哈工大《飞行器设计综合实验》遥感卫星近地圆轨道设计.doc

一、实验名称 遥感卫星近地圆轨道设计及仿真2、 实验要求 设计一个卫星用途为遥感卫星，要求卫星对福建省福州地区进行全天候观测，轨道选用低轨圆轨道，1天内至少要经过福州上空6次，轨道高度为272km，要求卫星模型具有合适大小。3、 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、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；3、在场景中填加卫星：在“Insert STK Objects”窗口的Scenario Objects下单击Satellite图标，然后在右方的Select A Method下单击选中Insert Default图标，单击“Insert”按钮，在“Object Browser”窗口添加了Satellite1图标，生成一颗卫星。4、在卫星上填加敏感器：继续在“Insert STK Objects”窗口的Attached Objects下单击Sensor图标，然后在右方的Select A Method下单击选中Insert Default图标，单击“Insert”按钮。此时会弹出“Select Object”窗口，单击“OK”按钮，在在“Object Browser”窗口添加了Sensor1图标。5、在场景中填加目标城市福州：继续在“Insert STK Objects”窗口的Scenario Objects下单击Target图标，然后在右方的Select A Method下单击选中Select From City Database图标，单击“Insert”按钮，会弹“Insert From City Database”窗口。在City Name输入“Fuzhou”,单击“Search”按钮，选中下面出现的列表中Province列为Fujian的那一行，单击“Insert”按钮，单击“Close”按钮，在“Object Browser”窗口添加了Fuzhou图标，即在场景中添加了目标福州。单击“Insert STK Objects”窗口中的“Close”按钮。6、设置场景属性，单击三维图像窗口上任意一点，然后单击右键，在菜单中选中“Properties”选项，会弹出“3D Graphics 1-Earth: Details”窗口，在窗口左侧单击“Details”选项，在Lat/Lon Lines栏下选中Show；然后选中Grids选项，在ECI Coordinates栏下选中Show，单击OK退出。7、在“Object Browser”（对象浏览器）中选中Satellite1，单击右键，在弹出的菜单中选择Rename，将这颗卫星命名为LEO（低轨卫星）。8、在“Object Browser”（对象浏览器）中选中Sensor1，单击右键，在弹出的菜单中选择Properties，弹出“Sensor1 : Basic Definition”窗口，将Cone Angle（锥角）设置为80度，单击OK退出。9、确定轨道参数。根据题目要求，可以将动画仿真时间设为24小时。为了保证遥感卫星上照相机的分辨率，卫星轨道高度不能太高，一般在200300千米之间，本题近地点高度和远地点高度均设为272km。由于卫星轨道高度较低，为了保证卫星可以覆盖福州，轨道倾角应不小于20度，为了保证一天内卫星对福州的侦查次数，轨道倾角不能太大，一般在40度左右，本题选42.8度。此外，也可通过改变升交点赤经（RAAN）和真近点角（True Anomaly）来调整卫星轨道。10、在对象浏览器中选中LEO，单击右键，在弹出的菜单中选择Properties选项，打开“LEO：Basic Orbit”窗口。选中窗口左边的Orbit，设置本题的卫星轨道参数如下表所示：区域数值含义Start Time1 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG 仿真起始时间为2007-1-1，12时整Stop Time2 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG仿真结束时间为2013-1-2，4时整Step Size60 sec动画仿真步长为1分钟Apogee Altitude272 km轨道远地点高度为272千米Perigee Altitude272 km轨道近地点高度为272千米Inclination42.8 deg轨道倾角为42.8度Argument of Perigee0.0 deg近地点角距为0度RAAN189.304 deg升交点赤经为189.304度True Anomaly26.071deg真近点角为26.071度11、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，将Detail Thresholds下的选项都通过选项条调整到最大。单击OK按钮，生成相应轨道。单击动画播放按钮，即可观察卫星在二维和三维窗口中的运动情况，观察二维窗口，可发现一天内卫星有六次覆盖福州，满足题目要求。12、在对象浏览器中选中Sensor1，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Access”选项，在弹出的窗口中，在Associated Objects下选中Fuzhou，单击“Compute”按钮，完成运算。再单击“Access”按钮，生成Access Summary Report。13、在对象浏览器中选中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LEO卫星运动过程中各参数的变化。14、保存新建的场景，退出当前场景。四、仿真结果与分析卫星飞行的动画仿真的图像如图一、图二所示：图一 3D Graphics 1-Earth图 由三维窗口可以看出此轨道为圆轨道类型及轨道倾角图二 2D Graphics 1-Earth图由二维窗口可以看出卫星中星下点轨迹，可以看出覆盖福州。传感器总结报表（Access Summary Report）如图三所示：图三 卫星LEO-传感器福州：测量数据报告在生成的报表中可以清楚的看出，卫星一天内有九次可以监测到福州，符合实验要求。简要讨论卫星各参数对观测结果的影响若传感器锥角不变，当轨道高度变大时，观测范围会增大，但信号会变模糊；若