STK培训教材

1SatelliteToolKit培训教材SatelliteToolKit®STK中国技术支持中心北京宏宇航天技术应用公司地址：北京海淀知春路82号，航天大厦0715室电话：[phone]SatelliteToolKit®•STK基本操作•用户界面•创建场景•场景对象•场景图形设置•文件管理•STK工具•报告•图表•动态显示•动态图表•可见性分析•STK专业版•高级分析功能•高经度轨道预报•长期轨道预报•卫星寿命计算•高分辨率地图和地形数据•链路与星座•连接模块•三维显示模块•工具条•鼠标运用•对象属性•工具•活动关节•模型开发环境•制作动画课程内容3SatelliteToolKit®•STK用户界面•STK专业版•STK基本练习•STK工具练习•STK专业版练习•STK模块练习4SatelliteToolKit®STK用户界面5对象、类、实例STK用户界面ApplicationClassSTKScenarioClassstkDemoAreaTargetClass**SearchAreaFacilityClassKingofPrussiaPlanetClassJupiterStarClassAlphaCentauriTargetClassIraqSatelliteClass*ShuttleSensorClassFieldOfViewSensorClassUplinkSensorClassDownlink•面向对象设计•分级组织结构•Scenario（场景）可包含的对象有卫星、飞机、船、车辆、运载、导弹、地面站、行星、恒星、目标、区域目标以及遥感器、接收机、转发器、雷达等。STK应用程序场景*卫星是场景中可建立的6种运动对象之一**区域目标仅在专业版中可用6类和实例STK用户界面ScenarioClassStkDemoAreaTarget**FacilityPlanetStarTargetSatellite场景类*卫星是场景中可建立的6种运动对象之一**区域目标仅在专业版中可用WhiteSandsBaikonurIraqYellowStoneParkMarsMoonSunRegulusAmazonlCalibrationTgt23ERSISensorClassTrack1Uplink1SensorClass10DegMinElevSensorClassSAR7浏览窗口STK用户界面•分级对象浏览•彩色对象图标•6个菜单•Files•Edit•Properties•Tools•Windows•Help8地图窗口STK用户界面•多个地图窗口•多种投影类型•5级地图细节•背景地图•全球特性•显示/关闭经纬度网格•使用RWDBⅡ地图特征更新地图显示细节，可以显示/关闭。9选择对象STK用户界面•触发按钮与复选开关•在对立的选项间切换•单选按钮•在一组项目中选择单项•功能菜单•点击按钮或下拉箭头•列表•选择多个项目10配置场景STK用户界面•时间周期•开始、结束、周期•动画•开始•结束/循环时间•时间步长/X倍实时/实时•更新/高速•单位•距离、时间、日期、角度、质量、功率、频率、短距离单位、经度单位、纬度单位•数据库•默认数据库•地形•指定使用地形数据的区域•描述•短、详细11地面站定义STK用户界面•位置类型•Geodetic（测量）,Spherical（球形）,Cartesian（笛卡儿）,Cylindrical（圆柱）,Geocentric（地心）•纬度（-90º至＋90º）•经度（-360º至＋360º）•海拔高度•地方时偏差•AzElMask（方位角/仰角遮罩）•以地形数据定义•指定高度调整•描述12STK运动对象STK用户界面•6种运动对象•卫星•飞机、船、地面车辆•使用GreatArc预报器•使用路径点计算行程•运载•使用简单上升预报器•导弹•使用Ballistic弹道预报器13定义卫星STK用户界面•Basic基本属性•Orbit轨道•Attitude姿态•PassBreak轨迹断点•Mass质量•Description描述•Graphic图形•Attributes,Pass,DisplayTimes,Contours•Constraints约束•Basic,Sun,Temporal,Advanced14定义卫星轨道STK用户界面•轨道向导可快速定义各种类型的卫星轨道•太阳同步，对地静止，重复轨道，重复轨道太阳同步，大椭圆轨道，临界倾角，临界倾角太阳同步，圆轨道•可用的轨道预报法•二体，J2&J4，MSGP4，HPOP，LOP，外部文件•定义边界条件•输出星历15定义GreatArc运动对象STK用户界面•航迹•手工输入路径点或在地图窗口点取•可选择GreatArc预报器或使用外部文件•姿态•定向•图形•属性、显示时间•约束•基本、太阳、时间•仅飞机可用－数种高级约束16定义运载火箭和导弹STK用户界面•弹道•运载－可选简单上升预报器或外部文件•导弹－弹道预报器或外部文件•姿态•定向•图形•属性，显示时间，轮廓线•约束•基本，太阳，时间，高级17定义行星与恒星STK用户界面•行星•通过JPLDE405、解析法，或外部文件定义•恒星•通过位置、固有运动和量级定义•赤经/赤纬•图形•属性18定义区域目标STK用户界面•Boundary边界•手工输入边界线点或在地图窗口点取•Centroid质心•自动计算质心•测地、球形、笛卡儿、圆柱、地心•图形•属性•约束•基本、时间19遥感器指向STK用户界面•指向类型•Targeted指向目标•TargetTimes-指向时间•BoresightType瞄准类型-跟踪或固定•OrientationMethod定位法-Az-El,Quaternion,EulerAngles,YPR•AboutBoresight-RotatingorHoldLevel20动画显示场景STK用户界面•直观显示基于时间的相互关系与作用•卫星沿地面轨迹移动•遥感器地面覆盖投影•动态分析场景•对象定义须在动画时间周期内打印窗口复制到剪贴板反向步进反向动画暂停动画重置动画播放动画正向步进减小步长增大步长放大窗口缩小窗口测量距离2:1长宽比地图属性地图样式21对象可见性分析STK用户界面•计算并显示可见周期和AER（方位角、仰角、斜距）数据•显示可见视线•遥感器可视范围•对象约束•最小/最大方位角、仰角、斜距、擦地高度、擦地角…•光照条件约束•详细的报告和图表22生成报告STK用户界面•预定义报告•星历数据、姿态数据、太阳角度、可见性报告、AER报告、约束数据•可调整时间周期•自定义报告内容23生成图表STK用户界面•预定义图表•比较与分析不同数据元素•自定义图表•可选沿时间XY,XY,Interval区间图,Polar极线图,Polar90图表样式•通过简单易懂得格式显示复杂数据24显示动态数据STK用户界面•使用DynamicDisplay（动态显示）和StripChart（动态图表）工具•与报告和图表相同的界面和功能•预定义样式•动画期间更新数据25数据库STK用户界面数据库类型/文件文件名Satellite主数据stkActiveTLE.sd频率stkActiveTLE.fr详细描述stlActiveTLE.wr所有人/任务stkActiveTLE.omTLE双行数据stkActiveTLE.tce一般描述stkActiveTLE.gdTLE（双行数据）无扩展名数据库类型/文件文件名City主数据stkCityDb.cd国家/城市stkCityDb.cc一般描述stkCityDb.gdFacility主数据stkFacility.fd网络stkFacility.cc一般描述stkFacility.gd26外部文件STK用户界面•STK可以输入用户按适当文件格式生成的外部数据文件•外部文件必须按KeywordGroups关键词组以块格式排列•以BEGIN和组名称（如BEGINAttitude）开始文件头•以END和组名称（如ENDAttitude）在文件结尾•块信息由keywords关键词组成•keywords关键词（例，NumberOfAttitudePoints)•Value数值（例，3）•关键词和数值组成关键词短语（例，NumberOfTorques20）27外部文件STK用户界面外部文件格式举例：stk.v.4.2.1BEGINAzElMaskNumberOfPoints4BEGINAzElMaskData10.0004.55221.0004.63532.0004.71743.0004.798ENDAzElMask28外部文件类型与扩展名STK用户界面外部文件类型扩展名Attitude姿态.aAz-El方位角-仰角.aemCustomSensor自定义遥感器.patternEphemeris星历.ePlanetaryEphemeris行星星历.peTorque扭矩.tqColorBitmap/Pixmap彩色位图/象素图.bmp/.xpmSolarFlux太阳光压无扩展名29SatelliteToolKit®STK专业版30STK专业版STK专业版•高级分析功能•高精度轨道预报（HPOP）•长期轨道预报（LOP）•卫星寿命计算（Lifetime）31STK专业版高级分析功能•高级分析功能•姿态仿真与指向•遥感器定义与约束•航天动力学•数据可视化•数据管理32STK专业版HPOP高精度轨道预报•生成多种类型的卫星轨道数据•使用一整套高保真力学模型•JGM2—提供目前已知的最高精度的力学模型•月球/太阳点质量重力影响—使用美国海军天文台压缩星历预报太阳和月球的位置•大气阻力模型—使用1960Jacchia、1971Jacchia、JacchiaRoberts、1976Standard或HarrisPriester阻力模型计算大气阻力密度•太阳光压—定义对象为反射球体或黑体•可以处理圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道、双曲线轨道•距离从地球表面直到月球•计算考虑了大多数可预测的地球运动•春分/秋分点进动、地球章动、周日的旋转、质心位移•计算主要天文时间系统间差异•计算UTC、TAI和TDT差异33STK专业版LOP长期轨道预报•精确预报数月或数年之后的卫星轨道•应用领域：•长期任务设计•燃料预算•有效期研究•使用变化参数接近法•综合分析导出运动方程，计算轨道摄动的平均影响•允许大的、多重轨道时间步长，在高保真计算轨道参数时显著改善了计算速度•考虑大气阻力和地球扁率•使用1976标准大气阻力模型计算阻力影响•考虑地球扁率影响（通过J21）•考虑等轴谐波的谐振影响，太阳和月球重力以及太阳光压•基于NASA喷气推进实验室（JPL）开发的算法34STK专业版Lifetime卫星寿命计算•用于评估：•卫星轨道保持时间•轨道衰退日期•卫星运行总寿命•衰退轨道运行圈数•计算大气阻力影响•快速计算并生成结果•计算考虑太阳和月球引力场和太阳光压35SatelliteToolKit®STK练习36STK练习STK练习•STK基本练习•生成卫星轨道•输入卫星及星历数据（MSGP4&TLE）•太阳同步轨道•使用遥感器•STK工具练习•生成报告•生成图表•计算可见性•Walker星座37STK练习STK练习•STK专业版练习•使用高级分析功能•阻力问题•使用Lifetime卫星寿命计算工具•使用LOP长期轨道预报器•使用高分辨率地图和三维地形数据•STK模块练习•Chains－链路模块：链路与星座•Chains－链路模块：分析通信卫星星座•Connect－连接模块：连接•VO－三维显示模块：STK/VO工具38SatelliteToolKit®STK基本练习39SatelliteToolKit®•STK基本练习•生成卫星轨道•输入卫星及星历数据（MSGP4&TLE）•太阳同步轨道•使用遥感器40STK基本练习STK练习：生成卫星轨道•目标：•建立一颗低轨卫星low-Earthorbit(LEO)•建立一颗中轨卫星