实际复杂约束条件下多星区域覆盖优化算法

利用多星协同对大面积区域成像侦测,要求在最短的时间内完成对给定目标区域的完全覆盖,得到卫星每次过境最优侧视观测方案。现有覆盖算法具低效耗时技术瓶颈,有空间覆盖率及时效性局限。充分利用卫星每次过境观测机会,综合考虑相机分辨率、太阳高度角、地面精度等约束条件,依据不同卫星侧摆能力、传感器可视性能以及卫星轨道参数特征,对区域目标进行量化覆盖分析,建立网格划分模型,提出基于一次覆盖策略的覆盖优化算法。该算法能适应实际复杂约束条件,在实际问题规模下,具有良好的效率,能满足工业精度要求。在仿真应用中检验了该算法的有效性和适应性。     

侦察卫星地面机动目标覆盖特性分析与仿真

针对当前军用目标机动过程中易被卫星侦察的问题,对处于不同位置的机动目标进行侦察卫星覆盖特性分析,仿真其覆盖侦察过程.利用卫星工具软件包STK(Satellite Tool Kit)中先进的航天器系统分析软件,建立多摄动条件下侦察卫星星座运动学模型,调用STK的覆盖分析和虚拟现实模块,对卫星地面机动目标的覆盖算法和可视化技术进行研究.覆盖分析仿真结果表明:地面目标在机动过程中,侦察卫星对其实时位置的覆盖数据与目前采用的区域覆盖数据有一定差异,利用仿真结果能够有效减小覆盖预警数据的误差,且仿真结果与实际观测数据拟合良好.所提的方法处理地面机动目标侦察卫星覆盖情况准确度高,侦察卫星作战仿真过程逼真,具有很好的军事应用价值.     

基于Web的资源卫星覆盖查询设计与仿真

卫星覆盖是卫星应用中最主要的环节之一,它将决定卫星的最终服务范围.根据卫星和地球间的关系可以将卫星分为两类:静止星和动态星;静止星的覆盖范围理论上足个常量,动态星的覆盖范围随着时间而动态地改变.为了方便用户实时查询过境的动态卫星,提到一种基于网络的卫星覆盖查询系统.根据卫星类别分别提出了两种传感器覆盖模型,并简单描述了网络访问的实现方式,从而实现了对卫星覆盖的动态仿真.为了验证仿真结果的有效性,将其结果和卫星软件STK覆盖模块仿真结果进行了比较,整体得到了较好的仿真效果.     

基于STK的卫星轨道机动模型设计与仿真

轨道机动是卫星完成任务常用的手段，在分析卫星星下点轨迹和覆盖区计算方法的基础上，以能量消耗最少为约束条件，对分辨率不符合要求、过境时间不符合要求、卫星在一昼夜内不过境三种情况下的卫星轨道机动问题进行了分析和理论推导，得出相应的卫星轨道机动模型，并采用STK对几种轨道机动方案进行编程设计，通过二维和三维图进行演示，计算结果与STK的数据达到高度一致，全面验证了轨道机动中的各种关键模型，对卫星轨道机动的实际应用有较好的借鉴价值。     

基于STK的侦察卫星预警系统设计与仿真

侦察卫星可以全方位全天候的对全球进行侦察,对侦察卫星的预警是有必要的.文中首先基于Access数据库建立了侦察卫星数据库,主要针对光学成像卫星、雷达成像卫星以及电子侦察卫星三类;通过STK(卫星工具包)的STK/Connect模块实现了侦察卫星数据库与STK的连接,基于STK平台实时的显示了侦察卫星的在轨运行以及对地覆盖情况.文中通过VC来生成系统界面,首先通过界面来操作数据库信息,然后把卫星载入到STK平台,通过界面设定仿真时间,设定特定区域,仿真设定的时间段内卫星的运行及对区域的访问情形,通过STK的报告生成功能可生成卫星在此时间段内对区域的访问报告,根据报告可对访问该区域的侦察卫星进行预警.     

封锁搜索任务的卫星摆角选择优化方法

封锁搜索指在大体上了解目标运动方向及运动速度时对预定境界进行的搜索活动。使用卫星进行封锁搜索具有特别的优势,而使用多颗成像侦察卫星时,需选择合适的侧摆方案以获得较好的发现率。由于卫星参数的计算较复杂,而STK能对卫星的运行进行很好的仿真和计算各项卫星参数,因此针对封锁搜索的特点,首先使用STK进行仿真预处理得到卫星参数,进而建立数学模型并求解,较好地解决了该问题,最后通过实例验证了求解模型可行性和有效性。     

基于STK跟踪与数据中继卫星轨道设计与仿真

发展跟踪与数据中继卫星对于构建天基测控网有着重要意义.概述了跟踪与数据中继卫星的定义与任务,阐述了跟踪与数据中继卫星通常选择的轨道,分析了地球静止轨道(GEO)中继卫星的地面覆盖特性和两颗GEO星组网的轨道覆盖盲区,以及中低轨卫星组网的步骤.提出了利用STK仿真分析中继卫星星座构形的方法,设计了基于STK的适合我国的地球静止轨道、大椭圆轨道、近圆轨道三种轨道的中继卫星星座与中低轨用户星的可见性仿真试验,通过对仿真结果的分析提出了我国中继卫星星座构形的初步设想.     

基于HLA的卫星光学测量仿真研究

首先介绍了卫星工具包软件STK的特点，详细描述了基于高层体系结构HLA这一仿真协议下的卫星光学测量仿真系统的设计和开发的过程，结合系统的开发要求分析了对卫星过境时光学测量的约束条件，具体描述了卫星光学测量仿真系统的功能及其设计过程，并进行了对象类和交互类设计开发，对于仿真中涉及的成员同步问题进行了分析，最后结合对卫星工具包软件STK的接口成员开发具体介绍了通过应用国防科大自主开发的KD—RTI系列联邦成员开发工具来实现联邦成员的过程。     

卫星组网可视化仿真系统设计与实现

卫星组网是满足未来空间通信需求的有效方式,为实现空间卫星组网的可视化,设计了一种卫星组网可视化仿真系统;系统由星座设计分系统、星座覆盖性能分析分系统、数据处理分系统和可视化分系统组成;在组网过程中,首先在星座设计分系统中设置星座的参数,根据轨道参数模型计算出星座中每颗卫星的轨道参数,并将计算结果输出给星座覆盖性能分析分系统,完成对纬度、区域和全球覆盖效果的分析、评估和显示;仿真结果表明:系统能够对卫星组网进行实时计算和显示,计算精度比STK仿真软件提高12%,系统运行稳定,界面良好。     

遥感卫星过境仿真系统研究

研究卫星优化遥感技术性能问题,要求遥感卫星重访能力提高,能为用户提供实现对感兴趣区域的多星、多传感器、多成像模式的联合成像系统,能满足灾害快速响应,达到快速处理.采用STK connect技术,建立多卫星成像遥感仿真系统,通过二次开发,对遥感卫星过境仿真系统进行仿真,证明系统应用于地震等突发性自然灾害区域的卫星成像任务...     

基于IBEA的低轨区域覆盖星座优化设计

将一款收敛性能优越的多目标优化算法IBEA应用到低轨区域覆盖星座优化设计中,并利用STK对优化出的星座方案进行了仿真验证。结果表明IBEA对于求解低轨区域覆盖星座的优化设计问题是有效的,它可以优化出覆盖性能良好的星座方案。     

3层体系结构卫星网络的性能分析

现有基于分层体系结构的卫星网络存在覆盖盲区,难以为特定地区或高纬度地区提供服务,针对该问题设计一种LEO/HEO/GEO 3层卫星网络体系结构。分析3层卫星网络的对地覆盖性能,并用卫星工具箱进行仿真。结果表明,该网络可实现对我国和南纬75?～北纬90?间区域的24 h完全覆盖。     

STK/Scheduler在卫星数传调度中的应用研究

卫星数传调度问题是一类复杂的组合优化问题,即如何为卫星数传任务分配地面资源的问题,它是当前航天领域需要重点研究的问题之一.STK/Scheduler模块是STK工具包中的调度模块,对外提供了二次开发功能.针对卫星数传调度问题,研究了STK/Scheduler模块在该问题中的应用.首先在分析问题的基础上建立了卫星数传任务模型和调度模型,然后对基于STK/Scheduler的卫星数传调度系统进行了设计.最后利用AFIT基准数据进行了验证,结果表明在卫星数传任务规模不太大的情况下,TK/Scheduler为卫星数传调度问题的求解提供了一条捷径.     

MATLAB/STK联合仿真方法研究及GUI设计

详细介绍了MATAB(矩阵实验室)与STK(卫星工具箱)软件互联的方法;STK提供了相应的二次开发接口,可供MATLAB等软件进行二次开发;利用MATLAB和STK软件组合搭建仿真环境,以某Walker星座的设计与优化算法为例,具体介绍了联合仿真步骤流程及GUI界面的设计方法,并综合考虑了卫星轨道、传感器以及卫星编队等相关参数对星座最优设计的影响;结果表明,利用MATLAB和STK组合仿真能够以图像及数据列表的形式方便直观的给出最优结果,通过联合仿真,较大程度上减小了MATLAB的编程工作量,同时通过GUI界面的设计,以可视化的形式对主体程序进行集成,只需输入参数,便可快速进行相应的轨道仿真与数据输出,避免了在进行卫星星座设计时需反复对STK参数进行调整的工作;在对卫星星座设计与运行轨道的问题分析中,MATLAB/STK联合仿真相较于使用单一软件进行问题分析而言,要更加便利、形象直观。     

基于STK/Scheduler的空间天文卫星任务规划研究

空间天文卫星任务规划是一类复杂的NP难问题,将STK/Scheduler(Satellite Tool Kit/ Scheduler,卫星仿真工具包/任务规划)商业软件从对地观测任务规划领域拓展应用至空间天文卫星任务规划领域,对于获取可靠解算结果、快速构建地面运控仿真环境、提供解算参考基准具有重要意义。根据空间天文卫星任务规划问题,建立了以最大获取科学回报为目标的多约束任务规划模型,开展了基于STK/Scheduler的空间天文卫星任务规划解算和实例验证。实验结果表明:利用STK/Scheduler开展空间天文卫星任务规划能够适应多种规划时段和解算要求,具有求解稳定等特点,可以满足空间天文卫星任务规划的基本需求。     

一种评估LEO卫星通信网络抗毁性的新方法研究

抗毁性是低轨卫星通信网络的重要属性,评估卫星网络抗毁性对卫星网络结构设计具有重要意义.针对低轨卫星网络的特点,在对复杂网络抗毁性的研究基础上,建立以自然连通度为基础的卫星网络抗毁性测度指标,利用STK/Matlab仿真工具分析卫星网络的抗毁性.实验分析表明,仿真结果可以有效评估卫星网络抗毁性大小.     

基于STK的卫星系统设计优化研究

随着小卫星技术的发展，卫星系统的结构和功能也越来越复杂。为了降低卫星系统的造价，提高卫星系统的性能，需要对卫星系统进行设计优化。该文针对目前通用设计软件的不足，提出在STK和ModelCenter的基础上。开发卫星系统设计优化平台，详细阐述了基于STK仿真环境的卫星系统设计优化过程。为实现卫星系统的设计优化，应在任务分析的基础上定义STK场景，确定卫星系统的性能评价指标和设计变量，对设计变量进行敏感性分析，选择关键的设计变最，确定优化目标函数和约束条件并进行优化求解。最后给出了一个卫星系统设计优化的应用实例。