基于STK的卫星轨道预报
基于STK的卫星轨道预报
《航天器操作与控制试验》综合作业卫星轨道预报姓名：王备学号：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_HPOP。
2.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 Time 1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time 1 Jan 2010 04:00:00.00Epoch 1 Jan 2010 00:00:00.004.选择Animation栏输入如下内容：区域值Start Time 1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time 1 Jan 2010 04:00:00.00Time Step 60 secondsRefresh Delta Change to High Speed5.在Units栏输入如下设置：6.完成后，点击确定，从File菜单中选择Save As…，保存场景为BUAA_HPOP.sc。
基于STK_Matlab的测站跟踪预报
一
测站跟踪预报为调度
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这 些 数 据 显 示 了测 站 对 卫 星 的
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观 测 时 间段 内 的 时 间 窗 口
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关信 息
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在 调 度 软 件 的测 试 过程 中
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基于SGP4模型的空间站轨道精度分析
基于SGP4模型的空间站轨道精度分析
徐玲玲;赵航;宋静;陈书芃;潘志兵
【期刊名称】《全球定位系统》
【年(卷),期】2024(49)2
【摘要】针对在地面站天线对空间站观测任务中,通常基于卫星工具包(satellite tool kit,STK)软件规划出天线对空间站的方位角和俯仰角,实现天线对空间站的自动跟踪.为了保证天线跟踪的准确性和可靠性,需要定期计算出准确的空间站轨道和天线的方位俯仰角,并更新规划任务.因此科学分析与评估空间站两行轨道根数(two line elements,TLE)长期预报精度,对地面站实现空间站的精准跟踪具有重要意义.本文以中国空间站(China Space Station,CSS)梦天实验舱为例,基于TLE数据,利用STK软件提供的简化常规摄动规模型(simplified general perturbations4,SGP4)模型计算空间站轨道以及空间站相对于西安地面站的方位角和俯仰角,并分析不同策略下的精度效果.试验结果表明:在第二天更新空间站的TLE,可以获得较好的轨道结果,从而更好地保障天线的跟踪精度.
【总页数】8页(P98-105)
【作者】徐玲玲;赵航;宋静;陈书芃;潘志兵
【作者单位】中国科学院国家授时中心
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.基于SGP4模型的卫星轨道预报与精度分析
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基于LabVIEW与STK的卫星轨道预报可视化仿真平台设计
基于LabVIEW与STK的卫星轨道预报可视化仿真平台设计何思捷;杨磊;陈小前【摘要】A method of designing a satellite orbit prediction visualization platform based on a hardware-in-loop validated simulation system of small satellite is introduced. Satellite Tool Kit is an analysis software widely used in simulating orbit system for satellite, but STK can' t accomplish the relevant function that acquired by the hardware-in-loop validated simulation system mentioned. Based on this requirement, a method of using ActiveX technology in LabVIEW and STK/Connect module to interact the two kinds software is introduced. Through calling STK and u-sing Connect module in STK to obtain the relevant data, finally all the datas in need within a window synchronously can be displaied, which realized the connection between LabVIEW and STK , also accomplished the relevant function and has a applied value.%介绍了在小卫星半实物仿真系统的背景下一个卫星轨道预报可视化仿真平台的设计方法.卫星工具软件(STK)一般用于卫星轨道的可视化仿真中,但仅用STK软件无法满足该小卫星半实物仿真系统关于轨道节点的要求.基于此点,利用LabVIEW的ActiveX模块以及STK的Connect模块实现两种软件交互的方法,通过LabVIEW的ActiveX功能连接STK,利用Connect模块中的指令驱动STK产生卫星的相关数据,最终将有关数据返回至LabVIEW中并显示出来,实现了LabVIEW与STK的无缝连接,完成了卫星半实物仿真系统的相关功能,具有一定的应用价值.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)023【总页数】6页(P5702-5706,5717)【关键词】卫星工具软件(SatelliteToolKit,STK);LabVIEW;ActiveX技术;Connect 模块【作者】何思捷;杨磊;陈小前【作者单位】国防科学与技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学与技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学与技术大学航天与材料工程学院,长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TP391.9卫星的研制是一项复杂的系统工程，卫星本身的特殊性决定了从型号的可行性论证到最后正样的形成，开发过程必然要经历反复的分析调试、仿真验证。
基于 STK 软件的北斗导航卫星轨道模拟
基于 STK 软件的北斗导航卫星轨道模拟张大力【摘要】Application of Beidou satellite navigation system has been widely seen .In this paper ,the Beidou Navigation Satellite System taken as the main object of study ,the simulation complete the Beidou satellite navigation system of space by STK ,as well as simulation constellation and satellite orbit of the Beidou navigation satellite system .At the same time the satellite visibility and coverage are realized .Presently , the Beidou system has been under construction ,and the study of this subject on the construction and application of the Beidou Navigation Satellite System has a certain reference value .%北斗卫星导航系统应用日趋广泛，文中以北斗卫星导航系统为主要研究对象，利用STK模拟完整的北斗卫星导航系统空间星座，实现基于STK的北斗系统的星座仿真、卫星轨道仿真，同时完成卫星的可见性分析与卫星覆盖分析，实现北斗卫星导航系统的仿真应用。
目前，北斗卫星导航系统正处于建设阶段，文中结论对北斗卫星导航系统的建设与应用有一定的参考意义。
【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】6页(P10-14,19)【关键词】北斗卫星导航系统;STK;仿真分析【作者】张大力【作者单位】黑龙江第一测绘工程院，黑龙江哈尔滨 150025【正文语种】中文【中图分类】P228随着计算机和信息技术等高新技术的飞速发展，计算机仿真技术也正在全球范围内得到迅速的推广与应用，并在航空、航天、地面战场模拟及其他复杂任务分析中发挥着越来越重要的作用。
基于STK的卫星轨道预报
《航天器操作与控制试验》综合作业卫星轨道预报姓名：王备学号：38151312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_HPOP。
2.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 Time 1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time 1 Jan 2010 04:00:00.00Epoch 1 Jan 2010 00:00:00.004.选择Animation栏输入如下内容：区域值Start Time 1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time 1 Jan 2010 04:00:00.00Time Step 60 secondsRefresh Delta Change to High Speed5.在Units栏输入如下设置：6.完成后，点击确定，从File菜单中选择Save As…，保存场景为BUAA_HPOP.sc。
基于STK的美国天基预警系统仿真研究
基于STK的美国天基预警系统仿真研究李旻昊1 张亚坤2 （1中国人民解放军32032部队，2中国人民解放军战略支援部队航天工程大学）
本文基于STK软件对美国天基预警系统进行了仿真和分析。
首先调研了美国天基预警系统的组成和星载探测器参数，在此基础上基于STK软件构建了美国天基预警系统的仿真模型，最后从天基预警系统覆盖性能和探测效果两方面分析了该系统的威力范围和探测能力。
（a）SBIRS-GEO
（b）SBIRS-HEO
（c）STSS
（a）卫星部署
（b）监控范围（a）卫星部署
（a）卫星部署 （b）监控范围
（a）白昼探测效果（b）夜间探测效果。
基于STK软件的北斗导航卫星轨道模拟
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张 大 力
（ 黑龙江第一测绘工程院 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ５ ） 摘 要： 北 斗 卫 星 导航 系统 应 用 日趋 广 泛 ， 文 中 以北 斗 卫 星 导 航 系 统 为 主 要 研 究 对 象 ， 利用 Ｓ Ｔ Ｋ 模 拟 完 整 的北 斗 卫
星导航系统空间星座 ， 实现基 于 Ｓ Ｔ Ｋ的北斗系统的星座仿真 、 卫星轨 道仿真 ， 同时完成卫 星的可见性 分析与卫 星覆 盖分析 ， 实现北斗卫 星导航 系统 的仿 真应用 。 目前 ， 北斗卫 星导航 系统正处 于建设 阶段 ， 文 中结论 对北 斗卫星 导航
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《航天器操作与控制试验》综合作业卫星轨道预报姓名：王备学号：38151312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_HPOP。
2.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 Time 1 Jan 2010 00:00:00.00 Stop Time 1 Jan 2010 04:00:00.00 Epoch 1 Jan 2010 00:00:00.004.选择Animation栏输入如下内容：区域值Start Time 1 Jan 2010 00:00:00.00 Stop Time 1 Jan 2010 04:00:00.00 Time Step60 secondsRefresh Delta Change to High Speed5.在Units栏输入如下设置：6.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 Propagator。
8.点击Semimajor Axis右侧的下拉菜单，改变为Period。
设置为95 min。
9.点击Force Models…按钮，确认HPOP Force Model 窗口中所有参数均被选用。
10.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TimeXY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 Chart。
20.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Lifetime。
23.在Lifetime 窗口，输入下列数值：24.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_LOP。
2.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 Time 1 Jan 2010 00:00:00.00Stop Time 1 Jan 2011 00:00:00.00Epoch 1 Jan 2010 00:00:00.004.选择Animation栏输入如下内容：5.在Units栏输入如下设置：6.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。
8.点击Force Models（阻力模型）按钮。
9.在LOP Force Models 窗口，输入如下数值：10.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。
11.点击Force Models（阻力模型）按钮，输入下列数值：12.在浏览窗口选中LOP1卫星，从Tools菜单选择Graph。
13.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，检验关闭太阳光压和三体引力后的变化。
17.完成后，关闭并保存场景。
五、实验结果（一）、HPOP高精度轨道预报图3 生成HPOP1与HPOP2的轨道参数报告图4 生成HPOP1的LLA位置报告图5生成HPOP2的LLA位置报告图6 生成HPOP1与HPOP2的高度变化图表图7 生成HPOP1与HPOP2的动态高度变化图表图8 生成HPOP1动态轨道参数报告图9 生成HPOP1的动态LLA位置报告图10 计算轨道衰退日期和衰退圈数图11 HPOP1卫星轨道衰退的最终轨道（二）、LOP长期轨道预报图12 生成LOP1的LLA位置图表图13 生成LOP2的LLA位置图表图14 生成LOP1的轨道参数报告图15 生成LOP1的LLA位置报告六、结果分析从二维和三维图像上可以观察到预报器生成的卫星轨道，仔细观察发现受阻力影响的HPOP1卫星会位于没有阻力的HPOP2卫星前面；用工具箱生成的HPOP1与HPOP2的轨道参数报告如图3所示，报告中包含各个时刻的七项基本轨道参数：半长轴（Semi-major Axis）、偏心率（Eccentricity）、轨道倾角（Inclination）升交点赤经（RAAN）、近地点幅角（Arg of Perigee）、真近点角（True Anomaly）、平近点角（Mean Anomaly）。
生成HPOP1与HPOP2的经度/纬度/高度（LLA）位置报告分别如图4和图5所示，报告中包含各个时刻的经度、纬度、高度和速度。
生成的HPOP1与HPOP2的高度变化图表如图6所示；动态高度变化图表如图7所示，从动态图中可以直观的观察到HPOP1卫星的Altitude（高度）是如何降到HPOP2卫星下面的，这是由于大气阻力对HPOP1卫星的影响造成的。
受阻力影响的卫星，能量不断减少，轨道高度的降低将使轨道周期缩短，表现在地面轨迹上卫星的移动速度就会加快，位置也会比具有相同轨道参数但没有考虑阻力影响的卫星靠前。
留意到HPOP1卫星的高度不是稳定的下降，还会周期性地上升，HPOP2卫星的高度也是如此。
这是由于地球扁率的影响，会对圆轨道卫星产生这种结果。
还可生成卫星的动态报告，如图8和图9所示。
另外，还可计算卫星轨道衰退日期和衰退圈数（如图10所示），计算后，在二维图像上会出现变粗的地面轨迹（如图11所示），它表示了HPOP1卫星轨道衰退的最终轨道。
同样，用LOP轨道预报生成的多种轨道数据如图12、图13、图14、图15所示，改变Time Period和Step Size可以改变输出报告的时间周期和步长。
类似地，改变其他因素，可以观察到HPOP预报法和LOP预报法提供的其它的也影响了卫星轨道的摆动。
七、课程体会STK这款软件是靠自学的，软件为英文版，入手比较难，而图书馆有关STK 的参考书仅有一本：《STK在计算机仿真中的应用》，书比较老，介绍的也不详细，所以只能靠自己不断摸索来逐步熟悉STK。
在此课程中，我学会了STK这款仿真软件的使用，了解了STK里的多种预报法（包括二体，J2&J4，MSGP4，HPOP，LOP等），特别是HPOP高精度轨道预报和LOP长期轨道预报这两种专业预报法，实现了轨道预报，为后续的工作如轨道控制打下基础。