基于stk的衛(wèi)星總體任務(wù)分析與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(已修改)
2025-10-18 07:09 本頁(yè)面
【正文】 航天課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái) : 基于 STK 的衛(wèi)星總體任務(wù)分析與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 前言 實(shí)驗(yàn)背景 隨著我國(guó)航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為了培養(yǎng)高層次的專(zhuān)業(yè)化航天人才 ,本學(xué)科擬建成航天類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并準(zhǔn)備為研究生開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程。 本平臺(tái)是利用國(guó)際先進(jìn)的 STK 軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)而形成的， Satellite Tool Kit即衛(wèi)星工具包，是航天工業(yè)領(lǐng)先的商品化分析軟件，它可以快速方便地分析復(fù)雜的陸、海、空、天任務(wù)， 并提供易于理解的圖表和文本形式的分析結(jié)果，確定最佳解決方案。它支持航天任務(wù)周期的全過(guò)程，包括政策、概念、需求、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、發(fā)射、運(yùn)行和應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù) 該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)飛行器設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)方法的掌握，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的理解與操作，提高動(dòng)手能力，為將來(lái)畢業(yè)走上工作崗位打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。因此，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將成為航天類(lèi)課程教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。 本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集教學(xué)與實(shí)驗(yàn)為一體，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力。使學(xué)生能將所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)具體化、形象化、可視化，達(dá)到全方位立體化的教學(xué)效果。 實(shí) 驗(yàn)組成 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由以下五個(gè)部分組成： 1. 太陽(yáng)同步 /回歸軌道設(shè)計(jì)與分析 2. 地面站測(cè)控方案設(shè)計(jì)與分析 3. 地面目標(biāo)覆蓋特性分析 4. 衛(wèi)星太陽(yáng)電池陣光照特性分析 5. 衛(wèi)星機(jī)動(dòng)軌道的斯基與分析 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 硬件：標(biāo)配計(jì)算機(jī)一臺(tái)，其它仿真設(shè)備若干 軟件： Windows XP 操作系統(tǒng)， 版本以上 STK 軟件 實(shí)驗(yàn) 1:太陽(yáng)同步 /回歸軌道設(shè)計(jì) 與分析 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ? 了解 STK 軟件的一般功能 ? 掌握 STK 軟件的基本操作 ? 學(xué)會(huì)如何建立新場(chǎng)景 ? 學(xué)會(huì)如何創(chuàng)建設(shè)置新衛(wèi)星 實(shí)驗(yàn)步驟 一．建立與設(shè)置場(chǎng)景 在創(chuàng)建衛(wèi)星之前 ， 我們要學(xué)會(huì)如何建 立基本場(chǎng)景 (Scenario)。 1. 啟動(dòng) STK， 點(diǎn)擊 Scenario 圖標(biāo)創(chuàng)建新場(chǎng)景 ， 命名為 1Scenario。 2. 在 對(duì)象 瀏覽 器 窗口選中 1Scenario， 然后從 Properties 菜單中選擇 Basic 也可以右鍵點(diǎn)擊場(chǎng)景 1Scenario，在彈出的快捷菜單中選擇 Basic。 3. 如表 11 所列，設(shè)置 Time Period 屬性頁(yè)的參數(shù)如下。 表 11 示例場(chǎng)景 Basic 類(lèi) Time Period 屬性設(shè)置 屬性名稱(chēng) 屬性值 Start Time 1 Jan 2020 00:00:00:00 Stop Time 2 Jan 2020 00:00:00:00 Epoch 1 Jan 2020 00:00:00:00 4. 如表 12 所示，設(shè)置 Animation 屬性頁(yè)參數(shù)如下。 表 12 示例場(chǎng)景 Basic 類(lèi) Animation 屬性設(shè)置 屬性名稱(chēng) 屬性值 Start Time 1 Jan 2020 00:00:00:00 Loop At Time 2 Jan 2020 00:00:00:00 Time Step 60 sec Refresh Delta Change to High Speed 5. 如表 13 所示，設(shè)置 Units 屬性頁(yè)參數(shù)如下。 表 12 示例場(chǎng)景 Basic 類(lèi) Units 屬性設(shè)置 屬性名稱(chēng) 屬性值 Distance Unit Kilometer(km) Time Unit Seconds(sec) Date Format Gregorian UTC(UTCG) Angle Unit Degrees(deg) Mass Unit Kilograms(kg) 6. 選擇 Description屬性頁(yè) ，在 Description的空欄里，填入 My basics Scenario 7. 全部完成后，點(diǎn)擊 “ 確 定 ” 現(xiàn)在，已經(jīng)建立了基本場(chǎng)景，下一步就是在場(chǎng)景中創(chuàng)建衛(wèi)星，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星軌道的定義，來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)同步軌道以及回歸軌道的設(shè)計(jì) . 二．建立與設(shè)置衛(wèi)星 首先，創(chuàng)建太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星 ，步驟如下。 1. 在瀏覽窗口，點(diǎn)擊 Satellite 圖標(biāo)，創(chuàng)建一個(gè)新衛(wèi)星，可以利用軌道向?qū)rbit Wizard 定義衛(wèi)星軌道，如果 Orbit Wizard 沒(méi)有自動(dòng)出現(xiàn)，可以從 Tools 菜單選擇 。 2. 點(diǎn)擊 “ 下一步 ” 到第二個(gè)界面 ，如圖 11 所示 ，選擇 Sun Synchronous，點(diǎn)擊 “ 下一步 ”。 圖 11 Orbit Wizard 第二界面 3. 如圖 12 所示， 第三個(gè)界面，設(shè)置下項(xiàng)目參數(shù) ，如表 14。 表 14 第三界面參數(shù) 屬性名稱(chēng) 屬性值 Altitude 400 km Local Time of Descending Node 12:00: 圖 12 Orbit Wizard 第三界面 4. 點(diǎn)擊 “ 下一步 ” ，設(shè)置如下項(xiàng)目 ，如表 15，設(shè)置完成后如圖 13 所示。 表 15 第四界面參數(shù) 屬性名稱(chēng) 屬性值 Orbit Start 1 Jan 2020 00:00:00:00 Orbit Stop 2 Jan 2020 00:00:00:00 Time Step sec 圖 13 Orbit Wizard 第四界面 5. 設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊 “ 完成 ” ，重命名該衛(wèi)星為 Sun_Sync 6. 選中衛(wèi)星，在其“ VO”類(lèi) “ Vector”屬性頁(yè)中，選擇列表框中的“ Sun Vector”，選中左下方的“ Show”復(fù)選框，設(shè)置完畢后，如圖 14 所示。 現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)建好了太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星，可以點(diǎn)擊 VO 界面的 “開(kāi)始”按鈕 (Start Animate Forward)，觀察衛(wèi)星的運(yùn)行。 圖 14 Sun_Sync 衛(wèi)星 Basic 類(lèi) Vector 屬性頁(yè) 接著，創(chuàng)建回歸軌道衛(wèi)星 ，步驟如下。 1． 點(diǎn)擊 Satellite 圖標(biāo)，創(chuàng)建一個(gè)新衛(wèi)星 。 2． 點(diǎn)擊 “ 下一步 ” ，選擇 Repeating Ground Trace，點(diǎn)擊 “ 下一步 ”。 3． 在此界面中設(shè)置 參數(shù)，如表 16。 表 16 參數(shù)設(shè)置 屬性名稱(chēng) 屬性值 Approximate Revs Per Day 4 Inclination 45 deg Number of Revs to Repeat 4 Longitude of First Ascending Node 5 deg 4． 點(diǎn)擊 “ 下一步 ” ，設(shè)置 參數(shù)如表 17。 表 17 參數(shù)設(shè)置 屬性名稱(chēng) 屬性值 Orbit Start 1 Jan 2020 00:00:00:00 Orbit Stop 2 Jan 2020 00:00:00:00 Time Step sec 5． 設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊 “ 完成 ” ，重命名該衛(wèi)星為 Repeating_Ground_Trace 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 我們已經(jīng)完成了太陽(yáng)同步 /回歸軌道設(shè)計(jì)環(huán)境的建立 ,如圖 15,16 所示， 在圖形窗口，點(diǎn)擊 “ 開(kāi)始 ” 按鈕，觀察兩顆衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài) ， 結(jié)束后，點(diǎn)擊 “ 重置 ”(Reset)，觀察，可以對(duì)太陽(yáng)同步 /回歸軌道產(chǎn)生更加
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