哈工大《飞行器设计综合实验》卫星编队飞行设计及仿真实验.doc

一、实验名称 卫星编队飞行设计及仿真实验二、实验要求 本实验进行卫星编队飞行（Satellite Formation Flying）的仿真，卫星编队由一个主星和两个从星组成。主星采用圆轨道（Round Orbit），轨道的半长轴为7765km,轨道倾角为63.4度，要求卫星模型具有合适的大小。三、实验步骤 1、双击桌面上的STK9图标，启动软件在弹出的warning窗口中，单击Continue Startup按钮，然后新建场景，单击Create a New Scenario； 2、设置场景的属性，在弹出的窗口中修改场景的名称name，同时设置仿真分析的起始时间为1 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG和终止时间2 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG，设置完成后点击ok按钮，然后我们即可在Object Browser（对象浏览器）中看到新建的场景Scenario1，如果自动跳出一个叫做“Insert STK Objects”的窗口，选折关闭； 3、在STK浏览窗口左侧，单击Satellite三次，这样在场景中就会生成三颗卫星； 4、在对象浏览器中选中satellite1，单击右键，在弹出的菜单中选折Rename，这样就可以修改卫星的名字，我们将这颗卫星命名为Main（主星）； 5、双击卫星Main，在弹出的对话框中，选中basic目录下的Orbit栏； 6、我们在设置数据前，先修改轨道数据的格式：单击数据方框右侧的图标，选中“Format.”按钮，然后将“Precision”选项框下的对勾去掉，点击oK； 7、然后我们按表一所给的轨道参数修改Main卫星的长半轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近心点角距、真近点角等轨道参数值，设置完成后的结果如图一所示；图一 选中3D Graphics项下的Model选项，拖动Log Scale选项条调整卫星模型至合适大小，建议调整值为1.8。单击OK按钮，就能生成相应轨道； 8、其他两颗卫星的轨道参数设置，可以仿照步骤6-7； 卫星半长轴Semi-major Axis(km)偏心率eccentricity轨道倾角inclination升交点赤经RAAA（deg)近地点角距Argument of perigee(deg)真近点角True Anomaly(deg)Main7765063.4000Satellite27765.00010.00006463.40.0071179.9988180Satellite37765.00020.00006463.4359.99659.9836300.012表一 三颗卫星的轨道参数 9、选中三维图像窗口，单击窗口上面的View From/To按钮，他就会弹出对话框，在From Position栏下选中Main，在To position栏下选中Satellite2，单击OK按钮退出，完成设置； 10、单击动画播放按钮，调整至合适大小，即可观察到卫星在二维和三维窗口中的运动情况； 11、生成数据报告：在对象浏览器中选中Satellite2，单击右键，选中Access.，在弹出的的对话框的Associated Objects栏下，单击Main，单击Compute按钮，然后继续在Graphs栏下单击ARE.按钮，就可以生成主星和第一颗卫星之间的距离随时间的变化曲线。在对象浏览器中分别选中LEO，单击右键，在弹出的菜单中选择“Report & Graph Manager”选项，在弹出的窗口右侧，单击选中第二个Classical Orbit Elements选项，单击“Generate”按钮，生成三颗卫星运动过程中各参数的变化；12、保存新建的场景，退出当前场景；四、仿真结果分析卫星编队飞行的动画仿真的图像如图二、图三所示： 图二 卫星编队三维飞行动画仿真图三 卫星编队二维飞行动画仿真 从图像可以看出三颗卫星处于伴飞的状态，即为编队飞行。生成