Ascending Node).,STK基本练习1：生成卫星轨道,54,建立一颗中轨卫星,中地球轨道Medium-Earth Orbit (MEO) 通过将卫星高度参数设置为10000公里，生成了一个中圆轨道，轨道的远地点和近地点高度相同，回归周期为6小时。卫星在地平面出现的最大时间长度为几小时。

23、应用这种轨道建立全球通信卫星系统只需要2到3个轨道平面即可完成全球覆盖。MEO系统的运行类似于LEO系统，在MEO系统中通信移交的次数较少，但电磁波的传输延迟及损失较大。典型的MEO卫星系统有Inmarsat-P (10 + 2 satellites in 2 inclined planes at 10,355 km), Odyssey (12 + 3 satellites in 3 inclined planes, also at 10,355 km)。,注释: 要校验卫星的回归周期为6小时，将第一个参数设置为回归周期。输入单位为秒，偏心率设置为0。,STK基本练习1：生成卫星轨道,55,建

24、立大椭圆轨道卫星,建立一颗新卫星，当Orbit Wizard出现，点击Next。 在轨道类型列表中，选择Molniya。点击Next两次，生成轨道，命名卫星为HEO。,技巧: 如果轨道向导没有自动出现，在浏览窗口中选中卫星，在Tools菜单中选择Orbit Wizard。,步骤: 建立大椭圆轨道卫星 Highly Elliptical Orbit (HEO),STK基本练习1：生成卫星轨道,56,建立大椭圆轨道卫星,大椭圆轨道Highly Elliptical Orbit (HEO) 典型的大椭圆轨道近地点约为500公里，远地点约为50000公里。轨道倾角通常为63.4度，向高北纬度地区提供通

25、信服务，选择这个倾角是为了避免轨道拱点的旋转。轨道的回归周期在8小时到24小时。由于轨道的偏心率很大，卫星轨道周期的2/3时间在远地点，对地面观察者来说它几乎总是出现在固定的地点。卫星低于地平面的时间很短，为避免信号中断，卫星信号需要传递给同一轨道面的另一颗卫星。这种轨道的信号损失和延迟与地球同步卫星相当。典型的HEO卫星系统有： 俄罗斯的Molniya卫星系统,三颗卫星分布间隔为120度，轨道回归周期12小时，远地点为39354公里，近地点为1000公里。,STK基本练习1：生成卫星轨道,57,建立一颗地球同步轨道卫星,步骤: 建立一颗地球同步轨道卫星Geostationary Orbit

26、(GEO),在浏览窗口点击Satellite按钮，如果轨道向导没有自动出现，可以在Tools菜单选择Orbit Wizard 。单击Next进入下一页，选择Geostationary地球同步轨道，再次点击Next。设定经度为-80度，然后点击Next， 最后点击Finish生成轨道。 将卫星命名为GEO。,注释: 记住定时保存scenario(场景)。,STK基本练习1：生成卫星轨道,58,建立一颗地球同步轨道卫星,地球同步轨道和对地静止轨道Geosynchronous & Geostationary Orbits 地球同步轨道的回归周期是1个恒星日(1436.1 分钟)。 对地静止轨道是地球

27、同步轨道的一种特例，在赤道附近，倾角和偏心率均为0的圆轨道。对地静止轨道卫星始终固定在地球表面的上方，而地球同步轨道卫星由于有很小的轨道倾角和偏心率，导致卫星在空中画出一个极小的8字。地球同步轨道卫星的覆盖区或服务区差不多是地球表面的1/3 (从南纬75 度到北纬75度)，因此最少用3颗地球同步卫星即可完成对全球的覆盖。 地球同步卫星的缺点是语音信号来回传输的延迟达到250毫秒。,STK基本练习1：生成卫星轨道,59,极轨轨道,极轨轨道 Polar Orbit 极轨卫星的轨道面与赤道面倾角为90度，轨道与南极和北极相交。轨道相对太空静止，地球在轨道面下自转。因此一颗极轨卫星即可覆盖全球，虽然极

28、轨卫星看到同一地面站的时间间隔很长，但这种间隔对保存并转发通信系统来说可以接受。通过配置多颗卫星在不同的极轨轨道可以改善这种情况。多数LEO系统使用极轨或近极轨轨道。如COSPAS-SARSAT 海事搜索营救系统使用8颗卫星在近极轨轨道, 4颗SARSAT卫星在高度860公里倾角99度的太阳同步轨道，4颗COSPAS卫星在高度1000公里，倾角82度轨道。,STK基本练习1：生成卫星轨道,60,太阳同步轨道,太阳同步轨道Sun-Synchronous Orbit 太阳同步轨道，轨道平面角度与太阳停留常量相同，带给卫星固定的光照条件。通过选择特定的轨道高度，偏心率和倾角，轨道平面将每天向东移动1

29、度，与太阳移动速度同步，产生出一条倒退轨道。太阳同步轨道每天经过赤道和各个纬度的时间都相同，由于它能提供不变的光照条件，因此这种轨道的卫星有利于对地球进行观测。,STK基本练习1：生成卫星轨道,61,观察不同的卫星轨道,在地图窗口，点击 (播放动画)按钮动态显示场景，观察卫星沿各自地面轨迹移动。 在浏览窗口选中任意一颗卫星，在Tools菜单中打开Report选项，当STK Report Tool 窗口出现，选择感兴趣的报告类型，点击Create 查看不同的报告类型，当完成后关闭所有Report窗口。 打开任意卫星的Graph工具，当STK Graph Tool 窗口出现，选择感兴趣的图表类型，

30、并点击Create 在Graph 窗口，使用 （放大）或 （缩小）按钮改变放大级别。完成后，关闭Graph 窗口。 选择其它卫星并重复上述步骤，注意各种轨道类型相关报告和图表间的不同,STK基本练习1：生成卫星轨道,62,观察不同的卫星轨道,在浏览窗口，选择所有卫星（选择最上面的卫星，按住Shift键后选择最下面的卫星），重新生成报告和图表，所选的报告或图表将包含所有卫星的数据。 打开不同卫星的Basic属性窗口，改变某些轨道参数，在应用改变后注意场景动态显示时的地面轨迹变化。完成后将所有卫星参数改回原始状态。 在浏览窗口，选择场景，将其命名为Kepler，在File菜单中选择Save，保存场

31、景后关闭。,STK基本练习1：生成卫星轨道,63,STK基本练习2,输入卫星及星历数据（MSGP4&TLE）,目标： 使用MSGP4预报法载入卫星 TLE可选功能：自动载入、载入文件、插入文件 使用卫星数据库载入卫星 使用TLE工具载入卫星,64,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,输入卫星及星历数据（MSGP4&TLE）,MSGP4是Merged Simplified General Perturbation（合并简化一般摄动）轨道预报法的简称。其中Merged（合并）指MSGP4中合并的两种预报算法： Simplified General Perturbation（SGP4）预报法用于轨

32、道周期小于225分钟的卫星。 Simplified Deep Space General Perturbations（SDGP4）预报法用于轨道周期大于225分钟的卫星。 MSGP4基于卫星轨道周期使用适当的算法。从卫星的Basic Properties 窗口选择MSGP4预报法时，可以通过已有卫星的原始星历数据定义卫星，也可以为新建的卫星指定已有卫星生成的双行数据（Two Line Element，TLE）。 通过本练习将学习载入卫星、使用TLE选项载入卫星数据、使用卫星数据库以及载入TLE工具。,65,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,准备工作：建立MSGP4场景,在浏览窗口，新建场景

33、并将其命名为MSGP4，场景建立后将显示地图窗口。 确定浏览窗口中的场景对象被选中，选择Properties菜单中的Basic选项。 在Time Period栏，使用如下设置：,66,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,准备工作：建立MSGP4场景,选择Animation栏并设置如下选项： 点击Units栏设置如下单位类型：,67,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用MSGP4预报法载入卫星,MSGP4预报法使用双行数据，有几种可选的TLE功能。TLE可选功能使卫星或运动对象输入的TLE文件能够包含一组或多组卫星数据。可选功能包括：Auto Load，File Load，File In

34、sert。,使用Auto Load命令 Auto Load命令用于从指定的TLE文件中自动载入一组或多组数据。,选中场景，点击Satellite按钮新建一颗卫星，取消Orbit Wizard，将它命名MSGP4-HEO。 打开卫星的Basic Properties 窗口，在Orbit栏，选择MSGP4预报法。在SSC Number区输入21263，点击TLE Options下的Load按钮，TLE Selection 窗口出现。 在Load Method区域选择Auto Load。,68,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用MSGP4预报法载入卫星,点击TLE File区域的按钮，选中v

35、isible.tce文件后选择“打开”。卫星包含的相关信息显示在TLE Selection区域。 选中卫星后点击确定。注意Basic Properties 窗口Orbit栏中显示的新值。点击确定生成卫星星历数据。,技巧: 点击Element Set可以载入多重TLE数据，也可点击Delete按钮删除已经保存的数据 。,注释: Auto Load通过自动更新运动对象的数据节省大量时间，一个TLE文件中可以包含很多卫星的星历数据，并且星历数据可以随场景载入时自动产生。,69,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用MSGP4预报法载入卫星,点击TLE File区域的按钮，选中visible.tc

36、e文件后选择“打开”。卫星包含的相关信息显示在TLE Selection区域。 在Load Method区域选择File Load。 点击按钮，选中STK卫星数据库STKAllActive.tce后选择”打开“。在TLE Selection窗口中显示了星历信息，注意显示了新的日期。 选择SSC号码为21263并点击确定。在卫星Basic Properties 窗口点击确定生成卫星轨道。 你将看到卫星地面轨迹有轻微的改变。,使用File Load命令 File Load命令用于载入选择的TLE数据，覆盖卫星关联的任何先前的TLE数据。不像Auto Load功能，File Load不会自动更新数据

37、。,70,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用MSGP4预报法载入卫星,选中场景，建立一颗新卫星，取消轨道向导，命名卫星为LEO_Insert。 打开卫星的Basic Properties 窗口，在Orbit栏，选择MSGP4预报算法，输入SSC Number为14780，点击TLE选项下的Load按钮，TLE Selection窗口出现。 从Load Method区域选择File Insert。 点击按钮选择landsat5mult.tce，点击确定。 在TLE Selection 窗口，按下Shift按钮选中全部数据后点击确定载入卫星数据。注意卫星Basic Properties 窗

38、口Orbit栏中新的数值。使用Element Set Number滑动条察看卫星数据中的5组TLE数据。,使用File Insert命令 在场景中可以输入多组数据。STK将按数据定义的开始和结束时间顺序执行。File Insert允许为当前数据增加信息。此节将学习载入多组数据，以及增加数据。,71,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用MSGP4预报法载入卫星,点击确定生成星历数据。 打开卫星的Graphics Properties 窗口，关闭Inherit Settings，打开Show Elset Number选项，点击确定。 在地图窗口，放大窗口到LEO_Insert卫星区域，你将看

39、到名称上有“-1”。这表示当前使用的是第一组数据。 再次打开卫星的Basic Properties 窗口，在TLE Options下点击Load按钮，注意窗口中的日期和时间。在第二组数据开始时间之前STK使用第一组数据生成卫星轨道，点击取消关闭窗口。 在地图窗口双击右下角的显示的时间，输入“25 Jun 1997 04:10”后回车，动画将显示输入的时间。 放大窗口到LEO_Insert卫星，点击步进动画按钮一次。动画显示时间变为04:11。再点击数次直到04:14。现在时间刚好经过第二组数据开始的时间，卫星现在后缀名显示为“-2”。表明当前使用的是第二组数据。,72,STK基本练习2：载入卫

40、星及星历数据,使用MSGP4预报法载入卫星,在LEO_Insert卫星的Basic属性窗口，确认数据滑动条为5。点击Add按钮后，可以看到第6个可滑动位置加入。 点击TLE Options下的Load按钮，在TLE窗口中，点击按钮查找STK数据库文件STKAllActive.tce，点击确定。所选的数据将出现窗口中，点击确定，这就是要加入的卫星数据。 在卫星的Basic Properties 窗口，点击TLE Options下的Advanced按钮，在Element Sets区拖动滑动条，注意加入的最新信息中的日期，它和数据库的日期相匹配。 Advanced按钮允许用户确定如何在各组数据间转换

41、。 点击确定取消Advanced TLE Options 窗口，点击确定关闭Basic Properties 窗口生成卫星轨道，你将看到不同的地面轨迹。,使用File Load命令增加一组数据,注释: 增加数据时请注意数据滑动条的位置，如果滑动条在2的位置，数据将增加到这里。,73,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用卫星数据库载入卫星,美国太空司令部（U.S. Space Command）目前一直保持跟踪超过8000个太空中的轨道对象，不断生成这些对象的轨道数据并且对外公开。 STK提供了SSC编码卫星数据库，可以载入到打开的场景中。更新的TLE数据可从AGI网站下载，数据库每周更新三

42、次。,在浏览窗口中选中场景，从Tools菜单中选择Satellite Database。 在Satellite Database窗口，选择Common Name，在文本框中输入molniya*。 点击Perform Search按钮。Satellite Database Search Results窗口出现，列表中为检索出的所有符合搜索条件的卫星。,技巧: 可以使用通配符*和?来搜索不知道全名的卫星。,74,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用卫星数据库载入卫星,选择Molniya 3-47（SSC #23642），点击确定载入卫星。注意地图窗口中显示载入卫星的地面轨迹。 点击取消关闭卫

43、星数据库。,75,STK基本练习2：载入卫星及星历数据,使用TLE工具载入卫星,在浏览窗口选中场景，从Tools菜单选择Load TLE。 确认Satellite在Type框中，interest.tce文件在Two Line Element Set文件区域。 确认Cross Reference选项关闭并且stkSatDb.sd在Cross Reference Database区域。 点击Open按钮进行搜索，注意结果。点击取消关闭搜索窗口。,载入TLE工具是STK输入卫星的另一种方法。指定的TLE文件可以交叉引用只包含在STK卫星数据库里的附加信息。,76,STK基本练习2：载入卫星及星历数据

44、,使用TLE工具载入卫星,在Load TLE窗口，打开Cross Reference选项，点击Open按钮，注意TLE Load Results窗口中的变化。 从列表中选择ERBS（SSC#15354），点击确定以在地图窗口显示轨道。 点击取消关闭Load TLE窗口。 动画显示场景察看卫星的运动，完成后，保存并关闭场景。,注释: 当打开Cross Reference Database选项时，搜索结果包括卫星名称、国际编号、所有者、任务等附加信息。,77,STK基本练习3,STK练习：太阳同步轨道,目标： 建立一颗太阳同步轨道卫星 观察卫星轨道与太阳位置关系 进行可见性分析并生成报告以获得轨道

45、信息 在新建的地图窗口观察卫星轨道,78,STK基本练习3,STK练习：太阳同步轨道,太阳同步轨道保持着几乎基本的角度以维持与太阳同步。地球围绕太阳公转一年，自转360度。为使轨道平面保持固定的角度，必须以相同的速率旋转或进动，即轨道平面每天向西旋转0.9856度。轨道进动的方向和速率取决于轨道倾角和轨道大小。典型的低轨卫星，匹配太阳同步轨道的进动倾角大约为96.6度。注意它很近似极轨轨道。另外为了保持太阳同步，本节场景中的轨道设计为重复轨迹相位固定，以使卫星与地面站在一天中固定的时间可见。,79,STK基本练习3：太阳同步轨道,准备工作：建立Sun_sunc场景,在浏览窗口，新建场景并将其命

46、名为Sun_sync，场景建立后将显示地图窗口。 确定浏览窗口中的场景对象被选中，选择Properties菜单中的Basic选项。 在Time Period栏，使用如下设置：,80,选择Animation栏并设置如下选项： 点击Units栏设置如下单位类型：,STK基本练习3：太阳同步轨道,准备工作：建立Sun_sunc场景,81,STK基本练习3：太阳同步轨道,准备工作：建立Sun_sunc场景,选中场景，打开Property菜单中的Graphics选项。 选择Sun Lighting栏，选中Subsolar Point，Sunlight/Penumbra，Penumbra/Umbra选项。

47、 设置Subsolar Point和Sunlight/Penumbra颜色为YELLOW，改变Penumbra/Umbra颜色为RED，Display Altitude为0.0km。点击确定。 保存场景。,注释: Subsolar Point（日下点）显示太阳在地面的投影位置。Sunlight/Penumbra（半影）线显示太阳和地平线相交的位置。Penumbra/Umbra（本影）显示了日夜分界线。这一功能打开后只有在动画显示场景后才会出现。,82,STK基本练习3：太阳同步轨道,配置场景,有很多轨道预报法可选，每种预报法使用不同的轨道摄动模型。TwoBody只考虑了球形地球重力场；J2和J

48、4考虑了主要的非球形地球影响。主要的地球非球形摄动长期影响着轨道的近地点幅角、升交点赤经、。典型的太阳同步轨道卫星，近地点幅角大约每天倒退4 度，升交点赤经大约每天倒退1度。,新建一颗卫星，取消Orbit Wizard，命名为Sunsat。打开卫星的Basic Properties 窗口，在Basic栏选项J2 Perturbation，在Special Options选项中选择Secularly Precessing。 输入下列数据定义卫星轨道：,83,STK基本练习3：太阳同步轨道,配置场景,点击确定生成轨道数据。 新建一个地面站，命名为Station_Highlat。 打开地面站的Bas

49、ic Properties 窗口，在Position栏，输入如下设置：,84,STK基本练习3：太阳同步轨道,配置场景,增加第二个地面站，命名为Station_Lowlat。在Position栏输入如下设置： 在二维地图窗口，选择 Map Properties按钮，在Map Projection栏，设置Center Lon为90 deg，点击确定。 在二维地图窗口，点击Reset重置按钮。在地图窗口将看到日下点和日夜分界线。日下点位于在赤道，大约为东经180度，日夜分界线位于日下点左右各90度的范围。 在二维地图窗口点击向前动画按钮观察卫星沿地面轨迹移动。完成后点击重置按钮停止动画。,卫星从北

50、极穿越赤道向南极移动时与日下点的相互关系是怎样的？卫星从北向南飞越位于赤道上的地面站星下点地方时是什么时刻？,85,在浏览窗口选中Sunsat场景，从Tools菜单中选择Access。 同时选中2个地面站，点击Compute按钮。从Reports列点击Access。Access报告显示了卫星与两个地面站的可见性分析报告。 关闭Access报告。,STK基本练习3：太阳同步轨道,计算卫星和地面站的可见性,本节练习将计算卫星与地面站的可见性，增加可见性约束并查看7天后的变化。,卫星与2个地面站分别有几次可见？如何解释它们之间访问时间的不同？,卫星与Station_Highlat地面站有8次可见，与

51、Station_Lowlat地面站有3次可见。 极轨卫星轨迹覆盖了两极地区，因此位置靠近极地的地面站与卫星可见多于靠近赤道地区的地面站。,答案,86,STK基本练习3：太阳同步轨道,计算卫星和地面站的可见性,在浏览窗口中选中Station_Highlat地面站，从Properties菜单中选择Constraints选项。在Basic栏打开Min Elev选项，输入56 deg后点击应用。注意地图窗口可见图形的变化。接着生成Station_Highlat地面站的Access报告，保持报告打开。 延长卫星的星历。在浏览窗口选中Sunsat卫星，在Basic Properties窗口的Orbit栏，

52、改变Stop Time为27 Mar 1997 00:00:00，点击确定。 在Access报告窗口从File菜单选择Refresh，由于增加了约束设定，地面站每天仅有一次与卫星可见机会。 关闭Access报告，在Access窗口点击Remove All按钮移除所有可见分析。 取消地面站约束设定。,由于没有更改场景的结束时间，所以二维地图窗口中仍然只显示卫星一天的地面轨迹。,87,STK基本练习3：太阳同步轨道,建立新地图窗口查看卫星与太阳关系,本节将学习建立新的地图窗口观察轨道平面正交于日夜分界线。时间步长将更改为1恒星日，并以透视法观察从春分到夏至这三个月间太阳与卫星在惯性空间中的几何关系

53、。,在浏览窗口选中Sunsat场景，打开Graphics Properties 窗口。在Global Attributes栏，关闭Show Ground Tracks选项，点击确定。 打开场景的Basic Properties 窗口，在Time Period栏，改变Stop Time为20 Jun 1997 00:00:00。在Animation栏，改变Loop at Time至20 Jun 1997 00:00:00,Time Step改为1436.067 min，点击确定应用设置。 选中场景，从Tools菜单选择New Map Window，调整两个地图窗口的大小，使浏览窗口和两个地图窗口

54、都能同时看到。确认地图窗口长宽比为2:1。,88,STK基本练习3：太阳同步轨道,建立新地图窗口查看卫星与太阳关系,在新地图窗口工具栏中，点击 Map Properties按钮。当Map Properties 窗口出现，在Projection栏，选择Perspective Projection，设置Display type为ECI。在Center区域，设置Lat为90，Lon为0，Alt为4000km。 选择Map Details栏，设置Lat Spacing为15。确认Lon Spacing项关闭，以使经度与纬度显示距离保持一致。点击确定应用新的地图细节设置。 动画显示场景。 观察动画之后，

55、尝试使用不同高度显示透视地图，增加高度至10000km观察整个地球。完成后，保存并关闭场景。,观察轨道平面与日夜分界线保持固定的方位。其它卫星轨道也可能在一天中与日夜界线保持相同方位，但只有太阳同步轨道才能保持方位整年不变。,89,STK基本练习4,STK练习：使用遥感器,目标： 使用STK 卫星数据库 定义卫星属性和指向 进行可见性分析 计算遥感器覆盖条带,90,准备工作：建立场景,在浏览窗口，新建场景并将其命名为SensorScen，场景建立后将显示地图窗口。 确定浏览窗口中的场景对象被选中，选择Properties菜单中的Basic选项。 在Time Period栏，使用如下设置：,注释

56、: 要改变对象的名称，先选择对象图标，再点击对象名称。,STK基本练习4：使用遥感器,91,准备工作：建立场景,选择Animation栏并设置如下选项： 点击Units栏设置如下单位类型：,STK基本练习4：使用遥感器,92,准备工作：建立场景,选中场景，在Tools菜单中选择Satellite Database。在Satellite Database搜索窗口中，打开Common Name选项，输入Telstar 1，点击Perform Search。在Satellite Database Search Results窗口选择Telstar 1，点击OK生成卫星轨道。重复上述步骤搜索Molni

57、ya 3-31卫星后关闭搜索窗口。 下一步，建立一个地面站，将其命名为 Cape_Canaveral。 打开地面站的Basic Properties 窗口，在Position栏，输入以下数值：,注释: 确定卫星名称和数字之间有空格。如果不能确定数据库中卫星的正确名称，可以使用通配符*（如Telstar*，Molniya*，等等）,STK基本练习4：使用遥感器,93,增加第二个地面站，命名为Santa_Maria。在Position栏，输入以下数值： 要查看卫星地面轨迹，点击二维地图窗口中的 （重置）按钮，然后点击播放动画按钮观察卫星在地图窗口中的运动，完成后点击重置按钮停止动画。,准备工作：建

58、立场景,STK基本练习4：使用遥感器,94,定义遥感器属性和指向,在浏览窗口，选中Santa Maria地面站并建立一个遥感器附属于该地面站，将遥感器命名为Simple。 打开遥感器的Basic 属性窗口，在Definition栏，定义遥感器为： 在遥感器的Graphics Properties窗口，选择Projection（投影）栏，设置Maximum Altitude为5000km，Step Count为2。Step Count确定Minimum/Maximum Altitude间的投影数量和投影高度。,STK基本练习4：使用遥感器,95,定义遥感器属性和指向,现在选择Molniya卫星并

59、在它上面附属一个遥感器，命名为Optical。 打开Optical遥感器的Basic Properties 窗口，定义遥感器： 动画显示场景，查看遥感器覆盖区，完成后点击重置按钮。,STK基本练习4：使用遥感器,96,计算Access并应用约束（Constraints）,在浏览窗口中，选择Optical遥感器，从Tools菜单中选择Access，确定Santa Maria地面站在Associated Objects（关联对象）列表中已被选中，点击Compute，进行可见性计算，动画显示场景察看可见性。 完成后，在Access窗口中点击Remove Access，然后点击Cancel。 下面，选

60、择Simple遥感器，打开Access工具，计算和Molniya卫星的可见性。在Report区域，点击Access按钮查看可见性报告。 关闭Access报告，点击Remove Accesses按钮移除与Molniya卫星的可见性分析，关闭Access窗口。,报告中显示Simple遥感器和Molniya卫星共有几次可见？平均持续时间是多少？,STK基本练习4：使用遥感器,97,新建两个遥感器附属于Cape Canaveral地面站，分别命名为Fixed和Tracking。 打开Fixed遥感器的Basic Properties 窗口，在Definition栏，输入数值： 在Pointing栏，设

61、置Pointing Type为Targeted，选择Fixed Boresight Type。在Available Targets列表中，将Telstar卫星加入Assigned Targets列表。 定义Tracking遥感器为Simple Conic，Cone Angle为5.0。指向为Targeted，目标为Telstar卫星，类型为Tracking Boresight Type。 动画显示查看遥感器形状，打开遥感器的Graphics Properties 窗口，改变颜色为Blue。,计算Access并应用约束（Constraints）,STK基本练习4：使用遥感器,98,打开Track

62、ing遥感器的Access 窗口，计算与Telstar卫星的可见性。动画显示场景，观察可见性，保持窗口以便下面的应用。 打开Tracking遥感器的Constraints Properties 窗口，在Basic栏，打开Range Max约束，输入5000km。点击应用观察地图窗口中可见性分析图形的改变。,计算Access并应用约束（Constraints）,STK基本练习4：使用遥感器,99,下面改变Max. Elevation Angle值为60，注意可见性分析图形的改变，关闭仰角约束并应用，注意仰角约束造成的覆盖“空洞”。 在Constraints Properties 窗口，关闭所有约

63、束，在Access 窗口移除所有Access。 打开附属于Cape Canaveral地面站上的Fixed遥感器的Graphics Properties窗口，确定遥感器的颜色与Tracking遥感器不同。 打开Fixed遥感器的Access 窗口，计算与Telstar卫星的可见性。动画显示场景，观察地图窗口。 打开Fixed遥感器的Constraints Properties 窗口，在Basic栏，打开Max Range约束，输入5000km。应用约束后观察地图窗口中的改变。 关闭Max Range约束项，打开Maximum Azimuth Constraint项输入180,应用。,计算Acc

64、ess并应用约束（Constraints）,STK基本练习4：使用遥感器,100,完成后，关闭Azimuth约束及窗口。移除所有Access并关闭窗口。 新建一遥感器附属于Telstar卫星上，命名为Sfixed。打开它的Basic 属性窗口，定义遥感器为Simple Conic，Cone Angle为45.0。在Pointing栏，选择Fixed Pointing Type。 打开遥感器的Graphics 属性窗口，在Projection栏设置Persistence（持续时间）为100000 sec，并应用。 打开Telstar卫星的Graphics 属性窗口，在Pass（轨迹）栏，设置Le

65、ading/Trailing Ground Track Lead Type为One Pass（显示一圈轨迹）。 动画显示场景，观察地图窗口的结果。重置场景，设置Sfixed遥感器Graphics 属性Projection栏的Persistence为0，应用。,计算Access并应用约束（Constraints）,STK基本练习4：使用遥感器,101,遥感器条带（Swath）显示了卫星遥感器的覆盖区。Swath不一定位于地面轨迹的中央。只有当飞行器的姿态定义为nadir alignment with ECF velocity constraint时才能计算遥感器覆盖条带。,计算遥感器覆盖条带,选

66、中Sfixed遥感器，选择Tools菜单中的Swath项，打开Swath功能，设置Line Width为2，Stop Time为1 Nov 2001 02:00:00.00,应用后观察地图窗口中的Swath条带。,STK基本练习4：使用遥感器,102,计算遥感器覆盖条带,完成后，关闭Swath功能，关闭窗口。 在浏览窗口选中SensorScen场景，从File菜单中选择Save保存场景后退出。,STK基本练习4：使用遥感器,103,Satellite Tool Kit ,STK 工具练习,104,Satellite Tool Kit ,STK工具练习 生成报告 生成图表 计算可见性 Walker星座,105,STK工具练习1,STK练习：生成报告,目标： 改变输出报告的时间周期和步长 改变报告输出单位 建立新的报告