1、Satellite Tool Kit 培训教材 Satellite Tool Kit STK中国技术支持中心 北京宏宇航天技术应用公司 地址：北京海淀知春路82号，航天大厦0715室 电话：010-68745117 1 Satellite Tool Kit STK基本操作 用户界面 创建场景 场景对象 场景图形设置 文件管理 STK工具 报告 图表 动态显示 动态图表 可见性分析 STK专业版 高级分析功能 高经度轨道预报 长期轨道预报 卫星寿命计算 高分辨率地图和地形数据 链路与星座 连接模块 三维显示模块 工具条 鼠标运用 对象属性 工具 活动关节 模型开发环境 制作动画 课程内容 2 S
2、atellite Tool Kit STK用户界面 STK专业版 STK基本练习 STK工具练习 STK专业版练习 STK模块练习 3 Satellite Tool Kit STK 用户界面 4 对象、类、实例 STK用户界面 Application Class STK Scenario Class stkDemo Area Target Class* SearchArea Facility Class King of Prussia Planet Class Jupiter Star Class Alpha Centauri Target Class Iraq Satellite Class
3、* Shuttle Sensor Class FieldOfView Sensor Class Uplink Sensor Class Downlink 面向对象设计 分级组织结构 Scenario（场景）可包含的对象有卫星、飞机、船、车辆、运载、导弹、地面 站、行星、恒星、目标、区域目标以及遥感器、接收机、转发器、雷达等。 STK应用程序 场景 * 卫星是场景中可建立的6种运动对象之一 *区域目标仅在专业版中可用 5 类和实例 STK用户界面 Scenario Class StkDemo Area Target*FacilityPlanetStarTargetSatellite 场景类 *
4、卫星是场景中可建立的6种运动对象之一 *区域目标仅在专业版中可用 WhiteSands Baikonur Iraq YellowStone Park Mars Moon Sun RegulusAmazonl Calibration Tgt23 ERSI Sensor Class Track1 Uplink1 Sensor Class 10Deg MinElev Sensor Class SAR 6 浏览窗口 STK用户界面 分级对象浏览 彩色对象图标 6个菜单 Files Edit Properties Tools Windows Help 7 地图窗口 STK用户界面 多个地图窗口 多种投影
5、类型 5级地图细节 背景地图 全球特性 显示/关闭 经纬度网格 使用RWDB地图特征更新地 图显示细节，可以显示/关闭 。 8 选择对象 STK用户界面 触发按钮与复选开关 在对立的选项间切换 单选按钮 在一组项目中选择单项 功能菜单 点击按钮或下拉箭头 列表 选择多个项目 9 配置场景 STK用户界面 时间周期 开始、结束、周期 动画 开始 结束/循环时间 时间步长/X倍实时/实时 更新/高速 单位 距离、时间、日期、角度、 质量、功率、频率、短距离 单位、经度单位、纬度单位 数据库 默认数据库 地形 指定使用地形数据的区域 描述 短、详细 10 地面站定义 STK用户界面 位置类型 Geo
6、detic（测量）, Spherical （球形）, Cartesian（笛卡儿 ）, Cylindrical（圆柱）, Geocentric（地心） 纬度（-90至90） 经度（ -360至360） 海拔高度 地方时偏差 AzElMask（方位角/仰角遮罩） 以地形数据定义 指定高度调整 描述 11 STK运动对象 STK用户界面 6种运动对象 卫星 飞机、船、地面车辆 使用Great Arc预报器 使用路径点计算行程 运载 使用简单上升预报器 导弹 使用Ballistic弹道预报器 12 定义卫星 STK用户界面 Basic 基本属性 Orbit 轨道 Attitude 姿态 Pass B
7、reak 轨迹断点 Mass 质量 Description 描述 Graphic 图形 Attributes, Pass, Display Times, Contours Constraints 约束 Basic, Sun, Temporal, Advanced 13 定义卫星轨道 STK用户界面 轨道向导可快速定义各种类型的 卫星轨道 太阳同步，对地静止，重复 轨道，重复轨道太阳同步， 大椭圆轨道，临界倾角，临 界倾角太阳同步，圆轨道 可用的轨道预报法 二体，J2&J4，MSGP4， HPOP，LOP，外部文件 定义边界条件 输出星历 14 定义Great Arc运动对象 STK用户界面 航
8、迹 手工输入路径点或在地图 窗口点取 可选择Great Arc预报器或 使用外部文件 姿态 定向 图形 属性、显示时间 约束 基本、太阳、时间 仅飞机可用数种高级约束 15 定义运载火箭和导弹 STK用户界面 弹道 运载可选简单上升预报 器或外部文件 导弹弹道预报器或外部 文件 姿态 定向 图形 属性，显示时间，轮廓线 约束 基本，太阳，时间，高级 16 定义行星与恒星 STK用户界面 行星 通过JPL DE405、解析法， 或外部文件定义 恒星 通过位置、固有运动和量级 定义 赤经/赤纬 图形 属性 17 定义区域目标 STK用户界面 Boundary 边界 手工输入边界线点或在地 图窗口点
9、取 Centroid 质心 自动计算质心 测地、球形、笛卡儿、圆 柱、地心 图形 属性 约束 基本、时间 18 遥感器指向 STK用户界面 指向类型 Targeted 指向目标 Target Times-指向时间 Boresight Type 瞄准类 型-跟踪或固定 Orientation Method 定位法-Az- El, Quaternion, Euler Angles, YPR About Boresight- Rotating or Hold Level 19 动画显示场景 STK用户界面 直观显示基于时间的相互关系与作用 卫星沿地面轨迹移动 遥感器地面覆盖投影 动态分析场景 对象定
10、义须在动画时间周期内 打印 窗口 复制到 剪贴板 反向 步进 反向 动画 暂停 动画 重置 动画 播放 动画 正向 步进 减小 步长 增大 步长 放大 窗口 缩小 窗口 测量 距离 2:1 长宽比 地图 属性 地图 样式 20 对象可见性分析 STK用户界面 计算并显示可见周期和AER（方位 角、仰角、斜距）数据 显示可见视线 遥感器可视范围 对象约束 最小/最大方位角、仰角、斜距 、擦地高度、擦地角 光照条件约束 详细的报告和图表 21 生成报告 STK用户界面 预定义报告 星历数据、姿态数据、太阳角 度、可见性报告、AER报告、约 束数据 可调整时间周期 自定义报告内容 22 生成图表 S
11、TK用户界面 预定义图表 比较与分析不同数据元素 自定义图表 可选沿时间XY, XY, Interval区间 图, Polar极线图, Polar 90图表样 式 通过简单易懂得格式显示复杂数据 23 显示动态数据 STK用户界面 使用Dynamic Display （动态显示）和Strip Chart（动态图表）工具 与报告和图表相同的界面和功能 预定义样式 动画期间更新数据 24 数据库 STK用户界面 数据库类型/文件文件名 Satellite 主数据stkActiveTLE.sd 频率stkActiveTLE.fr 详细描述stlActiveTLE.wr 所有人/任务stkActive
12、TLE.om TLE双行数据stkActiveTLE.tce 一般描述stkActiveTLE.gd TLE（双行数据）无扩展名 数据库类型/文件文件名 City 主数据stkCityDb.cd 国家/城市stkCityDb.cc 一般描述stkCityDb.gd Facility 主数据stkFacility.fd 网络stkFacility.cc 一般描述stkFacility.gd 25 外部文件 STK用户界面 STK可以输入用户按适当文件格式生成的外部数据文件 外部文件必须按Keyword Groups关键词组以块格式排列 以BEGIN和组名称（如 BEGIN Attitude）开始
13、文件头 以END和组名称（如 END Attitude）在文件结尾 块信息由keywords关键词组成 keywords关键词（例，NumberOfAttitudePoints) Value数值（例，3） 关键词和数值组成关键词短语（例，NumberOfTorques 20） 26 外部文件 STK用户界面 外部文件格式举例： stk.v.4.2.1 BEGIN AzElMask NumberOfPoints 4 BEGIN AzElMaskData 1 0.000 4.552 2 1.000 4.635 3 2.000 4.717 4 3.000 4.798 END AzElMask 27
14、外部文件类型与扩展名 STK用户界面 外部文件类型扩展名 Attitude姿态.a Az-El方位角-仰角.aem Custom Sensor自定义遥感器.pattern Ephemeris星历.e Planetary Ephemeris 行星星历.pe Torque扭矩.tq Color Bitmap/Pixmap 彩色位图/象素图.bmp /.xpm Solar Flux太阳光压无扩展名 28 Satellite Tool Kit STK 专业版 29 STK专业版 STK专业版 高级分析功能 高精度轨道预报（HPOP） 长期轨道预报（LOP） 卫星寿命计算（Lifetime） 30 ST
15、K专业版 高级分析功能 高级分析功能 姿态仿真与指向 遥感器定义与约束 航天动力学 数据可视化 数据管理 31 STK专业版 HPOP高精度轨道预报 生成多种类型的卫星轨道数据 使用一整套高保真力学模型 JGM2提供目前已知的最高精度的力学模型 月球/太阳点质量重力影响使用美国海军天文台压缩星 历预报太阳和月球的位置 大气阻力模型使用1960 Jacchia、 1971 Jacchia、 Jacchia Roberts、1976 Standard或Harris Priester阻力模 型计算大气阻力密度 太阳光压定义对象为反射球体或黑体 可以处理圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道 、双曲线轨道 距离
16、从地球表面直到月球 计算考虑了大多数可预测的地球运动 春分/秋分点进动、地球章动、周日的旋转、质心位移 计算主要天文时间系统间差异 计算UTC、TAI和TDT差异 32 STK专业版 LOP长期轨道预报 精确预报数月或数年之后的卫星轨道 应用领域： 长期任务设计 燃料预算 有效期研究 使用变化参数接近法 综合分析导出运动方程，计算轨道摄动的平均影响 允许大的、多重轨道时间步长，在高保真计算轨道 参数时显著改善了计算速度 考虑大气阻力和地球扁率 使用1976标准大气阻力模型计算阻力影响 考虑地球扁率影响（通过J21） 考虑等轴谐波的谐振影响，太阳和月球重力以及太 阳光压 基于NASA喷气推进实验
17、室（JPL）开发的算法 33 STK专业版 Lifetime卫星寿命计算 用于评估： 卫星轨道保持时间 轨道衰退日期 卫星运行总寿命 衰退轨道运行圈数 计算大气阻力影响 快速计算并生成结果 计算考虑太阳和月球引力场 和太阳光压 34 Satellite Tool Kit STK 练习 35 STK练习 STK练习 STK基本练习 生成卫星轨道 输入卫星及星历数据（MSGP4 & TLE） 太阳同步轨道 使用遥感器 STK工具练习 生成报告 生成图表 计算可见性 Walker星座 36 STK练习 STK练习 STK专业版练习 使用高级分析功能 阻力问题 使用Lifetime卫星寿命计算工具 使
18、用LOP长期轨道预报器 使用高分辨率地图和三维地形数据 STK模块练习 Chains链路模块：链路与星座 Chains链路模块：分析通信卫星星座 Connect连接模块：连接 VO三维显示模块：STK/VO工具 37 Satellite Tool Kit STK 基本练习 38 Satellite Tool Kit STK基本练习 生成卫星轨道 输入卫星及星历数据（MSGP4 & TLE） 太阳同步轨道 使用遥感器 39 STK基本练习 STK练习：生成卫星轨道 目标： 建立一颗低轨卫星low-Earth orbit (LEO) 建立一颗中轨卫星medium-Earth orbit (MEO)
19、 建立一颗大椭圆轨道卫星highly elliptical orbit (HEO) 建立一颗地球同步轨道卫星 geosynchronous orbit (GEO) 观察不同类型轨道的差异 40 STK基本练习1：生成卫星轨道 练习目的 目的： 在这个练习当中将学习应用六个轨道参数确定卫星轨道的 大小、形状、轨道方位及卫星在轨道上的位置。这六个轨 道参数可分为三类： 两个轨道参数确定轨道大小和形状 三个轨道参数确定轨道的方位 一个参数确定卫星在轨道上的位置 41 轨道大小和形状参数 轨道大小和形状参数： 这两个参数是相互关联的，第一个参数定义之后第二个参 数也被确定。 第一个参数第二个参数 se
20、mimajor axis 半长轴Eccentricity 偏心率 apogee radius 远地点半径perigee radius 近地点半径 apogee altitude 远地点高度perigee altitude 近地点高度 Period 回归周期Eccentricity 偏心率 mean motion每日轨道圈数Eccentricity 偏心率 STK基本练习1：生成卫星轨道 42 决定轨道大小和形状的参数 远地点半径 远地点高度 远地点 椭圆圆心 半长轴 近地点半径 近地点高度 近地点 如果偏心率为0，地球将位于轨道的圆心 轨道大小和形状参数 STK基本练习1：生成卫星轨道 43
21、位置参数 (3 个) 确定轨道大小和形状后，须确定轨道平面的位置，以下三个 参数与轨道位置有关： Inclination 轨道倾角（轨道平面与赤道平面夹角） right ascension or longitude of the ascending node （RAAN ） 升交点赤经（赤道平面春分点向右与升交点夹角） argument of perigee 近地点幅角（升交点与近地点夹角） 轨道位置参数 STK基本练习1：生成卫星轨道 44 Inclination 轨道倾角（轨道平面与赤道平面夹角） right ascension or longitude of the ascending
22、node （RAAN） 升交点赤经（赤道平面春分点向右与升交点夹角） argument of perigee 近地点幅角（升交点与近地点夹角） 倾角升交点赤经 位置参数： 轨道位置参数 STK基本练习1：生成卫星轨道 近地点幅角 45 卫星位置参数 (1 个) 参数说明 True Anomaly*真近点角（近地点- 地心-卫星当前位置夹角） Mean Anomaly*平近点角 Eccentric Anomaly偏近地点角 Argument of Latitude升交角距 Time Past Ascending Node 过升交点时间 Time Past Perigee过近地点时间 卫星位置参数
23、 STK基本练习1：生成卫星轨道 46 如何输入轨道参数 如何输入轨道参数: 在卫星BASIC属性Orbit 栏中设置卫星的六个轨道参数。 6个经典 轨道参数 STK基本练习1：生成卫星轨道 47 如何输入轨道参数 轨道大小和形状 轨道位置 卫星位置 STK基本练习1：生成卫星轨道 48 建立一颗低轨卫星 步骤: 建立一颗低轨卫星 Low-Earth Orbit (LEO) 1.在STK浏览窗口左侧，单击Satellite按钮。如果轨道生成向导Orbit Wizard 出现，单击Cancel取消。将这颗卫星命名为LEO。 2.在浏览窗口中选中LEO satellite ，单击右键，在弹出菜单中
24、选择Basic属性。 3.在Orbit栏，设置如下参数： STK基本练习1：生成卫星轨道 49 建立一颗低轨卫星 在Orbit栏，设置如下参数： 区域值 Start Time1 Jan 2001 00:00:00.00 Stop Time2 Jan 2001 00:00:00.00 Step Size1 minute PropagatorJ4 Orbit Epoch1 Jan 2001 00:00:00.00 Coordinate TypeClassical Coordinate SystemJ2000 Period90 minutes Eccentricity0.0 Inclination2
25、8.5 deg Argument of Perigee0.0 deg RAAN0.0 deg True Anomaly0.0 deg 注释: 单击Semimajor Axis右侧的下拉地址1作为PTN VRRP虚拟地址，2、3 分配给主备PTN， 4以后分给无线设备或EPC设备 n对于PTN L3方案，核心层PTN设备的IP地址需要与eNodeB和EPC网元进行统 一规划。 第 18 页 目录 LTE RAN承载技术方案 2 LTE承载需求3 1 承载网规划方案 3 承载网建设方案 4 第 19 页 组网方案 城域传送网按照骨干层、汇聚层、接 入层的三层组网结构建设网络架构体 系，实现GSM/
26、TD-SCDMA与TD- LTE的统一承载。 对于LTE网络，基站电路回传至核心节 点后，需通过L3网络（L3 PTN或CE路 由器）与核心网节点相连；对于TD- SCDMA/GSM网络，基站电路回传至 核心节点后，可直接与RNC/BSC相连 。 一承网城域网 架构 RNC/BSC 第 20 页 网络保护方案 S-GWMME Node B Node BNode B Node B 主用CE备用CE 核心环 L2 接入环 L2 PTN VRRP心跳报文 VRRP/FRR VRRP LSP 1：1 无保护 PTN+CE S-GWMME Node B Node BNode B Node B 核心环 L
27、3 接入环 L2 PTN VRRP、 FRR LSP 1：1 、FRR 无保护 LSP 1：1 / VRRP PTN支持L3功能 第 21 页 Qos设置 n LTE承载网（PTN网络）将采用带宽收敛和统计复用功能，因此必须引入QoS 功能。传输网边缘节点根据DSCP值映射到PTN的EXP字节，各节点根据EXP 优先级提供QoS。 n 在PTN系统的带宽配置中，CIR必须满足信令、时钟、网管、语音及流媒体业 务（GBR业务）的带宽需求，并适当预留带宽满足普通数据业务的带宽需求。 PIR则可以设置为LTE系统的最大峰值带宽。 QCI 业务类别DSCP值EXP 业务类型 备注 5-567信令 -4
28、861588，网管 1EF465语音业务 2,3,4,7AF41344流媒体业务 AF31263 预留 AF21182 预留 AF11101 预留 6,8,9BE00普通数据业务 第 22 页 跨地市组网 n由于SGW和MME可能集中设置或分布在几个地市，S1接口会产生跨地市的流 量。 n目前有以下两个解决方案。 方案一：PTN直连 MMESAE-GW PTN OTN通道 PTN eNodeB城市B PTN eNodeB城市C 城市A 方案二：IP承载网互连 MMESAE-GW IP 承载网 PTN eNodeB城市B PTN eNodeB城市C 城市A CE AR/BR BRBR CE CE
29、 第 23 页 跨地市组网 n方案比较 项目方案一：PTN直接方案二：IP承载网互连 IP地址省内自行规划 需要IP承载网专门配置VPN，并统一规划和分配 IP地址资源 IP承载网资 源占用 无需占用IP承载网的资源 1、有可能需新建CE，并增加对AR接口资源的占 用 2、IP承载网的传输带宽需扩容 传输资源占 用 需配置专用的OTN通道连接PTN，带 宽需求与少于方案二 可共用IP承载网的传输资源，但是IP承载网目前 采用“轻载”的设计理念，承载LTE流量后，IP承载 网还需再预留更多的传输资源 网络结构 清晰、简单；业务网直接承载在具备 IP功能的传输网上 跨本地网的业务流多经过了CE、AR、BR的转接 对IP承载网“ 话音”业务的 影响 网络分离，无影响 IP承载网承载的”固定速率”话音业务是否会受到“ 可变速率”的LTE数据业务的挤占还要进行研究试 验 安全性封闭的网络，安全性较高IP承载网，安全性较高 第 24 页 谢 谢！ 第 25 页
