【正文】 y 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(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 練習(xí)目的 ? 目的： 在這個(gè)練習(xí)當(dāng)中將學(xué)習(xí)應(yīng)用六個(gè)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。 第一個(gè)參數(shù) 第二個(gè)參數(shù) semimajor axis 半長(zhǎng)軸 Eccentricity 偏心率 apogee radius 遠(yuǎn)地點(diǎn)半徑 perigee radius 近地點(diǎn)半徑 apogee altitude 遠(yuǎn)地點(diǎn)高度 perigee altitude 近地點(diǎn)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(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 43 決定軌道大小和形狀的參數(shù) 遠(yuǎn)地點(diǎn)半徑 遠(yuǎn)地點(diǎn)高度 遠(yuǎn)地點(diǎn) 橢圓圓心 半長(zhǎng)軸 近地點(diǎn)半徑 近地點(diǎn)高度 近地點(diǎn) 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(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 44 ?位置參數(shù) (3 個(gè) ) 確定軌道大小和形狀后，須確定軌道平面的位置，以下三個(gè)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(diǎn)赤經(jīng)（赤道平面春分點(diǎn)向右與升交點(diǎn)夾角） argument of perigee 近地點(diǎn)幅角（升交點(diǎn)與近地點(diǎn)夾角） 軌道位置參數(shù) STK基本練習(xí) 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(diǎn)赤經(jīng)（赤道平面春分點(diǎn)向右與升交點(diǎn)夾角） argument of perigee 近地點(diǎn)幅角（升交點(diǎn)與近地點(diǎn)夾角） 傾角 升交點(diǎn)赤經(jīng) ?位置參數(shù)： 軌道位置參數(shù) STK基本練習(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 近地點(diǎn)幅角 46 ? 衛(wèi)星位置參數(shù) (1 個(gè) ) 參數(shù) 說明 True Anomaly* 真近點(diǎn)角（近地點(diǎn) 地心 衛(wèi)星當(dāng)前位置夾角） Mean Anomaly* 平近點(diǎn)角 Eccentric Anomaly 偏近地點(diǎn)角 Argument of Latitude 升交角距 Time Past Ascending Node 過升交點(diǎn)時(shí)間 Time Past Perigee 過近地點(diǎn)時(shí)間 衛(wèi)星位置參數(shù) STK基本練習(xí) 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(shè)置衛(wèi)星的六個(gè)軌道參數(shù)。如果軌道生成向?qū)?Orbit Wizard 出現(xiàn)，單擊 Cancel取消。 LEO satellite ，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇 Basic屬性。 STK基本練習(xí) 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。低地球軌道通信衛(wèi)星的覆蓋范圍在 3000~4000公里之間。當(dāng)衛(wèi)星用戶移動(dòng)到地平面以下時(shí)，衛(wèi)星必須將通信信號(hào)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。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(gè)軌道平面，軌道高度 1400公里 )， 銥星 Iridium174。 STK基本練習(xí) 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。 2. 在瀏覽窗口選中 MEO衛(wèi)星，修改 Basic屬性。 改變 RAAN 為升交點(diǎn)經(jīng)度 Lon. As. Node (Longitude of the Ascending Node). STK基本練習(xí) 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(shè)置為 10000公里，生成了一個(gè)中圓軌道，軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)高度相同，回歸周期為 6小時(shí)。應(yīng)用這種軌道建立全球通信衛(wèi)星系統(tǒng)只需要 2到 3個(gè)軌道平面即可完成全球覆蓋。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)。輸入單位為秒，偏心率設(shè)置為 0。 ，選擇 Molniya。 技巧 : 如果軌道向?qū)]有自動(dòng)出現(xiàn)，在瀏覽窗口中選中衛(wèi)星，在 Tools菜單中選擇Orbit Wizard。軌道傾角通常為 ，向高北緯度地區(qū)提供通信服務(wù)，選擇這個(gè)傾角是為了避免軌道拱點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)。由于軌道的偏心率很大，衛(wèi)星軌道周期的 2/3時(shí)間在遠(yuǎn)地點(diǎn)，對(duì)地面觀察者來說它幾乎總是出現(xiàn)在固定的地點(diǎn)。這種軌道的信號(hào)損失和延遲與地球同步衛(wèi)星相當(dāng)。 STK基本練習(xí) 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 Geostationary Orbit (GEO) Satellite按鈕，如果軌道向?qū)]有自動(dòng)出現(xiàn)，可以在Tools菜單選擇 Orbit Wizard 。設(shè)定經(jīng)度為 80度，然后點(diǎn)擊 Next， 最后點(diǎn)擊 Finish生成軌道。 注釋 : 記住定時(shí)保存 scenario(場(chǎng)景 )。 Geostationary Orbits 地球同步軌道的回歸周期是 1個(gè)恒星日 ( 分鐘 )。對(duì)地靜止軌道衛(wèi)星始終固定在地球表面的上方，而地球同步軌道衛(wèi)星由于有很小的軌道傾角和偏心率，導(dǎo)致衛(wèi)星在空中畫出一個(gè)極小的 8字。 地球同步衛(wèi)星的缺點(diǎn)是語音信號(hào)來回傳輸?shù)难舆t達(dá)到 250毫秒。軌道相對(duì)太空靜止，地球在軌道面下自轉(zhuǎn)。通過配置多顆衛(wèi)星在不同的極軌軌道可以改善這種情況。如 COSPASSARSAT 海事搜索營(yíng)救系統(tǒng)使用 8顆衛(wèi)星在近極軌軌道 , 4顆 SARSAT衛(wèi)星在高度 860公里傾角 99度的太陽同步軌道， 4顆 COSPAS衛(wèi)星在高度 1000公里，傾角 82度軌道。通過選擇特定的軌道高度，偏心率和傾角，軌道平面將每天向東移動(dòng) 1度，與太陽移動(dòng)速度同步，產(chǎn)生出一條倒退軌道。 STK基本練習(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 61 觀察不同的衛(wèi)星軌道 ，點(diǎn)擊 (播放動(dòng)畫 )按鈕動(dòng)態(tài)顯示場(chǎng)景，觀察衛(wèi)星沿各自地面軌跡移動(dòng)。 Graph工具，當(dāng) STK Graph Tool 窗口出現(xiàn)，選擇感興趣的圖表類型，并點(diǎn)擊 Create… Graph 窗口，使用 （放大）或 （縮小）按鈕改變放大級(jí)別。 ，注意各種軌道類型相關(guān)報(bào)告和圖表間的不同 STK基本練習(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 62 觀察不同的衛(wèi)星軌道 7. 在瀏覽窗口，選擇所有衛(wèi)星（選擇最上面的衛(wèi)星，按住 Shift鍵后選擇最下面的衛(wèi)星），重新生成報(bào)告和圖表，所選的報(bào)告或圖表將包含所有衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。完成后將所有衛(wèi)星參數(shù)改回原始狀態(tài)。 STK基本練習(xí) 1：生成衛(wèi)星軌道 63 STK基本練習(xí) 2 輸入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù)（ MSGP4amp。TLE） MSGP4是 Merged Simplified General Perturbation（合并簡(jiǎn)化一般攝動(dòng)）軌道預(yù)報(bào)法的簡(jiǎn)稱。 ? Simplified Deep Space General Perturbations（ SDGP4）預(yù)報(bào)法用于軌道周期大于 225分鐘的衛(wèi)星。從衛(wèi)星的 Basic Properties 窗口選擇 MSGP4預(yù)報(bào)法時(shí)，可以通過已有衛(wèi)星的原始星歷數(shù)據(jù)定義衛(wèi)星，也可以為新建的衛(wèi)星指定已有衛(wèi)星生成的雙行數(shù)據(jù)（ Two Line Element， TLE）。 65 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù) 準(zhǔn)備工作：建立 MSGP4場(chǎng)景 1. 在瀏覽窗口，新建場(chǎng)景并將其命名為 MSGP4，場(chǎng)景建立后將顯示地圖窗口。 3. 在 Time Period欄，使用如下設(shè)置： 區(qū)域 值 Start Time 25 Jun 1997 00:00: Stop Time 26 Jun 1997 00:00: Epoch 25 Jun 1997 00:00: 66 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù) 準(zhǔn)備工作：建立 MSGP4場(chǎng)景 4. 選擇 Animation欄并設(shè)置如下選項(xiàng)： 5. 點(diǎn)擊 Units欄設(shè)置如下單位類型： 區(qū)域 值 Start Time 25 Jun 2022 00:00: Stop Time 26 Jun 2022 00:00: Time Step 60 seconds Refresh Delta Change to High Speed 區(qū)域 值 Distance Unit Kilometers Time Unit Seconds Date Format Gregorian UTC Angle Unit Degrees Mass Unit Kilograms 67 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù) 使用 MSGP4預(yù)報(bào)法載入衛(wèi)星 MSGP4預(yù)報(bào)法使用雙行數(shù)據(jù)，有幾種可選的 TLE功能。可選功能包括： Auto Load， File Load， File Insert。 1. 選中場(chǎng)景，點(diǎn)擊 Satellite按鈕新建一顆衛(wèi)星，取消 Orbit Wizard，將它命名 MSGP4HEO。在SSC Number區(qū)輸入 21263，點(diǎn)擊 TLE Options下的 Load按鈕， TLE Selection 窗口出現(xiàn)。 68 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù) 使用 MSGP4預(yù)報(bào)法載入衛(wèi)星 4. 點(diǎn)擊 TLE File區(qū)域的 … 按鈕，選中 “打開”。 5. 選中衛(wèi)星后點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊確定生成衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)。 注釋 : Auto Load通過自動(dòng)更新運(yùn)動(dòng)對(duì)象的數(shù)據(jù)節(jié)省大量時(shí)間，一個(gè) TLE文件中可以包含很多衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)，并且星歷數(shù)據(jù)可以隨場(chǎng)景載入時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生。衛(wèi)星包含的相關(guān)信息顯示在 TLE Selection區(qū)域。 3. 點(diǎn)擊 … 按鈕，選中 STK衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫(kù) ”打開“。 4. 選擇 SSC號(hào)碼為 21263并點(diǎn)擊確定。 5. 你將看到衛(wèi)星地面軌跡有輕微的改變。不像 Auto Load功能， File Load不會(huì)自動(dòng)更新數(shù)據(jù)。 2. 打開衛(wèi)星的 Basic Properties 窗口，在 Orbit欄，選擇 MSGP4預(yù)報(bào)算法，輸入 SSC Number為 14780，點(diǎn)擊 TLE選項(xiàng)下的 Load按鈕， TLE Selection窗口出現(xiàn)。 4. 點(diǎn)擊 … 按鈕選擇 ，點(diǎn)擊確定。注意衛(wèi)星 Basic Properties 窗口 Orbit欄中新的數(shù)值。 ?使用 File Insert命令 在場(chǎng)景中可以輸入多組數(shù)據(jù)。File Insert允許為當(dāng)前數(shù)據(jù)增加信息。 71 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù) 使用 MSGP4預(yù)報(bào)法載入衛(wèi)星 6. 點(diǎn)擊確定生成星歷數(shù)據(jù)。 8. 在地圖窗口，放大窗口到 LEO_Insert衛(wèi)星區(qū)域，你將看到名稱上有“ 1” 。 9. 再次打開衛(wèi)星的 Basic Properties 窗口，在 TLE Options下點(diǎn)擊 Load按鈕，注意窗口中的日期和時(shí)間。 10. 在地圖窗口雙擊右下角的顯示的時(shí)間，輸入“ 25 Jun 1997 04:10” 后回車，動(dòng)畫將顯示輸入的時(shí)間。動(dòng)畫顯示時(shí)間變?yōu)?4:11?，F(xiàn)在時(shí)間剛好經(jīng)過第二組數(shù)據(jù)開始的時(shí)間，衛(wèi)星現(xiàn)在后綴名顯示為“ 2” 。 72 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星歷數(shù)據(jù) 使用 MSGP4預(yù)報(bào)法載入衛(wèi)星 1. 在 LEO_Insert衛(wèi)星的 Basic屬性窗口，確認(rèn)數(shù)據(jù)滑動(dòng)條為 5。 2. 點(diǎn)擊 TLE Options下的 Load按鈕，在 TLE窗口中，點(diǎn)擊 … 按鈕查找 STK數(shù)據(jù)庫(kù)文件 ，點(diǎn)擊確定。 3. 在衛(wèi)星的 Basic Properties 窗口，點(diǎn)擊 TLE Options下的 Advanced按鈕，在 Element Sets區(qū)拖動(dòng)滑動(dòng)條，注意加入的最新信息中的日期，它和數(shù)據(jù)庫(kù)的日期相匹配。 5. 點(diǎn)擊確定取消 Advanced TLE Options 窗口，點(diǎn)擊確定關(guān)閉 Basic Properties 窗口生成衛(wèi)星軌道，你將看到不同的地面軌跡。 73 STK基本練習(xí) 2：載入衛(wèi)星及星