一、实验名称
遥感卫星近地圆轨道设计及仿真
二、实验要求
设计一个卫星用途为遥感卫星，要求卫星对福建省福州地区进行全天候观测，轨道选用低轨圆轨道，1天内至少要经过福州上空6次，轨道高度为272km，要求卫星模型具有合适大小。

三、实验步骤
1、双击桌面上的STK9图标，启动软件在弹出的warning窗口中，单击Continue Startup按钮，然后新建场景，单击Create a New Scenario；
2、在弹出的窗口中修改场景的名称name，同时设置仿真分析的起始时间为1 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG和终止时间2 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG，设置完成后点击ok按钮，然后我们即可在Object Browser （对象浏览器）中看到新建的场景Scenario1，如果自动跳出一个叫做“Insert STK Objects”的窗口；
3、在场景中填加卫星：在“Insert STK Objects”窗口的Scenario Objects下单击Satellite 图标，然后在右方的Select A Method下单击选中Insert Default图标，单击“Insert…”按钮，在“Object Browser”窗口添加了Satellite1图标，生成一颗卫星。

4、在卫星上填加敏感器：继续在“Insert STK Objects”窗口的Attached Objects下单击Sensor图标，然后在右方的Select A Method下单击选中Insert Default图标，单击“Insert…”按钮。

此时会弹出“Select Object”窗口，单击“OK”按钮，在在“Object Browser”窗口添加了Sensor1图标。

5、在场景中填加目标城市福州：继续在“Insert STK Objects”窗口的Scenario Objects 下单击Target图标，然后在右方的Select A Method下单击选中Select From City Database图标，单击“Insert…”按钮，会弹“Insert From City Database”窗口。

在City Name输入“Fuzhou”,单击“Search”按钮，选中下面出现的列表中Province列为Fujian的那一行，单击“Insert”按钮，单击“Close”按钮，在“Object Browser”窗口添加了Fuzhou图标，即在场景中添加了目标福州。

单击“Insert STK Objects”窗口中的“Close”按钮。

6、设置场景属性，单击三维图像窗口上任意一点，然后单击右键，在菜单中选中“Properties…”选项，会弹出“3D Graphics 1-Earth: Details”窗口，在窗口左侧单击“Details”选项，在Lat/Lon Lines栏下选中Show；然后选中Grids选项，在ECI Coordinates栏下选中Show，单击OK退出。

7、在“Object Browser”（对象浏览器）中选中Satellite1，单击右键，在弹出的菜单中选择Rename，将这颗卫星命名为LEO（低轨卫星）。

8、在“Object Browser”（对象浏览器）中选中Sensor1，单击右键，在弹出的菜单中选择Properties，弹出“Sensor1 : Basic Definition”窗口，将Cone Angle（锥角）设置为80度，单击OK退出。

9、确定轨道参数。

根据题目要求，可以将动画仿真时间设为24小时。

为了保证遥感卫星上照相机的分辨率，卫星轨道高度不能太高，一般在200—300千米之间，本题近地点高度和远地点高度均设为272km。

由于卫星轨道高度较低，为了保证卫星可以覆盖福州，轨道倾角应不小于20度，为了保证一天内卫星对福州的侦查次数，轨道倾角不能太大，一般在40度左右，本题选42.8度。

此外，也可通过改变升交点赤经（RAAN）和真近点角（True Anomaly）来调整卫星轨道。

10、在对象浏览器中选中LEO，单击右键，在弹出的菜单中选择Properties选项，打开“LEO：Basic Orbit”窗口。

选中窗口左边的Orbit，设置本题的卫星轨道参数如下表所示：
区域数值含义
Start Time 1 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG 仿真起始时间为2007-1-1，12时整
Stop Time 2 Jul 2007 12:00:00.000 UTCG 仿真结束时间为2013-1-2，4时整
Step Size 60 sec 动画仿真步长为1分钟
Apogee Altitude 272 km 轨道远地点高度为272千米
Perigee Altitude 272 km 轨道近地点高度为272千米Inclination 42.8 deg 轨道倾角为42.8度Argument of Perigee 0.0 deg 近地点角距为0度
RAAN 189.304 deg 升交点赤经为189.304度
True Anomaly 26.071deg 真近点角为26.071度
11、选中3D Graphics项下的Model选项，拖动Log Scale选项条调整卫星模型至合适大小，将Detail Thresholds下的选项都通过选项条调整到最大。

单击OK按钮，生成相应轨道。

单击动画播放按钮，即可观察卫星在二维和三维窗口中的运动情况，观察二维窗口，可发现一天内卫星有六次覆盖福州，满足题目要求。

12、在对象浏览器中选中Sensor1，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Access…”选项，在弹出的窗口中，在Associated Objects下选中Fuzhou，单击“Compute”按钮，完成运算。

再单击“Access…”按钮，生成Access Summary Report。

13、在对象浏览器中选中LEO，单击右键，在弹出的菜单中选择“Report & Graph Manager…”选项，在弹出的窗口右侧，单击选中第二个Classical Orbit Elements选项，单击“Generate…”按钮，生成LEO卫星运动过程中各参数的变化。

14、保存新建的场景，退出当前场景。

四、仿真结果与分析
㈠卫星飞行的动画仿真的图像如图一、图二所示：
图一 3D Graphics 1-Earth图
由三维窗口可以看出此轨道为圆轨道类型及轨道倾角
图二 2D Graphics 1-Earth图
由二维窗口可以看出卫星中星下点轨迹，可以看出覆盖福州。

㈡传感器总结报表（Access Summary Report）如图三所示：
图三卫星LEO-传感器—福州：测量数据报告
在生成的报表中可以清楚的看出，卫星一天内有九次可以监测到福州，符合实验要求。

㈢简要讨论卫星各参数对观测结果的影响
若传感器锥角不变，当轨道高度变大时，观测范围会增大，但信号会变模糊；若轨道高
度不变，当传感器锥角变大时，观测范围也会增大，但传感器工作性能会受到影响。

这两种
情况均对测量不利。

若轨道高度与传感器锥角均不变，当轨道倾角改变时，卫星的星下点轨
迹覆盖范围会随之改变，一天内观测福州的次数也会改变。

就本题而言，轨道倾角越小，卫
星星下点轨迹覆盖范围越大，一天内观测福州的次数越多。