SatelliteToolKit

航天任務模擬工具STK匯報人：李石川contents應用領域及功能概述1STK基本使用規程2軌道機動模塊介紹3總結4STK簡介STK

軟件是由美國

AGI公司開發的衛星仿真工具包，是航天工業領域領先的商業化分析軟件，

可以快速方便地分析復雜的陸、海、空、天任務，并提供易于理解的圖表和文本形式的分析結果，用于確定最佳解決方案。STK支持航天任務周期的全過程，包括概念、需求、設計、制造、測試、發射、運行和應用等。應用領域涵蓋了空間航天器設計和操作、通信、導航、遙感、戰略和戰術防御、科學研究等領域，成為業界最有影響力的航天軟件之一。

STK簡介STK應用于各計劃階段：概念簡報、模擬驗證、細部設計、演習、任務執行、訓練、宣傳等等。STK制作動畫影片經常出現在：CNN電視、Discovery電視、NASA任務、太空中心簡報、軍事演習指揮所、國會報告等等。STK使用者包括：指揮官、訓練官、作戰官、研究員、工程師、分析師、教師、衛星與次系統零組件設計制造公司(天線、太陽能板、飛行計算機、感應器、推進器、姿態控制裝置)、衛星系統服務公司(衛星電視、衛星電話、衛星影像、衛星導航)、國防(空軍、海軍、陸軍、潛艇、導彈、研發、制造、情報、計劃、海防、軍校)、學校(研究所、大學)。軟件功能概述STK

的基本分析能力，包括附加的軌道預報算法、姿態定義、坐標類型和坐標系統、遙感器類型、高級的約束條件定義，以及衛星、城市、地面站和恒星數據庫。STK專業版對于特定的分析任務，提供了附加模塊，可以解決通信分析、雷達分析、覆蓋分析、軌道機動、精確定軌、實時操作等問題。軟件功能概述軟件功能概述軟件功能概述軟件功能概述STK基本界面STK基本場景時間，單位和環境設定地面站設定位置類型Geodetic（測量）,Spherical（球形）,Cartesian（笛卡兒）,Cylindrical（圓柱）,Geocentric（地心）緯度（-90o至＋90o）經度（-360o至＋360o）海拔高度地方時偏差AzElMask（方位角/仰角遮罩）以地形數據定義指定高度調整描述衛星設定Basic基本屬性Orbit軌道Attitude姿態PassBreak軌跡斷點Mass質量Description描述Graphic圖形Attributes,Pass,DisplayTimes,ContoursConstraints約束Basic,Sun,Temporal,Advanced衛星設定舉例半長軸偏心率軌道傾角近地點幅角升交點赤經真近點角另外幾種對象設定指向類型Targeted指向目標TargetTimes-指向時間BoresightType瞄準類型-跟蹤或固定對象可見性分析計算并顯示可見周期和AER（方位角、仰角、斜距）數據顯示可見視線遙感器可視范圍對象約束最小/最大方位角、仰角、斜距、擦地高度、擦地角…光照條件約束詳細的報告和圖表生成報告預定義報告星歷數據、姿態數據、太陽角度、可見性報告、AER報告、約束數據可調整時間周期自定義報告內容生成圖表預定義圖表比較與分析不同數據元素自定義圖表可選沿時間XY,XY,間隔區間圖,Polar極線圖,Polar90圖表樣式通過簡單易懂得格式顯示復雜數據20顯示動態數據使用DynamicDisplay（動態顯示）和StripChart（動態圖表）工具與報告和圖表相同的界面和功能預定義樣式動畫期間更新數據21數據庫數據庫類型/文件文件名Satellite主數據stkActiveTLE.sd頻率stkActiveTLE.fr詳細描述stlActiveTLE.wr所有人/任務stkActiveTLE.omTLE雙行數據stkActiveTLE.tce一般描述stkActiveTLE.gdTLE（雙行數據）無擴展名數據庫類型/文件文件名City主數據stkCityDb.cd國家/城市stkCityDb.cc一般描述stkCityDb.gdFacility主數據stkFacility.fd網絡stkFacility.cc一般描述stkFacility.gd22外部文件STK可以輸入用戶按適當文件格式生成的外部數據文件外部文件必須按KeywordGroups關鍵詞組以塊格式排列以BEGIN和組名稱（如BEGINAttitude）開始文件頭以END和組名稱（如ENDAttitude）在文件結尾塊信息由keywords關鍵詞組成keywords關鍵詞（例，NumberOfAttitudePoints)Value數值（例，3）關鍵詞和數值組成關鍵詞短語（例，NumberOfTorques20）23外部文件外部文件格式舉例：stk.v.4.2.1BEGINAzElMaskNumberOfPoints4BEGINAzElMaskData10.0004.55221.0004.63532.0004.71743.0004.798ENDAzElMask24外部文件類型與擴展名外部文件類型擴展名Attitude姿態.aAz-El方位角-仰角.aemCustomSensor自定義遙感器.patternEphemeris星歷.ePlanetaryEphemeris行星星歷.peTorque扭矩.tqColorBitmap/Pixmap彩色位圖/象素圖.bmp/.xpmSolarFlux太陽光壓無擴展名25動畫顯示場景直觀顯示基于時間的相互關系與作用衛星沿地面軌跡移動遙感器地面覆蓋投影動態分析場景對象定義須在動畫時間周期內打印窗口復制到剪貼板反向步進反向動畫暫停動畫重置動畫播放動畫正向步進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動模塊介紹任務控制序列MCS(MissionControlSequence)

通常我們設計一顆衛星進行一系列的軌道機動都是一段一段動作連接而成的。

STK每計算完一段后，保存各種狀態量，并作為下一段的初始值，接著計算下一段，直至結束。初始狀態段（軌道根數，衛星的結構和推進劑質量）軌道外推段（在地球J2,J4項引力模型下）發動機工作段（發動機推力，比沖及推力方向）軌道機動模塊介紹段的說明——基本段初始狀態段(InitialState)初始軌道參數初始的質量狀況（推進劑質量，結構質量）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動機工作段（Maneuver）瞬時沖量模型有限推力模型點火推力模型段的說明——基本段發射段（Launch）發射點和入軌點參數發射時刻和入軌參數對實際軌道任務的影響跟隨段（Follow）跟隨開始和跟隨結束的時間設定衛星繼承跟隨目標的軌道根數用于模擬飛行器分離保持段（Hold）相對選定的坐標系保持靜止不動分離時的軌道根數由選定坐標系計算段的說明——功能段更新段（Update）更新衛星的燃料質量，結構質量飛行器釋放子飛行器，或對接后質量的變化情況序列段（Sequence）

用于組織段的循環反序列段（BackwardSequence）

已知軌道機動首尾參數，反推算機動過程段的說明——功能段返回段（Return）返回到其父段停止段（Stop）

用來終止其父段的運行，從而轉入其父段的下一段。若此段沒有父段，則整個MCS運行結束自動序列段（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，其對應的自動序列段就會執行段的說明MCS界面讓我們可以輕松的以界面編程形式實現對飛行器進行軌道機動任務的設置。對于復雜的飛行任務規劃并不是按照時間順序執行的，有可能設計到滿足約束的最優化計