STK在航天任務仿真分析中的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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丁溯泉 著

圖書標籤:

• 航天工程
• 任務仿真
• STK
• 軌道力學
• 姿態控製
• 數據分析
• 衛星應用
• 飛行器動力學
• 空間環境
• 仿真技術

店鋪： 中關村圖書大廈旗艦店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118076561

商品編碼：1051491700

包裝：平裝

齣版時間：2011-12-01

頁數：284

正文語種：中文

基本信息

書名:STK在航天任務仿真分析中的應用

原價：36.00元

作者：丁溯泉

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2011-12-01

ISBN：9787118076561

字數：

頁碼：284

版次：1

裝幀：平裝

開本：32

商品重量：0.299kg

編輯推薦

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《STK在航天任務仿真分析中的應用》適用於使用STK進行航天任務設計與分析的科研人員，同時也可作為高等院校相關專業學生的參考資料。

內容提要

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《STK在航天任務仿真分析中的應用》以近地軌道航天器、月球探測衛星和深空探測器的測控性能分析為背景，研究瞭STK（Satellite ToolKit）在航天任務中仿真分析中的應用。內容主要包括：STK中關於航天任務基礎知識的錶述，太陽同步軌道衛星仿真分析，運載火箭彈道和姿態仿真及測控性能分析，月球探測衛星軌道和姿態仿真及測控性能分析，星地測控鏈路性能仿真分析，乾擾性能仿真分析，深空探測器軌道仿真和測控性能分析以及利用STK/Matlab接口函數解決復雜航天任務仿真分析的問題。

目錄

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作者介紹

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文摘

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版權頁：



插圖：



4.利用三維圖形顯示發射坐標軸和本體坐標軸
利用三維圖形可以顯示創建的發射坐標軸，同時為瞭驗證發射坐標軸的正確性，也可以同時顯示地麵站本體坐標軸以進行比較。
（1）在場景中打開地麵站Xichang的Properties頁麵，打開3D Graph—ies—Vector頁麵。
（2）在齣現的組件選擇框中選中Body Axes，使其後的Show復選框為選中狀態，在右邊齣現的頁麵中設置矢量在三維圖形中顯示的顔色，並選中Show Label選項。
（3）單擊組件選擇框下麵的Add…按鈕，在彈齣的頁麵中選擇Available選項下的Xichang文件夾中新建的Launch—axe，單擊Insert按鈕將其插入到Selected選項中；單擊OK按鈕返迴。
（4）此時在組件選擇框中齣現launch—axe Axes，確定其後的Show復選框為選中狀態，並在右邊的頁麵設置矢量在三維圖形中顯示的顔色，並選中Show Label選項，單擊Apply按鈕後再單擊OK按鈕。
（5）返迴到場景後在View菜單下麵，選擇New 3D Graphics Window，創建一個三維圖形；單擊3D Graphics工具欄上的View From／To，設置View選項為From positi0n to positi0n，並設置From positi0n和To positi0n均為Xichang，單擊OK按鈕。
（6）將鼠標點入三維圖形窗口，通過拖拉鼠標調整三維圖形的視角，調整齣適當的角度即可得到如圖3—7所示的圖形，圖中顯示瞭地麵站Xichan9的Body坐標軸和新建的發射坐標軸。由圖可見，顯示的兩個坐標軸與圖3—4和圖3—5定義的情況相同，說明創建的發射坐標軸是正確的。
5.添加運載火箭
運載火箭是本次仿真的關鍵組件，下麵將首先在場景中添加一個運載火箭。再利用創建好的外部文件設置運載火箭的飛行彈道和飛行姿態。
（1）從Object Catalog中選擇launchVehicle，並確定其Central Body forObject為Earth，單擊Insert按鈕將其插入到場景中，並將其改名為cz。
（2）打開Cz的Properties選項，在Basic—Traiectory頁麵，將Propa—gator選擇為StkExtemal，然後在下麵的Filename中選擇按照如圖3—2創建的外部星曆文件，單擊Apply按鈕後再單擊OK按鈕。
（3）在Basic—Attitude頁麵Preputed部分選中0verride Basic＆Target Pointing Attitude for specified times，在File部分選擇如圖3—3創建的外部姿態數據，單擊Apply按鈕後再單擊0K按鈕。這樣就完成瞭運載火箭的添加和設置。

序言

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這本書深入探討瞭STK（Systems Tool Kit）在航天任務仿真分析領域的核心應用價值與前沿技術。STK作為一款功能強大的綜閤性仿真軟件，其在航天領域的作用早已超越瞭單純的軌跡計算，而是成為任務設計、性能評估、風險識彆以及決策支持的關鍵工具。 本書將從以下幾個關鍵維度係統闡述STK的應用： 一、 航天任務全生命周期仿真分析 任務概念設計與可行性研究： 在任務初期，STK能夠協助工程師快速建立初步的航天器模型和任務場景，進行軌道參數的初步設計與優化，評估任務的可達性、覆蓋範圍、通信窗口等關鍵指標。例如，模擬地球觀測衛星的軌道設計，確定其對特定區域的成像頻率和時長；或者分析深空探測器的飛掠軌道，計算其抵達目標的時間和燃料消耗。 詳細設計與工程分析： 隨著任務的深入，STK可以進行更精細化的仿真。這包括詳細的軌道動力學仿真，考慮引力攝動、大氣阻力、太陽光壓等多種因素；姿態控製仿真，模擬航天器在軌道上的姿態機動和穩定；以及載荷仿真，例如天綫覆蓋分析，評估通信鏈路的可靠性；光學載荷的視場分析，確定其觀測範圍和避障情況。 任務規劃與操作： STK在任務規劃中扮演著至關重要的角色。它能夠模擬任務執行過程中的一係列操作，如軌道機動、載荷開關機、數據下傳等，並評估其成功率和資源消耗。例如，模擬國際空間站的軌道維持機動，確保其在預定軌道上穩定運行；或者規劃火星探測器的著陸過程，進行著陸點的選擇和下降軌道的仿真。 性能評估與驗證： 通過大量的仿真場景，STK能夠對任務的整體性能進行量化評估。這包括任務成功概率的分析，對可能齣現的故障和異常情況進行預案設計；以及對任務目標的達成度進行評估，例如衛星的有效載荷成像次數、探測器的科學觀測數據量等。 任務運行與態勢感知： 在任務運行階段，STK可以提供實時的任務態勢感知能力，監控航天器在軌狀態，預測潛在的軌道碰撞風險，並為地麵控製提供決策支持。例如，實時顯示在軌航天器的位置、速度和軌道參數，預測其未來軌跡，以及與地麵站的通信狀態。 二、 STK核心功能模塊及其在航天任務中的應用 本書將著重介紹STK的幾個核心功能模塊，並結閤實際案例進行深入剖析： 軌道力學與傳播（Orbit Propagation）： 詳細介紹STK中各種軌道傳播器（如數值傳播器、解析傳播器）的原理和選擇依據，以及如何考慮各種攝動因素（引力、大氣、光壓、相對論效應等）來精確模擬航天器在軌道的演化。重點分析在長周期任務、高精度軌道確定等場景下的應用。 視場與覆蓋分析（Field of View & Coverage Analysis）： 講解如何定義和分析航天器的視場，以及如何利用STK進行地麵站的覆蓋分析、特定區域的成像覆蓋分析、星敏感器的視場分析等。例如，如何設計通信衛星的星座以實現全球不間斷通信覆蓋；或者如何評估遙感衛星對特定地區進行重復觀測的能力。 通信鏈路分析（Communications Link Analysis）： 深入探討STK中通信鏈路的建模和分析。包括天綫類型、增益、指嚮、信道模型、乾擾分析等。重點分析如何通過鏈路分析來確保航天器與地麵站之間通信的可靠性，以及如何優化星座設計以滿足通信帶寬和時延的要求。 探測器與載荷仿真（Payload & Sensor Modeling）： 介紹如何根據實際載荷的參數在STK中建立仿真模型，模擬其工作特性。例如，模擬成像載荷的成像過程、光譜儀的觀測範圍、雷達的探測能力等，並與仿真軌道數據相結閤，生成仿真數據，為後續的圖像處理和數據分析提供基礎。 威脅分析與防禦（Threat Analysis & Defense）： 在軍事航天、空間態勢感知等領域，STK可以用於分析潛在的威脅，如彈道導彈的飛行軌跡、反衛星武器的攻擊可能路徑等，並評估防禦係統的響應能力。 編隊飛行與星座仿真（Formation Flying & Constellation Simulation）： 演示如何利用STK進行多航天器協同的仿真，包括編隊保持、相對軌道控製、星座協同觀測等。例如，模擬地球觀測衛星星座的協同工作，實現高分辨率、高時效性的區域觀測。 地形與地物交互（Terrain & Facility Modeling）： 介紹STK如何導入和使用數字高程模型（DEM）、三維地形模型以及自定義的三維設施模型，實現航天器與地麵環境的精確交互，例如，對陸地探測器進行著陸點地形分析，評估其安全性。 三、 進階應用與未來發展 高級腳本與插件開發： 講解如何利用STK的API接口，結閤VBA、C、Python等語言進行二次開發，實現更復雜的仿真需求，例如，自動化批量仿真、定製化分析工具開發等。 與其他仿真軟件的集成： 探討STK與其他專業仿真軟件（如結構動力學分析軟件、熱控分析軟件、任務規劃軟件等）的集成應用，構建更全麵的航天任務仿真分析平颱。 新興航天技術仿真： 展望STK在新型航天技術仿真中的應用，如低軌星座規劃、空間碎片監測與規避、月球與火星探測任務的詳細規劃、商業航天發射服務仿真等。 本書旨在為航天工程技術人員、科研人員以及對航天仿真分析感興趣的學生提供一份詳實、易懂的參考。通過深入學習本書內容，讀者將能夠熟練掌握STK的各項功能，並將其高效地應用於各種航天任務的仿真分析中，從而提升任務設計的科學性、可靠性，並為航天事業的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

從一個初次接觸STK的讀者的角度，我期待《STK在航天任務仿真分析中的應用》能夠提供一個清晰的學習路徑。這意味著，書籍應該從STK的基本概念、界麵布局、核心功能入手，循序漸進地引導讀者掌握軟件的操作。書中是否會提供一些詳細的軟件操作指南，例如如何創建新的場景、導入模型、設置仿真參數、以及解讀仿真結果？我希望書中能夠配備豐富的截圖和圖示，讓讀者能夠直觀地理解每一步的操作。 對於那些想要深入研究特定航天任務的讀者，例如衛星通信、導航定位、或者遙感應用，我希望書中能夠提供針對性的章節。每個章節都應詳細介紹該領域特有的仿真需求，以及STK如何滿足這些需求。例如，在衛星通信章節，是否會詳細講解如何仿真天綫覆蓋、信號衰減、以及多星組網下的通信鏈路？在導航定位章節，是否會討論如何利用STK分析GPS、北鬥等衛星導航係統的星座布局和定位精度？這種專業化的內容，能夠幫助不同背景的讀者找到自己最感興趣的部分，並從中獲得有價值的知識。

評分☆☆☆☆☆

對於一本名為《STK在航天任務仿真分析中的應用》的書籍，雖然我尚未實際閱讀，但僅憑書名，我腦海中便勾勒齣瞭一幅宏大而精密的圖景，足以激起我極大的閱讀興趣。首先，書名中的“STK”必然是指代Space Tool Kit（或類似名稱，我猜測），這是一款在航天領域享有盛譽的專業仿真分析軟件。它以其強大的可視化能力、豐富的航天模型庫以及高度的可定製性，成為無數航天工程師和研究人員不可或缺的工具。因此，我對這本書最直接的期待，便是它能深入淺齣地介紹STK軟件的核心功能，並具體展示如何在各種復雜的航天任務場景中運用這些功能。想象一下，這本書或許會從基礎的軌道動力學仿真開始，逐步深入到衛星星座的設計與優化、遙感任務的覆蓋分析、空間交匯對接的精細模擬，乃至深空探測任務的路徑規劃和風險評估。 我尤其期待書中能夠詳細闡述STK在數據分析和結果可視化方麵的強大之處。例如，在分析一個通信衛星星座時，它如何通過STK生成不同視角的3D模型，展示衛星的運行軌跡、信號覆蓋範圍、以及用戶終端與衛星之間的連接狀態？又或者，在進行遙感任務規劃時，STK如何幫助工程師精確計算衛星的過頂時間、成像區域，並分析不同軌道參數對數據采集效率的影響？書中的圖錶、動畫和報告生成功能，必定是解析復雜仿真結果的關鍵。我希望書中能夠提供一些真實的案例，展示如何利用STK生成高質量的報告，清晰地呈現仿真數據，從而為決策提供有力的依據。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對航天任務的細節充滿好奇的讀者，我對《STK在航天任務仿真分析中的應用》的期待，也包含瞭對其在具體任務類型上的詳盡解讀。比如，它會詳細分析地月轉移軌道仿真，涉及軌道設計、地月引力攝動、以及著陸點選擇的復雜計算嗎？又或者，在近地軌道衛星的星座管理中，它會展示如何利用STK進行軌道擁擠度的分析、碰撞風險的規避，以及頻率資源的協調嗎？我希望書中能涵蓋從低軌到高軌，從近地到深空的各類典型航天任務，並針對每一種任務，提供一套完整的STK仿真分析流程。 此外，我期待書中能夠深入探討STK的高級功能，例如其插件開發和API接口的使用。對於有一定編程基礎的讀者，這部分內容將極大地提升其利用STK解決定製化問題的能力。例如，如何通過編寫腳本，自動化執行重復性的仿真任務，或者開發自定義的分析工具，來滿足特定的工程需求？書中如果能提供一些實用的代碼示例和開發指南，無疑將為讀者打開一扇通往更深層次應用的大門。這種對開發者友好的內容，對於那些希望將STK融入更復雜工程體係的讀者來說，是極具價值的。

評分☆☆☆☆☆

我深信，《STK在航天任務仿真分析中的應用》這本書，將是一本能夠為我打開航天仿真分析大門的鑰匙，並且是一本能夠在我學習過程中不斷提供啓發和指導的寶貴財富。我期待它能夠提供一份詳盡的軟件操作指南，從安裝、配置到基本功能的掌握，都能麵麵俱到，讓我能夠快速上手。同時，我更期待它能提供一係列高質量的、貼近實際工程需求的仿真案例。例如，一個關於“行星際探測任務的軌道設計與軌跡優化”的案例，就能夠涵蓋軌道力學、引力輔助、以及燃料消耗等多個復雜要素，通過STK的強大功能，將這些抽象的概念具象化，並且能夠進行精細化的分析和驗證。 此外，我對書中關於“多任務協同仿真”和“係統級仿真”的論述尤為感興趣。在現代航天工程中，單個航天器的仿真已經無法滿足需求，需要將多個航天器、地麵站、甚至更廣泛的係統集成在一起進行協同仿真。我希望這本書能夠詳細介紹STK是如何支持這種復雜的係統級仿真，包括如何建立係統模型、定義係統間的交互關係、以及進行多體動力學和通信鏈路的聯閤仿真。這種對係統思維的培養，對於應對未來日益復雜的航天任務至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我設想《STK在航天任務仿真分析中的應用》這本書，會以一種循序漸進的方式，帶領讀者從零開始，逐步掌握STK軟件在航天任務仿真分析中的強大能力。從基礎的軌道繪製和可視化，到復雜的任務場景建模，再到高級的數據分析和結果解讀，每一個環節都應該清晰明瞭。我尤其期待書中能夠包含大量經過精心設計的圖例和實戰案例，這些案例最好能夠涵蓋不同類型的航天任務，例如地球觀測衛星的覆蓋分析、通信衛星星座的性能評估、以及深空探測器的軌道設計等。 我希望書中的案例分析能夠不僅僅停留在“如何做”，更能深入探討“為什麼這麼做”。也就是說，在介紹一個具體的仿真場景時，書中應該詳細闡述該場景背後所麵臨的工程挑戰，以及STK的哪些功能或模塊能夠有效地解決這些挑戰。例如，在分析一個遙感衛星的成像任務時，書中是否會詳細講解如何通過STK考慮地形影響、大氣效應，以及光照條件，從而精確計算實際成像的區域和質量？這種對問題本質的深入剖析，將使讀者不僅學會使用軟件，更能理解其背後的科學原理和工程邏輯。

評分☆☆☆☆☆

對於已經有一定STK使用經驗的讀者，我期待《STK在航天任務仿真分析中的應用》能夠提供更深層次的進階內容。這可能包括STK的插件開發、API接口的應用、與外部軟件的集成，以及高級分析技術的使用。例如，書中是否會介紹如何利用STK的C++ API或.NET API，開發自定義的仿真模塊，或者與其他工程軟件（如MATLAB、Python）進行數據交換和協同仿真？ 我也期待書中能夠探討STK在復雜任務中的應用，比如多體動力學仿真、軌道控製策略的優化、以及任務可靠性分析。例如，在設計空間站的對接任務時，如何利用STK進行精細的相對軌道和姿態控製仿真，以確保對接過程的安全性？在進行深空探測任務時，如何利用STK分析行星際軌道轉移的效率，以及探測器的入軌和著陸過程？書中對這些復雜問題的探討，能夠幫助讀者拓展STK的應用視野，並提升其解決復雜工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我尤其關注《STK在航天任務仿真分析中的應用》在案例的選取和深度的把握上。如果書中能呈現一些國傢級或國際級的重大航天工程的仿真案例，那將是極具吸引力的。比如，某個火星探測任務的軌道設計與著陸點分析，某個大型空間站的建造與運營模擬，又或者某個偵察衛星星座的覆蓋性能評估。書中的案例不僅要展示STK的應用，更要深入剖析每個案例背後的工程挑戰，以及STK是如何幫助工程師剋服這些挑戰的。 更進一步，我希望書中能夠對STK的仿真結果進行嚴謹的驗證和對比。在航天工程領域，仿真的準確性至關重要。書中能否介紹一些將STK仿真結果與實際觀測數據，或者與其他仿真工具進行對比分析的方法？通過對仿真精度的探討，不僅能夠增強讀者對STK可靠性的信心，也能幫助讀者理解在實際應用中需要注意的精度限製和潛在誤差來源。這種對仿真科學性的重視，對於培養嚴謹的科研態度和工程素養至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對航天領域充滿熱情的愛好者，我閱讀《STK在航天任務仿真分析中的應用》的另一個重要目的是希望能夠瞭解當前航天任務仿真分析的前沿發展和未來趨勢。這本書是否能夠反映最新的技術發展，例如人工智能在軌道優化和任務規劃中的應用，或者虛擬現實/增強現實在仿真可視化和人機交互方麵的潛力？ 我希望書中能夠提供一些關於STK未來發展方嚮的展望，以及它在下一代航天任務（如月球基地建設、火星移民、小行星采礦等）中的潛在應用。這些信息將有助於我更好地把握航天技術的發展脈絡，並為未來的學習和職業規劃提供指引。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀《STK在航天任務仿真分析中的應用》的過程中，我希望能夠學到不僅僅是軟件的使用技巧，更重要的是其中蘊含的航天任務仿真分析的理念和方法論。書名中的“應用”二字，暗示瞭其價值在於解決實際問題，而非僅僅是軟件功能展示。我期待書中能夠通過案例分析，闡述如何在項目初期進行任務需求分析，如何選擇閤適的仿真工具和方法，如何建立精確的仿真模型，如何進行仿真結果的驗證和評估，以及如何將仿真結果轉化為工程決策。 此外，對於日益重要的“數字孿生”概念，這本書是否能夠有所觸及？例如，在航天器設計和運營過程中，STK如何作為數字孿生平颱的核心組件，整閤來自設計、製造、測試和在軌運行等各個環節的數據，實現對航天器的全生命周期管理和預測性維護？書中對於STK在構建和應用數字孿生方麵的探討，將極大地提升其前沿性和實用性。

評分☆☆☆☆☆

我對《STK在航天任務仿真分析中的應用》的期待，還體現在其對實際工程問題的解決方案的側重。我設想這本書不僅僅是軟件功能的羅列，更是一種解決工程難題的思維導圖。例如，當麵臨衛星軌道衰減問題時，書中有沒有指導如何利用STK進行軌道保持策略的仿真，分析不同推進劑消耗與軌道壽命的關係？在設計高軌衛星時，如何考慮空間碎片碰撞的風險，並通過STK進行規避軌道設計？甚至，在執行載人航天任務時，如何利用STK模擬任務中的各種突發情況，如設備故障、通信中斷等，並評估應急預案的有效性？我希望書中能夠提供一係列具體的問題場景，然後詳細解釋如何運用STK的各個模塊和工具，一步步地求解這些問題。 我非常好奇這本書對於新概念、新技術的融閤程度。如今的航天任務越來越復雜，涉及的領域也越來越廣泛，比如人工智能在任務規劃中的應用，或者數字孿生技術在航天器全生命周期管理中的體現。這本書是否能夠引導讀者思考如何將STK與其他新興技術結閤，以提升仿真分析的智能化和自動化水平？例如，是否可以利用STK生成大量仿真數據，訓練機器學習模型，用於預測航天器的性能退化？或者，如何將STK的仿真結果與實際在軌數據進行比對，構建精確的數字孿生模型？這種跨領域的融閤，將極大地拓展STK的應用邊界，也正是我作為一名深度關注航天技術發展的讀者所期待的。