航天器操作与控制试验综合作业基于STK的卫星轨道预报.doc

《航天器操作与控制试验》综 合 作 业卫星轨道预报 姓名： 学号： 院系： 宇航学院 二〇一〇年十一月一、 实验题目：卫星轨道预报二、 实验目的1. 学会STK（Satellite Tool Kit）软件的使用，掌握STK的基本操作；2. 学会使用STK仿真，并实现卫星的轨道预报，重点掌握HPOP高精度轨道预报和LOP长期轨道预报三、 实验内容（一）、HPOP高精度轨道预报1. 建立两颗卫星HPOP1与HPOP2；2. 设置HPOP1考虑大气阻力，而HPOP2不考虑，其他参数相同；3. 用HPOP高精度轨道预报器生成轨道；4. 动画显示，观察两颗卫星轨道的不同；5. 生成多种类型的卫星轨道数据；6. 计算卫星轨道寿命二）、LOP长期轨道预报1. 建立两颗卫星LOP1与LOP2；2. 设置LOP1考虑大气阻力，而LOP2不考虑，其他参数相同；3. 用HPOP高精度轨道预报器生成轨道；4. 生成多种类型的卫星轨道数据，观察两颗卫星轨道的不同四、 实验过程描述（一）、HPOP高精度轨道预报1. 建立新的场景将其命名为BUAA_HPOP2. 在浏览窗口选中场景，打开Basic Properties 窗口3. 在Time Period栏，输入如下设置：区域值Start Time1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time1 Jan 2010 04:00:00.00Epoch1 Jan 2010 00:00:00.004. 选择Animation栏输入如下内容：区域值Start Time1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time1 Jan 2010 04:00:00.00Time Step60 secondsRefresh DeltaChange to High Speed5. 在Units栏输入如下设置：区域值Distance UnitKilometersTime UnitMinutesDate FormatGregorian UTCAngle UnitDegreesMass UnitKilograms6. 完成后，点击确定，从File菜单中选择Save As…，保存场景为BUAA_HPOP.sc。

7. 在浏览窗口点击Satellite按钮新建一颗卫星，取消轨道向导，命名卫星为HPOP1打开HPOP1卫星的Basic Properties 窗口，在Orbit栏，选择HPOP Propagator8. 点击Semimajor Axis右侧的下拉菜单，改变为Period设置为95 min9. 点击Force Models…按钮，确认HPOP Force Model 窗口中所有参数均被选用区域值Earth GravityGravity Field - JGM2.gvMaximum Degree - 21Maximum Order – 21Third Body GravityUse Solar Gravity - ONUse Lunar Gravity - ONDragUse - ONCd - 3.0Atm Density Model - Harris-Priester Average F10.7 - 65.0Area/Mass Ratio - 200.0m2/kgSolar Radiation PressureUse - ONCp - 2.0Area/Mass Ratio - 200.0m2/kg10. 点击确定关闭HPOP Force Model 窗口，然后点击Basic Properties 窗口中的确定按钮，生成卫星轨道。

11. 下面打开HPOP1卫星的Graphics Properties 窗口，改变卫星的Marker Style为Star，点击确定12. 新建HPOP2卫星，在Force Models 窗口，关闭Drag参数，其它设置与HPOP1相同生成卫星轨道后，打开它的Graphics Properties 窗口，改变Marker Style为Circle，点击确定13. 保存场景动画显示场景观察卫星在整个时间周期内的相互位置在动画接近时间周期结束时，暂停动画，放大窗口到卫星所在区域进行观察（如图1、图2所示）图 1 接近周期结束时的2维图像图 2 接近周期结束时的3维图像14. 分别选中两颗卫星，从Tools菜单中选择Report，生成两颗卫星各自的Classical Orbit Elements报告注意考虑阻力和未考虑阻力卫星在报告时间末期轨道参数的不同15. 生成每颗卫星的LLA Position（经纬度高度位置）报告比较两颗卫星之间位置数据的差异16. 同时选中两颗卫星，从Tools菜单中选择Graph在STK Graph Tool 窗口，点击New按钮，选中新建的图表格式，在文本框输入Altitude，点击Change按钮新图表的改变名称。

17. 选中Altitude格式，点击Properties按钮，在Content栏，选择Time XY作为Graph Type打开LLA State树，点击Fixed子树，双击Alt将其加入Y-Axis区域，点击确定点击STK Graph Tool 窗口的Create按钮生成图表18. 在图表窗口中，从Edit菜单选择Attributes，改变其中一颗卫星线条的颜色观察整个时间周期内两颗卫星高度的差异关闭图表和STK Graph Tool 窗口19. 同时选中两颗卫星，点击鼠标右键，在快捷菜单中选择Strip Chart20. 在STK Strip Chart Tool 窗口，从Styles列表中选择Altitude（前面新建的图表格式），点击Open当动态图表窗口出现，改变其中一颗卫星线条的颜色21. 动画显示场景，观察HPOP1卫星的Altitude（高度）如何降到HPOP2卫星下面这是由于大气阻力对HPOP1卫星的影响造成的22. 在浏览窗口，选中HPOP卫星，然后从Tools菜单Lifetime23. 在Lifetime 窗口，输入下列数值：区域值Drag Coefficient 阻力系数2.0Reflection Coefficient 反射系数1.0Drag Area 阻力面积1000 m2Area Exposed to SUN 暴露太阳下面积1000 m2Mass 质量1000 kg24. 确认Graphics选项打开，点击Compute。

当计算完成，Information 窗口显示轨道衰退日期和轨道圈数25. 点击确定关闭Lifetime 窗口二）、LOP长期轨道预报1. 建立新的场景将其命名为BUAA_LOP2. 在浏览窗口选中场景，打开Basic Properties 窗口3. 在Time Period栏，输入如下设置：区域值Start Time1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time1 Jan 2011 00:00:00.00Epoch1 Jan 2010 00:00:00.004. 选择Animation栏输入如下内容：区域值Start Time1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time1 Jan 2011 00:00:00.00Time Step60 secondsRefresh DeltaChange to High Speed5. 在Units栏输入如下设置：区域值Distance UnitKilometersTime UnitSecondsDate FormatGregorian UTCAngle UnitDegreesMass UnitKilograms6. 在浏览窗口，点击Satellite按钮新建一颗卫星，取消轨道向导，命名它为LOP1。

7. 打开LOP1卫星的Basic Properties 窗口，在Orbit栏输入下列设置保留Start和Stop Time和Step Size默认值LOP预报器自动选择1天作为时间步长输入完毕后，点击确定区域值PropagatorLOPStep Size1 dayPeriod5700 secondsEccentricity0.0ºInclination35.0º 8. 点击Force Models（阻力模型）按钮9. 在LOP Force Models 窗口，输入如下数值：区域值Earth Gravity地球引力场Gravity Field – JGM2.gvMaximum Degree – 12Maximum Order - 12 Third Body Gravity三体引力Use Solar Gravity – ONUse Lunar Gravity - ONDrag大气阻力Use – ONCd - 3Solar Radiation Pressure太阳光压Use – ONCp – 1.5Atmosphere – 90 kmPhysical Data卫星本体物理参数Drag Cross-Sectional Area – 25.0 m2SRP Cross-Sectional Area – 25.0 m2Satellite Mass – 1000.0 kg10. 新建另一颗卫星，将其命名为LOP2，打开LOP2卫星的Basic Properties 窗口，在Orbit栏输入下列设置。

保留Start和Stop Time和Step Size默认值LOP预报器自动选择1天作为时间步长输入完毕后，点击确定区域值PropagatorLOPStep Size1 dayPeriod5700 secondsEccentricity0.0ºInclination35.0º 11. 点击Force Models（阻力模型）按钮，输入下列数值：区域 值Drag大气阻力 Use – OffSolar Radiation Pressure太阳光压 Use – ONCp – 1.5Atmosphere – 90 kmPhysical Data12. 在浏览窗口选中LOP1卫星，从Tools菜单选择Graph13. 在Graph Tool窗口，选中LLA Position，点击Time Period…按钮将Stop Time改为10 Jan 2010 00:00:00点击Change按钮更改，再点击确定按钮关闭窗口生成图表14. 对LOP2卫星重复上述步骤，注意随时间增加出现的分歧15. 尝试定义不同的时间周期和图表格式完成后，关闭图表和Graph Tool窗口16. 回到LOP1和LOP2卫星的Basic Properties 窗口，在Force Model区域试验不同的大气阻力、太阳光压、物理参数，检验关闭太。