STK综合介绍

1of32Satellite/SystemToolKit(STK)卫星/系统工具包简介2014.04北京天问空间科技有限公司2of32主要内容•AGI公司概况•什么是STK?•STK能做什么?•STK用户及应用•STK模块3of32AGI公司概况美国分析图形有限公司(AGI)是航天工业领域分析软件产业的市场领导者。AGI创办于1989年，创办者是三位曾在通用公司宇航部供职的工程师。公司总部位于美国宾西法尼亚州Malven的“大峡谷企业中心”。AGI公司是为航天工业界提供商用成品卫星分析软件的主导厂商，STK是AGI公司的旗舰产品，为用户的卫星系统提供“自始至终”的服务，是AGI公司出品的一系列图形化、交互式航天工程用软件产品的核心。4of32什么是STK?•STK是用于卫星及航天工业系统分析的标准商品化软件•STK是一个用来快速了解空间飞行任务中多学科交叉内容的十分强大而灵活的软件工具。用STK分析复杂任务和确定最佳解决方案十分方便，其出色的图形能力及文本报告使分析和解释工作更为简单。•支持多种操作系统，如Win/XP/win8、UNIX•经过充分的检验与验证•支持航天系统寿命的所有阶段–需求定义–概念设计及通信分析–卫星发射及在轨运行–日常任务管理–数据采集与分析5of32STK能做什么?•功能包括:–确定卫星轨道，多种计算方法供用户选择–确定飞行器路径，或从外部文件读取数据–确定运载火箭发射轨迹，或读取外部文件–评估复杂的空间几何关系及光照条件–确定一个对象看见或访问（access）其它对象的时间–计算卫星、飞机、运载火箭或地面遥感器指向角度–评估卫星或其它交通工具的上百种参数–输出易理解和分析的图表或文字报告–…6of32STK特点专业性–全世界绝大多数专门机构和数千专业人士长期使用灵活性–用于多种任务分析充分地验证–通过内部验证及与NASA软件对比验证综合性–轨道分析、通信分析、雷达分析和覆盖分析标准化–与其它软件轻松结合7of32STK应用领域设计①高精度轨道预报②覆盖分析③姿态仿真④遥感器仿真⑤轨道机动分析⑥链路详细分析⑦星座设计⑧编队飞行分析⑨寿命终结分析科研①用户定义中心天体和行星②星际任务设计③高精度星际飞行轨道④恒星数据库器⑤编队飞行分析⑥行星星历数据工程①实时发射和在轨可视化②轨道确定③轨道机动计划④获取位置、时间表⑤碰撞机会分析⑥发射窗口分析⑦动态数据显示⑧异常问题处理遥感①立体成像，重访时间、间隔分析②雷达分析-SAR、MTI③超过70,000个可检索城市④30米分辨率二维地图⑤地形模型⑥CADRG、ADRG、CIB影像贴图⑦三维显示全球1公里分辨率影像⑧复杂成像系统的编队飞行分析⑨覆盖区分析8of32①动态链路性能分析②天线建模③降雨衰减④无线电频率干扰⑤增益等值线图STK应用领域通信防御和导弹系统导航①卫星、城市和地面站网数据库②全球三维地形数据③高保真导弹建模④CADRG、ADRG、CIB影像贴图⑤陆海空天三维场景模型⑥建模和仿真电影回放⑦GIS接口⑧实时数据接口①累积和瞬时覆盖GDOP分析②支持GPS星座③飞机、导弹、运载火箭和地面车辆分析④地形约束⑤应用GPS导航方案确定轨道9of32STK应用领域AGI使用STK10对马来西亚航空370航班进行搜索分析•沿飞机的计划路径，对已知的雷达和通信设施模型，并分析谁可以/应该已经看到了飞行。特别是针对可能的数据查询这些运营商。这不是初步初始的高保真数据，只是合理的几何量。•在该区域可能有合适的雷达（如军用），绘制所有船舶，创建自定义传感器的几何形状。具体查询这些船只可能的雷达数据。•使用计划的飞机航线，在所有的方向上运行多条路线，并了解其他传感器，接收器，船舶或飞机可能已经看到了路径飞机。•创建搜索领域的覆盖面网格和使用飞机和船只进行覆盖分析。10of32STK版本主要演化过程STK推广时期(1989-2002)：STK快速发展(2003-2011)：重新定义STK(2012-)：4.03(引入中国)→4.06→4.1.1→4.2.1→4.2.2→4.35.0→6.0→7.0→8.0→8.1.3→9.0→9.1→9.210.0→10.0.1→10.0.2(目前在用)→10.1.0(最新)11of32STK版本主要演化过程进入中国全新界面成熟期重新定义12of32STK模块(STK8.0)集成模块扩展模块标准分析模块专业分析模块基本版专业版专家版13of32STK主要模块简介①覆盖分析模块Coverage②轨道机动模块Astrogator③通信模块Com④链路模块Chains⑤姿态分析Attitude14of32覆盖分析模块Coverage•卫星、传感器、发射机、雷达对全球、地区或单一对象的覆盖•以用户指定分辨率评估对全球或特定区域的覆盖效果•评估各种覆盖参数–简单覆盖,持续时间,重访时间,全球定位等等•与Attitude,Chains,Comm,Radar,和Terrain等模块配合15of32Coverage可以解决的问题•确定何时、何地出现立体成像的机会•确定通信网关配置于最大覆盖区域16of32•在发射和轨道圆化过程中，GPS几何精度衰减因子(GDOP)如何变化•确定搜索与救援过程中最有可能发现的区域Coverage可以解决的问题17of32轨道机动模块Astrogator•地球、月球或深空探测轨道机动计划工具•成功用于Clementine,NEAR,以及AsiaSat-3抢救计划•基于NASA-Goddard算法并与STK完整结合•用户定义推力模型、指向星历、飞行姿态•在二维或三维地图窗口立即得到可视化结果18of32通信模块Comm•低轨、中轨或静止轨道卫星与地面站组成的通信系统分析•国际电联推荐的天线或用户定义天线•精确环境模型•链路预算输出文字或图表报告•星座中上百的发射机与接收机干扰分析•显示二维和三维天线图、闭合或阻断链路19of32Comm解决的实际问题•Molniya卫星星座在北极地区C波段多路通信分析•为国际电联注册的商业用户做市场预测，确定最坏的链路参数情况。20of32•确定对通信干扰最小的卫星轨道配置(SANs)•确定Ellipso星座网关链路冲突Comm解决的实际问题21of32链路模块Chains•卫星或星座，地面站网，目标群及多个遥控器等对象的可见性分析•用于通信模块干扰分析•通过图形直观显示满足要求设计的对象间链路报告，图表，图形可见性,对象间角度22of32姿态分析实时仿真轨道机动通过卫星指向评估姿态问题23of32STK8.0新特性整合STK模块，形成基础版(免费)、专业版、专家版输出可视化数据格式文档(VDF)，供STK和AGI浏览器用户共享STK-X模块更成熟，STK6.1新增。新增STK/Analyzer模块GlobeManager管理地形、影像和GIS层飞机和UAV建模增强ActiveX控件非常方便地将STK强大的数据分析和可视化表现功能嵌入到第三方软件中，这个扩展的功能改变了以往版本中STK的感观，使STK产品更加一体化，极大地方便了研究人员的开发应用。24of32AGI-ViewerAGI浏览器创造性地实现了应用VDF文件浏览、交互和共享三维场景。用户可以通过保存、平展、缩放和旋转查看；制作动画；生成快照甚至改变地球背景的特性参数等方式来实现对任一三维场景的交互使用。VDF文件同时还能提供“打包派发”功能以方便STK分析结果在用户间的共享。STK8.0以上允许用户通过缺省场景来创建VDF文件，也允许用户自定义VDF文件的特性。用户可以随时打开已保存的VDF文件（加密文档除外）。作为对AGI浏览器的补充，AGI专业浏览器还可以控制影像、地形以及ArcGIS数据的显示；阅读和创建多个地球窗口以及为其他用户再现结果。25of32STK9.0新特性替代一些模块SpEn→SEETPODS→ODTKDIS→DSim+RT3组建AGI数据联盟(ADF)会员制存放用户数据3D窗口显示支持KML文件3D模型支持COLLADA格式通信模块支持QualNet接口程序接口连接：配置ADF服务器VGT加入到对象模型库插件：定制脚本和Com插件KML是一种文件格式，用于在地球浏览器(例如Google地球、Google地图)中显示地理数据。QualNet是一种应用于无线、有线以及混合动态网络的快速而且精确的开发、仿真系统。26of32STK10.0新特性27of32STK9与STK10之间产品关系28of32STK官方认证考试介绍AGI公司在其官方网站官方认证考试项目。该项目的目的是为用户提供更快、更有趣味、更经济的STK考试认证。整个项目分为两阶段，第一阶段为官方认证考试，考试通过后可获得官方认证证书和一件定制T恤；通过第一阶段考试后方可参加第二阶段的高级认证考试，通过考试后可获得高级认证证书和一个定制水杯。29of32STK官方认证考试介绍用户在AGI公司官网上注册参加第一部分考试后，会收到考试试题，要求在14天内完成考试。AGI公司对考试结果进行评分后，达到70分以上即可获得STK官方认证证书。30of32STK官方认证考试介绍STK官方认证证书样本31of32STK官方认证考试介绍考试目标创建一个场景对任务进行建模、仿真和可视化；创建和修改包括地面站和动态交通工具在内的系统设施；确定不同设施之间的跟踪时间以及如何通过改变任务环境影响跟踪时间；理解如何将外部应用与STK集成进行仿真分析；用不同的方式共享仿真结果。32of32STK官方认证考试介绍试题趋势和特点今年春节前试题为高级认证考试，85道选择题和涉及7个场景的39道选择及制作等试题，要求30天完成，涉及面广，有一定难度；春节后，认证考试试题发生了很大变化，认证考试分为两个阶段，第一阶段考试减小了试题数量，考试完成天数也减少至14天。综合来看，STK认证考试涉及航空器飞行内容较多，对STK基础知识、覆盖工具、互联工具及输出VDF等基础要求较高，需予以重视。