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1、精选优质文档-倾情为你奉上航天课程实验平台:基于STK的卫星总体任务分析与设计实验指导书 2006.04.01专心-专注-专业前言实验背景随着我国航天事业的蓬勃发展，为了培养高层次的专业化航天人才,本学科拟建成航天类课程实验平台，并准备为研究生开设相关实验课程。本平台是利用国际先进的STK软件进行二次开发而形成的，Satellite Tool Kit即卫星工具包，是航天工业领先的商品化分析软件，它可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，确定最佳解决方案。它支持航天任务周期的全过程，包括政策、概念、需求、设计、制造、测试、发射、运行和应用。实验目的及
2、任务该实验平台的建设目标是培养学生对飞行器设计理论与实验方法的掌握，对仿真实验的理解与操作，提高动手能力，为将来毕业走上工作岗位打下扎实的基础。因此，本实验平台将成为航天类课程教学的一个重要内容。本实验平台集教学与实验为一体，充分发挥学生的创造性，培养学生实际应用能力。使学生能将所学的专业知识具体化、形象化、可视化，达到全方位立体化的教学效果。实验组成实验平台主要由以下五个部分组成： 1. 太阳同步/回归轨道设计与分析2. 地面站测控方案设计与分析3. 地面目标覆盖特性分析4. 卫星太阳电池阵光照特性分析5. 卫星机动轨道的斯基与分析实验设备硬件：标配计算机一台，其它仿真设备若干软件：Wind
3、ows XP操作系统，4.0版本以上STK软件实验1:太阳同步/回归轨道设计与分析1.1 实验目的l 了解STK软件的一般功能l 掌握STK软件的基本操作l 学会如何建立新场景l 学会如何创建设置新卫星1.2 实验步骤一建立与设置场景在创建卫星之前，我们要学会如何建立基本场景(Scenario)。1. 启动STK，点击Scenario图标创建新场景，命名为1Scenario。2. 在对象浏览器窗口选中1Scenario，然后从Properties菜单中选择Basic也可以右键点击场景1Scenario，在弹出的快捷菜单中选择Basic。3. 如表1-1所列，设置Time Period属性页的参
4、数如下。表1-1 示例场景Basic类Time Period属性设置属性名称属性值Start Time1 Jan 2000 00:00:00:00Stop Time2 Jan 2000 00:00:00:00Epoch1 Jan 2000 00:00:00:004. 如表1-2所示，设置Animation属性页参数如下。表1-2 示例场景Basic类Animation属性设置属性名称属性值Start Time1 Jan 2000 00:00:00:00Loop At Time2 Jan 2000 00:00:00:00Time Step60 secRefresh DeltaChange to
5、High Speed5. 如表1-3所示，设置Units属性页参数如下。表1-2 示例场景Basic类Units属性设置属性名称属性值Distance UnitKilometer(km)Time UnitSeconds(sec)Date Format Gregorian UTC(UTCG)Angle Unit Degrees(deg)Mass Unit Kilograms(kg)6. 选择Description属性页，在Description的空栏里，填入My basics Scenario7. 全部完成后，点击“确定”现在，已经建立了基本场景，下一步就是在场景中创建卫星，通过对卫星轨道的定义
6、，来实现太阳同步轨道以及回归轨道的设计.二建立与设置卫星首先，创建太阳同步轨道卫星，步骤如下。1. 在浏览窗口，点击Satellite图标，创建一个新卫星，可以利用轨道向导Orbit Wizard定义卫星轨道，如果Orbit Wizard没有自动出现，可以从Tools菜单选择。2. 点击“下一步”到第二个界面，如图1-1所示，选择Sun Synchronous，点击“下一步”。图1-1 Orbit Wizard第二界面3. 如图1-2所示，第三个界面，设置下项目参数，如表1-4。表1-4 第三界面参数属性名称属性值Altitude400 kmLocal Time of Descending N
7、ode12:00:00.0000图1-2 Orbit Wizard第三界面4. 点击“下一步”，设置如下项目，如表1-5，设置完成后如图1-3所示。表1-5 第四界面参数属性名称属性值Orbit Start1 Jan 2000 00:00:00:00Orbit Stop2 Jan 2000 00:00:00:00Time Step60.00 sec图1-3 Orbit Wizard第四界面5. 设置完毕后，点击“完成”，重命名该卫星为Sun_Sync6. 选中卫星，在其“VO”类 “Vector”属性页中，选择列表框中的“Sun Vector”，选中左下方的“Show”复选框，设置完毕后，如图
8、1-4所示。现在已经创建好了太阳同步轨道卫星，可以点击VO界面的“开始”按钮(Start Animate Forward)，观察卫星的运行。图1-4 Sun_Sync卫星Basic类Vector属性页接着，创建回归轨道卫星，步骤如下。1点击Satellite图标，创建一个新卫星。2点击“下一步”，选择Repeating Ground Trace，点击“下一步”。3在此界面中设置参数，如表1-6。表1-6 参数设置属性名称属性值Approximate Revs Per Day4Inclination45 degNumber of Revs to Repeat4Longitude of First
9、 Ascending Node5 deg4点击“下一步”，设置参数如表1-7。表1-7 参数设置属性名称属性值Orbit Start1 Jan 2000 00:00:00:00Orbit Stop2 Jan 2000 00:00:00:00Time Step60.00 sec5设置完毕后，点击“完成”，重命名该卫星为Repeating_Ground_Trace1.3 实验结果我们已经完成了太阳同步/回归轨道设计环境的建立,如图1-5,1-6所示，在图形窗口，点击“开始”按钮，观察两颗卫星的运行状态，结束后，点击“重置”(Reset)，观察，可以对太阳同步/回归轨道产生更加直观的理解。图1-5
10、设置完成后的三维显示窗口图1-6 设置完成后的二维显示窗口实验2:地面站测控方案设计与分析2.1 实验目的l 练习使用STK软件l 学会如何建立地面站l 学会如何创建配置传感器2.2 实验步骤首先要创建新场景，改名为“2Scenario”，之后在创建好的场景下面进行地面测控站的设计。1在浏览窗口，点击Facility图标，建立新地面站，命名为beijing.选择Basic属性。设置Position属性页中的参数，如表2-1所示，完成后点击“确定”。表2-1 beijing地面站Basic类Position属性设置属性名称属性值TypeGeodeticLatitiude39.92Longitud
11、e116.46Altitude02选中beijing，在浏览窗口点击New Sensor图标，创建新传感器，命名为cyan.选择Basic类，设置Definition属性页参数如表2-2所示。表2-2 cyan传感器Basic类Definition属性设置属性名称属性值SensorSimple ConicCone1.0deg3选择Graphic类，设置Attributes属性页参数如表2-3所示。表2-3 cyan传感器Graphic类Attributes属性设置属性名称属性值ColorcyanLine solidLine Width14再创建一个传感器，命名为white，设置Basic类De
12、finition属性页参数如表2-4所示。表2-4 white传感器Basic类Definition属性设置属性名称属性值SensorComplex ConicHalf Angles:inner0outer90Clock Angles:Minimun260Maximum3605选择Graphics类，设置Attributes属性页参数如表2-5所示。表2-5 white传感器Graphic类Attributes属性设置属性名称属性值ColorwhiteLine solidLine Width16创建新地面站，命名为hainan。设置Basic类Position属性页参数如表2-6所示。表2-6
13、 hainan地面站Basic类Position属性设置属性名称属性值TypeGeodeticLatitiude20.02Longitude110. 35Altitude07为新地面站配置三个传感器，分别命名为blue，red，yellow。三个传感器的Basic类Definition属性页参数设置如表2-7所示。表2-7 white传感器Basic类Definition属性设置BlueRedYellow:SensorComplex ConicComplex ConicComplex ConicHalf Angles:inner858585outer909090Clock Angles:Min
14、imun0120240Maximum1202403608之后对三个传感器的Graphics类Attributes属性页参数设置如表2-8所示。表2-8 white传感器Graphic类Attributes属性设置BlueRedYellow:Color blueRedYellowLinesolidsolidsolidLine Width1119建立新地面站bombay，设置Basic类Position属性页参数如表2-9所示。表2-9 bombay地面站Basic类Position属性设置属性名称属性值TypeGeodeticLatitiude19.0453Longitude73.1723Alti
