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.doc

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 2006.04.01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(guó)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(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(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(chǎng)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(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1-1所列，設(shè)置time period屬性頁(yè)的參數(shù)如下。表1-1 示例場(chǎng)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(yè)參數(shù)如下。表1-2 示例場(chǎng)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(yè)參數(shù)如下。表1-2 示例場(chǎng)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(yè)，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(chǎng)景，下一步就是在場(chǎng)景中創(chuàng)建衛(wèi)星，通過對(duì)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altitude400 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(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(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1-6。表1-6 參數(shù)設(shè)置屬性名稱屬性值approximate 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(duì)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(cè)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(chǎng)景，改名為“2scenario”，之后在創(chuàng)建好的場(chǎng)景下面進(jìn)行地面測(cè)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(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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sensorcomplex conichalf angles:inner0outer90clock angles:minimun260maximum3605選擇graphics類，設(shè)置attributes屬性頁(yè)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(yè)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(yè)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:sensorcomplex coniccomplex coniccomplex conichalf angles:inner858585outer909090clock angles:minimun0120240maximum1202403608之后對(duì)三個(gè)傳感器的graphics類attributes屬性頁(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(duì)象創(chuàng)建向?qū)В@里直接取消向?qū)?duì)話框即可。表2-11 2sat衛(wèi)星basic類orbit屬性設(shè)置屬性名稱屬性值propagatorj2perturbationstart1 jan 2001 00:00:00.00stop2 jan 2001 00:00:00.00step60.000 secorbit1 jan 2001 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(yè)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(yè)，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amplitude0.5pulse200.0 kmstylesinevalueslow:0.0830 hz圖2-1 cyan傳感器basic類pointing屬性頁(yè)2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜上所述，我們建立了地面站測(cè)控方案設(shè)計(jì)與分析環(huán)境，如圖2-2所示，通過該場(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(duì)象1啟動(dòng)stk，建立一個(gè)新的場(chǎng)景，命名為3scenario。設(shè)置場(chǎng)景basic類timeperiod屬性參數(shù)如表3-1所示。表3-1 新場(chǎng)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(chǎng)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(yè)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(yè)參數(shù)，將“l(fā)eading/trailing”（航線/軌跡）屬性中“ground track”（地面軌跡）選項(xiàng)組內(nèi)的“l(fā)ead”（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(yè)參數(shù)4接著，為兩顆衛(wèi)星添加傳感器對(duì)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(yè)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(yè)屬性名稱屬性值basic類definitionsensorsimple coniccone30 deggraphics類attributescolorwhitelinesolidline width1至此，本場(chǎng)景的基本對(duì)象建立完畢，建立好的對(duì)象瀏覽器內(nèi)容如圖3-2所示。圖3-2 建立好的對(duì)象瀏覽器內(nèi)容二添加覆蓋定義對(duì)象向場(chǎng)景“3scenario”中添加新的覆蓋定義對(duì)象，并改名為“eurocovdef”，下面主要對(duì)覆蓋定義對(duì)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(duì)象eurocovdef，右鍵點(diǎn)擊在彈出的菜單中選擇“basic”，進(jìn)入“grid”屬性頁(yè)，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(duì)話框。圖3-3 “指定區(qū)域”對(duì)話框2點(diǎn)擊“l(fā)oad region file”按鈕，打開如圖3-4所示的“選擇區(qū)域列表”對(duì)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(duì)話框3在“ grid definition”選項(xiàng)組的“resoluion”（精度）下拉列表中選擇“l(fā)at/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(duì)象basic類assets資源屬性頁(yè)參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)需要在“assets”欄中選擇與覆蓋分析對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)的對(duì)象，然后利用“assign”（關(guān)聯(lián)）按鈕建立所選對(duì)象與覆蓋分析對(duì)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(yè)如圖3-5所示。 圖3-5 設(shè)置好的覆蓋定義對(duì)象資源屬性頁(yè)5設(shè)置graphics類屬性。在attributes屬性頁(yè)，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(yè)三添加覆蓋品質(zhì)參數(shù)對(duì)象首先，在對(duì)象瀏覽器中選擇覆蓋定義對(duì)象“eurocovdef”，然后向場(chǎng)景中添加新的覆蓋品質(zhì)參數(shù)對(duì)象，并改名為“eurofom”。添加完覆蓋分析對(duì)象后的示例場(chǎng)景對(duì)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(yè)進(jìn)行如下設(shè)置，“definition”選項(xiàng)組的“type”下拉列表選擇“n asset coverage”，“compute”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(yè)2選擇graphics類attributes屬性頁(yè)，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(yè)3點(diǎn)選contours屬性頁(yè)，“type”下拉列表選擇“animation”，選中“show”復(fù)選框，在右下角的“l(fā)evel 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(duì)象在對(duì)象瀏覽器中，右鍵點(diǎn)擊“eurocovdef”，選擇彈出菜單中的“compute 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(duì)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(duì)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(duì)覆蓋的變化進(jìn)行同步仿真，而且還會(huì)充分考慮所有對(duì)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(duì)象的建立l 學(xué)會(huì)對(duì)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(duì)象建立1啟動(dòng)stk，建立一個(gè)新的場(chǎng)景，命名為4scenario。設(shè)置場(chǎng)景basic類timeperiod屬性參數(shù)如表4-1所示。表4-1 新場(chǎng)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(yè)參數(shù)。表4-2 新場(chǎng)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(chǎng)景中創(chuàng)建一顆新衛(wèi)星，命名為4sat，其baisc類orbit屬性頁(yè)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(yè)， “tracks” 的“ground track”選項(xiàng)組“l(fā)ead”下拉列表選擇“none”，“orbit track”選項(xiàng)組的“l(fā)ead”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(yè)5進(jìn)入vo類的vector屬性頁(yè)，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(yè)，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(yè)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sensorcomplex 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(yè)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(duì)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“compute”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(duì)光照特性進(jìn)行分析，建立完成后的場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)景。具體步驟如下：1利用stk創(chuàng)建新的場(chǎng)景“scenario5”2在對(duì)象瀏覽器中，右鍵點(diǎn)擊場(chǎng)景名稱選擇basic屬性，如表5-1所列，設(shè)置time period屬性頁(yè)中的參數(shù)。表5-1 示例場(chǎng)景basic類time period屬性設(shè)置屬性名稱屬性值start1 jul 2003 12:00:00:00stop1aug 2003 12:00:00:00epoch1 jul 2003 12:00:00:003如表5-2所列，設(shè)置basic類屬性頁(yè)中的參數(shù)。表5-2 示例場(chǎng)景basic類animation屬性設(shè)置屬性名稱屬性值start1 jul 2003 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(yè)的參數(shù)。設(shè)置完成后，projection屬性頁(yè)窗口，如圖5-1所示。表5-3 示例場(chǎng)景屬性名稱屬性值typeorthographicdisplay coordinate frameecfdisplay height40000km圖5-1 示例場(chǎng)景的projection屬性頁(yè)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(yè)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(yè)，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(chǎng)景的vector屬性頁(yè)窗口至此，衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)景二維窗口圖5-4 衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)示例場(chǎng)景三維窗口二建立與設(shè)置衛(wèi)星場(chǎng)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(duì)象。具體步驟如下。1向場(chǎng)景中添加一個(gè)衛(wèi)星對(duì)象5sat。在創(chuàng)建過程中stk可能會(huì)打開衛(wèi)星對(duì)象創(chuàng)建向?qū)?，這里直接取消向?qū)?duì)話框即可。2在對(duì)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(yè)。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(chǎng)景種衛(wèi)星對(duì)象的basic orbit屬性頁(yè)窗口4作后設(shè)置graphics類的pass屬性頁(yè)。在“ground track”選項(xiàng)組的“l(fā)ead type”下拉列表中選擇“none”，在orbit track選項(xiàng)組的“l(fā)ead type”下拉列表框中選擇“all”，如圖5-6所示。圖5-6 示例場(chǎng)景中衛(wèi)星對(duì)象的2d graphics pass屬性頁(yè)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(duì)象的basic orbit屬性頁(yè)完成，具體步驟如下。1首先返回衛(wèi)星對(duì)象的basic orbit屬性頁(yè)。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(duì)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(duì)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 2003 12:00:00:00semi-ma