航天任務(wù)模擬工具STK介紹PPT優(yōu)秀課件

1、Satellite Tool Kit航天任務(wù)模擬工具航天任務(wù)模擬工具STK匯報人：李石川1contents應(yīng)用領(lǐng)域及功能概述應(yīng)用領(lǐng)域及功能概述1STK基本使用規(guī)程基本使用規(guī)程2軌道機(jī)動模塊介紹軌道機(jī)動模塊介紹3總結(jié)總結(jié)42STK 簡介簡介STK軟件是由美國AGI公司開發(fā)的衛(wèi)星仿真工具包，是航天工業(yè)領(lǐng)域領(lǐng)先的商業(yè)化分析軟件，可以快速方便地分析復(fù)雜的陸、海、空、天任務(wù)，并提供易于理解的圖表和文本形式的分析結(jié)果，用于確定最佳解決方案。STK支持航天任務(wù)周期的全過程，包括概念、需求、設(shè)計、制造、測試、發(fā)射、運(yùn)行和應(yīng)用等。應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了空間航天器設(shè)計和操作、通信、導(dǎo)航、遙感、戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)防御、科學(xué)研究等領(lǐng)

2、域，成為業(yè)界最有影響力的航天軟件之一。3STK 簡介簡介STK應(yīng)用于各計劃階段：概念簡報、模擬驗證、細(xì)部設(shè)計、演習(xí)、任務(wù)執(zhí)行、訓(xùn)練、宣傳等等。STK制作動畫影片經(jīng)常出現(xiàn)在：CNN電視、Discovery電視、NASA任務(wù)、太空中心簡報、軍事演習(xí)指揮所、國會報告等等。STK使用者包括：指揮官、訓(xùn)練官、作戰(zhàn)官、研究員、工程師、分析師、教師、衛(wèi)星與次系統(tǒng)零組件設(shè)計制造公司(天線、太陽能板、飛行計算機(jī)、感應(yīng)器、推進(jìn)器、姿態(tài)控制裝置)、衛(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)公司(衛(wèi)星電視、衛(wèi)星電話、衛(wèi)星影像、衛(wèi)星導(dǎo)航)、國防(空軍、海軍、陸軍、潛艇、導(dǎo)彈、研發(fā)、制造、情報、計劃、海防、軍校)、學(xué)校(研究所、大學(xué))。4軟件功能概述

3、軟件功能概述STK的基本分析能力，包括附加的軌道預(yù)報算法、姿態(tài)定義、坐標(biāo)類型和坐標(biāo)系統(tǒng)、遙感器類型、高級的約束條件定義，以及衛(wèi)星、城市、地面站和恒星數(shù)據(jù)庫。STK專業(yè)版對于特定的分析任務(wù)，提供了附加模塊，可以解決通信分析、雷達(dá)分析、覆蓋分析、軌道機(jī)動、精確定軌、實時操作等問題。5軟件功能概述軟件功能概述6軟件功能概述軟件功能概述7軟件功能概述軟件功能概述8軟件功能概述軟件功能概述9STK基本界面基本界面10STK基本場景基本場景11時間，單位和環(huán)境設(shè)定時間，單位和環(huán)境設(shè)定12地面站設(shè)定地面站設(shè)定 位置類型位置類型 Geodetic（測量）（測量）, Spherical（球形）（球形）, Car

4、tesian（笛卡兒）（笛卡兒）, Cylindrical（圓柱）（圓柱）, Geocentric（地心）（地心） 緯度（緯度（-90至至90） 經(jīng)度（經(jīng)度（ -360至至360） 海拔高度海拔高度 地方時偏差地方時偏差 AzElMask（方位角（方位角/仰角遮罩）仰角遮罩） 以地形數(shù)據(jù)定義以地形數(shù)據(jù)定義 指定高度調(diào)整指定高度調(diào)整 描述描述13衛(wèi)星設(shè)定衛(wèi)星設(shè)定 Basic 基本屬性基本屬性 Orbit 軌道軌道 Attitude 姿態(tài)姿態(tài) Pass Break 軌跡斷點(diǎn)軌跡斷點(diǎn) Mass 質(zhì)量質(zhì)量 Description 描述描述 Graphic 圖形圖形 Attributes, Pass,

5、Display Times, Contours Constraints 約束約束 Basic, Sun, Temporal, Advanced14衛(wèi)星設(shè)定舉例衛(wèi)星設(shè)定舉例半長軸半長軸偏心率偏心率軌道傾角軌道傾角近地點(diǎn)幅角近地點(diǎn)幅角升交點(diǎn)赤經(jīng)升交點(diǎn)赤經(jīng)真近點(diǎn)角真近點(diǎn)角15另外幾種對象設(shè)定另外幾種對象設(shè)定 指向類型指向類型 Targeted 指向目標(biāo)指向目標(biāo) Target Times-指向時間指向時間 Boresight Type 瞄準(zhǔn)類型瞄準(zhǔn)類型-跟蹤或固定跟蹤或固定16對象可見性分析對象可見性分析 計算并顯示可見周期和計算并顯示可見周期和AER（方位（方位角、仰角、斜距）數(shù)據(jù)角、仰角、斜距）數(shù)

6、據(jù) 顯示可見視線顯示可見視線 遙感器可視范圍遙感器可視范圍 對象約束對象約束 最小最小/最大方位角、仰角、斜距、最大方位角、仰角、斜距、擦地高度、擦地角擦地高度、擦地角 光照條件約束光照條件約束 詳細(xì)的報告和圖表詳細(xì)的報告和圖表17生成報告生成報告 預(yù)定義報告預(yù)定義報告 星歷數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)、太陽角星歷數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)、太陽角度、可見性報告、度、可見性報告、AER報告、報告、約束數(shù)據(jù)約束數(shù)據(jù) 可調(diào)整時間周期可調(diào)整時間周期 自定義報告內(nèi)容自定義報告內(nèi)容18生成生成圖表圖表 預(yù)定義圖表預(yù)定義圖表 比較與分析不同數(shù)據(jù)元素比較與分析不同數(shù)據(jù)元素 自定義圖表自定義圖表 可選沿時間可選沿時間XY, XY, 間

7、隔區(qū)間間隔區(qū)間圖圖, Polar極線圖極線圖, Polar 90圖圖表樣式表樣式 通過簡單易懂得格式顯示復(fù)雜數(shù)據(jù)通過簡單易懂得格式顯示復(fù)雜數(shù)據(jù)1920顯示動態(tài)數(shù)據(jù)顯示動態(tài)數(shù)據(jù) 使用使用Dynamic Display （動態(tài)顯示）和（動態(tài)顯示）和Strip Chart（動態(tài)圖表）（動態(tài)圖表）工具工具 與報告和圖表相同的界面和功能與報告和圖表相同的界面和功能 預(yù)定義樣式預(yù)定義樣式 動畫期間更新數(shù)據(jù)動畫期間更新數(shù)據(jù)21數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫類型/文件文件名Satellite主數(shù)據(jù)stkActiveTLE.sd頻率stkActiveTLE.fr詳細(xì)描述stlActiveTLE.wr所有人/任務(wù)stkAct

8、iveTLE.omTLE雙行數(shù)據(jù)stkActiveTLE.tce一般描述stkActiveTLE.gdTLE（雙行數(shù)據(jù)）無擴(kuò)展名數(shù)據(jù)庫類型/文件文件名City主數(shù)據(jù)stkCityDb.cd國家/城市stkCityDb.cc一般描述stkCityDb.gdFacility主數(shù)據(jù)stkFacility.fd網(wǎng)絡(luò)stkFacility.cc一般描述stkFacility.gd22外部文件外部文件 STK可以輸入用戶按適當(dāng)文件格式生成的外部數(shù)據(jù)文件可以輸入用戶按適當(dāng)文件格式生成的外部數(shù)據(jù)文件 外部文件必須按外部文件必須按Keyword Groups關(guān)鍵詞組以塊格式排列關(guān)鍵詞組以塊格式排列 以以BEGI

9、N和組名稱（如和組名稱（如 BEGIN Attitude）開始文件頭）開始文件頭 以以END和組名稱（如和組名稱（如 END Attitude）在文件結(jié)尾）在文件結(jié)尾 塊信息由塊信息由keywords關(guān)鍵詞組成關(guān)鍵詞組成 keywords關(guān)鍵詞（例，關(guān)鍵詞（例，NumberOfAttitudePoints) Value數(shù)值（例，數(shù)值（例，3） 關(guān)鍵詞和數(shù)值組成關(guān)鍵詞短語（例，關(guān)鍵詞和數(shù)值組成關(guān)鍵詞短語（例，NumberOfTorques 20）23外部文件外部文件外部文件格式舉例：外部文件格式舉例：stk.v.4.2.1BEGIN AzElMaskNumberOfPoints 4BEGIN A

10、zElMaskData 1 0.000 4.552 2 1.000 4.635 3 2.000 4.717 4 3.000 4.798END AzElMask24外部文件類型與擴(kuò)展名外部文件類型與擴(kuò)展名外部文件類型外部文件類型擴(kuò)展名擴(kuò)展名Attitude姿態(tài)姿態(tài).aAz-El方位角方位角-仰角仰角.aemCustom Sensor自定義遙感器自定義遙感器.patternEphemeris星歷星歷.ePlanetary Ephemeris行星星歷行星星歷.peTorque扭矩扭矩.tqColor Bitmap/Pixmap彩色位圖彩色位圖/象象素圖素圖.bmp /.xpmSolar Flux太陽

11、光壓太陽光壓無擴(kuò)展名無擴(kuò)展名25動畫顯示場景動畫顯示場景 直觀顯示基于時間的相互關(guān)系與作用直觀顯示基于時間的相互關(guān)系與作用 衛(wèi)星沿地面軌跡移動衛(wèi)星沿地面軌跡移動 遙感器地面覆蓋投影遙感器地面覆蓋投影 動態(tài)分析場景動態(tài)分析場景 對象定義須在動畫時間周期內(nèi)對象定義須在動畫時間周期內(nèi)打印窗口復(fù)制到剪貼板反向步進(jìn)反向動畫暫停動畫重置動畫播放動畫正向步進(jìn)減小步長增大步長放大窗口縮小窗口測量距離2:1長寬比地圖屬性地圖樣式軌道機(jī)動模塊介紹軌道機(jī)動模塊介紹任務(wù)控制序列MCS(MissionControlSequence)通常我們設(shè)計一顆衛(wèi)星進(jìn)行一系列的軌道機(jī)動都是一段一段動作連接而成的。STK每計算完一段后

12、，保存各種狀態(tài)量，并作為下一段的初始值，接著計算下一段，直至結(jié)束。初始狀態(tài)段初始狀態(tài)段（軌道根數(shù)，衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)和推進(jìn)劑質(zhì)量）軌道外推段軌道外推段（在地球J2,J4項引力模型下）發(fā)動機(jī)工作發(fā)動機(jī)工作段段（發(fā)動機(jī)推力，比沖及推力方向）26軌道機(jī)動模塊介紹軌道機(jī)動模塊介紹27段的說明段的說明基本段基本段初始狀態(tài)段初始狀態(tài)段(Initial State) 初始軌道參數(shù) 初始的質(zhì)量狀況（推進(jìn)劑質(zhì)量，結(jié)構(gòu)質(zhì)量）軌道外推段軌道外推段(Propagate) 力模型的選擇 停止條件序列 約束條件序列發(fā)動機(jī)工作發(fā)動機(jī)工作段段（Maneuver） 瞬時沖量模型 有限推力模型 點(diǎn)火推力模型28段的說明段的說明基本段基本

13、段發(fā)射段發(fā)射段（Launch） 發(fā)射點(diǎn)和入軌點(diǎn)參數(shù) 發(fā)射時刻和入軌參數(shù)對實際軌道任務(wù)的影響跟隨段跟隨段（Follow） 跟隨開始和跟隨結(jié)束的時間設(shè)定 衛(wèi)星繼承跟隨目標(biāo)的軌道根數(shù) 用于模擬飛行器分離保持段保持段（Hold） 相對選定的坐標(biāo)系保持靜止不動 分離時的軌道根數(shù)由選定坐標(biāo)系計算29段的說明段的說明功能段功能段更新段更新段（Update） 更新衛(wèi)星的燃料質(zhì)量，結(jié)構(gòu)質(zhì)量 飛行器釋放子飛行器，或?qū)雍筚|(zhì)量的變化情況序列段（Sequence） 用于組織段的循環(huán)反序列段（BackwardSequence） 已知軌道機(jī)動首尾參數(shù)，反推算機(jī)動過程30段的說明段的說明功能段功能段返回段返回段（Return） 返回到其父段停止段（Stop） 用來終止其父段的運(yùn)行，從而轉(zhuǎn)入其父段的下一段。若此段沒有父段，則整個MCS運(yùn)行結(jié)束自動序列段（AutomaticSequence） 僅在軌道外推段的停止條件中添加 類似于一個子程序，但某一停止條件滿足時，其對應(yīng)的自動序列段就會執(zhí)行31段的說明段的說明MCS界面讓我們可以輕松的以界面編程形式實現(xiàn)對飛行器進(jìn)行軌道機(jī)動任務(wù)的設(shè)置。對于復(fù)雜的飛行任