STK在航天任务仿真分析中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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丁溯泉 著

图书标签:

• 航天工程
• 任务仿真
• STK
• 轨道力学
• 姿态控制
• 数据分析
• 卫星应用
• 飞行器动力学
• 空间环境
• 仿真技术

店铺： 中关村图书大厦旗舰店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118076561

商品编码：1051491700

包装：平装

出版时间：2011-12-01

页数：284

正文语种：中文

基本信息

书名:STK在航天任务仿真分析中的应用

原价：36.00元

作者：丁溯泉

出版社：国防工业出版社

出版日期：2011-12-01

ISBN：9787118076561

字数：

页码：284

版次：1

装帧：平装

开本：32

商品重量：0.299kg

编辑推荐

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《STK在航天任务仿真分析中的应用》适用于使用STK进行航天任务设计与分析的科研人员，同时也可作为高等院校相关专业学生的参考资料。

内容提要

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《STK在航天任务仿真分析中的应用》以近地轨道航天器、月球探测卫星和深空探测器的测控性能分析为背景，研究了STK（Satellite ToolKit）在航天任务中仿真分析中的应用。内容主要包括：STK中关于航天任务基础知识的表述，太阳同步轨道卫星仿真分析，运载火箭弹道和姿态仿真及测控性能分析，月球探测卫星轨道和姿态仿真及测控性能分析，星地测控链路性能仿真分析，干扰性能仿真分析，深空探测器轨道仿真和测控性能分析以及利用STK/Matlab接口函数解决复杂航天任务仿真分析的问题。

目录

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作者介绍

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文摘

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版权页：



插图：



4.利用三维图形显示发射坐标轴和本体坐标轴
利用三维图形可以显示创建的发射坐标轴，同时为了验证发射坐标轴的正确性，也可以同时显示地面站本体坐标轴以进行比较。
（1）在场景中打开地面站Xichang的Properties页面，打开3D Graph—ies—Vector页面。
（2）在出现的组件选择框中选中Body Axes，使其后的Show复选框为选中状态，在右边出现的页面中设置矢量在三维图形中显示的颜色，并选中Show Label选项。
（3）单击组件选择框下面的Add…按钮，在弹出的页面中选择Available选项下的Xichang文件夹中新建的Launch—axe，单击Insert按钮将其插入到Selected选项中；单击OK按钮返回。
（4）此时在组件选择框中出现launch—axe Axes，确定其后的Show复选框为选中状态，并在右边的页面设置矢量在三维图形中显示的颜色，并选中Show Label选项，单击Apply按钮后再单击OK按钮。
（5）返回到场景后在View菜单下面，选择New 3D Graphics Window，创建一个三维图形；单击3D Graphics工具栏上的View From／To，设置View选项为From positi0n to positi0n，并设置From positi0n和To positi0n均为Xichang，单击OK按钮。
（6）将鼠标点入三维图形窗口，通过拖拉鼠标调整三维图形的视角，调整出适当的角度即可得到如图3—7所示的图形，图中显示了地面站Xichan9的Body坐标轴和新建的发射坐标轴。由图可见，显示的两个坐标轴与图3—4和图3—5定义的情况相同，说明创建的发射坐标轴是正确的。
5.添加运载火箭
运载火箭是本次仿真的关键组件，下面将首先在场景中添加一个运载火箭。再利用创建好的外部文件设置运载火箭的飞行弹道和飞行姿态。
（1）从Object Catalog中选择launchVehicle，并确定其Central Body forObject为Earth，单击Insert按钮将其插入到场景中，并将其改名为cz。
（2）打开Cz的Properties选项，在Basic—Traiectory页面，将Propa—gator选择为StkExtemal，然后在下面的Filename中选择按照如图3—2创建的外部星历文件，单击Apply按钮后再单击OK按钮。
（3）在Basic—Attitude页面Preputed部分选中0verride Basic＆Target Pointing Attitude for specified times，在File部分选择如图3—3创建的外部姿态数据，单击Apply按钮后再单击0K按钮。这样就完成了运载火箭的添加和设置。

序言

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这本书深入探讨了STK（Systems Tool Kit）在航天任务仿真分析领域的核心应用价值与前沿技术。STK作为一款功能强大的综合性仿真软件，其在航天领域的作用早已超越了单纯的轨迹计算，而是成为任务设计、性能评估、风险识别以及决策支持的关键工具。 本书将从以下几个关键维度系统阐述STK的应用： 一、 航天任务全生命周期仿真分析 任务概念设计与可行性研究： 在任务初期，STK能够协助工程师快速建立初步的航天器模型和任务场景，进行轨道参数的初步设计与优化，评估任务的可达性、覆盖范围、通信窗口等关键指标。例如，模拟地球观测卫星的轨道设计，确定其对特定区域的成像频率和时长；或者分析深空探测器的飞掠轨道，计算其抵达目标的时间和燃料消耗。 详细设计与工程分析： 随着任务的深入，STK可以进行更精细化的仿真。这包括详细的轨道动力学仿真，考虑引力摄动、大气阻力、太阳光压等多种因素；姿态控制仿真，模拟航天器在轨道上的姿态机动和稳定；以及载荷仿真，例如天线覆盖分析，评估通信链路的可靠性；光学载荷的视场分析，确定其观测范围和避障情况。 任务规划与操作： STK在任务规划中扮演着至关重要的角色。它能够模拟任务执行过程中的一系列操作，如轨道机动、载荷开关机、数据下传等，并评估其成功率和资源消耗。例如，模拟国际空间站的轨道维持机动，确保其在预定轨道上稳定运行；或者规划火星探测器的着陆过程，进行着陆点的选择和下降轨道的仿真。 性能评估与验证： 通过大量的仿真场景，STK能够对任务的整体性能进行量化评估。这包括任务成功概率的分析，对可能出现的故障和异常情况进行预案设计；以及对任务目标的达成度进行评估，例如卫星的有效载荷成像次数、探测器的科学观测数据量等。 任务运行与态势感知： 在任务运行阶段，STK可以提供实时的任务态势感知能力，监控航天器在轨状态，预测潜在的轨道碰撞风险，并为地面控制提供决策支持。例如，实时显示在轨航天器的位置、速度和轨道参数，预测其未来轨迹，以及与地面站的通信状态。 二、 STK核心功能模块及其在航天任务中的应用 本书将着重介绍STK的几个核心功能模块，并结合实际案例进行深入剖析： 轨道力学与传播（Orbit Propagation）： 详细介绍STK中各种轨道传播器（如数值传播器、解析传播器）的原理和选择依据，以及如何考虑各种摄动因素（引力、大气、光压、相对论效应等）来精确模拟航天器在轨道的演化。重点分析在长周期任务、高精度轨道确定等场景下的应用。 视场与覆盖分析（Field of View & Coverage Analysis）： 讲解如何定义和分析航天器的视场，以及如何利用STK进行地面站的覆盖分析、特定区域的成像覆盖分析、星敏感器的视场分析等。例如，如何设计通信卫星的星座以实现全球不间断通信覆盖；或者如何评估遥感卫星对特定地区进行重复观测的能力。 通信链路分析（Communications Link Analysis）： 深入探讨STK中通信链路的建模和分析。包括天线类型、增益、指向、信道模型、干扰分析等。重点分析如何通过链路分析来确保航天器与地面站之间通信的可靠性，以及如何优化星座设计以满足通信带宽和时延的要求。 探测器与载荷仿真（Payload & Sensor Modeling）： 介绍如何根据实际载荷的参数在STK中建立仿真模型，模拟其工作特性。例如，模拟成像载荷的成像过程、光谱仪的观测范围、雷达的探测能力等，并与仿真轨道数据相结合，生成仿真数据，为后续的图像处理和数据分析提供基础。 威胁分析与防御（Threat Analysis & Defense）： 在军事航天、空间态势感知等领域，STK可以用于分析潜在的威胁，如弹道导弹的飞行轨迹、反卫星武器的攻击可能路径等，并评估防御系统的响应能力。 编队飞行与星座仿真（Formation Flying & Constellation Simulation）： 演示如何利用STK进行多航天器协同的仿真，包括编队保持、相对轨道控制、星座协同观测等。例如，模拟地球观测卫星星座的协同工作，实现高分辨率、高时效性的区域观测。 地形与地物交互（Terrain & Facility Modeling）： 介绍STK如何导入和使用数字高程模型（DEM）、三维地形模型以及自定义的三维设施模型，实现航天器与地面环境的精确交互，例如，对陆地探测器进行着陆点地形分析，评估其安全性。 三、 进阶应用与未来发展 高级脚本与插件开发： 讲解如何利用STK的API接口，结合VBA、C、Python等语言进行二次开发，实现更复杂的仿真需求，例如，自动化批量仿真、定制化分析工具开发等。 与其他仿真软件的集成： 探讨STK与其他专业仿真软件（如结构动力学分析软件、热控分析软件、任务规划软件等）的集成应用，构建更全面的航天任务仿真分析平台。 新兴航天技术仿真： 展望STK在新型航天技术仿真中的应用，如低轨星座规划、空间碎片监测与规避、月球与火星探测任务的详细规划、商业航天发射服务仿真等。 本书旨在为航天工程技术人员、科研人员以及对航天仿真分析感兴趣的学生提供一份详实、易懂的参考。通过深入学习本书内容，读者将能够熟练掌握STK的各项功能，并将其高效地应用于各种航天任务的仿真分析中，从而提升任务设计的科学性、可靠性，并为航天事业的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我深信，《STK在航天任务仿真分析中的应用》这本书，将是一本能够为我打开航天仿真分析大门的钥匙，并且是一本能够在我学习过程中不断提供启发和指导的宝贵财富。我期待它能够提供一份详尽的软件操作指南，从安装、配置到基本功能的掌握，都能面面俱到，让我能够快速上手。同时，我更期待它能提供一系列高质量的、贴近实际工程需求的仿真案例。例如，一个关于“行星际探测任务的轨道设计与轨迹优化”的案例，就能够涵盖轨道力学、引力辅助、以及燃料消耗等多个复杂要素，通过STK的强大功能，将这些抽象的概念具象化，并且能够进行精细化的分析和验证。 此外，我对书中关于“多任务协同仿真”和“系统级仿真”的论述尤为感兴趣。在现代航天工程中，单个航天器的仿真已经无法满足需求，需要将多个航天器、地面站、甚至更广泛的系统集成在一起进行协同仿真。我希望这本书能够详细介绍STK是如何支持这种复杂的系统级仿真，包括如何建立系统模型、定义系统间的交互关系、以及进行多体动力学和通信链路的联合仿真。这种对系统思维的培养，对于应对未来日益复杂的航天任务至关重要。

评分☆☆☆☆☆

对于已经有一定STK使用经验的读者，我期待《STK在航天任务仿真分析中的应用》能够提供更深层次的进阶内容。这可能包括STK的插件开发、API接口的应用、与外部软件的集成，以及高级分析技术的使用。例如，书中是否会介绍如何利用STK的C++ API或.NET API，开发自定义的仿真模块，或者与其他工程软件（如MATLAB、Python）进行数据交换和协同仿真？ 我也期待书中能够探讨STK在复杂任务中的应用，比如多体动力学仿真、轨道控制策略的优化、以及任务可靠性分析。例如，在设计空间站的对接任务时，如何利用STK进行精细的相对轨道和姿态控制仿真，以确保对接过程的安全性？在进行深空探测任务时，如何利用STK分析行星际轨道转移的效率，以及探测器的入轨和着陆过程？书中对这些复杂问题的探讨，能够帮助读者拓展STK的应用视野，并提升其解决复杂工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

我尤其关注《STK在航天任务仿真分析中的应用》在案例的选取和深度的把握上。如果书中能呈现一些国家级或国际级的重大航天工程的仿真案例，那将是极具吸引力的。比如，某个火星探测任务的轨道设计与着陆点分析，某个大型空间站的建造与运营模拟，又或者某个侦察卫星星座的覆盖性能评估。书中的案例不仅要展示STK的应用，更要深入剖析每个案例背后的工程挑战，以及STK是如何帮助工程师克服这些挑战的。 更进一步，我希望书中能够对STK的仿真结果进行严谨的验证和对比。在航天工程领域，仿真的准确性至关重要。书中能否介绍一些将STK仿真结果与实际观测数据，或者与其他仿真工具进行对比分析的方法？通过对仿真精度的探讨，不仅能够增强读者对STK可靠性的信心，也能帮助读者理解在实际应用中需要注意的精度限制和潜在误差来源。这种对仿真科学性的重视，对于培养严谨的科研态度和工程素养至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航天领域充满热情的爱好者，我阅读《STK在航天任务仿真分析中的应用》的另一个重要目的是希望能够了解当前航天任务仿真分析的前沿发展和未来趋势。这本书是否能够反映最新的技术发展，例如人工智能在轨道优化和任务规划中的应用，或者虚拟现实/增强现实在仿真可视化和人机交互方面的潜力？ 我希望书中能够提供一些关于STK未来发展方向的展望，以及它在下一代航天任务（如月球基地建设、火星移民、小行星采矿等）中的潜在应用。这些信息将有助于我更好地把握航天技术的发展脉络，并为未来的学习和职业规划提供指引。

评分☆☆☆☆☆

对于一本名为《STK在航天任务仿真分析中的应用》的书籍，虽然我尚未实际阅读，但仅凭书名，我脑海中便勾勒出了一幅宏大而精密的图景，足以激起我极大的阅读兴趣。首先，书名中的“STK”必然是指代Space Tool Kit（或类似名称，我猜测），这是一款在航天领域享有盛誉的专业仿真分析软件。它以其强大的可视化能力、丰富的航天模型库以及高度的可定制性，成为无数航天工程师和研究人员不可或缺的工具。因此，我对这本书最直接的期待，便是它能深入浅出地介绍STK软件的核心功能，并具体展示如何在各种复杂的航天任务场景中运用这些功能。想象一下，这本书或许会从基础的轨道动力学仿真开始，逐步深入到卫星星座的设计与优化、遥感任务的覆盖分析、空间交汇对接的精细模拟，乃至深空探测任务的路径规划和风险评估。 我尤其期待书中能够详细阐述STK在数据分析和结果可视化方面的强大之处。例如，在分析一个通信卫星星座时，它如何通过STK生成不同视角的3D模型，展示卫星的运行轨迹、信号覆盖范围、以及用户终端与卫星之间的连接状态？又或者，在进行遥感任务规划时，STK如何帮助工程师精确计算卫星的过顶时间、成像区域，并分析不同轨道参数对数据采集效率的影响？书中的图表、动画和报告生成功能，必定是解析复杂仿真结果的关键。我希望书中能够提供一些真实的案例，展示如何利用STK生成高质量的报告，清晰地呈现仿真数据，从而为决策提供有力的依据。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《STK在航天任务仿真分析中的应用》的过程中，我希望能够学到不仅仅是软件的使用技巧，更重要的是其中蕴含的航天任务仿真分析的理念和方法论。书名中的“应用”二字，暗示了其价值在于解决实际问题，而非仅仅是软件功能展示。我期待书中能够通过案例分析，阐述如何在项目初期进行任务需求分析，如何选择合适的仿真工具和方法，如何建立精确的仿真模型，如何进行仿真结果的验证和评估，以及如何将仿真结果转化为工程决策。 此外，对于日益重要的“数字孪生”概念，这本书是否能够有所触及？例如，在航天器设计和运营过程中，STK如何作为数字孪生平台的核心组件，整合来自设计、制造、测试和在轨运行等各个环节的数据，实现对航天器的全生命周期管理和预测性维护？书中对于STK在构建和应用数字孪生方面的探讨，将极大地提升其前沿性和实用性。

评分☆☆☆☆☆

我对《STK在航天任务仿真分析中的应用》的期待，还体现在其对实际工程问题的解决方案的侧重。我设想这本书不仅仅是软件功能的罗列，更是一种解决工程难题的思维导图。例如，当面临卫星轨道衰减问题时，书中有没有指导如何利用STK进行轨道保持策略的仿真，分析不同推进剂消耗与轨道寿命的关系？在设计高轨卫星时，如何考虑空间碎片碰撞的风险，并通过STK进行规避轨道设计？甚至，在执行载人航天任务时，如何利用STK模拟任务中的各种突发情况，如设备故障、通信中断等，并评估应急预案的有效性？我希望书中能够提供一系列具体的问题场景，然后详细解释如何运用STK的各个模块和工具，一步步地求解这些问题。 我非常好奇这本书对于新概念、新技术的融合程度。如今的航天任务越来越复杂，涉及的领域也越来越广泛，比如人工智能在任务规划中的应用，或者数字孪生技术在航天器全生命周期管理中的体现。这本书是否能够引导读者思考如何将STK与其他新兴技术结合，以提升仿真分析的智能化和自动化水平？例如，是否可以利用STK生成大量仿真数据，训练机器学习模型，用于预测航天器的性能退化？或者，如何将STK的仿真结果与实际在轨数据进行比对，构建精确的数字孪生模型？这种跨领域的融合，将极大地拓展STK的应用边界，也正是我作为一名深度关注航天技术发展的读者所期待的。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对航天任务的细节充满好奇的读者，我对《STK在航天任务仿真分析中的应用》的期待，也包含了对其在具体任务类型上的详尽解读。比如，它会详细分析地月转移轨道仿真，涉及轨道设计、地月引力摄动、以及着陆点选择的复杂计算吗？又或者，在近地轨道卫星的星座管理中，它会展示如何利用STK进行轨道拥挤度的分析、碰撞风险的规避，以及频率资源的协调吗？我希望书中能涵盖从低轨到高轨，从近地到深空的各类典型航天任务，并针对每一种任务，提供一套完整的STK仿真分析流程。 此外，我期待书中能够深入探讨STK的高级功能，例如其插件开发和API接口的使用。对于有一定编程基础的读者，这部分内容将极大地提升其利用STK解决定制化问题的能力。例如，如何通过编写脚本，自动化执行重复性的仿真任务，或者开发自定义的分析工具，来满足特定的工程需求？书中如果能提供一些实用的代码示例和开发指南，无疑将为读者打开一扇通往更深层次应用的大门。这种对开发者友好的内容，对于那些希望将STK融入更复杂工程体系的读者来说，是极具价值的。

评分☆☆☆☆☆

我设想《STK在航天任务仿真分析中的应用》这本书，会以一种循序渐进的方式，带领读者从零开始，逐步掌握STK软件在航天任务仿真分析中的强大能力。从基础的轨道绘制和可视化，到复杂的任务场景建模，再到高级的数据分析和结果解读，每一个环节都应该清晰明了。我尤其期待书中能够包含大量经过精心设计的图例和实战案例，这些案例最好能够涵盖不同类型的航天任务，例如地球观测卫星的覆盖分析、通信卫星星座的性能评估、以及深空探测器的轨道设计等。 我希望书中的案例分析能够不仅仅停留在“如何做”，更能深入探讨“为什么这么做”。也就是说，在介绍一个具体的仿真场景时，书中应该详细阐述该场景背后所面临的工程挑战，以及STK的哪些功能或模块能够有效地解决这些挑战。例如，在分析一个遥感卫星的成像任务时，书中是否会详细讲解如何通过STK考虑地形影响、大气效应，以及光照条件，从而精确计算实际成像的区域和质量？这种对问题本质的深入剖析，将使读者不仅学会使用软件，更能理解其背后的科学原理和工程逻辑。

评分☆☆☆☆☆

从一个初次接触STK的读者的角度，我期待《STK在航天任务仿真分析中的应用》能够提供一个清晰的学习路径。这意味着，书籍应该从STK的基本概念、界面布局、核心功能入手，循序渐进地引导读者掌握软件的操作。书中是否会提供一些详细的软件操作指南，例如如何创建新的场景、导入模型、设置仿真参数、以及解读仿真结果？我希望书中能够配备丰富的截图和图示，让读者能够直观地理解每一步的操作。 对于那些想要深入研究特定航天任务的读者，例如卫星通信、导航定位、或者遥感应用，我希望书中能够提供针对性的章节。每个章节都应详细介绍该领域特有的仿真需求，以及STK如何满足这些需求。例如，在卫星通信章节，是否会详细讲解如何仿真天线覆盖、信号衰减、以及多星组网下的通信链路？在导航定位章节，是否会讨论如何利用STK分析GPS、北斗等卫星导航系统的星座布局和定位精度？这种专业化的内容，能够帮助不同背景的读者找到自己最感兴趣的部分，并从中获得有价值的知识。