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基础知识-卫星星历

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发表于 2010-3-5 10:11:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
卫星星历' z5 F5 D+ j* A2 ]0 N8 [

9 K% n  n+ |3 a2 _1 H/ e+ U9 W7 t( m6 t" y
作者:刘进军 来源:转载 点击数:203 时间:2008年1月13日2 w1 B' N/ f; M% O& l
6 D" U" L" B; j3 r7 K2 ^
何为卫星星历呢,听上去这个名词相当的陌生,其实它和我们目前很多人都关注的太空开发是密切相关的。简单的讲卫星星历、卫星工具集、轨道仿真器、卫星星图、卫星运行轨道计算软件等,用于计算、跟踪和预测卫星、空间飞行体的运行轨道的应用程序和系统,统称卫星星历。! H5 J# r) C% u7 |$ r, j8 ?' z2 c

. p4 X0 P8 Z$ `0 M2 V卫星星历应用于卫星控制、卫星轨道跟踪、卫星轨道控制、卫星轨道预测等专业机构。现在,多个国家开发出多种卫星运行轨道计算软件,任何卫星或太空飞行体都无法藏匿。卫星星历能实时跟踪、精确定位、轨位预测等。. F  X8 O# g  ?

% p) R) \6 Q1 f' E( F美国国家宇航局(NASA)、北美航空太空防卫司令部、美国空军司令部、CSSI(Center for Space Standards & Innovation)等机构及许多国家都将卫星星历、卫星运行轨道计算和卫星运行轨道计算软件列入常规和重要的工作。
. D1 J$ L" l9 }6 n8 U+ m
. F- W+ A( O1 [' y% x. o. e5 i卫星星历' D1 S- j+ V* }0 k& s5 t2 {* P3 M

; @! W: @; Z& T! N一、卫星星历,又称为两行轨道数据(TLE,Two-Line Orbital Element),由美国celestrak发明创立。5 B4 X* {0 z0 {6 B1 D) V

4 B7 ]$ n9 |# x4 d, t5 t卫星星历是用于描述太空飞行体位置和速度的表达式——两行式轨道数据系统。! z4 x# N; T- K7 q' B' p
& {6 W1 u% I% H* [3 p
卫星、航天器或飞行体一旦进入太空,即被列入NORAD卫星星历编号目录。列入NORAD卫星星历编号目录的太空飞行体将被终生跟踪。卫星、火箭残骸等飞行体成为太空垃圾时,仍被列入NORAD卫星编号目录,直到目标消失。
! m6 p( o" V9 l7 k1 L
& ~! D* f. y/ d& I" D% o1 S  {卫星星历以开普勒定律的6个轨道参数之间的数学关系确定飞行体的时间、坐标、方位、速度等各项参数,具有极高的精度。
" W& d* ^0 w7 F% m+ E! z. j/ t/ @9 Z% \. m" _$ `
卫星星历能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、位置、速度等运行状态;能表达天体、卫星、航天器、导弹、太空垃圾等飞行体精确参数;能将飞行体置于三维的空间;用时间立体描绘天体的过去、现在和将来。7 G' i1 ~! ]) R: s( ?3 A

+ r6 p- F/ R3 a* B# c' g+ b. }/ L' `卫星星历的时间按世界标准时间(UTC)计算。
( s6 j3 P3 i$ _2 F* ^* m* q4 ]: \8 P( O* e+ `
卫星星历定时更新。
# q5 R/ x  ~- y! K0 x; _: p# b7 v0 |& F, j% Z. @$ \- `
卫星星历可应用于军事、天文、航天、航天器的预测、定位、轨道、跟踪、测量和太空垃圾的计算、预测、描绘、跟踪。
' p. z! I0 h8 d0 Z' Y
  B6 ^5 u' ]% t: n3 G: O* Q. {卫星星历早已应用于美国北美联合防空司令部(NORAD)、美国空军司令部、美国国家宇航局(NASA)等。9 S8 V5 E- S9 y; [9 u8 S
+ \  e  Z4 [3 a: x! v" E
二、卫星星历格式
9 H- Z* a# V$ w6 E: o% q9 e1 f& v' s$ I! ~
卫星星历格式,又称为两行式轨道数据格式(TLE,Two-Line Orbital Element Set Format)。
/ G! s: R9 @7 T3 ~
/ b" I3 h  z$ c( E三、卫星星历格式含义:8 z# \. e7 w$ Q' N+ Y

4 t* s) ?6 Y/ s4 J/ N卫星星历的结构为上下两行,每行69个字符,包括0~9、A~Z(大写)、空格、点和正负号,其他字符是无意义的。
) `  j1 w6 a9 P2 z- V  ~3 `  i: k8 f( B0 P/ }
第0行,将第1行视为0行,是卫星通用名称,最长为24个字符。' W. c7 e# D9 c2 p" U- o
0 D8 d# M+ ^1 z3 v4 o
第1行和第2行是标准的卫星星历格式(TLE格式),每行69个字符,包括0~9、A~Z(大写)、空格、点和正负号,其他字符是无意义的。" e3 x! z% j3 Z
# ^4 A' x4 h. K
四、卫星星历字符含义:0 E; I# Q8 s) O" I
7 ?! R8 ?2 \: \! l2 ]2 U
“A”的位置只能是大写的“A~Z”;有“+”的位置表示减号(-)或空格;有负号(-)的位置可以是加号(+)或负号(-);有空格和“.”的位置表示本来的含义,其他位置的数字都是各种卫星参数。
. K, C. p) Y) U9 }8 P
" S2 c7 t# Y6 z9 d3 R. L8 o1 y五、卫星星历编号含义) x: r- [. A# C' ~
6 u9 D3 ?  N+ J2 d# p2 I/ z
(1)第1行,字符号1是轨道数据。5 `: O0 ?" w  b
" m$ ]5 s" I* o+ e& Y2 i) V
(2)第1行的1~3和第2行2~3是卫星编号;
- A* T2 S2 y) T5 z# p9 l. a9 d+ L2 ^. z3 q
(3)1~4是秘密分级,U、C或S。9 f- R; W% t1 R* W

" U. @) l+ t2 e* C7 p% HU表示此数据是不保密的,可供公众使用的;C表示此数据是保密的,仅限NORAD使用;S表示此数据是保密的,仅限NORAD使用。% g- M) q9 C1 e  y0 S( I0 ~
' G& u( c" V. a
(4)1~6是卫星的发射年份;
; N6 b# F; j6 d( v
# ^  [! b$ Y- \& L$ S0 ]( Y; {% D: p(5)1~10是轨道数据的建立时间,按世界标准时间;
6 K* b2 [: I) A9 r( I- n
5 j" E' S) q; R, }+ t5 M9 {(6)1~21是两个轨道比较参数;, n  Y' L3 j6 ^) o/ Z
6 P% ~! F  }! o% C# `
(7)每行的最后一位都是以10为模的校验位,可以检查出90%的数据存储或传送错误。3 Q; q0 y  h7 d: B7 Z0 t
7 K) V" ~1 A2 a9 _* e8 K) m* g& ?
六、卫星星历含义描述
4 B" n& L2 }% R. ^% o8 c+ K, h. T# v! f5 R
两行式轨道数据描述可以帮助解读卫星星历。现将两行式轨道数据分为两部分,分别描述。
2 D6 }8 N2 f" x. Q
, U/ g: e, L3 u' s. j七、卫星星历分析
$ R) g- m$ y3 J: V) i
9 _* j& j3 h9 E6 ]: q; O& Q. B& {卫星星历分析,以一组“鑫诺3号”卫星(SINOSAT 3)的两行式轨道数据为例,说明各项数据的含义。
9 N0 D/ N/ ?* A1 S
; F- [3 I9 c. S6 M0 C7 i2007年6月1日0时08分,中国在西昌卫星发射中心用“长征3号甲”运载火箭成功发射“鑫诺3号”(SINOSAT 3)通信卫星。
+ Y6 O: U1 Z& G- S- l8 T. t* \/ Q) l9 c
2007年6月7日3时06分,“鑫诺3号”卫星在发射升空后,先后成功完成太阳帆板展开、通信天线展开、星上远地点发动机点义和四次变轨操作,成功定点于东经125°的预定轨道位置。
6 r) o" f( h/ D$ Y9 N: Y0 S' D5 V2 {+ y( j% |
U.T.C.时间为2007年6月18日02时10分56秒时的“鑫诺3号”卫星的卫星星历。& C- V9 S* j0 f. F* H  x( E8 W8 D

6 V7 j' b, T* Y1 _八、几个中国卫星的卫星星历
" n' Z  J+ Q  j* R6 H6 [7 \% H$ H9 K5 Y
(1)中国发射“鑫诺3号”通信卫星的“长征3号甲”(CZ-3A),作为火箭的残骸,也是太空飞行体,也被列入NORAD卫星编号目录。
% a0 a  P8 F) o! E3 m
' D; G1 o+ ^, {. b6 [' h; e(2)中国遥感2号卫星(YAOGAN 2)的卫星星历。' b  ]* {- p8 p) \, }

' G  y8 N! i% S6 l7 F# t, x(3)2007年1月12日,中国以发射导弹的方式,成功摧毁退役卫星——“风云”1C卫星,反卫星导弹试验成功。2007年6月19日,中国风云1C卫星产生的六个碎片两行式轨道数据。* S" Z. J* X3 B7 l% t5 T) ^

, E7 J! d" w6 B# d九、卫星星历TLE格式名词解释
3 K' L8 {2 k8 C  t; v# l" S) B% p1 T: Q# d. x
(1)第0行- e3 {7 n9 c) W4 Z* q: O

. W0 d: d7 x: l第0行是一个最长为24个字符的卫星通用名称,由卫星所在国籍的卫星公司命名,如SINOSAT 3。卫星通用名称与NORAD编号、国际编号都是卫星识别编码。
% V+ P9 }  q' K
5 v# f7 ?( b& x) z6 U" O(2)行号
- d7 Q$ I3 Q9 E; A2 x3 e( G9 N2 N" m/ F& w; H$ K) x: U
行号是卫星星历的序列号,如第1行或第2行。
+ H+ H# J: h% u. N6 w; S/ s0 }( k) S9 k4 q6 v7 a
(3)NORAD卫星编号; V* o3 S+ H+ `# W) I6 E$ d2 G+ N+ [1 c
/ X" a* _) i2 m9 F
NORAD卫星编号,又称为NASA编号,SCC编号,是NORAD特别建立的卫星编号,每一个太空飞行器都被赋予唯一的NORAD卫星编号。
4 A: P+ b- [2 a+ {" j" N
( ]7 K' P$ o3 }) y- U( A) f2 d) {3 m6 I4 ANORAD卫星编号由五位数的卫星识别码组成,每一位数都有特定的含义。
5 W$ T4 t  F+ ^% z1 I: A8 a
# N6 o* ~4 Q2 y$ u如“鑫诺3号”卫星的NORAD卫星编号为31577;遥感2号(YAOGAN 2)卫星的NORAD卫星编号为31490;“长征3号甲”(CZ-3A)为31578。
* M7 ?/ e0 b6 a" l
' |/ ~- ^  V& R(4)秘密级别7 X# g; y/ d# v# J
) t5 l. k( p- }
卫星星历的秘密级别,分为3个的级别,分别用一个字符来表示:$ A; m: C" M" \2 _" z* e* D+ Z" c9 D
2 y% L3 T; }( J) o. e
①U 非保密的
8 \; D  S" ~3 c) d# R" k6 F
9 _* }/ Y/ Z  }! r8 A2 s②C 机密的
* ]9 L9 ]; \) i6 a
2 u3 R9 ]  M: F: G' \③S 绝密的2 w, B/ k! W# u$ a% u1 S/ G
0 z" ?; g# D0 P# c& s$ e
(5)国际编号! L' J' ~7 m  l" _
0 L/ M/ L: Z3 f
国际编号是全世界国家使用的一种卫星标识方法,前两位是发射年份,后面是在这一年的发射序号。
! C' [( h5 m' h5 Y8 F7 P4 }  ^. x; J8 c- L$ P* ^
如“鑫诺3号”卫星的国际编号是07021A。
& Y4 L7 A% D3 Z; U- a0 w* a: U8 r
/ i) D8 H6 P! d“07”表示“鑫诺3号”卫星的发射年份2007年;
$ x8 ~/ t: r5 K# N
8 D) Q* N# g! h“021”表示2007年国际编号的第21次发射;
, ?9 f2 d7 m3 N! J# S: s& o& b7 C- l
  |& ~( g3 D+ _$ w2 J& n( w( J“A”表示是第一次。按照国际编号规则,如果一次发射多颗卫星,使用26个英文字母排序,按照A、B、C、D的顺序排列为每个卫星编号;如果超过了26个编号,则使用两位字母,如AA、AB、AC编号。
3 t! q+ z9 N3 X& G1 h
: a4 X  a, {+ s4 \7 l(6)TLE历时
7 U, n0 l8 P* w; W9 a/ @0 ~7 b4 o+ j6 ^! u0 r
世界标准时间(UTC,Universal Time/Temps Cordonne),又称为协调世界时。! g1 t9 ]$ b5 i1 S. W+ @9 c9 V) P
6 f8 R7 ~" p1 E0 ~  C7 n2 U6 `
UTC是从英国国际时间和法国协调时间演变而来。UTC是以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。
* [* i. P/ f# w' @( n7 U2 Q' G" l1 E& X. p$ m
UTC使用纪元年的后两位,以及用一个十进制小数表示的一年中的第几日和日中的小数部分。
- @5 ^4 V/ E* ^) ]" y! c: W" _' e/ A% Y
TLE历时使用UTC,指出了飞行体在确定的平近点离角的最精确的UTC时间。5 {/ w( e3 P* s* [

4 _3 Y% V9 R) f( C3 N" I6 ~8 E如“鑫诺3号”卫星的TLE历时为07169.62576014。
+ Y" M- }3 M# @9 P- Y8 W" `) k, q* ~0 n9 d" J8 P
“07”表示2007年;4 F/ f* v5 y8 q) h  l. V
+ g1 P) {: c  f, w
“169.62576014”表示2007年的第169.62576014日。换算成精确的U.T.C.时间为2007年6月18日02时10分56秒。. q& h- X. f- r

! o3 g% |7 S1 h+ p* i9 ]; u5 E(7)平均运动的一阶时间导数- C+ d3 s& A% u) j: {( q3 @1 s3 v2 P
% z  _0 ?+ ^% {$ ^9 c9 P9 |( t" B4 X' z
平均运动的一阶时间导数作为一个平均运动的漂移参数,用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移,提供给轨道计算软件预测卫星的位置。两行式轨道数据使用这个数据校准卫星的位置。- C, ?2 [4 Z' J( J! M5 n3 ~

8 ]. ^1 D) v+ y* B(8)平均运动的二阶时间导数) k+ {6 |" R5 c# \2 J

) c: l  _9 x* p0 F平均运动的二阶时间导数作为一个平均运动的漂移参数,用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移,提供给轨道计算软件预测卫星的位置。
& g- Z$ i$ e# }( J6 L7 E" F' M+ P
! l* Q3 b4 O$ v(9)BSTAR拖调制系数  ^* s% ~. m* v  J' ~

- X. J; e; |* T* d% UBSTAR拖调制系数,采用十进制小数,适用GP4一般摄动理论的情况下、BSTAR大气阻力这一项,除此之外为辐射压系数。
. V2 g2 p7 y3 O  M- ]3 x4 s: j+ @# t( a8 z
BSTAR拖调制系数的单位是1/(地球半径)。
! m* m; y1 {  q8 A9 b
. m" I2 Y% o' i- \7 L(10)美国空军空间指挥中心内部使用
- Y. ~3 v: t3 O* P
+ S" V" t: G: K美国空军空间指挥中心内部使用的为1;美国空军空间指挥中心以外公开使用标识为0。
9 P# u8 t. ~, x1 q2 T/ }- G6 I
3 u2 j( g( b/ a( ]/ Q4 F  k(11)星历编号, b+ r3 M% @$ Z1 Q2 H9 Q; g
% a' v6 _0 f" A& B
星历编号是TLE数据按新发现卫星的先后顺序的编号。当一个卫星生成了一套新的TLE数据。在新的TLE数据中,新发现卫星的星历编号按顺序排列,每个数字代表一定意义。如“鑫诺3号”卫星的星历编号为444。
8 l4 ?. f5 a3 z6 `! S$ ]1 b: i; J. }3 S
(12)校验和! C4 N) a3 ]. {) C
6 \7 g) h, j3 l2 _, k
校验和是指这一行的所有非数字字符,按照“字母、空格、句点、正号=0;负号=1”的规则换算成0和1后,将这一行中原来的全部数字加起来,以10为模计算后所得的和。" U( _, [! ^; P' z: i8 f) q
8 W5 T. ?& G) l7 ~7 V+ D- d
校验和可以检查出90%的数据存储或传送错误。按十进制加起来的个位数字的校验和,用于精确纠正误差。" J8 d: I. C. O" B* s
3 b5 r4 Y4 ]8 L
第1行或第1行的校验和,就是第1行或第2行的精确纠正误差的数字。+ G' I0 R! q' [3 z1 N+ m7 O
$ Z/ s/ C" y: \. c
(13)轨道的交角(度数:°)4 _; Z* U, m* c

# }9 e3 }/ C& s! l  e轨道的交角是指天体的轨道面和地球赤道面之间的夹度,用0~90°来表示顺行轨道(从地球北极上空看是逆时针运行);用90~180°表示逆行轨道(从地球北极上空看是顺时针运行)。4 G) [! e. `/ ]! Y

% a/ V4 E+ E' A* O+ u% {(16)升交点赤经(度数:°)
  x- O, J1 M2 C' F7 [& R" n, x1 L5 Y+ y6 R
升交点赤经是指卫星由南到北穿过地球赤道平面时,与地球赤道平面的交点。
/ Q( r- ^6 b8 U! H6 J+ C$ }& v- p& ~( V" t+ j5 H0 E8 x- h
降交点是指卫星由北到南穿过地球赤道平面时,与地球赤道平面的交点。. Y! P$ N: @' Q6 Q+ O7 [% y: ]

  U% B8 c$ }  I4 B; O1 D" |' X7 X: W升交点赤经是指从地球的球心点望过去,升空点的赤经坐标。! F. q$ l/ |" r" r* K1 U5 F# s
6 |, O4 R1 b" a. ]4 t1 A/ Y8 M
(17)轨道离心率% X# W0 X2 V6 Z" G, ^5 N
4 N9 J6 ]& N5 s7 ^
轨道离心率是指卫星椭圆轨道的中心点到地球的球心点的距离(C)除以卫星轨道半长轴(A)得到的一个0(圆型)到1(抛物线)之间的小数值。
, I. E1 g9 p. j8 r) @/ G* T" |4 d4 {; v
在TLE格式中没有体现出小数点,但是总是假定有一个小数点在第一个数字之前。它说明了卫星的轨道椭圆有扁率,以及近地点和远地点的轨道高度。
0 Y3 \- c& L2 ^/ T1 x
, b7 U- u3 @' S$ D(18)近地点角距
: \& o7 \, o9 o! K3 T" \, }, [7 d6 K4 _$ A
近地点角距是指在卫星的轨道平面内,从升交点到近地点按照卫星运行方向所走过的角度。近地点角距的数值是一个范围在0~360°之间的度数。
9 h: l6 m' N  E# d* K) u# ?% }0 c1 Y
(19)平近点角4 [4 G7 h" D1 Z4 J: J

$ h' g/ j3 ^( w( J, Z' j平近点角是指平近点角与真近点角和偏近点角之间的关系,即卫星在椭圆轨道上的瞬间位置。平近点角通过开普勒方程求得。5 p& t3 }" K) w& l$ Y0 E' Y
1 V* ]4 `5 l9 C) H
平近点角主要用来指示卫星在TLE数据中的特定的TLE历时瞬间时刻的位置。
" E7 T4 d5 u  p3 X- e1 m: }/ G0 k& C( D" M8 n" A( i! ]9 y
平近点角的数值是一个范围在0~360°之间的度数。
$ w: K  v) l( H3 I) ^/ v5 T0 G4 {
(20)平均运动
" o5 R. `, Q3 x, G" d; q3 y* F: o9 U# A
平均运动(n)是指在一个太阳日内(24h),卫星在它的轨道上绕了多少圈。7 k# ^9 m% d" Y& c4 D: i% Y# }
+ R4 P( k0 B; W* X: X! M
平均运动的数值可以在每天0到17圈,没有每天超过17圈的稳定的地球卫星轨道。
* @5 Q% h) S% t# Z
# ?7 @' \, t, w, M7 z$ S卫星轨道周期(T)可以通过求平均运动的倒数获得;卫星轨道半长轴可以用平均运动的数值通过开普勒第三定律求得。开普勒第三定律,又称调和定律:行星绕日一圈时间的平方和行星各自离日的平均距离的立方成正比。# V* B! X( X( R% ^+ t9 R
6 W9 L, o; d6 L1 G
(21)在轨圈数+ V& T2 e! M3 H2 I- a
% N0 A4 a9 j3 b  R/ ~1 q4 r
在轨圈数是指卫星从发射到TLE数据记录的TLE历时之间卫星在轨道上绕行的总圈数。
4 J1 R1 [4 H( y5 k  I' J3 l* ~9 g. q0 n! ~
在轨圈数的最后一位数是小数。
* G# j# h( J+ e- p1 U7 \4 }1 K, z__________________
 楼主| 发表于 2010-3-5 10:12:58 | 显示全部楼层
卫星工具集分析软件
2 `' F; T7 J4 ?& J) A2 O5 K+ |/ `- J+ N( @* h7 ]) J
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。& A' Q7 {3 g7 o/ S

8 g, g0 }; T8 C8 y% \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。9 P9 X, x$ o! g$ g/ V

+ E9 D) D9 q% \: x( L! T) FSTK的功能是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。
, }! m, N0 y9 R$ A' `, E3 i& ?( D  D1 p
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。
" I' g0 g. }( m7 t) t
7 n+ }3 j6 d8 x9 _+ I6 h* v8 D' G! ?$ vSTK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。, I8 {1 {. ]; u" e) s0 G

4 D7 l% V2 m; |) @: l2005年4月,Analytical Graphics研发出STK/Professionl(STK/PRO),是最新的卫星工具集专业版。) I5 t4 K% H$ N, O/ l

( K- r' z) }0 n* ^" dSTK/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。( J2 |3 k+ l6 l4 E

6 A' C9 H% T! m( Y4 N/ O( 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。: L4 D  z4 u, K. b
( @9 l. U: j4 C$ F2 {
2、STK/PRO主要功能! ]+ L) U, U3 d2 w0 G

# C" [: P: O* zSTK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。
& T3 V( W' s7 f, r' e2 C8 k8 T5 Q) _' N7 W* J3 R+ j
(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;" K; D: U# i' ]; D8 H& E2 E! r
4 y8 o4 L( N0 n* m: O
(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;
% K% ~% V" r5 [' x( J8 ?" T2 \
" j$ k; R+ G* w2 p3 f% t! Z(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;
9 V4 X9 h: C* _3 v) V: f* N- |& r8 B9 |+ P" t4 i3 E' X/ L
(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;: ^2 R- \0 n: o- i+ [
* I' M6 n5 L" S+ F8 N/ F, z" }! G
(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;
/ V- z9 ?% ?: [
/ G" d4 ?  W5 B(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;# ^2 ^& j  Q& Y5 |6 {' u2 \3 K  X

! l8 E$ @) q" z2 @(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;: e8 H; H! w& Z/ j

* J, S" i* x# [3 \7 t+ K(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。1 n5 T0 Z5 U1 Z1 n6 q( P: ?
8 u3 i+ R9 i/ G- E6 A" k* X4 i
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;
9 ]; s1 j8 m# u0 c' e) N4 \3 e  l* s) F* S% F
(9)图像保存:可将图像结果保存为BMP位图或AVI动画;2 R) u5 n6 G7 b! g* O6 C

- c. W( m  ?# i5 C2 E2 ^0 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。
! o5 m' Y7 X( c  z0 F1 C9 {
; y* l) r7 T1 R1 g6 ^3、STK/PRO特性
* `' p8 {$ L8 @' `  }) |
7 e! `9 ^2 I$ x7 k& A(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;9 P7 S0 f! m/ Z  b4 C; o. b% K

& M$ k) d7 Y3 z" _(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% _! N/ `  M( B2 ]4 W
; M3 `4 P) z$ ~( m( c/ w6 N(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;! l# o9 X* ]3 d5 y9 \1 _

# b( x+ m! W( I5 J(4)长期轨道预报(LOP):精确预报数月或数年的卫星轨道;
& _: I6 _  G* c6 Q% V: F9 [& _# v9 r* `4 |- [
(5)寿命工具(Lifetime):评估低轨卫星在轨保持圈数;  N5 L" Q1 k/ G

) {: Z( P& m8 z(6)区域目标:可定义N边形区域,用于地面区域链路计算;& t2 X0 k3 V, t2 ?
$ c/ @  I( I0 W: a! H! p) M" `: [
(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% i) L) [/ \' v# o0 I# b! s! z
9 Y. T3 {2 `. e4 r9 \0 P(8)姿态仿真和指向:定义飞行器姿态,包括19种姿态定义;, |. d6 B. U* a. D: f& N

3 Y) `, a+ }' V) T! c& F  {(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。' d/ _! e7 R0 }# q+ R1 f! G

$ i" J% Y% \* x/ z* ?3 D4、STK模块
- e3 ~$ T1 H* A* a6 R' T! Y6 d/ ^  G; p
(1)基本模块。* e0 c6 F2 {# R. ?3 O' w0 N5 x; L

# l7 `( T! U" u% J(2)分析模块。
3 i. i" ?- T; B3 c/ q5 L1 T0 ?
' v, o) I) [$ _/ Q(3)综合数据模块。1 ~! m% T5 [. T) m

& P/ u% r, {4 p( R6 O* n(4)扩展与接口。
7 W5 {# }! @6 n$ m+ ?" ^& I) b9 j1 c$ [6 W

) F0 [% a2 M5 |$ c
  {* F5 G3 g" p/ k% h/ ]% tAGI卫星星历- j/ U( c+ y  \9 j. B  ]( i2 F( p

7 |9 ]0 M* n. g. W1、AGI卫星星历0 r6 R) C3 Z; P  i0 k6 g
* L1 V! m( x, p7 m. I8 v
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。
. H# L  e, I  j& U
  r( Z7 f3 |0 R/ t9 IAGI卫星星历为太空实时跟踪技术奠定了基础。! A% Z& B0 b( X$ d  b5 q3 F

' }& X' W' Z: l  B- t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。
4 j& e7 b1 `# H2 h0 J3 N: J" E, P0 J, ]: J% a! t' a9 O
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》。" k# w7 T2 S2 y) [
' O7 c  f8 h7 p& D
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。+ e; U! @9 }$ I4 K

3 [% _4 [/ b( b8 _) }$ wAGI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。
& ~1 P: b0 t5 ^% Q  p" N
0 p+ z' N- S% \2 W+ i) ~- d7 f2、AGI软件应用
" d4 Y# L8 |; j* \  _9 p
  Z; C4 \; q0 PAGI软件应用举例,从技术的角度对AGI软件会有很好的了解。
- Q7 Q# b6 B$ ?4 Q. P4 @" z: s. @: U& P, e! R( d$ y% m1 ]
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。
% E; Y4 c% ~8 \/ n; o3 F
2 d" T) N2 J- A1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。
% X! t& }; O0 s) R% m, }: H- O+ M6 W
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。
0 [. _+ a5 M6 O* N
7 Z& L& S9 t9 Y" p0 fAGI的测试:' r' u$ x4 W! Z6 B6 w4 m* ]' p) w' f9 L
" \$ m; Z2 u3 z8 t: @
(1)时间:2007年1月11日到1月12日。
1 N5 s( Y! S. T$ I; Q. F! t4 B  a8 m1 c3 x# F2 k
“风云”1C被攻击前5分钟的情况。! h1 g) j# T4 S" K
9 L1 t- R* j7 E" T2 U' n7 x/ {
“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。& C" a+ c- S. e2 t  i$ n

/ o6 q; p8 k! O) B7 |7 `# V+ WASAT攻击前AGI文件的画面,五分钟后攻击,“风云”1C被攻击。- b  D: T  O% v0 N
% _% [7 h# A' [$ i
(2)时间:2007年6月15日! X# |0 L- c& b4 [
$ r: Z/ _! a6 }5 `. h0 n
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。
4 S3 s8 a4 j3 ?; ~: s
1 X* w4 }2 g8 W' J8 U7 W& F狮子座宇宙站轨道(绿色)与碎片云(红色)。
  e) }& [# H6 c+ R: z% N# [6 P, b  J" M( k* s' {& D5 B6 F
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。
7 T( [! r3 I' i$ w- Q
; r& y' R  C% L& g( \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。
. Z3 _, \: X3 T2 J1 o4 O
  i6 G, O6 n# P+ |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。
" L# |" L1 v. O5 T' \" y4 c2 J$ S3 `7 W: Y+ u
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。: ?3 }! f+ E: \

4 D7 p7 t# s- o5 O* ?“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。% I* K' w4 t$ D3 X/ H

4 G& @* H( Q8 r6 E2007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。
: k) @: Y- U# m" w3 p
0 g$ ^& U+ i+ \% CNORAD跟踪系统
6 m6 X+ i9 J& G# K, E" q4 c: F7 D. u+ u3 q: Q8 D) Q9 W! Z
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。( G5 G* ^5 p  b% K
/ P6 B6 ~- y# V6 X$ Y6 Q
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)。9 v; S3 n4 o: E: [

; v: y( \: v  d1 z  _/ d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。# p) H* g4 C, E' I

+ G: i) ?3 N6 Q$ 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。
8 w. P3 V" H' X- c
0 U' r0 A% ]* k1 ]8 cNORAD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。; [/ L; G/ K( W6 P% F) b
: ]- V0 s  z6 {8 g
Orbitron卫星运行轨道计算软件
* _+ L* ]. Q- p
0 ^! U. x1 ~% sOrbitron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。
7 p5 \( o# ]; Y2 C4 ?/ j+ n$ n& i' R: k) U# w7 T  _
Orbitron由波兰年轻卫星专家塞巴斯蒂昂·斯托福(Sebastian Stoff)研究发明。
5 W  f: |* f% h3 A5 q  e7 L- W4 t2 i, Z% m! z# a/ Z3 L0 X" i
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。
2 b8 A+ m: @; v0 I5 ~& T7 N# T* D# r. e/ T
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。
+ u/ M6 M( L0 A6 u: l: B
" u8 U$ f- J- U6 j4 {7 N6 R0 \1、Orbitron主要功能2 Y* o1 `3 Z8 W

8 l4 t9 q" P# V  P/ T5 j(1)可同时追踪2000颗卫星,精确坐标定位;
9 |( ~6 R( U3 Q% b8 A: X9 Y% A. b+ l; d
(2)全屏显示及简报模式显示;3 ^3 ~8 Y# y6 z& _7 }

& ]2 z" P; e3 p* A$ b(3)功能先进的卫星时间预测、卫星轨迹搜寻;
! T7 w, B5 @( H( j$ \$ u
* T3 c8 O& `8 _0 u. Y5 E; Y  P5 s(4)可以通过NTP服务器校正电脑内部时钟;! n4 m" Q0 C/ U8 [

0 n- F2 p7 s. F(5)可以通过互联网更新星历数据(支持ZIP压缩格式);
% t$ S3 d% g' x0 ^6 y- h7 D$ L& r' ]7 h: Y0 H( D0 e; O
(6)可控制无线电台及卫星天线跟踪器;
( i. i2 H" H7 j( v
' b; `( J* @) u& P; y(7)内置一个屏幕保护程序;( p" ]  r& ]; R  o- x  t: L
6 b# S' j$ f' O/ p
2、Orbitron特性
3 Q9 J; Q. Y  O$ L: a
0 ~* w4 S2 I8 l6 q* e' t7 T& j(1)NORAD的SGP4/SDP4预测模型;
. g+ ?: D2 i7 Q
. E0 a, K  F! [9 o1 N(2)能从TLE文件下载20000颗卫星;
2 y: k6 [+ S( y8 E+ ^
+ M- U$ |7 ]( U0 Y(3)能同时追踪全部卫星;
; ?, |6 ^+ C* q  {8 W6 M/ N' F, m2 Y6 x* e/ r
(4)追踪太阳和月亮;
5 T. F5 K6 c( ^, [" M7 }- R- q, j8 T2 U# d+ }
(5)卫星轨道运行信息;: n+ T- S- [# ~/ Z, p
) E6 t1 k* [, W7 t+ q9 J7 q0 \
(6)全球城市数据库;
3 u* S. _* A$ v( a8 E" {4 c
( b* R/ B  S. Q1 y1 {1 f2 t(7)卫星频率数据库;3 Q+ L7 N# p  o# k

1 |8 X/ i+ f4 `0 O: S3 ^# ?* g7 a) `(8)雷达扫描卫星;
) {. {& |8 E& r* [) z) G/ A5 I, Q# t
2 U' w- ~( C# D6 u) Y(9)支持多国语言;
7 {* S* c( X! \! O6 C+ d7 ?! D0 d: o' c% |& K& ~$ ~! O
(10)支持来自640*480的荧屏协议;
* r9 |- g- r7 y3 E9 W  [9 u5 `' W8 T# g. Y* Y' _& K6 J0 T/ t
(11)即时的模态/模拟模态(释放时间控制);
2 o7 ?4 F" x* ?0 \- Z& d' ~  n; |/ ]9 z( l
(12)先进的卫星轨迹搜寻引擎;;
5 U- D' G4 W3 }/ e8 G' ?% r7 R% W& F' }; i  d5 c' w1 W
(13)英特网TLE updater,经由HTTP;
) @- C$ ]' E/ E; N8 ^  T
& I& H7 K2 n: l1 u(14)转子/无线电操纵(内建的或支持使用者)。4 d8 |2 X/ S* l2 o! r' N* m+ ^8 N" ?

1 }1 U9 g, ^) T0 I: ^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。
6 u$ w; s" v9 I$ p1 M! X: v2 c4 F
  f' U! G; U+ Q* U3 W- ]- _3、Orbitron应用
' Y( y  Z2 N# M$ b$ o1 y- K% p- t8 U+ V8 b3 l7 f
2006年10月29日0时20分鑫诺2号卫星发射。8 r5 @: v' m0 G1 T$ Z
, f! W, {8 C( Z
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。
' I6 Z3 {" h8 {* F
' ?$ h; S: }6 h2006年11月18日鑫诺2号的运行报告。; C7 U# M6 y- I( X: L. @$ a* y
" s1 e% t7 E% ?! s$ D1 s
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。
& d$ l) a; \$ f- I- r
; S$ p+ \3 D/ y+ q, C1 U(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。
" C2 [6 ]1 h, ]+ b7 L
, ?& l+ A+ k3 `3 j0 b$ B" a. X11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道参数。
4 E( O0 y, w& Y6 e6 j  j
! d5 U) Z" R6 l: h3 o# X11月19日21:31:17时的鑫诺2号卫星轨道读图参数。- U. q: @  D, K
$ _1 R# y1 J4 j) |! |+ g  o) v& N
(2)11月19日21:32:48时开启雷达扫描。
# y- ^- b, S( p& i2 L( N( a
$ [7 C7 \' j- n) @$ u7 c8 L11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。$ I/ g2 G$ L! K, ]6 L2 H  z
, j5 {4 N- N" j# F& @9 [
ODTK轨道仿真器
$ T. |! f3 D% X0 f% e: r9 m/ m# w8 I% `
ODTK(Orbit Determination Tool Kit)轨道仿真器软件是卫星跟踪系统。
0 F) o; V0 w  I. T
3 W/ T6 K2 x: g6 sODTK是一个跟踪数据仿真器,为卫星轨道运行提供分析支持。
3 {5 Q# [' x7 `: p3 O- X4 {" t7 Q$ ?) s! g
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。( K. L4 @" l; n
5 O5 j) ?% [  {$ G; v+ Q7 M" {; `
1、ODTK功能:
: ?! Z# C, }* ]' R
! B) @9 Y0 V, C  k& R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。
1 Y8 J# e) j: V; A1 [
3 F1 [& Y/ |' q* ~ODTK系统能处理符合准确度需求的模拟跟踪数据。6 f& @' J, l9 h- s, k' B" k
& e! a7 L; R. S! T# a9 m
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。( I  m. O4 D' x6 g$ A) h

! x1 Q: S( p0 o4 ?' l) qODTK可同时计算、模拟一颗或式颗卫星轨道及相关参数。) i! B/ d. C: d

$ Z0 g8 P- Q4 p1 H$ \2、ODTK软件能处理卫星跟踪数据,提供轨道和相关的参:# O2 S! a1 _3 v% M# {; [0 R
7 ]: @2 S% M( Z
卫星轨道的误差;* _9 u( Z" ?1 m$ D7 n2 B

5 o# l+ d) q1 Y跟踪偏差和卫星位置;: ?. O" s3 O6 L1 p- s# e1 f9 M1 Z2 E
& y) e4 a5 x4 w; s
矫正卫星的校准参数;) l% }7 x6 m) r
9 d9 H, ]- M) m% ^5 {
卫星运动的太空环境影响;8 J. U$ C  }4 C" D! E+ `5 I

4 u+ [1 c$ ^6 P' K( z全球定位测量卫星轨道和时间;
( L3 `/ m4 k, D" s; c( t& \3 X0 f  u5 k- ^7 R: O, Q
全球定位测量卫星监视时间;
% X- I) f# ]; D% o1 j1 k# p9 b
/ q; s' P- C7 ]8 u+ jODTK是卫星追踪系统的完全的软件解决方案。( H0 v4 f* H# r5 ?$ S

- |( w5 T% u4 \- h
0 F! i! n, I: c, p1 r0 [- Q: k2 b# B( A2 d+ ^8 E4 S" T
StarCalc星图" L: I( Y! v0 R5 v
+ B" k) Y1 j) c, a
StarCalc星图是俄罗斯克麦罗沃市的亚历山大E.Zfavalishin发明的。6 H  F/ F) ?+ U6 h, y- Q

* g9 ]$ u: x9 L# ~- 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。
2 R3 C* b. D: J* h9 R2 O* T& ~' M7 t5 g6 ?: U
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。
: u, Y- D7 o% J$ b. e
$ Q! j" l4 R" d
. j+ g5 i, i. K# ]' F
# G9 r& o! L0 `8 [# [StarCalc星图功能
0 k0 H  C4 L- k; X# l5 C. x; d. j
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& [" m7 e/ H

! r, c! r1 p  g& @: k/ S8 q2、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;
! a! J, r" u( ~3 c% x
. d9 H1 d/ o0 H& a. s; V3、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;: z! ^" |* i+ h0 v' p0 @, h( U

  W' J* i" i, p+ a4、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;% A. r$ y+ g" _3 |: G# T
6 ~" ~) W/ o$ ]' ?. l
5、数据精确:StarCalc专用的SAO和Tycho2星表的数据下载,能精确计算。
5 t! y2 z3 i0 J* E& a1 l
( z" N# C4 N: Y, j# G) burl:http://www.17kws.com/thread-25693-1-1.html
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发表于 2010-3-5 11:14:03 | 显示全部楼层
学习ING~~~~~~~~~~~!
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发表于 2010-10-7 15:23:51 | 显示全部楼层
我有个 GPS  模块
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