基于STK的卫星轨道预报_精品文档.doc

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航天器操作与控制试验姓名：

王备学号：

38151312

《航天器操作与控制试验》

综合作业

卫星轨道预报

姓名：

王备

学号：

38151312

院系：

宇航学院

二〇一〇年十一月

一、实验题目：

卫星轨道预报

二、实验目的

1.学会STK（SatelliteToolKit）软件的使用，掌握STK的基本操作；

2.学会使用STK仿真，并实现卫星的轨道预报，重点掌握HPOP高精度轨道预报和LOP长期轨道预报。

三、实验内容

（一）、HPOP高精度轨道预报

1.建立两颗卫星HPOP1与HPOP2；

2.设置HPOP1考虑大气阻力，而HPOP2不考虑，其他参数相同；

3.用HPOP高精度轨道预报器生成轨道；

4.动画显示，观察两颗卫星轨道的不同；

5.生成多种类型的卫星轨道数据；

6.计算卫星轨道寿命。

（二）、LOP长期轨道预报

1.建立两颗卫星LOP1与LOP2；

2.设置LOP1考虑大气阻力，而LOP2不考虑，其他参数相同；

3.用HPOP高精度轨道预报器生成轨道；

4.生成多种类型的卫星轨道数据，观察两颗卫星轨道的不同。

四、实验过程描述

（一）、HPOP高精度轨道预报

1.建立新的场景将其命名为BUAA_HPOP。

2.在浏览窗口选中场景，打开BasicProperties窗口

3.在TimePeriod栏，输入如下设置：

区域

值

StartTime

1Jan201000:

00:

00.00

StopTime

1Jan201004:

00:

00.00

Epoch

1Jan201000:

00:

00.00

4.选择Animation栏输入如下内容：

区域

值

StartTime

1Jan201000:

00:

00.00

StopTime

1Jan201004:

00:

00.00

TimeStep

60seconds

RefreshDelta

ChangetoHighSpeed

5.在Units栏输入如下设置：

区域

值

DistanceUnit

Kilometers

TimeUnit

Minutes

DateFormat

GregorianUTC

AngleUnit

Degrees

MassUnit

Kilograms

6.完成后，点击确定，从File菜单中选择SaveAs…，保存场景为BUAA_HPOP.sc。

7.在浏览窗口点击Satellite按钮新建一颗卫星，取消轨道向导，命名卫星为HPOP1。

，打开HPOP1卫星的BasicProperties窗口，在Orbit栏，选择HPOPPropagator。

8.点击SemimajorAxis右侧的下拉菜单，改变为Period。

设置为95min。

9.点击ForceModels…按钮，确认HPOPForceModel窗口中所有参数均被选用。

区域

值

EarthGravity

GravityField-JGM2.gv

MaximumDegree-21

MaximumOrder–21

ThirdBodyGravity

UseSolarGravity-ON

UseLunarGravity-ON

Drag

Use-ON

Cd-3.0

AtmDensityModel-Harris-Priester

AverageF10.7-65.0

Area/MassRatio-200.0m2/kg

SolarRadiationPressure

Use-ON

Cp-2.0

Area/MassRatio-200.0m2/kg

10.点击确定关闭HPOPForceModel窗口，然后点击BasicProperties窗口中的确定按钮，生成卫星轨道。

11.下面打开HPOP1卫星的GraphicsProperties窗口，改变卫星的MarkerStyle为Star，点击确定。

12.新建HPOP2卫星，在ForceModels窗口，关闭Drag参数，其它设置与HPOP1相同。

生成卫星轨道后，打开它的GraphicsProperties窗口，改变MarkerStyle为Circle，点击确定。

13.保存场景。

动画显示场景观察卫星在整个时间周期内的相互位置。

在动画接近时间周期结束时，暂停动画，放大窗口到卫星所在区域进行观察（如图1、图2所示）

图1接近周期结束时的2维图像

图2接近周期结束时的3维图像

14.分别选中两颗卫星，从Tools菜单中选择Report，生成两颗卫星各自的ClassicalOrbitElements报告。

注意考虑阻力和未考虑阻力卫星在报告时间末期轨道参数的不同。

15.生成每颗卫星的LLAPosition（经纬度高度位置）报告。

比较两颗卫星之间位置数据的差异。

16.同时选中两颗卫星，从Tools菜单中选择Graph。

在STKGraphTool窗口，点击New按钮，选中新建的图表格式，在文本框输入Altitude，点击Change按钮新图表的改变名称。

17.选中Altitude格式，点击Properties按钮，在Content栏，选择TimeXY作为GraphType。

打开LLAState树，点击Fixed子树，双击Alt将其加入Y-Axis区域，点击确定。

点击STKGraphTool窗口的Create按钮生成图表。

18.在图表窗口中，从Edit菜单选择Attributes，改变其中一颗卫星线条的颜色。

观察整个时间周期内两颗卫星高度的差异。

关闭图表和STKGraphTool窗口。

19.同时选中两颗卫星，点击鼠标右键，在快捷菜单中选择StripChart。

20.在STKStripChartTool窗口，从Styles列表中选择Altitude（前面新建的图表格式），点击Open。

当动态图表窗口出现，改变其中一颗卫星线条的颜色。

21.动画显示场景，观察HPOP1卫星的Altitude（高度）如何降到HPOP2卫星下面。

这是由于大气阻力对HPOP1卫星的影响造成的。

22.在浏览窗口，选中HPOP卫星，然后从Tools菜单Lifetime。

23.在Lifetime窗口，输入下列数值：

区域

值

DragCoefficient阻力系数

2.0

ReflectionCoefficient反射系数

1.0

DragArea阻力面积

1000m2

AreaExposedtoSUN暴露太阳下面积

1000m2

Mass质量

1000kg

24.确认Graphics选项打开，点击Compute。

当计算完成，Information窗口显示轨道衰退日期和轨道圈数。

25.点击确定关闭Lifetime窗口。

（二）、LOP长期轨道预报

1.建立新的场景将其命名为BUAA_LOP。

2.在浏览窗口选中场景，打开BasicProperties窗口

3.在TimePeriod栏，输入如下设置：

区域

值

StartTime

1Jan201000:

00:

00.00

StopTime

1Jan201100:

00:

00.00

Epoch

1Jan201000:

00:

00.00

4.选择Animation栏输入如下内容：

区域

值

StartTime

1Jan201000:

00:

00.00

StopTime

1Jan201100:

00:

00.00

TimeStep

60seconds

RefreshDelta

ChangetoHighSpeed

5.在Units栏输入如下设置：

区域

值

DistanceUnit

Kilometers

TimeUnit

Seconds

DateFormat

GregorianUTC

AngleUnit

Degrees

MassUnit

Kilograms

6.在浏览窗口，点击Satellite按钮新建一颗卫星，取消轨道向导，命名它为LOP1。

7.打开LOP1卫星的BasicProperties窗口，在Orbit栏输入下列设置。

保留Start和StopTime和StepSize默认值。

LOP预报器自动选择1天作为时间步长。

输入完毕后，点击确定。

区域

值

Propagator

LOP

StepSize

1day

Period

5700seconds

Eccentricity

0.0º

Inclination

35.0º

8.点击ForceModels（阻力模型）按钮。

9.在LOPForceModels窗口，输入如下数值：

区域

值

EarthGravity

地球引力场

GravityField–JGM2.gv

MaximumDegree–12

MaximumOrder-12

ThirdBodyGravity三体引力

UseSolarGravity–ON

UseLunarGravity-ON

Drag大气阻力

Use–ON

Cd-3

SolarRadiationPressure

太阳光压

Use–ON

Cp–1.5

Atmosphere–90km

PhysicalData

卫星本体物理参数

DragCross-SectionalArea–25.0m2

SRPCross-SectionalArea–25.0m2

SatelliteMass–1000.0kg

10.新建另一颗卫星，将其命名为LOP2，打开LOP2卫星的BasicProperties窗口，在Orbit栏输入下列设置。

保留Start和StopTime和StepSize默认值。

LOP预报器自动选择1天作为时间步长。

输入完毕后，点击确定。

区域

值

Propagator

LOP

StepSize

1day

Period

5700seconds

Eccentricity

0.0º

Inclination

35.0º

11.点击ForceModels（阻力模型）按钮，输入下列数值：

区域 值

Drag

大气阻力 Use–Off

SolarRadiationPressure

太阳光压 Use–ON

Cp–1.5

Atmosphere–90km

PhysicalData

12.在浏览窗口选中LOP1卫星，从Tools菜单选择Graph。

13.在GraphTool窗口，选中LLAPosition，点击TimePeriod…按钮。

将StopTime改为10Jan201000:

00:

00。

点击Change按钮更改，再点击确定按钮关闭窗口。

生成图表。

14.对LOP2卫星重复上述步骤，注意随时间增加出现的分歧。

15.尝试定义不同的时间周期和图表格式。

完成后，关闭图表和