卫星工具集分析软件
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& i7 r' ?$ v, Z1、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。
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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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5 X R1 b5 l$ Q8 ]$ }9 ISTK的功能是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。! U! M+ F: L' j+ ?, K" v
. i; x/ J8 q# L5 G9 \! B: E0 T7 kSTK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。
5 z1 N" V. a4 V* O. T( x1 C3 c. w1 Q: Y7 V/ E9 |5 ], [) h
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。: ^3 z) d; `& [2 ^- n' `- q
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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。1 |' ]3 A6 A9 @/ D& J* R
" ^6 {( ^3 g9 Y/ 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。1 I1 E' y" O v0 t9 \; d( G. u
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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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) f, ]9 E3 c/ Y1 [0 r2 x7 n* P(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;( k2 {' h( O% f" X$ C( P2 _
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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;. w- t C% {+ N" V# P
6 d7 f0 z$ D/ u* t* p
(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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(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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2 U) x" D8 c+ b, k/ z(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;
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) N/ o4 |4 q% y. I(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;
, [% |3 h0 p2 ]6 `/ p9 \( Z3 J0 k$ n
(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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' h! o I7 Q+ D- mSTK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;
) Q% @, c9 t8 k4 o7 l4 L
4 f# v' a6 l7 W1 u(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;
3 H4 T) c& w. C
" E+ t. ]( S' k: x(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。) W6 r- W3 g; h! I2 @4 ~3 H6 Z
2 Z8 y% E8 l/ k4 W6 w! m3、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;" M2 W" v. m9 T( W
1 I( _# o& a. _0 E5 n. P
(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;
7 J+ P, v* N) Z) X0 _% L& j; g. u6 W: f+ t/ X5 z4 t
(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;/ U" b8 H9 N9 `2 D' \
# l2 p7 l/ Y/ m
(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;' ^* W3 q( `- E' a
% p/ o8 U- y9 p(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;8 q7 e- B# w" K6 g
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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;" E1 T3 H" N3 k# f
9 Z/ W" v! t! n8 ]- y0 p5 B1 a ?1 c) C7 a
(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;! \" r1 C; C! T5 m( T- X
) d: u/ N- B6 k" H& C9 Z
(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;
* j0 N. i) M: p) c5 U
, F2 U! t; K, ^$ y(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。# C0 c# u5 q+ T! x* C
: S0 ~% W% l" m5 X. i* f6 ]
4、STK模块
! s" Q G2 N! g
4 t9 B0 n% E$ k0 X+ d: m$ v& w(1)基本模块。
" Y( d y" r7 X0 _* D/ R6 S/ |# R: d% A3 l- Q7 X# g
(2)分析模块。
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(3)综合数据模块。
, @- H& j0 l0 X) R }5 b8 q& }! d
/ i; ~/ a: p. E6 t4 o6 [+ P(4)扩展与接口。# K+ k3 O4 j. @9 @* S1 V4 S
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' w* n% m# l3 D* p+ a% D5 k6 _2 B$ U- `! S3 \# d Z/ Y
AGI卫星星历
6 a9 d! u3 r& R2 Q( Y, d* E8 l3 S
$ X! e; [9 F* M, O1、AGI卫星星历
# S$ J) ]6 t2 v$ ]- V# Y, o8 c2 p# I3 x& d: f
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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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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6 X% T- v0 ^2 @# e4 S* m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。, U& L5 m; C; E" N7 ^
" }2 S% b. C1 @1 f! j" d6 y
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。, S& y3 Z6 n7 ~. h( ~. B1 p2 q
% I# q1 _; m. d# Z2、AGI软件应用
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' a+ f9 Z# f( S# D4 MAGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。
- J ^! @4 Y+ w. Y9 O/ Q2 A( l
$ T3 |- L! z6 P# v' 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。! a6 o/ W( b( h8 ~1 P' f
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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。1 c$ Y5 d5 h7 d6 {# K0 j+ o! s
& b. X# n V" R- n9 a* v9 R1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。
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AGI的测试:
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(1)时间:2007年1月11日到1月12日。4 Q: @" K' y$ x2 ^# n/ a
! f( J" w; d d9 j, z+ i3 Z“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
& _" j! |1 U( S- j% ^6 K
, N: ]% J6 W( ]" I5 x& K, g“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。8 M/ n, h" r, k* f& U. Q
) O" k0 I* d4 H! d1 _
ASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。
3 f+ A V* G' C3 x( f1 I
8 J+ P3 E& @& `1 c- J8 d(2)时间:2007年6月15日
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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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: A7 `. U" I- j& ]狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。1 q6 I1 p+ Q" `# _* I+ j
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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。
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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。8 p2 W1 Z3 R. k+ D2 q. f
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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。
, Q8 q9 f0 T5 d# H) r/ U3 d A) o2 F4 U, x
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。
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9 R1 _; s) v2 j4 {# T ^' z- u2007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。+ t" x1 ~ Q% d7 }, B% f" K: N
+ s& M9 G& n, r' H9 INORAD跟踪系统0 W, }/ G5 b% t' j" u/ `3 m
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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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+ [5 E* u' }/ x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。0 b k V6 G1 u- H; l' }
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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。
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. D$ x; x8 r! r2 |( J5 CNORAD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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; i$ i7 T0 a1 J0 g$ s: M9 c5 T! o+ bOrbitron卫星运行轨道计算软件- h4 F/ n1 N8 T# v1 C) ^
" _7 }! U9 P! x! d, }9 K* KOrbitron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。 C& G* C) u. M/ X/ q9 C! |
0 v3 {5 R8 W' \* ]: Y- [- w
Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。7 E# `2 y$ ?' L6 G* C5 D
5 ~$ m7 e% L& \- d! _* ^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。
, s7 l; d, g) O, X7 T
$ \7 C5 J, [2 w# x/ qOrbitron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。
" L, }/ g2 T/ P/ }5 }! {* b7 U" T1 [! n1 i% g9 a
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;
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(2)全屏显示及简报模式显示;
( ]8 J7 ?' z/ H$ K8 i% b8 M
3 Y8 L* W8 |( C# T(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;+ f% G; l% u- |
! G! u7 o; o8 g" A% B. m/ O
(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);
7 J" _$ p3 t; E7 J. [# ^& ~; q+ O9 F5 v1 y; u& {
(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;) y6 Y# \) }' z3 P. x( z( {
V7 Q5 Z2 ]+ o& e6 r
(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;: {. @ N! g% s9 Y6 ?$ }2 R. u
# R8 ~2 z4 P: d(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;, _! C* _5 \1 A; [1 E& q Y
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(3)能同时追踪全部卫星;
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(4)追踪太阳和月亮;6 V4 o: s) ?7 L# c9 g. J# \
7 E: L0 ?) o) A2 N(5)卫星轨道运行信息;( C* d2 N% A. `# G& | C+ p
# D: j; {2 I% K# l- p/ g) d(6)全球城市数据库;/ x% ]0 q( c8 [, g1 t. k
1 ?9 e# ]7 e# p' U( G6 [(7)卫星频率数据库;+ P+ Q k0 u- M7 ?7 W
+ P$ [: \8 J6 n! X& J0 O(8)雷达扫描卫星;
% f6 @& D* w! R1 k0 h. L2 S! u
# c- v5 ?( b! P+ W2 P1 n8 p(9)支持多国语言;' X1 r6 g2 x. f" z
, o, U2 T" k8 h! z4 N: k(10)支持来自640*480的荧屏协议;
& f6 c( }% \5 a4 P; a. M
3 Q# R+ p- p% {0 w(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
j5 k! \! ^' V/ r# ^
/ K7 { j: s# g(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;% ^3 x: \% G6 M/ u
0 m: p# l$ S6 V( `; Y' E0 m
(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
4 W8 l) Z/ V+ P2 v: O3 m5 y7 n; q2 @) c' U( \& x2 z8 d
(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。
2 B7 B% O* Y6 b* e1 D2 [. _, |( ]/ C4 e4 e+ n3 R+ X
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。
, S. {. t5 `# M u. `0 o1 h$ ?; ?" s, m$ r
3、Orbitron应用+ r2 w5 F$ o9 }( N3 }
! }/ O3 o" K$ }% i( j
2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
5 l) @3 W& n; }! s2 j3 ~' ^2 Y$ v5 u$ x2 h. h' {6 g- y" d6 \( j
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。3 i2 c! ?% F# Y1 H" C9 R: @
+ d6 P9 {: D" [# S; e3 Q. N5 A
2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。6 B, n3 c8 h) h
3 V C I" C) z# t8 p( 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。5 n4 H% s1 \7 f7 ]0 b- C/ I
& C4 G1 u* y) @# d5 x# W(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。
9 L2 u1 X$ G2 s6 z/ q `" O, H! l2 O# J9 k
11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
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7 b8 Z- l) U+ O) `11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。3 |( j% g9 [- q' [7 G* }3 e
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(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
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! B& Q& U" d0 G11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。
4 ^! f. r9 Y' s2 A5 X- }6 x0 i; x" ]7 S# y) A5 Z4 I
ODTK轨道仿真器7 |! I+ n" e t$ q
+ D' q& \! p+ e! vODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。( N+ N7 F' [5 M' C
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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。
5 R) X; @, b+ I* w
( d. ]$ z/ |) Q2 @+ tODTK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。) E' }( C1 a e0 x
% k; [2 H7 f( B2 [: B; U5 \( ^, [
1、ODTK功能:) D0 g* c; M* @2 { [
: A. E& }4 d5 l l: ?) S1 J4 `
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。* ]' T ^! w* p5 }
! ~/ v4 z' P1 ?1 p4 E3 Y0 C mODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
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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。7 l9 @& r' x& Y
$ y( @" N, y; }1 _! Y. a2 P) A
ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。7 n' @" v2 p4 ]1 D9 H0 ?5 S) G
' ~( S& h$ |, |; H2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:9 P) g0 l4 d1 c& i3 O( F& F% R
* u, K+ a' Q# c, H: d
卫星轨道的误差;
% ^5 q; K7 Y( C! D( m/ [, J& Y" o8 E, t# Q. W
跟踪偏差和卫星位置;
$ y4 y) f( z( m! L) L& N! e# J$ Y8 [$ @$ B5 j: j' K! E
矫正卫星的校准参数;+ j5 K* D/ ]. ]6 B0 Y9 Z$ e/ d
% _0 g! f# e1 T$ `$ C
卫星运动的太空环境影响;
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全球定位测量卫星轨道和时间;& W9 i" L. p5 O6 O
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全球定位测量卫星监视时间;9 R3 b t( {4 L* E
: N( I6 G2 @& U3 m. v* iODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
+ I" V; m/ ~) M! ~2 O* h' ^9 b( c& W8 }2 D# Q* Y# U% Q$ V3 v9 }! O
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' v5 V2 _* R% g* E/ H; O, s% CStarCalc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。" c" [% V A, n) W
: K4 ~! d5 ~, J0 G3 QStarCalc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。 E: d7 l0 F+ g: V, A8 U
; F, i& Y7 B9 P1 b2 C' \2 I* x% B
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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$ ^9 U; \8 M, N; l- d; |! {' f1 b1 d7 u5 r8 @! f- [2 r
`4 v2 R2 X0 a+ cStarCalc星图功能. m$ U) o( \" C5 N, l' M5 \! X. ?
: v3 ` n2 c6 X" k9 q+ Z/ C1、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 B0 R& H0 x" B/ Y( M4 A6 P
% L& a) _7 d+ A: j0 b2 u2、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;+ t1 X& f4 K' i; ^; ^' Q3 {. a. G
6 O/ `0 [0 K& t F$ S) @# e3 J; }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;
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/ e4 h. P( S) f7 o3 h4、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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9 g; o2 f- H0 a9 ?0 H5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。5 @3 ?4 @; b* i4 X6 ?7 H+ z
: `, {8 I( W# X& x- ~2 Uurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |