卫星工具集分析软件
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2 W& ^: R7 Q9 v- x7 d1、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。1 v5 b. Z( M# `2 _8 o `/ a
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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。1 f( \% n. Q# Z) h2 D# h. H
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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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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。$ [' |0 B! }8 ]3 C
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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。. B+ o w- W. x8 l1 V8 n- u0 x
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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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3 U, b5 Z. a" t* V# zSTK/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。) M6 a, [0 @+ p" B5 ]
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2、STK/PRO主要功能5 _! c! ?0 z3 E. L( v& f
1 j( B$ t4 Q1 [6 W* r3 U+ _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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& o# u0 q4 I1 w(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;5 B1 A' `- @3 ?5 r0 i! ~
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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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+ z$ w3 u4 y% g3 c1 a8 H(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;! f) W2 [3 x, O* h3 t
/ t" Z/ e1 y6 D( F& g1 X/ @& ](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;+ s8 i7 ~& l& i
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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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( J' ~* A/ n! ~, a$ P$ \9 H+ p(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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(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;7 W: t6 R E8 c& J/ ^$ j8 {
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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。7 S; S0 D2 T( U7 o2 j
* a/ P! W& X$ w! S' d ]! @ aSTK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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' E9 P, G0 v) E6 A5 u(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。# \$ r: |9 F4 `( X, |
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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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- ~' o( l; r' e5 F% e2 `. f(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;. h/ M- f3 f4 i" V
], v# u$ j6 W8 X; R0 `" r(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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+ p, K& ?# [& C$ `(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;# q) _5 J0 i7 u
u2 J0 [0 n9 |# j2 t8 X/ v9 [/ Z(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;0 v+ w% K$ {8 c! X( x# `( x
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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;9 J/ x& z! o& c& y! x
" M8 w9 j* g2 ?9 i(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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(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。2 ~# @& t( i& W$ t2 ]$ c' ]% B, ~
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4、STK模块% ?" ~3 M2 K/ e
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(1)基本模块。1 |" t! l: {& d# i
" Q4 a# T) Q6 ]9 L(2)分析模块。: E& @( l0 {) r% G
& i" q, |, e4 @$ ?; J2 l(3)综合数据模块。
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(4)扩展与接口。, e' H% S7 u) p5 [/ F1 k3 h
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AGI卫星星历 t$ X! K8 c1 l' F7 r
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1、AGI卫星星历2 {8 y# l* p7 v! K$ C- m
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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。! r# ? I$ R1 Y: h
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AGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。2 i, B4 ~8 ]; |
0 d9 ^* T. `2 d% Z8 U- t3 Y' c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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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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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。
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2、AGI软件应用; ~2 ], R l; b/ t) d
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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。5 \. Z/ M, H) P0 S% O; v
- }/ T/ f( t; o9 t' m# S% [( S2007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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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。- `' W% F& i) M1 w& O9 p% w! a2 p
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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。# u/ z% ~# d2 R5 s# \- G
, y+ ]4 c8 F r( g& W% kAGI的测试:# b1 w7 y' d$ C4 c
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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。4 F0 d+ R- e" _. M: E) v$ @+ C
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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。/ }. A+ P4 J5 N
6 f0 V, A M. X( f& hASAT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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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。1 d! b* h+ O" O; W
q5 w( e1 G, [2 R狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。- K$ c# M# c- Y
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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。1 ]$ m! j5 i, a, m9 ^ C1 B
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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。; O5 n/ G! r1 f }; {1 P
- L7 a: A' F8 \$ o1 a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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|3 |9 n0 O7 C7 E( @- L/ a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。% }) s- z3 f3 N8 b
( N& N" d3 R! \+ G( @7 W“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。+ k9 z6 K3 ~3 T& t* M
' x. r+ G* z( ~. r- 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。0 g2 u$ |" M# V' p. B7 U3 t
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NORAD跟踪系统0 E. f5 u4 w9 a; e& p
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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)。, c* _9 Z0 ?2 ~' X% T! F
+ l3 P% V8 e; m& G2 J! J
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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# t! `9 D+ Z4 w4 V 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。- i* y) t3 v. _9 S
1 P! H4 d" {' r& I. rNORAD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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+ v! a; Y# }: w$ l# ~$ w+ o+ ROrbitron卫星运行轨道计算软件
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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。 R, u0 L+ Y0 M% I8 {
) a% J$ J* `1 w- F) F4 G+ T1 t3 gOrbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。 z2 p& P$ `; D# w9 W( U2 E& ?
: G! z! B6 J4 p2 `. uOrbitron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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1 m& I5 ~# u8 z. O2 R& {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。
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' M, M3 H4 N( X, Q0 c% w( B, n1、Orbitron主要功能
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3 d) ~8 D0 o- z# W4 m& _ W(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;" N9 \4 d- q, p0 S- F, G
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(2)全屏显示及简报模式显示;
, L! f2 `$ |% o
4 `: L* [: r: e6 p+ b/ F+ [(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;- {' v' [8 D" b- W
+ Y% y @) h: E2 E2 m2 G(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;$ p- I8 m- ], o8 j0 C4 T
- Q, M3 A& S/ R# R1 D* V& {: U; K3 G3 v(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);( A" W8 ?3 \) T
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(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;
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(7)内置一个屏幕保护程序;9 t, y3 E& t4 H
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2、Orbitron特性, X7 x6 G9 ^! k3 j$ C# Q/ f. A* m% Q. T
; j, r# w2 ~- P(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;
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(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
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( B1 a9 i* U: f8 r" s* l(3)能同时追踪全部卫星;
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( k5 J5 ^6 a) `- c(4)追踪太阳和月亮;
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7 \# A# G0 U [/ t(5)卫星轨道运行信息;5 D9 @4 Q \4 ?" J5 M6 w
0 K* V) |. U5 A9 g' C% b4 X/ m" B
(6)全球城市数据库;
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" b7 O2 }% v6 h8 o4 l3 l) r(7)卫星频率数据库;2 c$ A: b7 i0 I" D- Q. [: u( V8 ?
9 r+ O+ y. e. e6 a' h
(8)雷达扫描卫星;
" ~( G; T+ U) {: F/ U$ m# U \; L) [# @+ Z. z1 v
(9)支持多国语言;0 v w. e c. p5 L8 Q# n& v; F7 q
4 Q: ~- k3 e+ r2 Y( Z& k
(10)支持来自640*480的荧屏协议;
" q) V) U- \& D% T% {! n2 ~
3 _) M2 S: J+ K/ C) |(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
1 [& E* b: I8 G _6 Z4 j
; f! ~1 M& n' w& p6 R& D! {(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
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4 F' c( Q/ r& L* Y( V$ u7 m# @(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
, x2 \; [2 H0 z; v! A6 f% d: O, _+ J& ~/ b Y
(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。. p6 ~+ V2 l3 h" U1 V, B
) N+ F+ j/ @ m+ }, C% 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。" T( u0 B: F, h
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3、Orbitron应用5 P, P }0 O* g4 _8 w
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2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。1 W y3 j0 }3 u- a* |
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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。: a: X( t/ K$ N5 G9 _
- V, ?0 h9 I6 i# i! [0 W* o2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。
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0 C9 x3 g0 l7 y6 ?: E- C2006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。, `" y. B6 y5 |/ e, ]
: l6 m2 f* U% u5 N4 b; F1 \(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。+ a6 U% X6 A/ A7 A N% r
8 x' B N4 H& E; {11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
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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。
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( u- F. x1 _1 O, F( M+ h6 ?& Y(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。* @& Q4 ?; D3 L# G& ~
6 M6 [0 f' {, v3 z11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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ODTK轨道仿真器$ J: q7 u5 G! Q" y6 d5 o
?$ S( h L- W% M3 C
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
{3 G& V4 M' @0 `0 ^4 G% k/ M
# j# b. ~; c! Q, F1 P3 y- p: oODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。" z. i+ F, J/ L* j/ @# a
- L0 M( e" U! }) _3 q9 E$ 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。6 G5 @0 ?7 c" a; ]$ A J/ w# X
3 M2 m) T, V" {1 n& ]8 |1 t z
1、ODTK功能:5 T! L/ e; `2 L$ p. A- H k- n; e* Q
: O% l6 ~: e& r# I; u# e. j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。4 |5 f* ~, A7 Z- y, I: j P
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ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
: w& t* N i D( f2 Z; |5 c
) W: O5 z& L. ]/ R% y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。
5 G V( Q* N h5 e" Q* A5 P0 q
. i; N& V* `% R' r0 t; |' [ODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。
, q/ q1 |! l0 T, E+ f" F9 G8 ~( F; e% u8 c3 i3 ]
2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:
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8 c5 I, a' C* }卫星轨道的误差;1 g$ ^" `2 z# Y' P" b7 x2 w1 _
3 r$ D# Z9 d3 u% y* m跟踪偏差和卫星位置;# n( c! i( t( Y* }' m
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矫正卫星的校准参数;4 b: u8 O7 ?" M7 R \" e* f
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卫星运动的太空环境影响;+ n# K" z& b% @( Z/ b7 G
k; P2 E& w2 _
全球定位测量卫星轨道和时间;5 u. Y4 t/ K: w+ n; v# ^( m
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全球定位测量卫星监视时间;/ |& J9 v4 {5 Z! u& @" Y
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ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。0 Z( t, S1 N3 r& Q7 u
1 e2 g% o- |) L1 ?) ]3 A; C$ o
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H$ ]6 M: H2 o0 uStarCalc星图! h8 r; g- l ]3 e
7 V& v$ a$ m1 T; H7 jStarCalc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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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。" c0 D$ v$ J) ]( i+ ^0 n
3 t9 R' } K# N( B2 Y& T4 }& R7 DStarCalc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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StarCalc星图功能. ^" j& M; r% ^( b. y
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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;" f* J% d/ q K, c9 b( D: u! `2 O
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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;0 j0 N2 A8 l% z4 h+ t1 a* |% X6 ]* i
1 a3 h* L- Q9 u) N3、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;& C& n' p& ~$ C4 | O) Q: v
# K- @+ A2 R1 u; R# l
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;
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8 ]0 f. v' B, Q& E( I5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。7 ?7 Z) K- e3 @* _# y
, Y7 b5 {7 A ^4 {url:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |