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发表于 2010-3-5 10:12:58
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卫星工具集分析软件
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2 ]$ q8 a6 H* y0 t1、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。- q K4 g# M6 i/ n. F
1 `- P! [$ P, v# n: V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。/ p3 q' A# r3 |3 R# E: A
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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。% ^# _1 [+ r1 }# [6 M( L. O
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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。& J5 n% K% C& p. _5 {0 T
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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。# U4 j0 V. b* s. V- j3 R2 [- ~; d
! n0 {/ x( }2 n; GSTK/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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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。
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" U3 a4 `7 R, \4 A( ?. G$ A. \2、STK/PRO主要功能
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2 G& q: N) ^' Y$ Z- |7 NSTK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;& ~) ?1 y) {' t' `
% c% W' d/ @- Z7 V: l0 J3 }(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;$ ^. n6 t" |* z1 r
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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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9 U9 _8 b5 a% v9 v& w(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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% @0 _( W6 ^6 J(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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0 I9 _6 @. s* m9 w; |7 K(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;$ |4 [) |+ x$ I$ {9 x# Y
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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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z! R' B* [2 RSTK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;+ W4 |* b" I3 ~2 D/ f, L# @
K: h x; l% ~' e(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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7 ?- R h3 S: m( g1 y+ o( ]# y(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。$ B8 v: f$ M0 b- r+ N
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3、STK/PRO特性6 ~ d) Q( B! c. m
5 ~9 i& q$ b; n ~' t! V' F(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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; d& H. b# H2 a(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;& y. ~& y# j5 D
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(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;! w9 a! z- @+ B0 g6 @2 A
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(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;
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: j% v9 C' V0 `% d" h(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;; _; b& H' p4 j+ j
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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;
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9 ?7 j/ v3 y, e# z) x(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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% |6 s! b! q7 _5 N6 T3 S(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
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(1)基本模块。
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(2)分析模块。
( u- L" T- |0 z3 x
; V# {( r# [% x, o& n* A(3)综合数据模块。
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(4)扩展与接口。* o2 E( v! }) A6 n" y" ?
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, n0 U; M& v d. {- H9 TAGI卫星星历' a5 u: K& E7 D0 `( g2 H% R
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1、AGI卫星星历! s0 u& Y* J" F! r6 I l
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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。
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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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% Y$ D; r+ I5 m0 L& g {7 v% C H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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( Y1 F7 C& e* G8 A- W, cAGI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1 I q' V* P6 Y- u3 A2 D+ f
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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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. C4 p5 P& p6 E0 o1 ?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。/ z- v: A; i5 I
) q) k& n, f9 n' ?1 E1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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/ a+ p: a* l p; @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。: O* G f/ X# }/ \
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AGI的测试:3 Y5 C$ V- R9 X1 `. W& B: V* g
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(1)时间:2007年1月11日到1月12日。
( L: a9 D* W" w) k; ~, n+ F% @
( q# j" D6 |2 }$ |: f“风云”1C被攻击前5分钟的情况。
8 L( @3 g. Q# s4 P" M3 L+ O9 D% L
$ o0 ^$ g2 K) R$ r8 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。
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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。
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/ D! c4 Z+ u1 w" F' z: Q! z(2)时间:2007年6月15日
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% T9 E3 L7 U' @: k( }1 z9 XAGI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。! n8 h) W6 r( ^4 h% _/ R
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狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。% n+ V" [# E0 {8 U6 ]0 h
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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。) M( s) a) C! ~% `& H! o# v; x
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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。0 R4 i p$ n& c, V6 N
3 {3 g# @/ _0 c, w% \
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。# z, F) m) \9 S# J# L4 q
5 O( t- i* p# r0 C ]“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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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。
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NORAD跟踪系统! Y' n( F, S$ _7 O$ t& w0 ^7 `% I
- B' V( p2 K- }* a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。
+ C$ I9 w) O) \+ ?' s
2 c, Y+ P! ~! }! O! kNORAD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)。6 p. f" K, e$ k
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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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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。/ D5 c/ y; D( u4 J7 r
! R3 \% S6 \1 a
NORAD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。0 y- G5 e" B* V) ]+ i% `+ l# I1 }
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Orbitron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。& X- O& r- P* _! s3 u3 _" w
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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。
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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。
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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。9 T+ q( f$ Q% s- d' s/ D9 X
. E% H, ?8 V# x3 e8 Z& ]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;& r, m9 x, m' y! z5 V
& `7 d3 T; \* \2 d p7 q(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;
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(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;: ?$ `+ x! U# m% h7 U0 z9 e
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(7)内置一个屏幕保护程序;
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" l* V6 ]& S% O& D0 Z2、Orbitron特性$ P9 v1 a" Z4 ^" _& V; ]& P
' p2 x/ g3 l% o' d- a) e4 J% s% w' O(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;" t2 i7 G$ R( h4 B
: u$ q* g- ]/ v% f: v, i5 k) t(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
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(3)能同时追踪全部卫星;
: {( e: ?0 R4 a* V2 Y* ?9 A0 b& i% p. t$ S
(4)追踪太阳和月亮;
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(5)卫星轨道运行信息;+ J g# `5 _; V% M) G9 ?0 d+ E7 S
4 t/ z. U0 s+ O/ ^4 v8 K% `( @
(6)全球城市数据库;7 c k' ~# `0 k: V* [
% u$ c: h! W2 L5 L( G0 M/ x
(7)卫星频率数据库;
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" R7 @& }7 U: v! V& b(8)雷达扫描卫星;
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5 B$ l' _4 w" R* g(9)支持多国语言;0 ~' V' [' Z+ V5 D4 i6 ]
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(10)支持来自640*480的荧屏协议;& R0 m1 j! c* X( s& y U/ Y2 H, D) d
7 K8 |; W/ r3 }, g& ~, ~(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);+ v8 `" S! {! Q$ |* I9 \" x
0 e) E, B, s" N6 T1 W- y! i(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
5 m; M1 `. s* O% b p; u4 k2 p; I ?; z% z5 C% Z
(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
) r2 Y2 Z! R# A! O6 l2 o. a' D2 ]8 y5 l; v7 G, b1 o
(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。% ~/ b8 J6 }+ K5 X ]
; F% V9 \3 i o1 t# q- O# b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。; R5 {- C8 e- A0 ` ?1 q ^) t
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3、Orbitron应用
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2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。& U k c% [" t" @6 c
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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。
& U) g7 m3 I% f, O8 a
2 }/ m7 C7 q, i2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。* U' f5 h* B) K2 Z* D
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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 J0 J2 X* R( e0 ?3 Q
8 h1 v6 ]; 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。( [. X& q X6 v4 f/ u. `
/ I" p% `! }1 E6 T, Z9 k* w11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。& [3 t& S$ X" O
8 f0 X! Y* p" k' ?* n0 M) U" D8 o0 w! q: I t11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。, B, J! h# c6 c! |
3 k: @2 M u4 V% h2 R
(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
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11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。, O6 t$ D* A: P. v( L: N( J, Q
; v2 l% M3 k$ Y! }/ F
ODTK轨道仿真器8 Y- A: C- W9 U& x; m
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ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。6 ]' T8 ]& ^! x6 L9 z
+ r6 a/ M! B; o1 c8 MODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。9 r5 Y, Y1 B8 z1 \% o C- y4 s
1 Q. u- S* e/ g' z% r3 w; @- jODTK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。; ^ Y3 v. e( z+ F/ R
4 x- G0 {' d3 V1、ODTK功能:
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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。! B0 z1 @, ]: W0 o3 Z
$ g. m3 E6 |% A* H( @ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。1 A. U7 V- s; V6 k: n
; L' G' ?0 K* e, X* w
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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: b# q5 x1 Q; cODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。5 M3 Z* w6 c- Y9 @* J7 H; Z
9 n5 I3 }& R9 G6 V2 p: v
2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:& G; W I; l2 }3 E8 [
% D! q+ J/ W1 \. O- y卫星轨道的误差;. i, x4 t" S# {% `
8 s% w- C; y U: u7 ^, ]" V跟踪偏差和卫星位置;
. Y( {7 M8 i; d5 {1 L. G1 E2 {3 Z6 k1 K. }6 N$ h
矫正卫星的校准参数;9 Y' T' n3 B' ?8 w# L7 E5 b/ S( ]
7 Y; ] S! J6 Q5 T ^' `
卫星运动的太空环境影响;
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* O1 ^) d: l# E9 s9 f& u全球定位测量卫星轨道和时间;
) c, _# C9 c/ s- ]8 ^- z
- k( f7 z- }4 u全球定位测量卫星监视时间;9 _. I/ T. r7 _1 Z# Z* ^: m2 ^
/ X2 M/ {- `+ _' b9 f) Q: M
ODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。! `- }- p- l5 z( p9 w, v6 K1 o/ f; Y
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0 @( I; r. ]% S! NStarCalc星图0 \; r( [5 a- _& l0 q0 w }
# V3 j, ?# I, N2 x$ w# E% xStarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。+ S" o; s& ~; W8 a# z) N8 P1 o1 a
" T. A5 U0 Q/ X- u- K1 M
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。' f/ M; K, [6 E1 |' S
) C2 ^. [! v2 x* S4 _/ cStarCalc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。4 g9 A# }( A# ] Y! Z
8 R5 ^6 a- E7 F* l6 v7 k: H& o
% _% c( ?6 l, g( L0 _# j8 @9 Q% s7 r" T: c/ l! T
StarCalc星图功能
' C& b* ^4 x! W/ C1 P I. N% t2 k- `% w7 i; {/ P' q% X& R
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;( r; e- ^% p1 o" N7 [1 q
, U5 m6 i. ^& M; v' M
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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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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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;6 k: m `% q- {0 a' 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。
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5 E# V- c, e) g7 M* f9 }url:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html |
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