卫星工具集分析软件+ g; w( G- m2 q0 |
& Y5 t/ e: g$ P5 P2 j" [3 B1、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。: u( K9 h; O; {" ?8 E' z% |
8 j) H6 A9 K: X7 ZSTK的功能是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。2 R2 _9 F7 I6 x2 T0 `3 M( Y7 X
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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。
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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。
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$ J6 _4 D) s2 mSTK/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。. J8 ]* W1 P# I/ a% ]
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STK/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。 G& p2 ]8 j/ k1 H) u3 ^( x% q3 g# j
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2、STK/PRO主要功能
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: {, f8 v1 |* L# A. l+ p% k3 cSTK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;- S- l6 R& `; r' m! ^
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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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(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;( n. G7 s7 c: e7 M: m. H
! V' \# D; Y: R(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;) B- _1 l5 K$ X: x+ a$ L9 l
9 m+ G) D3 ]5 A
(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;5 v% X6 ^3 A8 @
/ N0 H. \( u W(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。
, t8 a7 v: v: X3 d( w2 K
# o$ C% p0 |2 E( ySTK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;1 F4 _0 q9 g# N0 J& z8 I) [8 C; \( B
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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;& d) H$ ~1 m5 {* T/ c$ y) W- U
* h, V& h. }3 Y* i2 g) 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。
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, V4 e0 A+ [- c3、STK/PRO特性7 Y! l4 g$ P( N5 B
. f' q3 {5 Z% h ]( \2 o& S" q(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;% s+ E' m8 [$ p8 D, S1 H d8 ^8 z
- I2 Q* q- j" K1 y* p7 j; r(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;
. q: {* T% Y& E9 W
% F! B) o1 g- |1 ~; P(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;
; L8 d8 Q! d) {+ f4 h
8 u& u: l8 a$ K& Z. R& {) A(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;/ p+ ?- L! y, L1 n. o
2 ]$ X/ `) R4 u9 I; l" U9 w; a
(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;
2 {8 V6 o U3 D2 R' I$ e; e( [3 j- k! c: s8 B- G! t. W
(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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9 [; m8 ^# t ?2 T(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;% k) R0 A1 Y4 C' c, @# C
4 x, u0 o: I4 ]; |9 Y(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;6 P- j- F1 q4 g& T
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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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- w9 J8 R0 b7 \, p" L, |4、STK模块
. t% U" s$ M5 P1 F) x2 q; @
. a! f) m0 S& ]+ M3 I$ D* H(1)基本模块。
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(2)分析模块。
3 L6 m# K R- J7 i: {4 W' X# z
) H( s4 x/ ?, D" l0 Z4 _) Z(3)综合数据模块。/ G! Q8 q) v- w; Y8 ?
$ Q3 A& c3 v! L1 P6 O- |3 f9 W(4)扩展与接口。& g @3 V& s7 ?3 t T
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AGI卫星星历% t- a! @ _2 Y$ r- V$ }
p- g& H: L% H7 d1、AGI卫星星历. Y9 ?5 U. }4 X2 j+ N; i
$ t0 ?1 H+ H" L5 H8 h
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。
% M7 v# d \" C. r- {
1 c% Y" u9 m% h) i& e; p$ hAGI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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8 J; X( f5 V2 H. x3 a6 ~* X' }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》。
" y1 D! s: ~ P# V8 W
" I D) A0 k* f8 U3 Y+ e. n0 \/ 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。( L, ^6 L9 n# `; w
) E4 S% O2 t) ^* hAGI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/ h! l* s: b$ P- L5 n) s+ T
. k3 |9 I: [( A; l) @) o3 eAGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。, z2 |- {; S( S
) K3 G2 ~* e: \( B* G5 U: r+ U) l2007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。
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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。 f: i) c, ?" A# R) ]8 u' _
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AGI的测试:0 j4 Y# Q2 B# f/ Z0 R
' I2 B$ j: E0 |7 O- U c(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。# M4 y/ F1 {: c" S6 l
/ P* A9 o8 y) p2 zASAT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。8 F/ W% N! i" S+ c: N
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狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。0 `6 R% n0 `: |. S8 \2 P8 u# Q7 [
/ A! {% i6 l0 B9 |; M. X# k1 @6 c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。/ I P+ W& c% W( P- @& x, }
1 ?1 w2 g7 {6 C& c$ ESATCAT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。% p4 Q6 | W, W3 u' ?- u5 g' S
: ~1 M' w, s/ _6 v
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。5 \( F* L$ i' Y2 |
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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。+ ]+ I! P& P4 A, O& N& ^3 ]0 |8 J
" V" L7 X1 D0 T$ l“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。/ o! Y$ Z% Z, f; K! y+ B& G' E
2 _) {$ K0 {" r; t# h
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。+ G0 c' s8 R! Y% a8 U1 K( j& `
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NORAD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。5 S0 _: k6 x, [1 P
/ S, @4 ?; V4 ?
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)。- h6 [) V. \2 e0 F7 l
1 F4 o5 Z0 @0 W& _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。: W( I; s' u+ R: x, I+ W, Q( i
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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。, _* `+ J$ ^3 t% p" s& J% V
* b3 p' h) Y" u4 O( o6 lNORAD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。$ ~1 B9 D, X, B1 H: h- Y9 y* W( x
, B- A# C6 u& A: i3 BOrbitron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。
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Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。
* I7 c' H3 G0 W( Z
5 k. Y) O# W5 }9 AOrbitron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。* M. z; R+ N5 V; p
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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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1、Orbitron主要功能* }/ C- |3 g. J7 S6 K- ^
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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;9 M- {7 X' K* W7 T
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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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(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;- l7 _: K6 d+ X+ G) e
" d! v7 f9 C) p- i# h/ t' J+ O
(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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# x, f4 ?' I$ U9 M' ]9 I(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;
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2、Orbitron特性1 m: O9 w9 S5 s
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(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;2 p6 I d* n' \0 {8 _$ `
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(3)能同时追踪全部卫星;3 p/ b3 g# S3 h5 p+ ?" E0 z
0 E+ w' v* k I8 d7 W* ~: ^7 j(4)追踪太阳和月亮;
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6 Y5 j8 n6 Q; _. |1 k(5)卫星轨道运行信息;
* z" F: Q! \, g2 \( h" [' ?" ~. U4 q* k7 M
(6)全球城市数据库;& A3 K/ {+ N7 R4 X5 n! \
) f& Z. _8 G, e0 M5 `; q" Y
(7)卫星频率数据库;. ~& `4 I$ v, ]" p+ v
& P" A: j; v& m& S: ]0 C(8)雷达扫描卫星; X# D2 l1 y- `( R
" ~- I( t4 X F! r1 X- L$ _: [(9)支持多国语言; C; O) D9 D- G1 G7 N
% ]9 J4 V6 b1 Q, b* Q(10)支持来自640*480的荧屏协议;
! T5 {& J( V3 d/ P. \
; _2 j( t; t1 z1 H(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);0 r! {# m- \2 B9 \- z4 L7 C' e
- Z% a' `# P6 c" U
(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;( d6 O4 J6 t" d, H [
: M' }& s- h$ D" N! U
(13)英特网TLE updater,经由HTTP;- ?- }! z, V1 G9 \
& m3 U8 P0 X* b9 I9 g7 h' L+ o(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。
6 }+ e6 n4 ?: c" \4 M7 w: k5 V. k2 G
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。
0 k* K+ j' e" J& @8 L$ n4 C* f% t. ~, ]& V+ [+ S. q: K; I
3、Orbitron应用
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- o' u8 M) t9 s" q" Y2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。1 |8 w4 q: k' j2 I5 x: \6 Y
) x# N3 }) H1 a
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。
/ W8 J& x& Z; E! J, p
* I7 d: J, i. k3 N2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。" z, R# K4 ^, R% g, A8 ~0 Y
' v! y' M; [, a2006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。
) Q# o9 j2 F6 h; H7 t, n" D
1 J: ? {4 k3 F2 J7 h(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。( i9 K6 M2 T. p4 y
) k$ {) O5 K5 ]' A' ~11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
% D9 ~; L8 G3 c: p- G4 `
6 Z4 Z* h L% R* J11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。
* M# P. Z/ T5 ^5 I: S/ d
1 E- F& a1 y% h6 M7 v; `(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
& W2 r4 w% A3 K' w1 W, Y+ m
5 g# m9 C. ~2 }, i- k11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。
6 I( \: L, ~" x E. L+ S$ N3 E% V+ T, ^0 B& x8 T
ODTK轨道仿真器
2 C6 Y% ?$ m+ ]3 K/ I5 z, [% v, ]. z
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
) u+ f0 s% M6 Z$ B) ?0 l5 X0 U# f* @6 e
ODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
7 l1 M- {* J! } Y& m) f# v% `# r9 H) }& c
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。9 E- i# |4 I; V4 x. ^/ R+ T* n
5 `7 }! ]1 C: l) c6 ~7 I1、ODTK功能:
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1 }3 C" a, S2 |3 ?9 c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。. [' N) h/ z" L( j( K& F8 M
+ a! {& k+ s% Z. |
ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。
1 ^1 A/ u6 e' |( _- Z, w1 O8 ~2 @7 N9 d: g7 R a% B
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。
9 I& l; _0 o0 ?6 O: Y' c: P/ M" v X( S: ^5 A( J/ t4 n
2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:2 R2 C) _- j7 r6 ^
4 P$ T6 O: P" [9 O0 g2 }# u卫星轨道的误差;
c+ K& r3 G& N- X% Q
& w5 r9 a# C5 w# j! k# d) s2 F3 |跟踪偏差和卫星位置;
8 Q- a! C* Y- U, L; d* O
+ u1 n1 [6 a! V. |7 e1 H矫正卫星的校准参数;' C9 S$ \6 L. S
! N& `5 _0 ?. h' P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;
) H8 G" \( h- B2 J; b4 q: w; Y H0 D& d% U& ~/ d1 Y6 ^# J- M
全球定位测量卫星监视时间;! ^( G0 b' v# h' U0 o
( o9 b; U- F' \2 [
ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。 m& y2 v, O. z9 g+ x& ?/ d
4 a2 C; O4 Y/ @/ k+ y3 u0 y. Q9 o7 \+ _
1 V/ D( k3 L; R' ]/ `, N+ [# e- g7 p% @
StarCalc星图( _7 D& \" G1 R" M; b5 J" U) O; `
3 B$ p, A! W' k: t$ m
StarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。& d. y! ~! o- e" d7 ]
# \+ f3 `, @7 }" W' DStarCalc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) p) p5 D# P3 ^& ^% L
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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 v! X* H- W$ `% w8 l3 T
- I# s4 |2 ^( s; Q9 a( `4 z3 v9 \
; w& n+ s1 T# _1 |StarCalc星图功能
" O% Z# [3 ~+ Y0 k2 [0 v, s1 C8 U9 Z
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;* h* R. Q# N# n% M7 r3 \3 m! s
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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;. P4 a7 ` r2 u! Q
7 \ Z6 O. L& U$ 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;
3 t/ @3 j0 ?' ~1 }# x6 `- G" ~& a8 e$ k! f) ^# W7 s; i; M: Z
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;2 z7 H! c, j0 P# s: D* g
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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。/ I. D, @. }) j7 l# J& {& k
' M7 c3 n8 G% o2 [4 @9 Surl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |