基于STK的卫星轨道预报Word文件下载.doc

1、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；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Basic Properties 窗口3. 在Time Period栏，输入如下设置：区域值Start Tim

2、e1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time1 Jan 2010 04:Epoch4. 选择Animation栏输入如下内容：Time Step60 secondsRefresh DeltaChange to High Speed5. 在Units栏输入如下设置：Distance UnitKilometersTime UnitMinutesDate FormatGregorian UTCAngle UnitDegreesMass UnitKilograms6. 完成后，点击确定，从File菜单中选择Save As，保存场景为BUAA_HPOP.sc。7. 在浏览窗口点击Sa

3、tellite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Basic Properties 窗口，在Orbit栏，选择HPOP Propagator。8. 点击Semimajor Axis右侧的下拉菜单，改变为Period。设置为95 min。9. 点击Force Models按钮，确认HPOP Force Model 窗口中所有参数均被选用。Earth GravityGravity Field - JGM2.gvMaximum Degree - 21Maximum Order 21Third Body GravityUse Solar Gravity - ON

4、Use Lunar Gravity - ONDragUse - ONCd - 3.0Atm Density Model - Harris-Priester Average F10.7 - 65.0Area/Mass Ratio - 200.0m2/kgSolar Radiation PressureCp - 2.010. 点击确定关闭HPOP Force Model 窗口，然后点击Basic Properties 窗口中的确定按钮，生成卫星轨道。11. 下面打开HPOP1卫星的Graphics Properties 窗口，改变卫星的Marker Style为Star，点击确定。12. 新建HP

5、OP2卫星，在Force Models 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Graphics Properties 窗口，改变Marker Style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Classical Orbit Elements报告。注意考虑阻力和未考虑阻力卫星在报告时

6、间末期轨道参数的不同。15. 生成每颗卫星的LLA Position（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STK Graph Tool 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Time XY作为Graph Type。打开LLA State树，点击Fixed子树，双击Alt将其加入Y-Axis区域，点击确定。点击STK Graph Tool 窗口的Create按

7、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STK Graph Tool 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Strip Chart。20. 在STK Strip Chart Tool 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

8、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：Drag Coefficient 阻力系数2.0Reflection Coefficient 反射系数1.0Drag Area 阻力面积1000 m2Area Exposed to SUN 暴露太阳下面积Mass 质量1000 kg24. 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。1 Jan 2011 00:Secon

9、ds6. 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Basic Properties 窗口，在Orbit栏输入下列设置。保留Start和Stop Time和Step Size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。PropagatorLOPStep Size1 dayPeriod5700 secondsEccentricity0.0Inclination35.0 8. 点击Force Models（阻力模型）按钮。9. 在LOP Force Models 窗口，输入如下数值：Earth Gravity

10、地球引力场Gravity Field JGM2.gvMaximum Degree 12Maximum Order - 12 Third Body Gravity三体引力Use Solar Gravity ONDrag大气阻力Use ONCd - 3太阳光压Cp 1.5Atmosphere 90 kmPhysical Data卫星本体物理参数Drag Cross-Sectional Area 25.0 m2SRP Cross-Sectional Area 25.0 m2Satellite Mass 1000.0 kg10. 新建另一颗卫星，将其命名为LOP2，打开LOP2卫星的Basic Pro

11、perties 窗口，在Orbit栏输入下列设置。11. 点击Force Models（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 ON12. 在浏览窗口选中LOP1卫星，从Tools菜单选择Graph。13. 在Graph Tool窗口，选中LLA Position，点击Time Period按钮。将Stop Time改为10 Jan 2010 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Graph Tool窗口。

12、16. 回到LOP1和LOP2卫星的Basic Properties 窗口，在Force Model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 11 HPOP1卫星轨道衰退的最

13、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-major Axis）、偏心率（Eccentricity）、轨道倾角（Inclination）升交点赤经（RAAN）、近地点幅角（Arg of Perigee）、真近点角（True Ano

14、maly）、平近点角（Mean Anomaly）。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

15、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Time Period和Step Size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，

16、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。