卫星工具集分析软件
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( Q) J8 V% V h7 U3 p. B3 d! v3 f1、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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2 C. j7 I8 A s+ v; c2 I, R/ t$ |! R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。 g( G; G' O4 `4 E7 {, W( [
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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。
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1 E, W7 s3 z- z/ M2 k7 t' G5 H8 K4 jSTK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。
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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。/ z4 Y: m- g. x8 w8 m4 F
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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。% V% H1 k2 X- L' ^8 N" Q
& f$ ~% g" V3 R% _! Z. OSTK/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。7 C& ^$ t y; y5 p2 L$ E5 z$ [
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2、STK/PRO主要功能
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) s- U8 Q7 L% n/ x; R5 L6 r4 _% WSTK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。+ l4 A: s' S- ]8 Q7 V% R
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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;. F: z% d4 y/ y7 O4 l$ n
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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;
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: S; p) |& U# h9 v! S. F. P2 s% \" 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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7 t& a* O/ x) P0 s' [4 y9 u( _% C(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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9 h3 b" o* O" I. a9 v) o: f x(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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4 h$ h7 P. X, T6 J+ e" w/ Q; p(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;% z- w5 F( B: _1 h* w; {
' b2 Y: ?$ m( Y( o3 Q+ M(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。/ D6 F: w- ?* w3 A# S1 s
' F) H* n# s' |5 V) M9 y5 N7 L! pSTK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;& {& D( l/ q" B$ f) W* X
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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
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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;
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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;
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5 S$ j* }2 N1 m( }+ a9 q(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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. |* |% c& m( i(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;5 ]9 b+ x2 Y: D. T8 y a& X
0 r# D* x! D+ q
(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数; R2 Q' ]* Q# W
6 Q/ t! b' u+ k/ p(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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(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;! `3 Z; k) _7 p# |- `: d
2 n+ G4 h* v# j% H5 ^: F(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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(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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4、STK模块" m! C6 g8 { ?/ r. k& `
: g5 _6 V# H) @ _4 H(1)基本模块。( w5 {, ?: T* {
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(2)分析模块。$ P0 r& f+ w9 L6 ~
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(3)综合数据模块。( W1 A1 `, u/ x5 m- t
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(4)扩展与接口。) I% R; ? M. q0 P+ ~# X9 n
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AGI卫星星历
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6 ]* W4 }+ w2 }* ^3 [! h1、AGI卫星星历
4 C0 w. s7 {( f* ]! Z) c; b* `% A+ O; X% Y! z* G
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 ~% u7 ~! r1 G$ R, N% l5 i
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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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% G9 ^% @$ o/ Z# d/ w: E& E# J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。+ B' ?2 X* F. B& V7 T: E% p
2 ?0 O' W6 Q$ M B9 _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。+ K& {& d6 {# X: I1 s) G7 Y
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2、AGI软件应用
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! ?, {1 V8 ^5 M4 L! K* qAGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。8 C6 ^" s3 y a& L- ~
1 ?) `3 s* F1 r- B2007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。( M4 n1 Y4 b8 q5 k1 ?
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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。
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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。4 p: h. I% S8 B5 a3 T0 \! V' L
+ @2 l- [9 G9 [& m! fAGI的测试:( s) V: u; T, Y9 {4 p7 z
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(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。0 p% B9 U; G* S3 Y
7 |* U0 p# l* e7 O* v“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。! u S5 E1 q8 p" p. w
0 L! z, O/ t7 o( c6 N
ASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。
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(2)时间:2007年6月15日
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$ d' O) |+ {5 D9 i" LAGI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。- K! l! j7 Z5 W9 [8 Q* m' G
! f: Q: V9 u! |' x9 c狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。
2 {0 S5 F7 X& Y7 L: S; F4 z* F+ d
2 Y8 R# K2 E g9 N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。% T. o+ ^# a. M& Q$ X
8 t; _7 V$ s1 D. o9 s" |2 aSATCAT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。0 `$ s3 I* z; v- i2 k
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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。. q" _; Q# M4 H2 u
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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。, X1 K5 B+ ~3 D \5 \& A
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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。$ s1 g4 p t( }5 M1 E
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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。& |# |$ B3 E- N% D% @' ~
# n' u, I+ ~( u: @5 M3 FNORAD跟踪系统
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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)。3 T. i+ W+ ^& R0 m5 _. ^7 I
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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。
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# p+ n3 H3 n3 ?6 C- E b1996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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4 ?; I3 a3 `9 I% \) K; wNORAD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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! c$ _: Y/ x) E9 i! H/ YOrbitron卫星运行轨道计算软件- G+ O4 Q. a0 _! f/ j
; B# I4 e; i* rOrbitron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。
$ d0 [ y" M, c& g5 @0 {: H, Z2 ^" v) G$ C* L2 |( a7 }
Orbitron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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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。; v/ V, B/ w, t9 |0 L
( W' S) J; w0 S X/ FOrbitron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。% Z9 g" E' m4 [* e( T S- |8 Q' b
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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;) W N* `+ ?, B& E0 C/ h, t7 ?
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(2)全屏显示及简报模式显示;# k5 n& w. m# [3 N4 R
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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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8 k* W, [. K# m2 m1 R(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;7 J c( c2 J% l2 M( `. p
. X, p4 }7 @$ p& t(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;: i7 n( r$ g' h( w/ Q
6 B' u: i( Q1 k' ]2 v% Z(7)内置一个屏幕保护程序;
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2、Orbitron特性( D' I1 t7 T& M9 }+ |8 @+ I& ~3 K
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(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;4 P3 i# ^, x/ g+ `! u
( q a( d2 r8 y# d2 a9 r& `(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;+ \# O$ u0 v( P/ u2 J" \- p/ I
, \8 ~& K9 U6 y, C
(3)能同时追踪全部卫星;' a2 J/ V# h+ ]. y! J
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(4)追踪太阳和月亮;" h, w7 S/ Q3 g2 T. R' v5 m
, {) W4 W; M( o; U
(5)卫星轨道运行信息;& m' h G7 D: m/ U& _5 z, r
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(6)全球城市数据库;. W1 b7 Y7 e- f$ q2 E
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(7)卫星频率数据库;
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(8)雷达扫描卫星;6 i. W o% v; `" ]
/ N: b' |! j5 ]* s(9)支持多国语言;8 t9 ^& m, G& P/ k- }3 l
1 D/ w, a3 i/ S7 }(10)支持来自640*480的荧屏协议;$ l" G5 m" M+ q+ q; K, `5 K
3 j+ w( ]8 n( O6 Q) R: e(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);9 X3 e+ r; U4 f0 j9 b
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(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;/ V4 r4 G# Q. @ g; H6 q3 c
. v" g% k, ]! P+ L& m. S: V; T
(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。; W0 z1 i2 }9 [3 o" _2 N( d' j
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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。
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* J8 X$ c2 j- Y! n( T+ p2 J3、Orbitron应用! Q( \. Q6 s3 e) H2 R
" ]7 L' ]0 K$ x) u9 A2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。$ ^3 N7 E4 g8 b) F
' |2 z% m5 O! g5 ~, b11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。
5 g/ o5 Z2 R* x* s4 E/ {, r, ]8 z4 [& ~$ n3 b4 C- X0 t
2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。
$ P, u3 v" ]" s& d0 G) J @9 ?2 V/ |2 O% S8 H6 B
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。3 C: Q0 s: A, q, F
( h; n6 f! g% P/ r- s(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。
1 g) ?3 t% b9 n9 k1 a, |% e
9 P5 k% @7 `7 z9 x! L2 T1 i11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。' q5 U8 V3 V! _0 y9 Y
- P+ s6 M/ w+ E! f11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。8 g5 H% P* h; p" ]( e- [2 ^% _
. V; u. D3 X4 C) K9 S(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。- h# E/ f2 \( a3 ]
" m( r: H% \; H0 \0 ]4 w5 Q* K. 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。
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5 U- _$ w, l$ WODTK轨道仿真器5 U" o4 G. C3 E- C- m4 r7 g
3 R$ S$ W# h0 Q; V9 l+ o
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
! V$ F: k' U- x( ^& E. ~2 V5 D6 l$ [& @' w
ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。- }+ W9 Q3 `3 x
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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。
) T. \' z$ l% A0 }
/ F$ X% d: ^/ W7 [5 ~1 ?' t1、ODTK功能:
9 C0 @# @7 @+ J+ e/ s9 f5 q0 y3 ^& J- S" E/ L# E1 U; I
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。
; X! K0 S; y* j0 ?9 b
* D' p4 H# ^; F6 ~4 `0 C) yODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。% ^* {; X7 k/ t+ ]4 k, m9 x' n% G
5 c- f, j3 [- }# j- O# L9 f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,提供轨道和相关的参:6 E6 T7 y3 n& o' }1 H0 b
) C3 }0 c+ T8 q# u$ ?3 h/ R$ o
卫星轨道的误差;
( w/ m2 v! v% d6 M& l# |6 K
: z4 q0 A" j9 R r- @) |4 w- m跟踪偏差和卫星位置;
( p9 Q5 f- I0 \* Y
2 \0 H2 W$ }# ]5 ^( N" R/ h矫正卫星的校准参数;, `2 D' w7 U" \
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卫星运动的太空环境影响;# m" J% A7 }# V
$ w: U! J; {! i; R
全球定位测量卫星轨道和时间;. K* p6 ~$ f& p. o* Q. |7 x
/ `- k! N; @5 H% {3 N% Q: H9 j全球定位测量卫星监视时间;1 ~9 {7 q3 A, F% k! I
) l- \5 I, p+ ^ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。
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8 S# e! W( ^2 FStarCalc星图
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4 _! b5 e/ w5 kStarCalc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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$ ^8 C+ Y! e( Z' yStarCalc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。# v* D$ N& F7 J5 K2 E: ]$ |4 a
! u3 F" _* f! iStarCalc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。% U+ z8 A$ a, D. s$ ?; o' ?3 l8 ^
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2 k" ?6 M0 e0 W# T! H# f% r+ h
) h( |4 V. a a% ~, Z: [StarCalc星图功能* G) K8 F+ {1 G
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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;
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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;6 z: Q0 h% E1 W" ?
. c: t7 P* L" ?! i: x
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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; ~1 y7 q& Q; f3 G' K4 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;1 n2 \) Q: _& X
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5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。# C$ n- h8 y6 j) T# Y! g2 w9 Q
- h4 i' v0 t H, ]0 Hurl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |