基于STK的通信卫星动态链路分析及仿真

北京科技大学课程设计报告学院：班级：学号：姓名：成绩：2016年12月28日基于STK太阳同步轨道设计与分析摘要：本课程设计训练，要求学生学习基于Satellite Tool Kit（以下简称STK）软件的轨道动力学仿真与设计的基本理论与方法，学会根据设计要求开展设计工作，并能联系实际深入掌握本专业的理论知识，从而使学生具备从事科学技术研究的基本技能。

关键词：STK 卫星轨道仿真卫星地面站引言：随着可视化技术在仿真中的广泛应用，对卫星的轨道和姿态控制仿真不仅要求仿真系统具有精确的模型和实验结果，还要求真实再现航天任务的全过程，因此有必要建立一个视景仿真系统，给设计人员和决策者以更直观更形象的理解。

STK(Satellite Tool Kit)是由美国Analytical Graphics公司开发的卫星仿真工具包，是航天工业领先的商业化分析软件，它可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，用于确定最佳解决方案。

不但具有强大的数据仿真功能，还具有三维模型编辑和三维可视化模块(STK／VO)，可以为STK和其它附加模块提供逼真的三维视景显示功能。

在STK中通过建立一定的场景并加入卫星的模型，通过设定该场景的参数，就能实现对卫星运行的二维和三维仿真视景。

虽然它有效的解决了三维视景显示问题，但是在卫星的运行过程中，如果需要对卫星实施变轨或者大角度姿态机动就需要将仿真停止，重新设定相关的参数，不能实现对整个视景系统的连续仿真运行。

软件介绍：STK提供分析引擎用于计算数据、并可显示多种形式的二维地图，显示卫星和其它对象如运载火箭、地面车辆、目标等。

STK的核心能力是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。

STK专业版扩展了STK的基本分析能力，增加了轨道预报算法、姿态定义、坐标类型和坐标系统、遥感器类型、高级的约束条件定义，以及卫星、城市、地面站和恒星数据库。

基于STK的通信卫星动态链路分析及仿真摘要本文将通过卫星通信链路应用仿真的示例，来介绍STK在通信卫星动态链路分析与应用方面的具体用法。

关键词STK；通信卫星；链路0 引言随着航空航天技术的迅速发展，太空已经成为国家战略利益拓展和维护国家安全的至关重要的战略领域。

对抗敌方军事通信卫星和相关的商用通信卫星，阻断战区内敌方的卫星通信链路，对于夺取战场信息控制权具有重要意义。

研究和分析卫星通信链路的特点，对于深入探寻太空信息领域的制胜之策，对未来的信息作战具有十分重要的意义[2]。

因此，本文建立不同卫星星座模型进行仿真，并设置和修改了参数，通过仿真比较不同的系统的覆盖特性，来模拟真实的运行环境和实验，以增大设计的自由度，节约成本。

因此，具有较强的理论研究意义和实际参考价值[3]。

1 通信卫星动态链路仿真STK为通信应用提供一个完整的通信卫星动态链路分析实用示例。

通信卫星链路仿真过程及参数设置：首先，建立通信卫星场景对象。

设置场景Basic类Animation属性页中的Time Period为60sec。

向场景中添加3个卫星对象：GEO1、GEO2和GEO3。

设置GEO1该属性RAAN为0deg。

GEO2该属性设置RAAN为120deg，GEO3则是240deg。

然后，向3个卫星对象各自添加一个发射机对象GEOTrans1、GEOTrans2和GEOTrans3。

双击GEOTrans1，设置发射机对象GEOTrans1的Basic类Definition 属性Type选中“Complex Source Transmitter”属性值。

单击“单波束天线”对话框中的“Details”按钮，将Beam width设置为12.5deg，选择Use Beam width复选框，并在Antenna文本中输入0.550。

GEOTrans2、GEOTrans3参数设置与GEOTrans1完全相同。

最后，向通信卫星场景中添加3个地面站对象：Washington、Beijing和Tokyo。

基于STK的海上卫星通信链路建模与仿真作者：徐曼睿张雅声来源：《现代信息科技》2022年第07期摘要：文章對海上远距离航行船只卫星通信链路连通性进行了研究，在理论分析卫星通信系统组成、天线和信道模型基础上，基于STK/Comm通信分析模块和软件集成的发射机和接收机模型、大气吸收模型、雨衰模型，完成链路参数设置，构建包括星间链路的卫星通信链路仿真环境，利用软件动态处理能力完成三维态势可视化显示，生成了详细海上卫星通信多跳链路性能报告，并对可能存在的干扰进行分析，为海上卫星通信链路的设计提供重要参考。

关键词：多跳通信链路;可视化仿真;STK中图分类号：TP391.9 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）07-0053-05Modeling and Simulation of Maritime Satellite Communication Links Based on STKXU Manrui， ZHANG Yasheng（Graduate School， Space Engineering University， Beijing 101416， China）Abstract： This paper studies the connectivity of satellite communication links for the maritime long-distance sailing ships. On the basis of theoretical analysis of satellite communication system composition， antenna and channel models， based on the STK/Comm communication analysis modules， software-integrated transmitter and receiver models， atmospheric absorption models and rain attenuation models， this paper completes the setting of the link parameters， builds a satellite communication link simulation environment including inter-satellite links， uses the software dynamic processing capability to complete the three-dimensional situational visualization display，and generates the detailed maritime satellite communication multi-hop link performance reports. And the possible existing interference is analyzed to provide an important reference for the design of maritime satellite communication links.Keywords： multi-hop communication link; visualization simulation; STK0 引言信息化的急速发展使海上作战任务面临节奏快、覆盖空间大、情况复杂的情况，对海上战场通信传输可靠性和时效性提出更高要求。

航天课程实验平台:基于STK的卫星总体任务分析与设计实验指导书2006.04.01前言实验背景随着我国航天事业的蓬勃发展，为了培养高层次的专业化航天人才,本学科拟建成航天类课程实验平台，并准备为研究生开设相关实验课程。

本平台是利用国际先进的STK软件进行二次开发而形成的，Satellite Tool Kit 即卫星工具包，是航天工业领先的商品化分析软件，它可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，确定最佳解决方案。

它支持航天任务周期的全过程，包括政策、概念、需求、设计、制造、测试、发射、运行和应用。

实验目的及任务该实验平台的建设目标是培养学生对飞行器设计理论与实验方法的掌握，对仿真实验的理解与操作，提高动手能力，为将来毕业走上工作岗位打下扎实的基础。

因此，本实验平台将成为航天类课程教学的一个重要内容。

本实验平台集教学与实验为一体，充分发挥学生的创造性，培养学生实际应用能力。

使学生能将所学的专业知识具体化、形象化、可视化，达到全方位立体化的教学效果。

实验组成实验平台主要由以下五个部分组成：1.太阳同步/回归轨道设计与分析2.地面站测控方案设计与分析3.地面目标覆盖特性分析4.卫星太阳电池阵光照特性分析5.卫星机动轨道的斯基与分析实验设备硬件：标配计算机一台，其它仿真设备若干软件：Windows XP操作系统，4.0版本以上STK软件实验1:太阳同步/回归轨道设计与分析1.1 实验目的●了解STK软件的一般功能●掌握STK软件的基本操作●学会如何建立新场景●学会如何创建设置新卫星1.2 实验步骤一．建立与设置场景在创建卫星之前，我们要学会如何建立基本场景(Scenario)。

1.启动STK，点击Scenario图标创建新场景，命名为1Scenario。

2.在对象浏览器窗口选中1Scenario，然后从Properties菜单中选择Basic也可以右键点击场景1Scenario，在弹出的快捷菜单中选择Basic。

南京信息工程大学遥控遥测技术题目：基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析姓名：学号：专业：电子信息工程院系：电子与信息工程学院指导老师：二0 年月日基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析摘要利用卫星仿真工具包STK，结合国外全球导航系统的技术经验和北斗卫星导航系统目前公布的技术资料，对北斗卫星导航系统的星座设计、定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。

STK逼真的图形显示使得北斗卫星导航系统的星座仿真具有良好的可视化效果，通过对定位精度的分析，结果表明北斗卫星导航系统是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。

所做工作为北斗卫星导航系统的建设与应用提供了一定的参考意义。

关键词：北斗卫星导航系统；卫星仿真工具包；星座设计；精度因子1 引言北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。

系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

目前，我国北斗卫星导航系统正处于星座组网建设阶段，根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力；2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

因此，对系统进行模拟仿真是我们开展后续工作的前提。

鉴于上述背景，本文借助国际著名的仿真分析平台Satellite Tool Kit(以下简称STK)对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性及定位精度等方面进行详细的仿真和分析。

2 星座设计及仿真目前世界主要卫星导航系统均采用Walk- er星座布局。

Walker星座由一组运行于相同轨道周期和倾角的圆轨道卫星组成，记为Walker T/P/F每个轨道上的卫星等间距均匀分布，各轨道面间的升交点经度间距也以相同角度平均分布，因此T（卫星数量）=s（同轨道面的卫星个数）×P（轨道面个数）。

技术论坛TECHNOLOGY FORUM中国航班CHINA FLIGHTS85基于STK的北斗卫星飞行轨迹仿真分析王浩 王运兴|陆军航空兵学院摘要：本文主要对STK 的北斗卫星飞行轨迹仿真情况进行简要阐述，首先是对STK 及其模块和北斗系统进行简要介绍，其次对STK 应用的相关数据进行说明，以及通过STK 所产生的卫星轨道数据的具体步骤。

通过对数据的分析从而希望为北斗卫星导航的研究提供有力帮助。

关键词：北斗卫星；STK；飞行轨迹随着社会的不断进步，科技的不断发展，高科技软件在航空航天等领域不断凸显出其重要的作用。

世界上第一个成熟的定位导航系统也就是GPS 的应用与普及，为我国卫星定位系统的发展提供了方向，随着我国初步建成的北斗卫星导航系统的面世，我国也在不断加快关于卫星仿真分析的研究。

这主要是利用飞行可视化仿真技术，来观察飞行器的飞行轨迹以及其他的任务状态，从而帮助我们更好的选择实施方案。

1 STK 及其模块简介STK 的全称是Satellite Tool Kit（卫星工具箱），是由美国Analytical Graphics 公司开发研制一款在航天工业领域最为先进的商业化分析软件。

STK 具有强大的功能，在现阶段是美国航空领域主要应用的软件，它支持航天任务周期的全过程，包括概念、需求。

设计、制造、测试、通信等研究领域，成为了业界比较有影响力的软件。

它的主要功能有分析能力、生成轨道、卫星数据库、可见性分析、遥感器分析等。

分析能力主要是通过传感数据，来对所接收、所看到的信息进行及时处理，并对数据进行分析，这里数据包括轨道预算、坐标类型和系统；它还有动画视觉效果，海陆空等任务的行动轨迹可以通过4D 动画效果进行展示效果，并可视实时监控；对于卫星的轨道可以进行预测，也可以设计性的轨道路线；太空遥测主要是通过对伟星管轨道的设计，然后对传感器进行姿态控制，并随时可以有影像结合。

2北斗导航定位系统我国现阶段自主研发出了北斗卫星导航系统，主要是由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成的。

卫星链路通信系统与SIMULINK仿真<上行链路）一、实验内容题目1题目内容：理解信源编码在数字通信系统中的作用，研究SCPC系统中PCM编码方式。

利用MATLAB/SIMULINK通信模块库提供的基本模块搭建、编写PCM信源编码/译码模块，完成语音信号的编码/译码过程。

通过参数设置，完成基本的运行调试，得到相关的运行结果，验证仿真过程的正确性。

1.实现框图图1PCM信源编码2.实验结果与分析图2接收端PCM 译码与发送端结果显示从图2我们可以看出，PCM 解调得到的信号和发送端信号是相同的频率，验证了PCM 调制的有效性和可靠性，但是解调得到的信号和原有信号相比出现了时延的情况，这也说明在通信过程中此类情况无避免。

题目2题目内容：了解SCPC 系统中信号调制/解调的实现机制。

利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写BPSK(QPSK>调制/解调模块，完成信号的调制/解调的过程，并输出调制/解调前后的星座图和频谱图。

1. 实现框图图3信号调制/解调过程2. 实验结果与分析Transmit Filter1Transmit Filter Modulator Baseband DemodulatorBaseband Discrete-TimeGenerator Channel图4发送地球站端QPSK调制后的星座图图5接收解调信号星座图从图4和图5中可以看出，信号经过调制解调并叠加噪声之后，接收信号的星座图出现了明显的抖动，出现了不同程度的相位模糊，在不同信噪比情况下，信噪比的值越大，星座图点的分布越集中，与发送端信号相比，误码率也越低，相反，信噪比越小，星座图点的分布越分散，误码率也越低。

题目3题目内容：掌握SCPC 系统中信道编码的实现过程，验证信道/译码在整个系统中的功能。

利用MATLAB/SIMULINK 通信模块库提供的基本模块搭建、编写信道卷积码编译/译码模块，在调制方式和相同信噪比条件下验证信道编码的性能，最后将发送信号与接收信号进行对比，计算误码率1.实现框图图6信道编译码模块2实验结果与分析通过实验结果我们知道，在相同信噪比情况下，卷积码编码方式得到的输出结果的误比特率在较低的水平，在引入高斯白噪声，利用QPSK 进行调制的情况下，接收信号与发送端信号相比，输出误比特率在10-4以下。

北京科技大学课程设计报告学院：班级：学号：姓名：成绩：2016年12月28日基于STK太阳同步轨道设计与分析摘要：本课程设计训练，要求学生学习基于Satellite Tool Kit（以下简称STK）软件的轨道动力学仿真与设计的基本理论与方法，学会根据设计要求开展设计工作，并能联系实际深入掌握本专业的理论知识，从而使学生具备从事科学技术研究的基本技能。

关键词：STK 卫星轨道仿真卫星地面站引言：随着可视化技术在仿真中的广泛应用，对卫星的轨道和姿态控制仿真不仅要求仿真系统具有精确的模型和实验结果，还要求真实再现航天任务的全过程，因此有必要建立一个视景仿真系统，给设计人员和决策者以更直观更形象的理解。

STK(Satellite Tool Kit)是由美国Analytical Graphics公司开发的卫星仿真工具包，是航天工业领先的商业化分析软件，它可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，用于确定最佳解决方案。

不但具有强大的数据仿真功能，还具有三维模型编辑和三维可视化模块(STK／VO)，可以为STK和其它附加模块提供逼真的三维视景显示功能。

在STK中通过建立一定的场景并加入卫星的模型，通过设定该场景的参数，就能实现对卫星运行的二维和三维仿真视景。

虽然它有效的解决了三维视景显示问题，但是在卫星的运行过程中，如果需要对卫星实施变轨或者大角度姿态机动就需要将仿真停止，重新设定相关的参数，不能实现对整个视景系统的连续仿真运行。

软件介绍：STK提供分析引擎用于计算数据、并可显示多种形式的二维地图，显示卫星和其它对象如运载火箭、地面车辆、目标等。

STK的核心能力是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。

STK专业版扩展了STK的基本分析能力，增加了轨道预报算法、姿态定义、坐标类型和坐标系统、遥感器类型、高级的约束条件定义，以及卫星、城市、地面站和恒星数据库。

基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析作者：王欣蕊来源：《企业科技与发展》2018年第03期【摘要】利用卫星仿真工具包STK，结合国外全球导航系统的技术经验和北斗卫星导航系统目前公布的技术资料，对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性、定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。

STK逼真的图形显示提高了北斗卫星导航系统中星座仿真的可视化成效，通过分析卫星可见性及定位精度，能够得出北斗卫星导航系统是一种区域定位性能较佳的卫星导航系统，它可以让用户体验到更为精确的定位导航服务。

【关键词】北斗卫星导航系统；卫星仿真工具包；星座设计；精度因子；卫星可见性【中图分类号】P228 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）03-0079-020 前言北斗卫星导航系统（Beidou navigation satellite，BDS），是我国自主研发的一款完全独立运行的全球卫星导航系统。

建成技术先进、开放兼容、自主独立且具有极高稳定性的全球覆盖的导航系统，进而形成卫星导航产业链，促使国家卫星导航产业保障、支持及推广体系的进一步完善，加快国民经济社会各行各业中卫星导航的普及，这是这一系统的建设总目标[1]。

现如今，我国BDS系统还处在建设星座组网的阶段，据系统建设所制定的规划，该系统于2012年左右就将完成对亚太地区导航、定位、授时等服务能力的覆盖；到了2020年，BDS 系统将实现全球覆盖。

为此，我们展开后续工作的一项重要前提就是对系统进行模拟仿真。

基于以上情况，本文通过运用著名仿真分析平台STK（全称Satellite Tool Kit）来详细地仿真与分析BDS系统的星座设计、卫星可见性与定位精度等。

1 星座设计及仿真现阶段，Walker星座是世界上卫星导航系统布局时常选用的。

Walker星座是圆形轨道，是由一组在相同轨道倾角与周期运行的圆轨道卫星组成，记作Walker T/P/F所有轨道上面的卫星等间距分布均匀，每个轨道面之间的升交点经度间距呈相同角度分布均匀，为此T=s乘以p，即同轨道面的卫星个数乘以轨道面个数=卫星数量。

STK飞行任务仿真及其在空地链路分析中的应用郭金亮【摘要】The flight simulation is an important mission for the flight route designing,flight mission planning,flight trainning and so on. The paper describes the method for the flight mission simulation with the specialization module STK/AMM (Satellite Tool Kit /Aircraft Mission Modeler)in the three-dimensional scene of STK and it is?elaborated the procedure to complete the flight mission planning and the flight track designing with it. Combing with the data analysis capability of STK,the paper completes the availability analysis of the communication link between airplane and the ground-station during the flight. The simulation method given in this paper is simpler and more flexible in the process designing than the conventional methods and it can realize the mission designing and the Air-Ground Link Analysis quickly.%飞行仿真是飞行航路设计，飞行任务规划以及飞行训练等项目中非常重要的一项任务。

基于STK的战场通信覆盖分析与仿真摘要远程远海战场通信覆盖信息传输问题一直以来是各军事大国关注的重点，本文利用小卫星覆盖范围广、灵活性好的优势，设计了一种战场区域通信覆盖方案。

通过构建区域信息支援系统，利用小卫星组成的中椭圆轨道星座，对目标区域进行均匀覆盖。

利用STK软件建立复杂仿真场景对该系统的覆盖性能、链路连接性能进行评估分析。

该系统可以实现作战飞机与作战指挥中心之间、战区终端之间、战区终端与作战指挥中心之间的高连通率。

关键词战场通信覆盖；STK；小卫星前言高度融合的信息化作战越来越受到各个军事强国的重视，自20世纪90年代以来，人们从美军新的战争手段中认识到强大信息战能力带来的一边倒优势，这极大地刺激了传统作战思想和各国的军事科技发展。

美军在远程远海作战过程中有足够的、各种各样的通信、侦察、气象等卫星时刻在遥远的太空为其提供服务，据不完全统计，美国拥有多达400颗以上的卫星，占了太空中所有卫星总数的二分之一[1]。

本文利用小卫星对目标区域进行通信覆盖，为远程远海作战打下基础。

1 现代小卫星技术现代小卫星以当代迅猛发展起来的微电子、微计算机、微机械、新材料和新工艺等高新技术为依托，急剧提高了卫星的“功能密度”，应用了新的设计概念和科学管理方法，具有重量轻、体积小、研制发射成本低、性能好、研制周期短、发射灵活、低轨运行等特点[2]。

若干颗小卫星以特定的形状飞行，组成小卫星星座，它们之间相互协同工作，相互联系，共同完成空间通信、导航和侦察等多种任务。

美国Analytical Graphics公司开发的STK卫星工具包软件，是航天工业领先的商品化分析软件。

STK可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，确定最佳解决方案。

通过STK软件的设计与仿真对本文中的小卫星战场通信覆盖系统设计进行分析处理，可以得到较为准确可靠的数据。

2 基于小卫星的战场通信覆盖系统体系结构本文设计了一种基于STK软件仿真设计的小卫星战场通信覆盖系统体系结构，在分析该系统体系结构的基础上设计了由小卫星组成的中轨椭圆星座，以实现对目标区域的全天连续覆盖。

基于STK的完整北斗卫星导航系统仿真分析基于STK的完整北斗卫星导航系统仿真分析[摘要]基于北斗卫星导航系统的空间信号接口控制文件提供的卫星轨道参数，利用STK软件建立完整的北斗卫星导航系统的星座。

分别模拟在北京、三亚、赫尔辛基、华盛顿、堪培拉建立地面站，分析完整的北斗系统在以上五个城市在可见卫星数、GDOP值和导航精度上的差异。

[关键字]北斗STK 全球卫星导航系统仿真0引言我国的北斗卫星导航系统（BDS）是继美国的GPS、俄罗斯的GLONASS 之后第三个进入正式商用服务的全球卫星导航系统，加上欧盟正在建设的GALILEO系统，构建了当前全球四大卫星导航系统的格局。

北斗卫星导航系统作为我国自主研制的卫星导航系统，历经二十年的发展，正在逐渐走向成熟。

2012年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室公布了北斗系统的空间信号接口控制文件，北斗系统开始正式为中国及周边地区提供导航、定位和授时服务，同时北斗系统还具有独有的短报文通信功能[1]。

北斗卫星导航系统的投入运行，使我国摆脱了对GPS系统的严重依赖，为国民经济建设和国防安全提供了又一有力的保障。

目前北斗卫星导航系统在轨工作的卫星有14颗，其中5颗地球静止轨道卫星（GEO）、5颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4颗中圆地球轨道（MEO）卫星[1]。

未来完整的北斗卫星将由35颗卫星组成，预计在2020年左右全面建成，届时可以为全球用户提供导航、定位、授时和短报文通信服务。

为了充分研究完整的北斗卫星导航系统在全球的导航性能，本文利用STK 软件的卫星模拟分析功能，根据已经公布的北斗导航卫星的轨道参数，对未来完整的北斗卫星导航系统进行仿真分析。

分别在我国的北京和三亚、芬兰首都赫尔辛基、美国华盛顿、澳大利亚堪培拉设置地面站。

这几个城市基本涵盖了地球上南北半球、东西半球以及高低纬度的地区，具有一定的代表性。

利用STK仿真的完整北斗卫星导航系统分别对上述地区的可见卫星数、GDOP（几何精度衰减因子）值和导航精度进行对比分析。