商品簡介
本書是一本入門級的STK學習教材,是在《掌握與精通STK》的基礎上,重點對STK 在航天領域中應用較為廣泛的專業模塊進行整理歸納,涵蓋衛星專業分析工具、軌道機動與軌道設計模塊、覆蓋分析模塊、關聯分析模塊、光電紅外模塊、雷達模塊、導彈任務分析工具、太空環境及其效應模塊、任務規劃模塊、軌道確定模塊共10個模塊。
本書既可供從事航天任務仿真的工程技術人員和科研人員使用,也可作為高等院校航天、導彈系統建模與仿真等相關專業的高年級本科生、研究生的教材。
作者簡介
刁華飛，博士，航天工程大學副研究員，主要從事航天任務分析、設計與仿真領域的教學與研究工作。使用STK十余年，精通STK在航天任務領域中的應用，解決實際任務中的問題。
名人/編輯推薦
本書對STK在航天領域應用較為廣泛的10個專業模塊進行詳細介紹，通俗易懂，圖文並茂，四色印刷，參數設置和仿真效果一目了然。
序
隨著STK功能的不斷擴展,STK的應用領域也由最初的衛星領域擴展到陸、海、空、天、電各個領域,其名稱也由“衛星工具箱”更改為“系統工具箱”。STK 以其精確的分析結果、豐富的數據報告、逼真的場景顯示、快速的任務分析贏得了各領域專家的認可,成為航天及其相關領域最具影響力的軟件之一。
《掌握與精通STK(專業篇)》是在《掌握與精通STK》的基礎上,重點對STK在導彈、航天領域應用較為廣泛的專業模塊進行整理歸納,涵蓋衛星專業分析工具、軌道機動與軌道設計模塊、覆蓋分析模塊、關聯分析模塊、光電紅外模塊、雷達模塊、導彈任務分析工具、太空環境及其效應模塊、任務規劃模塊、軌道確定模塊共10個模塊。通過這些專業應用模塊的學習,再結合《掌握與精通STK》中關於物件的基本屬性、二維屬性、三維屬性、約束屬性、報告圖表以及外部文件等基礎內容的學習,基本可以掌握STK的使用。
全書共分10章,第1章主要介紹衛星的專業分析工具,包括高保真預報器、姿態分析和各種衛星工具等;第2章主要介紹衛星軌道機動與軌道設計Astrogator模塊的功能;第3章主要介紹覆蓋分析Coverage模塊,覆蓋分析模塊廣泛應用於航天偵察、衛星導航等領域的覆蓋性能分析;第4章主要介紹關聯分析工具CAT,包括接近分析、激光照射安全分析、發射窗口安全分析等;第5章主要介紹光電紅外EOIR模塊,從光學特性對目標的光電紅外特性進行仿真;第6章主要介紹雷達Radar模塊,從信號層對雷達系統進行仿真,包括雷達系統、工作模式相控陣雷達、多功能雷達等;第7章主要介紹專業的導彈分析工具MMT,包括導彈設計工具、導彈飛行工具、攔截分析工具等;第8章主要介紹太空環境及其效應分析工具SEET,分析太空環境及其對航天器的影響;第9章主要介紹任務規劃Scheduler模塊,該模塊可用於太空目標觀測任務規劃、航天偵察任務規劃等;第10章主要介紹ODTK軌道確定模塊,包括測量數據的生成、初軌的確定、軌道的改進與優化等功能。
盧旺、陶雪峰、馮飛、周海俊等參與了部分書稿的編寫和校對工作,為書稿的最終完成做出了重要的貢獻,在此致以衷心的感謝!
希望借助本書,讀者可以快速了解和掌握STK 在多個專業仿真領域的特點和使用操作。由於編者水平有限,書中不妥之處,希望同行專家和讀者提出寶貴意見,我們將不勝感激!
作 者
2020年10月
目次
第1章 衛星專業分析工具(STK/SatPro) 1
1.1 軌道預報器 2
1.1.1 高精度軌道預報器 2
1.1.2 長期軌道預報器 3
1.1.3 SP3預報器 3
1.2 姿態增強工具 5
1.2.1 姿態分析 5
1.2.2 姿態文件 10
1.2.3 姿態模擬器 10
1.3 衛星工程工具 12
1.3.1 TLE生成工具 12
1.3.2 B Plane模板工具 13
1.3.3 壽命計算工具 15
1.3.4 太陽帆板工具 17
1.3.5 Model面積工具 19
1.3.6 Walker星座工具 19
第2章 軌道機動與軌道設計模塊(STK/Astrogator) 22
2.1 任務控制序列 22
2.2 任務控制序列基本段 25
2.2.1 初始狀態段 25
2.2.2 發射段 27
2.2.3 伴隨段 29
2.2.4 機動段 30
2.2.5 預報段 35
2.2.6 保持段 36
2.2.7 序列段 37
2.2.8 反向序列段 38
2.2.9 目標序列段 39
2.2.10 更新段 40
2.2.11 返回段 41
2.2.12 停止段 41
2.3 Astrogator組件 41
2.3.1 計算物件組件 41
2.3.2 停止條件組件 42
2.4 Astrogator報告 43
第3章 覆蓋分析模塊(STK/Coverage) 44
3.1 覆蓋定義 45
3.1.1 覆蓋網格 45
3.1.2 覆蓋資源 49
3.1.3 時間區間 50
3.1.4 高級特性 50
3.2 覆蓋質量參數 52
3.2.1 簡單覆蓋 53
3.2.2 覆蓋重數 53
3.2.3 覆蓋時間 54
3.2.4 重訪時間 55
3.2.5 訪問時長 56
3.2.6 訪問次數 57
3.2.7 訪問分隔時長 58
3.2.8 覆蓋間隙數 59
3.2.9 時間平均間隔 60
3.2.10 響應時間 61
3.2.11 訪問約束 62
3.2.12 導航精度因子 63
3.2.13 導航精度 65
3.3 覆蓋圖形屬性 66
3.3.1 覆蓋定義二維屬性 67
3.3.2 覆蓋定義三維屬性 68
3.3.3 覆蓋質量參數二維動態屬性 68
3.3.4 覆蓋質量參數二維靜態屬性 70
3.3.5 覆蓋質量參數三維靜態屬性 70
3.4 方位覆蓋分析 71
3.4.1 方位覆蓋 71
3.4.2 方位覆蓋質量參數 72
3.5 覆蓋網格檢查工具 74
3.6 單物件覆蓋分析 75
第4章 關聯分析模塊(STK/CAT) 77
4.1 接近分析工具(CAT) 77
4.1.1 接近分析界面 78
4.1.2 接近分析時段 78
4.1.3 接近分析門限 78
4.1.4 接近分析高級選項 78
4.1.5 接近分析計算 81
4.1.6 接近分析報告 81
4.2 高級接近分析工具(AdvCAT) 81
4.2.1 定義威脅橢球 82
4.2.2 高級接近分析界面 82
4.2.3 定義橢球體尺寸類型 84
4.2.4 高級選項 86
4.2.5 AdvCAT三維顯示 87
4.3 激光接近分析工具(LaserCAT) 89
4.3.1 安全角定義 89
4.3.2 激光接近分析屬性 89
4.4 發射窗口分析工具 91
4.4.1 發射窗口分析界面 91
4.4.2 高級選項 93
4.4.3 圖形顯示選項 94
第5章 光電紅外模塊(STK/EOIR) 96
5.1 STK/EOIR概述 96
5.2 EOIR屬性 98
5.2.1 EOIR工具欄 98
5.2.2 EOIR配置界面 99
5.2.3 EOIR大氣模型 100
5.2.4 EOIR傳感器選項 101
5.2.5 導彈形狀 106
5.2.6 導彈級屬性 108
5.2.7 目標形狀 109
5.2.8 材質類型 110
5.2.9 合成場景生成 110
5.2.10 合成場景生成器 111
5.2.11 EOIR約束屬性 111
5.2.12 外部文件格式 112
第6章 雷達模塊(STK/Radar) 113
6.1 雷達系統 113
6.1.1 單基地雷達 114
6.1.2 雙基地雷達接收機 115
6.1.3 雙基地雷達發射機 116
6.1.4 多功能雷達 117
6.2 雷達工作模式 120
6.2.1 搜索/跟蹤雷達 120
6.2.2 合成孔徑雷達 124
6.3 雷達天線類型 126
6.3.1 天線模型 126
6.3.2 極 化 126
6.3.3 天線定向方法 130
6.3.4 多波束天線 132
6.3.5 相對位置偏移 132
6.4 雷達發射機 133
6.4.1 發射機參數 133
6.4.2 射頻濾波器 133
6.4.3 極 化 133
6.4.4 附加增益與損耗 133
6.5 雷達接收機 133
6.5.1 接收機參數 133
6.5.2 射頻濾波器 134
6.5.3 極 化 134
6.5.4 系統噪聲溫度 134
6.5.5 STC衰減 135
6.5.6 預增益與損耗 136
6.6 雷達干擾 136
6.7 雷達雜波 137
第7章 導彈任務分析工具(STK/MMT) 139
7.1 導彈設計工具(MDT) 139
7.1.1 MDT界面 140
7.1.2 MDT導彈編輯工具 151
7.1.3 MDT導入與導出 169
7.1.4 MDT仿真實例 172
7.2 導彈飛行工具(MFT) 178
7.2.1 MFT界面 179
7.2.2 導彈數據庫 188
7.2.3 命令行運行MFT 193
7.2.4 MFT仿真實例 195
7.3 攔截飛行工具(IFT) 199
7.3.1 IFT界面 199
7.3.2 IFT工具 203
7.3.3 IFT仿真實例 210
7.4 導彈轉換工具(MCT) 225
7.4.1 MCT界面 225
7.4.2 命令行運行MCT 231
第8章 太空環境及其效應模塊(STK/SEET) 233
8.1 SEET模塊概述 233
8.2 SEET場景屬性 234
8.2.1 基本屬性 234
8.2.2 地磁場顯示屬性 236
8.3 SEET物件屬性 238
8.3.1 環境模型 238
8.3.2 熱模型 239
8.3.3 粒子能量模型 240
8.3.4 輻射屬性 241
8.3.5 SEET圖形顯示 243
8.3.6 銀河宇宙射線 243
8.3.7 太陽能粒子 244
8.3.8 SEET約束選項 245
8.4 太空環境仿真案例 246
8.4.1 輻射環境仿真案例 246
8.4.2 磁場環境仿真案例 249
8.4.3 飛行器溫度仿真案例 251
8.4.4 粒子碰撞仿真案例 252
第9章 任務規劃模塊(STK/Scheduler) 255
9.1 STK Scheduler簡介 255
9.1.1 菜單欄 257
9.1.2 工具欄 259
9.1.3 圖形視圖 260
9.2 定義資源 261
9.2.1 創建資源 261
9.2.2 資源屬性 263
9.3 定義任務 269
9.3.1 創建任務 269
9.3.2 任務屬性 270
9.4 消解衝突 278
9.4.1 選擇消解衝突算法 278
9.4.2 評價指標FOM 279
9.4.3 運行消解衝突 280
9.4.4 規劃驗證 280
9.4.5 任務分配 281
9.4.6 衝突分析 281
9.5 任務規劃仿真案例 281
9.5.1 基本設置 282
9.5.2 定義資源 282
9.5.3 資源屬性 284
9.5.4 定義任務 288
9.5.5 規劃與分析 299
第10章 軌道確定模塊(STK/ODTK) 304
10.1 概 述 304
10.1.1 測量數據類型 304
10.1.2 定軌動力學模型 305
10.1.3 軌道確定工具 306
10.1.4 仿真器 307
10.1.5 濾波器平滑器一致性 307
10.2 ODTK界面 307
10.2.1 啟動界面 307
10.2.2 工作區管理 308
10.2.3 物件瀏覽器 308
10.2.4 物件屬性 309
10.2.5 消息窗口 309
10.2.6 菜單欄 309
10.2.7 工具欄 312
10.3 ODTK物件與屬性 312
10.3.1 創建與定義物件 312
10.3.2 公共屬性 313
10.3.3 場景屬性 323
10.3.4 衛星屬性 328
10.3.5 測量系統屬性 336
10.3.6 測量站 336
10.3.7 發射機 338
10.3.8 濾波器 338
10.3.9 可變滯後平滑器 341
10.3.10 平滑器 342
10.3.11 仿真器 344
10.3.12 最小二乘改進器 346
10.3.13 初始軌道確定 347
10.3.14 GPS星座 350
10.3.15 GPS接收機 351
10.3.16 天 線 352
10.3.17 轉發器 353
10.3.18 後向反射器 353
10.3.19 測量數據文件格式 354
10.4 報告與圖形 356
10.4.1 靜態結果生成器 356
10.4.2 動態結果選擇器 358
10.4.3 圖 形 358
10.4.4 報 告 360
10.4.5 輸 出 361
10.4.6 儒略日定義 362
10.5 ODTK仿真案例 362
參考文獻 378
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