基于STK的卫星轨道预报Word下载.docx

基于STK的卫星轨道预报Word下载.docx

《基于STK的卫星轨道预报Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于STK的卫星轨道预报Word下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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；

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

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:

Epoch

4.选择Animation栏输入如下内容：

TimeStep

60seconds

RefreshDelta

ChangetoHighSpeed

5.在Units栏输入如下设置：

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。

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

Cp-2.0

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：

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

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。

1.建立新的场景将其命名为BUAA_LOP。

1Jan201100:

Seconds

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。

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：

地球引力场

GravityField–JGM2.gv

MaximumDegree–12

MaximumOrder-12

ThirdBodyGravity三体引力

UseSolarGravity–ON

Drag大气阻力

Use–ON

Cd-3

太阳光压

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。

11.点击ForceModels（阻力模型）按钮，输入下列数值：

区域值

大气阻力Use–Off

太阳光压Use–ON

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。

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GraphTool窗口。

16.回到LOP1和LOP2卫星的BasicProperties窗口，在ForceModel区域试验不同的大气阻力、太阳光压、物理参数，检验关闭太阳光压和三体引力后的变化。

17.完成后，关闭并保存场景。

五、实验结果

图3生成HPOP1与HPOP2的轨道参数报告

图4生成HPOP1的LLA位置报告

图5生成HPOP2的LLA位置报告

图6生成HPOP1与HPOP2的高度变化图表

图7生成HPOP1与HPOP2的动态高度变化图表

图8生成HPOP1动态轨道参数报告

图9生成HPOP1的动态LLA位置报告

图10计算轨道衰退日期和衰退圈数

图11HPOP1卫星轨道衰退的最终轨道

图12生成LOP1的LLA位置图表

图13生成LOP2的LLA位置图表

图14生成LOP1的轨道参数报告

图15生成LOP1的LLA位置报告

六、结果分析

从二维和三维图像上可以观察到预报器生成的卫星轨道，仔细观察发现受阻力影响的HPOP1卫星会位于没有阻力的HPOP2卫星前面；

用工具箱生成的HPOP1与HPOP2的轨道参数报告如图3所示，报告中包含各个时刻的七项基本轨道参数：

半长轴（Semi-majorAxis）、偏心率（Eccentricity）、轨道倾角（Inclination）升交点赤经（RAAN）、近地点幅角（ArgofPerigee）、真近点角（TrueAnomaly）、平近点角（MeanAnomaly）。

生成HPOP1与HPOP2的经度/纬度/高度（LLA）位置报告分别如图4和图5所示，报告中包含各个时刻的经度、纬度、高度和速度。

生成的HPOP1与HPOP2的高度变化图表如图6所示；

动态高度变化图表如图7所示，从动态图中可以直观的观察到HPOP1卫星的Altitude（高度）是如何降到HPOP2卫星下面的，这是由于大气阻力对HPOP1卫星的影响造成的。

受阻力影响的卫星，能量不断减少，轨道高度的降低将使轨道周期缩短，表现在地面轨迹上卫星的移动速度就会加快，位置也会比具有相同轨道参数但没有考虑阻力影响的卫星靠前。

留意到HPOP1卫星的高度不是稳定的下降，还会周期性地上升，HPOP2卫星的高度也是如此。

这是由于地球扁率的影响，会对圆轨道卫星产生这种结果。

还可生成卫星的动态报告，如图8和图9所示。

另外，还可计算卫星轨道衰退日期和衰退圈数（如图10所示），计算后，在二维图像上会出现变粗的地面轨迹（如图11所示），它表示了HPOP1卫星轨道衰退的最终轨道。

同样，用LOP轨道预报生成的多种轨道数据如图12、图13、图14、图15所示，改变TimePeriod和StepSize可以改变输出报告的时间周期和步长。

类似地，改变其他因素，可以观察到HPOP预报法和LOP预报法提供的其它的也影响了卫星轨道的摆动。

七、课程体会

STK这款软件是靠自学的，软件为英文版，入手比较难，而图书馆有关STK的参考书仅有一本：

《STK在计算机仿真中的应用》，书比较老，介绍的也不详细，所以只能靠自己不断摸索来逐步熟悉STK。

在此课程中，我学会了STK这款仿真软件的使用，了解了STK里的多种预报法（包括二体，J2&

J4，MSGP4，HPOP，LOP等），特别是HPOP高精度轨道预报和LOP长期轨道预报这两种专业预报法，实现了轨道预报，为后续的工作如轨道控制打下基础。

在实际的学习过程中，我还附带学习了卫星寿命的计算，STK的链路分析和覆盖分析等其他仿真应用。

这门课程与其他课程比较，学习方式更灵活，可以自选题目，我从中确实学到了很多有用的东西，这是其他课程无法比拟的。