基于STK的通信卫星动态链路分析及仿真

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。

双击地面站对象Washington，设置2D Graphics类Color为白色。

然后按照相同的方法，将地面站对象Beijing和Tokyo的颜色属性都设置为白色。

通过向地面站对象Washington、Beijing和Tokyo添加一个接收机对象
WReceiver、BReceiver和TReceiver。

在对象浏览器中双击WReceiver接收机对象，设置其Basic类Definition属性Type选“Medium Receiver”属性值。

在场景中添加两个卫星星座对象：Cons1和Cons2。

同时添加3个链路对象：Chain1、Chain2和Chain3。

可以看出，与星座对象的基础定义属性设置一样，这里也可通过两种对象添加方法建立链路。

在对象浏览器中右击发射机对象“GEO Trans”，选择弹出菜单中的“Transmitter Tools”?“Access”命令，打开“GEOTrans1对象访问设置”对话框设置参数。

在“Associated Objects”（关联对象）列表框中选择接收机对象“WReceiver”，然后单击“Compute”按钮，在发射机和接收机之间建立访问联系。

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

此时观察STK的三维和二维显示场景，即可看到STK已为发射机对象和接收机对象建立了连接关系。

至此，一个完整的通信卫星链路仿真应用示例就建立完成了。

2仿真结果演示及分析
运行通信卫星场景，观察STK二维视窗和三维中的仿真运行效果如图1、图2所示。

从图中我们可以看出三颗卫星和三个地面站相互关联，利用链路分析模块，即可突破只能进行两点间分析的局限，而是可以真正进入立体仿真环境进行分析，大幅度提高分析工作的效率。

不仅如此，向场景中分别加入了链路对象和星座对象，Cons1和Cons2星座作用主要是用来分别提供卫星和地面站对象的集合。

而Chain1、Chain2和Chain3主要是联系卫星GEO1、GEO2和GEO3以及地面站Washington、Beijing和Tokyo与星座Cons1、Cons2对象之间的关系。

同时，我们容易从图中看出，发射机GEOTrans1、GEOTrans2和GEOTrans3接收机与接收机WReceiver 、BReceiver 和TReceiver之间分别建立了连接关系[4]。

4结论
利用STK的链路分析和通信分析模块对设计方案进行仿真、验证和演示，可以方便、快捷地分析所设计的具有通信卫星动态链路是否满足任务要求，并提供了可靠的仿真数据和形象、直观的结果演示，为卫星通信应用功能设计需求提供了一种比较便捷的方法[5]。

此外，本文还进行了基于STK的通信卫星动态链路方案设计和仿真分析，分析了如何设置卫星、地面站参数以及如何利用链路分析建立一系列关联完成既定任务需求等两部分内容。

STK是一款高效快捷的航空仿真应用软件，应进一步开发应用STK的各项功能，进行卫星通信链路对抗的深入分析研究。

参考文献
[1]郝亮，冯永新.基于STK的轨道机动视景仿真技术研究[J].
沈阳理工大学学报，2009，2（1）：57-61.
[2]秦大国，陈星.STK及其在卫星组网仿真演示中的应用研究[J].沈阳理工大学学报，2009，2（1）：57-61.
[3]丁溯泉，张波，刘世勇.STK在航天任务仿真分析中的应用[M]. 北京：国防工业出版社，2011：1-3。

[4]杨颖，王琦.STK在计算机仿真中的应用[M].北京：国防工业出版社，2005：103-120。

[5]王俊辉，陈鲸.现代小卫星轨道设计与组网技术[J].电信技术研究，2003，1：16-22.。