卫星工具集分析软件4 R- u0 S/ v1 A3 i$ k0 m" x) R8 _: e0 o
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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。 K, b5 G8 R9 L f
3 R7 y" W/ s5 V8 p, k6 h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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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。
: `* G" [7 e! F! w# z2 I' c4 r5 v+ ^
0 O" K6 ~* W W: ]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。& o8 \% c% a& X* s; |; ]$ v
! V! i7 f' p2 b. @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 W# j8 j% {7 g/ B" f, a' 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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2、STK/PRO主要功能; N- h0 w5 h8 K( ?
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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;0 a! @4 A2 c* {3 G
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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;5 `& p" {$ C! H* o: `) @6 w
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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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: q: F8 b X% f& G. L; a% k(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;
. T& L& j+ j' Z) L
% ?* f+ A: c& \/ A/ W( }(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。
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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;
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(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;
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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。
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3、STK/PRO特性5 m R7 _ @. N( V5 m% }# r$ j
- }. h! h$ T4 ^. `(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;- v" {) j3 L: a9 }" c7 g& P- 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;
1 v( I4 i2 I+ \$ ~$ q* }& x, a4 r- E$ L3 l" S/ q4 i- p! x3 g
(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;# S! t8 Q& r" k Q" ]: o) ?% C
3 Y8 W4 z$ L2 _: ^) L(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;1 T1 R4 ~2 M+ s+ q
, K; x \4 w( A# n5 a) H(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;
4 B- l3 q/ o1 E. X4 @% f, _
7 M# u* s* j q8 a' J(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;
6 N# _' g1 Z; m5 n; q8 W
% D: k3 x1 N' J. I0 s/ K(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;
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6 _8 l) {, X' t% h: _(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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1 W7 N' M* Y/ e$ Q/ ], l# O q1 `4、STK模块
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/ x5 l$ e. ?! }(1)基本模块。
7 X' P$ K& ^* [' {7 L: M W. N
- @$ r; L/ |0 v! B(2)分析模块。
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(3)综合数据模块。 x# m9 R5 t8 `3 u
3 K* ?1 x5 Z1 l6 J. [(4)扩展与接口。6 Q1 U) Y/ \. N- K+ y/ \9 s, ^
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AGI卫星星历
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" T/ _0 i6 a* g* t. s: f1、AGI卫星星历; l' W) G# U$ [) E7 g+ p9 h
" u. p' n. v; ?* `# p
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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5 |& Y! L! Y# D, O. V7 H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。, ?- Z! i7 w, A2 M X
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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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, t7 y! L* L& G2 F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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5 n, y8 e( g. }- j* S: fAGI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。
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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。5 f" n3 i& a, o) P. p
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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。; a9 Y. x7 s! f
) `- `$ j5 e' i0 @) l1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。
# G% H: e1 n' l5 ^* G# }
% P x, L' }& z& s8 d) I& c' AAGI的测试:
0 {. T9 Z+ }5 x
! o: @- D2 A$ W- \(1)时间:2007年1月11日到1月12日。
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“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
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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。9 v2 [( L. ]6 \! b: I- X
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ASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。
9 s1 f% o8 u8 K5 C; ]0 w* o) Y; d4 c% U0 T& c
(2)时间:2007年6月15日* R3 O, N9 l1 d
1 V8 t8 `% C) qAGI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。
( {5 X* h9 `- l( ?! u* c! Y9 E7 u7 \3 R4 ~' Z
狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。$ A) _; R" t0 M8 Q: B+ a2 t9 I
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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。
! O }5 U. I& k0 v* x- d* ^
) U/ d2 ~) u- Y9 l5 j+ Z! VSATCAT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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: d; S" y6 ~5 c* e% o9 Z5 @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。( `) x- G9 O! H, ]) d% l* g ~: X
* R7 U6 K7 d2 m4 f# v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。
, q6 t2 T/ V1 c. S! W6 M/ f
4 c2 O' p, h9 f/ S8 m“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。$ [) r4 ?9 S$ m3 h, u
% c" Z. V2 I; p
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。
& b2 B2 q) S- Z" V: @! F9 z4 G9 `5 j: @2 N; H2 u
NORAD跟踪系统4 h$ j$ m0 Q7 M8 R1 _" X$ J% c
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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。4 ^1 ^5 j/ I+ u" w( z7 R, W0 K6 D+ B
' x* D& O6 }- P9 @+ r1 _& Z2 ~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)。8 p: K* c: z- y6 T8 N5 Y: {
! f- V6 ~$ r) ?. V! C
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。9 Y! B' @; Y2 b+ q* I
( F( Y+ l. p9 ~" q @2 z. w1996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。: \+ V: P; R8 d8 ?4 h
5 ]* t' K: e1 I) xNORAD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。
% j$ ~8 |1 Q k' E" M V' K/ @; G! d! ]
Orbitron卫星运行轨道计算软件& z3 |( G$ ?5 B; H: r( w6 W: o
. d" j) }' ~* ^& _) m
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。2 ]' ]6 B- Q" _* L0 x A% N/ I" a
% \: r3 l( {/ e! O& i/ r/ TOrbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。
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8 y5 |, i* L0 q' U K2 S, a5 g% X$ J# @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。
) K; e, |- L% E) k$ f: u, h% u' B1 i( K8 v0 i. y
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。! f" X, m7 h$ {7 B) O ]9 b+ g
$ t+ E- f% U5 J, z1 Z1、Orbitron主要功能+ g& I/ J$ y! |' F
- [6 n# y# v+ C% b" v
(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;; G3 s. q& a) x
6 J; c' s) f8 S6 t% y
(2)全屏显示及简报模式显示;6 w4 G: M I; @8 p9 B8 u8 I9 g" m
5 k Y% G- ~/ v(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;
5 {( Y+ @2 C8 n8 W7 f' F8 P3 ?' ~6 y2 B, ^/ ?; w
(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);
: o7 K, |" Q4 R
0 Z0 r6 a! S v# d(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;6 ]' F9 F2 o% O
/ x R! i; l& d3 }- V) B/ n8 [(7)内置一个屏幕保护程序;: m, B/ w% i2 r
, P6 V0 Z y1 E+ o1 m
2、Orbitron特性
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型; M; C7 m5 @# v+ R |) K0 g Q
- d! N' N2 Y" f. ]. Y2 b
(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;0 j4 l8 i7 Q/ w; O" N; d, n5 w
* w! _) a/ @% @3 v8 u, c9 c2 [+ R
(3)能同时追踪全部卫星;
+ A8 n& p2 k5 p+ t9 u5 [% [
6 W3 \! y2 d% o1 C( e5 s(4)追踪太阳和月亮;
7 R" E2 i8 y8 l+ Y( t
7 \* m4 h' F; O9 w1 j6 e. z(5)卫星轨道运行信息;! X, p+ z9 q4 t4 ~" y. T9 Z( ]4 m
7 ^9 R' m) @) Y, c" A) a(6)全球城市数据库;) ?7 h: ~% t9 Z! @1 ^" m
6 ?! K6 ~, _# S' w' V(7)卫星频率数据库;
$ j5 ~3 I& P. ~6 g/ N
2 U3 @1 L [4 w3 g5 L(8)雷达扫描卫星;
. A1 D+ O3 s$ n
# W* ]0 K% h( H8 d1 b$ o(9)支持多国语言;+ Q/ Z7 ?9 d" A
, Y( d6 E3 U2 x- Q(10)支持来自640*480的荧屏协议;% `1 {0 C! o" Y3 S% r! {
4 _% q: H9 F; x1 W(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);8 w; O, a: o' h1 U8 T8 j0 W% u- J" l }
& w6 D6 ~! ~4 X+ y" k8 p* o h- `(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;2 f9 U3 s2 g; x; p, Q# Y1 N+ t5 A
2 R4 N" k1 I" \5 z4 V7 `(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
7 d2 }8 V! y$ h( W; W/ S& E
$ E1 J. u; A' c. ?; ^(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。/ R# N& F9 J8 y1 y4 h# b; x
& Q7 N, x" Q, ~- C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 e: u6 f8 {; J0 F
! j% n7 X+ }" k/ M3、Orbitron应用" L( c. r$ m$ ?( d% C+ T
1 T* Y1 q4 Z3 O9 k+ K
2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。
" g) s2 X% N1 m" P* ]/ K) r( {6 I3 t. J+ `# S0 W2 p1 m' q
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。- }; E- b" H7 Z) \1 U" @
5 r1 J. k ^; Y
2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。
* C2 P( o. O5 k6 m& f' X. K* {0 o3 {
6 @9 D+ v! _: }, T( ]& C F2006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。 r/ K4 o! H: X/ I( L8 E
- f: B, T. ?( _0 B4 I8 y
(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。) I# X5 e! e( p1 v5 N6 A
) j7 q3 R9 S# v' w/ D9 z11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
$ }: s2 u& C2 m2 d
6 s8 c; I+ }; `4 L% Y& T11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。: y; C, \3 t/ y9 C; R
: `1 A2 ~* w0 ], Z( R& e
(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
5 G1 Y( g, Y) d3 Y: O; B6 d
9 ]3 L0 {" A2 r2 \( U8 m11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。. \0 }) [2 e! }, X! N% q
! X% a# g2 I( l) [5 vODTK轨道仿真器
; _* S8 e v2 }9 | I( L1 Z3 ]/ w3 \; n6 I- V/ i
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
6 I( i6 q9 w& k: K v! O4 ~1 q
3 w" p6 R# ~. jODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
4 {6 C. c5 e* \- v2 l3 w6 {$ @& j
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。
) f0 v1 M* f- L# N* P* Z0 f3 s8 E { A+ H: s3 M& S
1、ODTK功能:
& B. e! Z9 d4 H3 y; X# D* j2 @+ `$ M" I- r9 A- O4 Q
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。. z" l$ M5 O) ]: o" C' P
6 Y7 g! u; q$ d- ^# r+ t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。! D2 J+ Z( M: F. G/ A5 P' z
, o0 W: {5 `2 |" K) s7 h& ?7 T
ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
5 _% p5 C) _& q# P J
9 m5 \, M2 b& K: T r, R" s7 Z# X2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:7 v0 Y* j5 G# W- Z* t" x% C" E- U
7 y: ?6 v2 m% K" s卫星轨道的误差;
2 f4 M1 v c S7 u! ^ Z/ Y/ z7 q$ k' ?% ^5 H
跟踪偏差和卫星位置;
4 S4 s6 k, n! m
2 z9 v4 Z) G7 N0 y! m& Y: j \矫正卫星的校准参数;+ V" E5 [: m2 X7 z) [
/ u2 f9 k4 C% Y% x/ Q卫星运动的太空环境影响;
8 w/ b$ O+ T1 y: j! ^9 B; A: K
( X. P5 ?5 n" ]1 x, o. K9 K全球定位测量卫星轨道和时间;
# b0 ~; h' d8 b8 Z3 h
' J1 S R) j) B, j7 N. X2 J全球定位测量卫星监视时间;
5 i' f9 a2 g( I. q: C8 l: {4 z$ R! g; }9 y# P4 Y0 a6 k
ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
+ }) S7 V) `' t; U
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/ u7 G9 i1 j J) Z! j# ~8 w5 S
5 A/ i2 ]$ h9 R! V$ c. d; q8 jStarCalc星图' D. |2 h3 u7 S9 P7 H
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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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* P8 [4 I4 T! R7 WStarCalc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。
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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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3 @: [, \" P* ^$ Z- k
_1 g8 q8 V) g4 \1 t! z# Q% A$ a2 JStarCalc星图功能
1 k" h7 p, \6 T* T2 D5 i8 P
* H) G6 @3 x% }4 _. f$ D0 f% I1、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;
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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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8 [0 r3 Y: V" x" n+ s) a c% Z3、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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: r8 k6 ^ \# f' D- X4、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;% J$ w7 R8 @- j0 b7 w+ G* A. _& v
. ^9 A* O8 J' x* b. u5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。7 |# t, f) i& `8 _# q
# K, Z' m* z+ curl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |