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 精品.doc

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 前言實(shí)驗(yàn)背景隨著我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為了培養(yǎng)高層次的專業(yè)化航天人才,本學(xué)科擬建成航天類課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并準(zhǔn)備為研究生開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程。本平臺(tái)是利用國際先進(jìn)的STK軟件進(jìn)行二次開發(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)周期的全過程，包括政策、概念、需求、設(shè)計(jì)、制造、測試、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)生對飛行器設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)方法的掌握，對仿真實(shí)驗(yàn)的理解與操作，提高動(dòng)手能力，為將來畢業(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)的專業(yè)知識具體化、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. 太陽同步/回歸軌道設(shè)計(jì)與分析2. 地面站測控方案設(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)，4.0版本以上STK軟件實(shí)驗(yàn)1:太陽同步/回歸軌道設(shè)計(jì)與分析1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 了解STK軟件的一般功能l 掌握STK軟件的基本操作l 學(xué)會(huì)如何建立新場景l(fā) 學(xué)會(huì)如何創(chuàng)建設(shè)置新衛(wèi)星1.2 實(shí)驗(yàn)步驟一建立與設(shè)置場景在創(chuàng)建衛(wèi)星之前，我們要學(xué)會(huì)如何建立基本場景(Scenario)。1. 啟動(dòng)STK，點(diǎn)擊Scenario圖標(biāo)創(chuàng)建新場景，命名為1Scenario。2. 在對象瀏覽器窗口選中1Scenario，然后從Properties菜單中選擇Basic也可以右鍵點(diǎn)擊場景1Scenario，在彈出的快捷菜單中選擇Basic。3. 如表1-1所列，設(shè)置Time Period屬性頁的參數(shù)如下。表1-1 示例場景Basic類Time Period屬性設(shè)置屬性名稱屬性值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，設(shè)置Animation屬性頁參數(shù)如下。表1-2 示例場景Basic類Animation屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Start Time1 Jan 2000 00:00:00:00Loop At Time2 Jan 2000 00:00:00:00Time Step60 secRefresh DeltaChange to High Speed5. 如表1-3所示，設(shè)置Units屬性頁參數(shù)如下。表1-2 示例場景Basic類Units屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Distance UnitKilometer(km)Time UnitSeconds(sec)Date Format Gregorian UTC(UTCG)Angle Unit Degrees(deg)Mass Unit Kilograms(kg)6. 選擇Description屬性頁，在Description的空欄里，填入My basics Scenario7. 全部完成后，點(diǎn)擊“確定”現(xiàn)在，已經(jīng)建立了基本場景，下一步就是在場景中創(chuàng)建衛(wèi)星，通過對衛(wèi)星軌道的定義，來實(shí)現(xiàn)太陽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1-1所示，選擇Sun Synchronous，點(diǎn)擊“下一步”。圖1-1 Orbit Wizard第二界面3. 如圖1-2所示，第三個(gè)界面，設(shè)置下項(xiàng)目參數(shù)，如表1-4。表1-4 第三界面參數(shù)屬性名稱屬性值A(chǔ)ltitude400 kmLocal Time of Descending Node12:00:00.0000圖1-2 Orbit Wizard第三界面4. 點(diǎn)擊“下一步”，設(shè)置如下項(xiàng)目，如表1-5，設(shè)置完成后如圖1-3所示。表1-5 第四界面參數(shù)屬性名稱屬性值Orbit Start1 Jan 2000 00:00:00:00Orbit Stop2 Jan 2000 00:00:00:00Time Step60.00 sec圖1-3 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_Sync6. 選中衛(wèi)星，在其“VO”類 “Vector”屬性頁中，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1-4所示?，F(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)建好了太陽同步軌道衛(wèi)星，可以點(diǎn)擊VO界面的“開始”按鈕(Start Animate Forward)，觀察衛(wèi)星的運(yùn)行。圖1-4 Sun_Sync衛(wèi)星Basic類Vector屬性頁接著，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1-6。表1-6 參數(shù)設(shè)置屬性名稱屬性值A(chǔ)pproximate Revs Per Day4Inclination45 degNumber of Revs to Repeat4Longitude of First Ascending Node5 deg4點(diǎn)擊“下一步”，設(shè)置參數(shù)如表1-7。表1-7 參數(shù)設(shè)置屬性名稱屬性值Orbit Start1 Jan 2000 00:00:00:00Orbit Stop2 Jan 2000 00:00:00:00Time Step60.00 sec5設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊“完成”，重命名該衛(wèi)星為Repeating_Ground_Trace1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們已經(jīng)完成了太陽同步/回歸軌道設(shè)計(jì)環(huán)境的建立,如圖1-5,1-6所示，在圖形窗口，點(diǎn)擊“開始”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，可以對太陽同步/回歸軌道產(chǎn)生更加直觀的理解。圖1-5 設(shè)置完成后的三維顯示窗口圖1-6 設(shè)置完成后的二維顯示窗口實(shí)驗(yàn)2:地面站測控方案設(shè)計(jì)與分析2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 練習(xí)使用STK軟件l 學(xué)會(huì)如何建立地面站l 學(xué)會(huì)如何創(chuàng)建配置傳感器2.2 實(shí)驗(yàn)步驟首先要?jiǎng)?chuàng)建新場景，改名為“2Scenario”，之后在創(chuàng)建好的場景下面進(jìn)行地面測控站的設(shè)計(jì)。1在瀏覽窗口，點(diǎn)擊Facility圖標(biāo)，建立新地面站，命名為beijing.選擇Basic屬性。設(shè)置Position屬性頁中的參數(shù)，如表2-1所示，完成后點(diǎn)擊“確定”。表2-1 beijing地面站Basic類Position屬性設(shè)置屬性名稱屬性值TypeGeodeticLatitiude39.92Longitude116.46Altitude02選中beijing，在瀏覽窗口點(diǎn)擊New Sensor圖標(biāo)，創(chuàng)建新傳感器，命名為cyan.選擇Basic類，設(shè)置Definition屬性頁參數(shù)如表2-2所示。表2-2 cyan傳感器Basic類Definition屬性設(shè)置屬性名稱屬性值SensorSimple ConicCone1.0deg3選擇Graphic類，設(shè)置Attributes屬性頁參數(shù)如表2-3所示。表2-3 cyan傳感器Graphic類Attributes屬性設(shè)置屬性名稱屬性值ColorcyanLine solidLine Width14再創(chuàng)建一個(gè)傳感器，命名為white，設(shè)置Basic類Definition屬性頁參數(shù)如表2-4所示。表2-4 white傳感器Basic類Definition屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Sensorplex ConicHalf Angles:inner0outer90Clock Angles:Minimun260Maximum3605選擇Graphics類，設(shè)置Attributes屬性頁參數(shù)如表2-5所示。表2-5 white傳感器Graphic類Attributes屬性設(shè)置屬性名稱屬性值ColorwhiteLine solidLine Width16創(chuàng)建新地面站，命名為hainan。設(shè)置Basic類Position屬性頁參數(shù)如表2-6所示。表2-6 hainan地面站Basic類Position屬性設(shè)置屬性名稱屬性值TypeGeodeticLatitiude20.02Longitude110. 35Altitude07為新地面站配置三個(gè)傳感器，分別命名為blue，red，yellow。三個(gè)傳感器的Basic類Definition屬性頁參數(shù)設(shè)置如表2-7所示。表2-7 white傳感器Basic類Definition屬性設(shè)置BlueRedYellow:Sensorplex Conicplex Conicplex ConicHalf Angles:inner858585outer909090Clock Angles:Minimun0120240Maximum1202403608之后對三個(gè)傳感器的Graphics類Attributes屬性頁參數(shù)設(shè)置如表2-8所示。表2-8 white傳感器Graphic類Attributes屬性設(shè)置BlueRedYellow:Color blueRedYellowLinesolidsolidsolidLine Width1119建立新地面站bombay，設(shè)置Basic類Position屬性頁參數(shù)如表2-9所示。表2-9 bombay地面站Basic類Position屬性設(shè)置屬性名稱屬性值TypeGeodeticLatitiude19.0453Longitude73.1723Altitude010為地面站配置傳感器，命名為magenta，設(shè)置其Basic類Definition屬性頁參數(shù)如表2-10所示。表2-10 magenta傳感器Basic類Definition屬性設(shè)置屬性名稱屬性值SensorSimple ConicCone10.0deg 11.創(chuàng)建一個(gè)衛(wèi)星，命名為2Sat，設(shè)置其Basic類Orbit屬性頁參數(shù)如表2-11所示。在創(chuàng)建過程中STK可能會(huì)打開衛(wèi)星對象創(chuàng)建向?qū)?，這里直接取消向?qū)υ捒蚣纯?。?-11 2Sat衛(wèi)星Basic類Orbit屬性設(shè)置屬性名稱屬性值PropagatorJ2PerturbationStart1 Jan 20XX 00:00:00.00Stop2 Jan 20XX 00:00:00.00Step60.000 secOrbit1 Jan 20XX 00:00:00.00Coord TypeClassicalCoord J2000Semimajor8000.137000 kmEccentricity0Inclination98.607934 degArgument of Perigee0 degRAAN100.702295 degTrue Anomaly100 deg12建立衛(wèi)星2sat與地面站beijing間的通訊，選中beijing地面站的cyan傳感器，設(shè)置其Basic類Pointing屬性頁參數(shù)， 其中Pointing Type項(xiàng)選擇Targeted.并在Available Target欄中選中衛(wèi)星2Sat，之后單擊傍邊藍(lán)色右鍵頭，在Assigned Targets欄中出現(xiàn)Satellite/2Sat后，點(diǎn)擊“確定”，如圖2-1所示。13設(shè)置cyan傳感器3D顯示屬性，選中cyan傳感器，右鍵點(diǎn)擊在彈出的快捷菜單中，選VO屬性類，點(diǎn)擊Pulse屬性頁，選中“Show”復(fù)選框，并設(shè)置各參數(shù)如表2-12所示。表2-12 cyan傳感器VO類Pulse屬性設(shè)置屬性名稱屬性值A(chǔ)mplitude0.5Pulse200.0 kmStyleSineValueSlow:0.0830 Hz圖2-1 cyan傳感器Basic類Pointing屬性頁2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜上所述，我們建立了地面站測控方案設(shè)計(jì)與分析環(huán)境，如圖2-2所示，通過該場景的建立，我們可以更加深入地了解地面站的組成，運(yùn)行以及其與衛(wèi)星間的通訊狀況，為以后的總體分析打下基礎(chǔ)。圖2-2 設(shè)置完畢后的三維顯示窗口實(shí)驗(yàn)3:目標(biāo)覆蓋特性分析3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 練習(xí)場景與衛(wèi)星的創(chuàng)建l 學(xué)習(xí)掌握傳感器的更多功能l 學(xué)會(huì)如何創(chuàng)建設(shè)置覆蓋定義對象l 學(xué)會(huì)如何分析目標(biāo)覆蓋特性3.2 實(shí)驗(yàn)步驟一添加基本對象1啟動(dòng)STK，建立一個(gè)新的場景，命名為3Scenario。設(shè)置場景Basic類TimePeriod屬性參數(shù)如表3-1所示。表3-1 新場景Basic類Time Period屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Start Time1 Sep 2000 00:00:00:00Stop Time2 Sep 2000 00:00:00:00Epoch1 Sep 2000 00:00:00:002在新場景中創(chuàng)建兩顆新衛(wèi)星，分別命名為3Sat1，3Sat2，其Baisc類Orbit屬性頁參數(shù)設(shè)置如表3-2所示。表3-2 衛(wèi)星Basic類Orbit屬性設(shè)置屬性名稱3Sat13Sat2PropagatorJ2PerturbationJ2PerturbationStart1 Sep 2000 00:00:00.001 Sep 2000 00:00:00.00Stop2 Sep 2000 00:00:00.002 Sep 2000 00:00:00.00Step60.000 sec60.000 secOrbit1 Sep 2000 00:00:00.001 Sep 2000 00:00:00.00Coord TypeClassicalClassicalCoordJ2000J2000Semimajor6800 km7000 kmEccentricity00Inclination97 deg45 degArgument of Perigee0 deg0 degRAAN350 deg270 degTrue Anomaly35 deg65 deg3設(shè)置這兩顆衛(wèi)星的Graphics類Pass屬性頁參數(shù)，將“Leading/Trailing”（航線/軌跡）屬性中“Ground Track”（地面軌跡）選項(xiàng)組內(nèi)的“Lead”（航線）選項(xiàng)設(shè)置為“None”（無），如圖3-1所示圖3-1 兩顆衛(wèi)星的Graphics類Pass屬性頁參數(shù)4接著，為兩顆衛(wèi)星添加傳感器對象（雷達(dá)），分別命名為3Sensor1，3Sensor2。其屬性設(shè)置如表3-3和表3-4所示。表3-3 傳感器3Sensor1屬性設(shè)置屬性類屬性頁屬性名稱屬性值Basic類DefinitionSensorRectangularVertical Half20 degHorizontal Half5 degGraphics類AttributesColorCyanLineSolidLine Width1表3-4 傳感器3Sensor2屬性設(shè)置屬性類屬性頁屬性名稱屬性值Basic類DefinitionSensorSimple ConicCone30 degGraphics類AttributesColorwhiteLineSolidLine Width1至此，本場景的基本對象建立完畢，建立好的對象瀏覽器內(nèi)容如圖3-2所示。圖3-2 建立好的對象瀏覽器內(nèi)容二添加覆蓋定義對象向場景“3Scenario”中添加新的覆蓋定義對象，并改名為“EuroCovDef”，下面主要對覆蓋定義對象的Basic和Graphics兩類屬性進(jìn)行設(shè)置。1首先選中覆蓋定義對象EuroCovDef，右鍵點(diǎn)擊在彈出的菜單中選擇“Basic”，進(jìn)入“Grid”屬性頁，在“Grid Definition”（柵格定義）選項(xiàng)組的“Type”下拉列表框中選擇“Custom Regions”（自定義區(qū)域），點(diǎn)擊“Select Regions”按鈕，打開如圖3-3所示的“指定區(qū)域”對話框。圖3-3 “指定區(qū)域”對話框2點(diǎn)擊“Load Region File”按鈕，打開如圖3-4所示的“選擇區(qū)域列表”對話框，選擇“*/AGI/stk/4.2.1/Data/DemoScenarios/Navigation/gps_const/Europe.rl”文件，再點(diǎn)擊“確定”按鈕。圖3-4 “選擇區(qū)域列表”對話框3在“ Grid Definition”選項(xiàng)組的“Resoluion”（精度）下拉列表中選擇“Lat/Lon”（經(jīng)緯度），并設(shè)其值為0.4 deg。4下面設(shè)置覆蓋定義對象Basic類Assets資源屬性頁參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)需要在“Assets”欄中選擇與覆蓋分析對象進(jìn)行關(guān)聯(lián)的對象，然后利用“Assign”（關(guān)聯(lián)）按鈕建立所選對象與覆蓋分析對象的關(guān)聯(lián)，并在“Status”（狀態(tài)）下拉列表中選擇“Active”（活動(dòng)）。設(shè)置好的資源屬性頁如圖3-5所示。 圖3-5 設(shè)置好的覆蓋定義對象資源屬性頁5設(shè)置Graphics類屬性。在Attributes屬性頁，選中“Static Graphics”選項(xiàng)組的“Show Regions”復(fù)選框，取消“Show Region Label”和“Show Points”復(fù)選框，“Color”下拉列表選擇“white”，完成后如圖3-6所示。圖3-6 二維圖形屬性頁三添加覆蓋品質(zhì)參數(shù)對象首先，在對象瀏覽器中選擇覆蓋定義對象“EuroCovDef”，然后向場景中添加新的覆蓋品質(zhì)參數(shù)對象，并改名為“EuroFOM”。添加完覆蓋分析對象后的示例場景對象瀏覽器如圖3-7所示。下面開始設(shè)置其屬性。1覆蓋品質(zhì)參數(shù)EuroFOM的Basic類Define屬性頁進(jìn)行如下設(shè)置，“Definition”選項(xiàng)組的“Type”下拉列表選擇“N Asset Coverage”，“pute”下拉列表選擇“Maximum”，選中“Satisfaction”（滿足條件）選項(xiàng)組的“Enable”復(fù)選框，“Satisfied”下拉列表選擇“At Least”，將“Threshold”屬性值設(shè)為2，如圖3-8所示。圖3-8 EuroFOM的Basic類Define屬性頁2選擇Graphics類Attributes屬性頁，將“Animation Graphics”選項(xiàng)組的“Accumulation”下拉列表設(shè)置為“Up To Current”，“Color”選為“Green”。圖3-9 EuroFOM的Graphics類Contours屬性頁3點(diǎn)選Contours屬性頁，“Type”下拉列表選擇“Animation”，選中“Show”復(fù)選框，在右下角的“Level Attributes”選項(xiàng)組的“Start”下拉列表中選擇“cyan”顏色，“End”選擇“blue”顏色，如圖3-9所示。四計(jì)算訪問數(shù)據(jù)和選擇計(jì)算對象在對象瀏覽器中，右鍵點(diǎn)擊“EuroCovDef”，選擇彈出菜單中的“pute Accesses”（計(jì)算訪問數(shù)據(jù)）命令，開始進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)計(jì)算需要一定的時(shí)間，具體情況視計(jì)算機(jī)的性能而定。從STK的二維圖形窗口和計(jì)算進(jìn)度狀態(tài)條，可以看出當(dāng)前的計(jì)算進(jìn)度。圖3-10 “CovDef柵格檢查器”窗口計(jì)算完成后，右鍵點(diǎn)擊“EuroCovDef”，在彈出的菜單中選擇“Grid Inspector”（柵格檢查器）命令，打開如圖3-10所示的“CovDef柵格檢查器”窗口，選擇需要進(jìn)行計(jì)算的區(qū)域或者點(diǎn)，可以得到所需的覆蓋定義對象分析報(bào)告以及分析圖表。3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果至此我們已經(jīng)完成了地面目標(biāo)覆蓋特性模塊的建立，建立好的圖形界面如圖311所示。圖3-11 設(shè)置完成后的二維顯示窗口利用STK的覆蓋分析模塊，可以分析單個(gè)或星座對象的全局和區(qū)域覆蓋問題。在進(jìn)行覆蓋分析時(shí)，STK不僅可以提供詳盡的分析報(bào)告和圖表，能對覆蓋的變化進(jìn)行同步仿真，而且還會(huì)充分考慮所有對象的訪問約束，避免計(jì)算誤差。實(shí)驗(yàn)4:衛(wèi)星太陽電池陣光照特性分析4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 熟練STK基本對象的建立l 學(xué)會(huì)對衛(wèi)星模型進(jìn)行操作l 學(xué)會(huì)分析太陽電池陣光照特性4.2 實(shí)驗(yàn)步驟一基本對象建立1啟動(dòng)STK，建立一個(gè)新的場景，命名為4Scenario。設(shè)置場景Basic類TimePeriod屬性參數(shù)如表4-1所示。表4-1 新場景Basic類Time Period屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Start Time1 Sep 2000 00:00:00:00Stop Time2 Sep 2000 00:00:00:00Epoch1 Sep 2000 00:00:00:002如表4-2所示，設(shè)置Basic類Animation屬性頁參數(shù)。表4-2 新場景Basic類Time Period屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Start Time540End Time4250Time Step10 sec3在新場景中創(chuàng)建一顆新衛(wèi)星，命名為4Sat，其Baisc類Orbit屬性頁參數(shù)設(shè)置如表4-3所示。表4-3 衛(wèi)星Basic類Orbit屬性設(shè)置屬性名稱屬性值PropagatorMSGP4Start0Stop86400Step60.000 secObject Number20580Orbit Epoch99120Mean Motion14.8771Eccentricity0.0014Inclination28.4702 degArgument of Perigee83.1076 degRAAN3.3405 degMean Anomaly277.1111 deg4設(shè)置衛(wèi)星4Sat的VO類屬性，首先設(shè)置Pass屬性頁， “Tracks” 的“Ground Track”選項(xiàng)組“Lead”下拉列表選擇“None”，“Orbit Track”選項(xiàng)組的“Lead”下拉列表也選擇“None”，設(shè)置完成后如圖4-1所示。圖4-1 設(shè)置完成后的“Pass”屬性頁5進(jìn)入VO類的Vector屬性頁，在列表中選擇“Sun Vector”，選中坐下方的“Vector/Axes Options”選項(xiàng)組的“Show”復(fù)選框，“Color”下拉列表選擇“yellow”。圖4-2 衛(wèi)星模型選擇界面6之后選擇VO類Model屬性頁，為衛(wèi)星4Sat選擇新模型在“Model”選項(xiàng)組下,點(diǎn)擊“Modle File”后的圖標(biāo)，彈出如圖4-2所示的選擇界面，找到“*/AGI/stk/4.2.1/Data/DemoScenarios/MissionPlanning/Hubble_power_temperatue/hubble.mdl”文件后選擇并“打開”，返回STKVO View 1窗口，可以看到衛(wèi)星模型變?yōu)楣h(yuǎn)鏡模型，如圖4-3所示。圖4-3 三維顯示窗口7為4Sat衛(wèi)星添加一個(gè)傳感器，改名為“4Sensor”，其Basic類Definition屬性頁下參數(shù)設(shè)置如表4-4所示。表4-4 傳感器4Sensor屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Sensorplex ConicHalf Angles:inner0 degouter8.0 degClock Angles:Minimun0 degMaximum360 deg8在瀏覽器窗口點(diǎn)擊“New Planet”圖標(biāo)創(chuàng)建一個(gè)新星體，Basic屬性類Definition頁的下拉列表中選擇“Mars”。至此，衛(wèi)星太陽電池陣光照特性分析環(huán)境的基本對象建立完畢。此時(shí)瀏覽器的內(nèi)容如圖4-4所示。圖4-4 設(shè)置完畢后的瀏覽器窗口二光照特性分析1在瀏覽器窗口選中5Sat衛(wèi)星，右鍵點(diǎn)擊在彈出的快捷菜單中選擇“Solar Panel”，打開如圖4-5所示的太陽電池陣光照特性分析窗口。圖4-5 太陽電池陣光照特性分析窗口2將“Solar Panel”選項(xiàng)組設(shè)置為“A”，“Data”選項(xiàng)組的“Start”參數(shù)設(shè)置為“540”，“Stop”參數(shù)為“4250”，“Time”為“10 sec”，設(shè)置完成后點(diǎn)擊“pute”按鈕，觀察“STK/VO View 1”窗口的變化，其中藍(lán)色代表背景空間，黑色代表衛(wèi)星除了太陽能帆板以外的部分，白色代表太陽能帆板。3在“Solar for Satellite-hubble”窗口，存在“Data Reporting”（數(shù)據(jù)報(bào)告）選項(xiàng)組，可以通過它來獲得各種衛(wèi)星太陽電池陣光照特性分析“Report”報(bào)告和“Graph”圖表，“Type”包含三種類型“Power”，“Area”和“Angles”。4其中“Power”報(bào)告可以顯示一天中任何時(shí)間太陽能電池帆板的功率和太陽光照強(qiáng)度狀況；“Area”報(bào)告可以顯示太陽能電池帆板受陽光直照的面積，有效產(chǎn)能面積和太陽光照強(qiáng)度；“Angles”報(bào)告可以顯示選擇時(shí)刻太陽高度角范圍以及相應(yīng)帆板面積和有效產(chǎn)能面積。4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜上所述，我們建立太陽電池陣光照特性模塊，并介紹了如何對光照特性進(jìn)行分析，建立完成后的場景界面如圖4-6，4-7所示。圖4-6 設(shè)置完成后的三維顯示窗口圖4-7 設(shè)置完成后的二維顯示窗口實(shí)驗(yàn)5:衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)分析5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 熟練掌握STK軟件的各種操作l 學(xué)習(xí)如何應(yīng)用Astrogator模塊l 學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)并分析衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)5.2 實(shí)驗(yàn)步驟一建立與設(shè)置場景利用STK進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)分析，首先需要建立一個(gè)適于進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)分析的場景。具體步驟如下：1利用STK創(chuàng)建新的場景“Scenario5”2在對象瀏覽器中，右鍵點(diǎn)擊場景名稱選擇Basic屬性，如表5-1所列，設(shè)置Time Period屬性頁中的參數(shù)。表5-1 示例場景Basic類Time Period屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Start1 Jul 20XX 12:00:00:00Stop1Aug 20XX 12:00:00:00Epoch1 Jul 20XX 12:00:00:003如表5-2所列，設(shè)置Basic類屬性頁中的參數(shù)。表5-2 示例場景Basic類Animation屬性設(shè)置屬性名稱屬性值Start1 Jul 20XX 12:00:00:004激活二維圖形窗口，并打開其屬性窗口。如表5-3所列，設(shè)置Projection屬性頁的參數(shù)。設(shè)置完成后，Projection屬性頁窗口，如圖5-1所示。表5-3 示例場景屬性名稱屬性值TypeOrthographicDisplay Coordinate FrameECFDisplay Height40000km圖5-1 示例場景的Projection屬性頁窗口5激活三維圖形窗口，并打開其屬性窗口。首先設(shè)置Grids屬性頁中的內(nèi)容，選中“ECI Coordinates”選項(xiàng)組中的“Show”復(fù)選框及其右側(cè)的“Show Radial Line”復(fù)選框。6接著設(shè)置Vector屬性頁，點(diǎn)擊“Earth Inertial Axes”，并選中下方的“Show”復(fù)選框，選中“Options”選項(xiàng)組中的“Show Label”復(fù)選框，如圖5-2所示。圖5-2 示例場景的Vector屬性頁窗口至此，衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)場景的建立與設(shè)置就全部完成了。以上過程是進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)場景設(shè)置的基本步驟，在實(shí)際應(yīng)用中可以直接采用。設(shè)置完成后，此示例場景的STK二維和三維窗口分別如圖5-3和圖5-4所示。圖5-3 衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)示例場景二維窗口圖5-4 衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)示例場景三維窗口二建立與設(shè)置衛(wèi)星場景完成后，接下來的工作是創(chuàng)建準(zhǔn)備進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)分析的衛(wèi)星對象。具體步驟如下。1向場景中添加一個(gè)衛(wèi)星對象5Sat。在創(chuàng)建過程中STK可能會(huì)打開衛(wèi)星對象創(chuàng)建向?qū)?，這里直接取消向?qū)υ捒蚣纯伞?在對象瀏覽器中，右鍵點(diǎn)擊5Sat衛(wèi)星彈出快捷菜單。3首先設(shè)置Basic類Orbit屬性頁。在“Propagator”下拉列表框中選擇“Astrogator”其他參數(shù)不變，如圖5-5所示。圖5-5 示例場景種衛(wèi)星對象的Basic Orbit屬性頁窗口4作后設(shè)置Graphics類的Pass屬性頁。在“Ground Track”選項(xiàng)組的“Lead Type”下拉列表中選擇“None”，在Orbit Track選項(xiàng)組的“Lead Type”下拉列表框中選擇“All”，如圖5-6所示。圖5-6 示例場景中衛(wèi)星對象的2D Graphics Pass屬性頁窗口三建立軌道機(jī)動(dòng)所有準(zhǔn)備工作完成后，即可開始進(jìn)行具體的軌道機(jī)動(dòng)分析了。軌道機(jī)動(dòng)分析主要通過衛(wèi)星對象的Basic Orbit屬性頁完成，具體步驟如下。1首先返回衛(wèi)星對象的Basic Orbit屬性頁。單擊“MSC Option”按鈕，打開如圖5-7所示的“Mission Control Sequence Options”（任務(wù)控制序列選項(xiàng)）對話框，選中“Draw Trajectory as it is Calculated”復(fù)選框，取消“Propagate on Apply”復(fù)選框。圖5-7 “任務(wù)控制序列選項(xiàng)”對話框2單擊工具按鈕下的“Initial State”選項(xiàng)，并如表5-4所列，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。表5-4 Initial State參數(shù)設(shè)置屬性名稱屬性值Element TypeKeplerianOrbit Epoch1 Jul 20XX 12:00:00:00Semi-major A