【正文】 iester阻力模型計算大氣阻力密度 ? 太陽光壓 — 定義對象為反射球體或黑體 ? 可以處理圓軌道、橢圓軌道、拋物線軌道、雙曲線軌道 ? 距離從地球表面直到月球 ? 計算考慮了大多數(shù)可預測的地球運動 ? 春分 /秋分點進動、地球章動、周日的旋轉(zhuǎn)、質(zhì)心位移 ? 計算主要天文時間系統(tǒng)間差異 ? 計算 UTC、 TAI和 TDT差異 33 STK專業(yè)版 LOP長期軌道預報 ? 精確預報數(shù)月或數(shù)年之后的衛(wèi)星軌道 ? 應用領域： ? 長期任務設計 ? 燃料預算 ? 有效期研究 ? 使用變化參數(shù)接近法 ? 綜合分析導出運動方程，計算軌道攝動的平均影響 ? 允許大的、多重軌道時間步長，在高保真計算軌道參數(shù)時顯著改善了計算速度 ? 考慮大氣阻力和地球扁率 ? 使用 1976標準大氣阻力模型計算阻力影響 ? 考慮地球扁率影響（通過 J21） ? 考慮等軸諧波的諧振影響，太陽和月球重力以及太陽光壓 ? 基于 NASA噴氣推進實驗室（ JPL）開發(fā)的算法 34 STK專業(yè)版 Lifetime衛(wèi)星壽命計算 ? 用于評估： ?衛(wèi)星軌道保持時間 ?軌道衰退日期 ?衛(wèi)星運行總壽命 ?衰退軌道運行圈數(shù) ? 計算大氣阻力影響 ? 快速計算并生成結(jié)果 ? 計算考慮太陽和月球引力場和太陽光壓 35 Satellite Tool Kit 174。 STK 練習 36 STK練習 STK練習 ? STK基本練習 ?生成衛(wèi)星軌道 ?輸入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù)（ MSGP4 amp。 TLE） ?太陽同步軌道 ?使用遙感器 ? STK工具練習 ?生成報告 ?生成圖表 ?計算可見性 ?Walker星座 37 STK練習 STK練習 ? STK專業(yè)版練習 ?使用高級分析功能 ?阻力問題 ?使用 Lifetime衛(wèi)星壽命計算工具 ?使用 LOP長期軌道預報器 ?使用高分辨率地圖和三維地形數(shù)據(jù) ? STK模塊練習 ?Chains－鏈路模塊：鏈路與星座 ?Chains－鏈路模塊：分析通信衛(wèi)星星座 ?Connect－連接模塊：連接 ?VO－三維顯示模塊： STK/VO工具 38 Satellite Tool Kit 174。 STK 基本練習 39 Satellite Tool Kit 174。 ? STK基本練習 ? 生成衛(wèi)星軌道 ? 輸入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù)（ MSGP4 amp。 TLE） ? 太陽同步軌道 ? 使用遙感器 40 STK基本練習 STK練習：生成衛(wèi)星軌道 ? 目標： ?建立一顆低軌衛(wèi)星 lowEarth orbit (LEO) ?建立一顆中軌衛(wèi)星 mediumEarth orbit (MEO) ?建立一顆大橢圓軌道衛(wèi)星 highly elliptical orbit (HEO) ?建立一顆地球同步軌道衛(wèi)星 geosynchronous orbit (GEO) ?觀察不同類型軌道的差異 41 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 練習目的 ? 目的： 在這個練習當中將學習應用六個軌道參數(shù)確定衛(wèi)星軌道的大小、形狀、軌道方位及衛(wèi)星在軌道上的位置。這六個軌道參數(shù)可分為三類： ? 兩個軌道參數(shù)確定軌道大小和形狀 ? 三個軌道參數(shù)確定軌道的方位 ? 一個參數(shù)確定衛(wèi)星在軌道上的位置 42 軌道大小和形狀參數(shù) ? 軌道大小和形狀參數(shù)： 這兩個參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，第一個參數(shù)定義之后第二個參數(shù)也被確定。 第一個參數(shù) 第二個參數(shù) semimajor axis 半長軸 Eccentricity 偏心率 apogee radius 遠地點半徑 perigee radius 近地點半徑 apogee altitude 遠地點高度 perigee altitude 近地點高度 Period 回歸周期 Eccentricity 偏心率 mean motion每日軌道圈數(shù) Eccentricity 偏心率 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 43 決定軌道大小和形狀的參數(shù) 遠地點半徑 遠地點高度 遠地點 橢圓圓心 半長軸 近地點半徑 近地點高度 近地點 如果偏心率為 0，地球?qū)⑽挥谲壍赖膱A心 軌道大小和形狀參數(shù) STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 44 ?位置參數(shù) (3 個 ) 確定軌道大小和形狀后，須確定軌道平面的位置，以下三個參數(shù)與軌道位置有關(guān)： Inclination 軌道傾角（軌道平面與赤道平面夾角） right ascension or longitude of the ascending node （ RAAN） 升交點赤經(jīng)（赤道平面春分點向右與升交點夾角） argument of perigee 近地點幅角（升交點與近地點夾角） 軌道位置參數(shù) STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 45 Inclination 軌道傾角（軌道平面與赤道平面夾角） right ascension or longitude of the ascending node （ RAAN） 升交點赤經(jīng)（赤道平面春分點向右與升交點夾角） argument of perigee 近地點幅角（升交點與近地點夾角） 傾角 升交點赤經(jīng) ?位置參數(shù)： 軌道位置參數(shù) STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 近地點幅角 46 ? 衛(wèi)星位置參數(shù) (1 個 ) 參數(shù) 說明 True Anomaly* 真近點角（近地點 地心 衛(wèi)星當前位置夾角） Mean Anomaly* 平近點角 Eccentric Anomaly 偏近地點角 Argument of Latitude 升交角距 Time Past Ascending Node 過升交點時間 Time Past Perigee 過近地點時間 衛(wèi)星位置參數(shù) STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 47 如何輸入軌道參數(shù) ? 如何輸入軌道參數(shù) : ?在衛(wèi)星 BASIC屬性 Orbit 欄中設置衛(wèi)星的六個軌道參數(shù)。 6個經(jīng)典 軌道參數(shù) STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 48 如何輸入軌道參數(shù) 軌道大小和形狀 軌道位置 衛(wèi)星位置 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 49 建立一顆低軌衛(wèi)星 ? 步驟 : 建立一顆低軌衛(wèi)星 LowEarth Orbit (LEO) STK瀏覽窗口左側(cè)，單擊 Satellite按鈕。如果軌道生成向?qū)?Orbit Wizard 出現(xiàn)，單擊 Cancel取消。將這顆衛(wèi)星命名為 LEO。 LEO satellite ，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇 Basic屬性。 Orbit欄，設置如下參數(shù)： STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 50 建立一顆低軌衛(wèi)星 ? 在 Orbit欄，設置如下參數(shù)： 區(qū)域 值 Start Time 1 Jan 2022 00:00: Stop Time 2 Jan 2022 00:00: Step Size 1 minute Propagator J4 Orbit Epoch 1 Jan 2022 00:00: Coordinate Type Classical Coordinate System J2022 Period 90 minutes Eccentricity Inclination deg Argument of Perigee deg RAAN deg True Anomaly deg 注釋 : 單擊 Semimajor Axis右側(cè)的下拉菜單將參數(shù)改為 Period 。 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 51 建立一顆低軌衛(wèi)星 低地球軌道 LowEarth Orbit (LEO) 典型的低地球軌道通常為橢圓或圓軌道，高度低于 2022公里。在這個高度上的衛(wèi)星回歸周期在 90分鐘到 2小時之間。低地球軌道通信衛(wèi)星的覆蓋范圍在 3000~4000公里之間。衛(wèi)星在地平面出現(xiàn)的最長時間是 20分鐘，用這種軌道建立全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要配置大量的衛(wèi)星在不同的軌道面上。當衛(wèi)星用戶移動到地平面以下時，衛(wèi)星必須將通信信號移交給同一軌道上或臨近軌道的另一顆衛(wèi)星以保持連續(xù)通信。低軌衛(wèi)星受大氣阻力的影響軌道位置會不斷下降。目前主要的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)為全球星 GlobalstarTM (48+8 顆衛(wèi)星分布在 8個軌道平面，軌道高度 1400公里 )， 銥星 Iridium174。 (66+6 顆衛(wèi)星分布于 6個軌道平面上，高度 780公里 )。 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 52 建立一顆中軌衛(wèi)星 ? 步驟 : 建立一顆中軌衛(wèi)星 MediumEarth Orbit (LEO) 1. 建立一顆新衛(wèi)星，如果軌道生成向?qū)С霈F(xiàn)，取消它。命名這顆衛(wèi)星為 MEO。 2. 在瀏覽窗口選中 MEO衛(wèi)星，修改 Basic屬性。 3. 在 Orbit 欄， 輸入?yún)?shù)： STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 53 建立一顆中軌衛(wèi)星 ? 在 Orbit 欄， 輸入?yún)?shù)： 區(qū)域 值 Start Time 1 Jan 2022 00:00: Stop Time 2 Jan 2022 00:00: Step Size 1 minute Propagator J4 Orbit Epoch 1 Jan 2022 00:00: Coordinate Type Classical Coordinate System J2022 Apogee Altitude 10,000 km Perigee Altitude 10,000 km Inclination 15 deg Argument of Perigee deg RAAN deg True Anomaly deg 注釋 : 將半長軸 Semimajor Axis改為遠地點高度 Apogee Altitude。 改變 RAAN 為升交點經(jīng)度 Lon. As. Node (Longitude of the Ascending Node). STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 54 建立一顆中軌衛(wèi)星 中地球軌道 MediumEarth Orbit (MEO) 通過將衛(wèi)星高度參數(shù)設置為 10000公里，生成了一個中圓軌道，軌道的遠地點和近地點高度相同，回歸周期為 6小時。衛(wèi)星在地平面出現(xiàn)的最大時間長度為幾小時。應用這種軌道建立全球通信衛(wèi)星系統(tǒng)只需要 2到 3個軌道平面即可完成全球覆蓋。 MEO系統(tǒng)的運行類似于 LEO系統(tǒng)，在 MEO系統(tǒng)中通信移交的次數(shù)較少，但電磁波的傳輸延遲及損失較大。典型的 MEO衛(wèi)星系統(tǒng)有 InmarsatP (10 + 2 satellites in 2 inclined planes at 10,355 km), Odyssey (12 + 3 satellites in 3 inclined planes, also at 10,355 km)。 注釋 : 要校驗衛(wèi)星的回歸周期為 6小時，將第一個參數(shù)設置為回歸周期。輸入單位為秒，偏心率設置為 0。 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 55 建立大橢圓軌道衛(wèi)星 ，當 Orbit Wizard出現(xiàn)，點擊 Next。 ，選擇 Molniya。點擊 Next兩次，生成軌道，命名衛(wèi)星為 HEO。 技巧 : 如果軌道向?qū)]有自動出現(xiàn)，在瀏覽窗口中選中衛(wèi)星，在 Tools菜單中選擇Orbit Wizard。 ? 步驟 : 建立大橢圓軌道衛(wèi)星 Highly Elliptical Orbit (HEO) STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 56 建立大橢圓軌道衛(wèi)星 大橢圓軌道 Highly Elliptical Orbit (HEO) 典型的大橢圓軌道近地點約為 500公里，遠地點約為 50000公里。軌道傾角通常為 ，向高北緯度地區(qū)提供通信服務，選擇這個傾角是為了避免軌道拱點的旋轉(zhuǎn)。軌道的回歸周期在 8小時到 24小時。由于軌道的偏心率很大，衛(wèi)星軌道周期的 2/3時間在遠地點，對地面觀察者來說它幾乎總是出現(xiàn)在固定的地點。衛(wèi)星低于地平面的時間很短，為避免信號中斷，衛(wèi)星信號需要傳遞給同一軌道面的另一顆衛(wèi)星。這種軌道的信號損失和延遲與地球同步衛(wèi)星相當。典型的 HEO衛(wèi)星系統(tǒng)有： 俄羅斯的 Molniya衛(wèi)星系統(tǒng) ,三顆衛(wèi)星分布間隔為 120度，軌道回歸周期 12小時，遠地點為 39354公里，近地點為 1000公里。 STK基本練習 1：生成衛(wèi)星軌道 57 建立一顆地球同步軌道衛(wèi)星 ? 步驟 : 建立一顆地球同步軌道衛(wèi)星 Geostation