實驗目的
本實驗的主要目的是要讓學生使用 STK(Satellite Tool Kit)衛星軌道預測軟 體,融合前面實驗的教學,建立一個實務的範例,一個以高雄市為例的地面追蹤 站,追蹤福爾摩沙二號低軌道衛星,包含一些基本功能,產生衛星資料庫、並建 立當時狀態的資訊報告,模擬衛星軌道路徑,建立圖像,與動態展示圖表。
實驗步驟
(1)地面追蹤站之基本設定
1.當軟體安裝完成之後首先要做的動作就是地面追蹤之位置設定,需要先開啟 STK 軟體,選擇 STKv6(如圖 4.3.96 所示),及可以看見 STK 的起始頁
(如圖 4.3.97 所示)。
圖二、啟動STK
圖4.3.96、開啟 STK 軟體圖示
2.一開始要先建立一個新的專案,在功能表上選擇 File New(如圖 4.3.98 所示)。
3.設定地面站的位址,點取 Object Browser 視窗,選取功能表上的 Insert New,
即會出現Object Catalog 頁面。
圖4.3.98、建立新的專案選項 圖4.3.97、STK 軟體起始頁面
4.在 Object Catalog 頁面中,選取 Facility,再點選 Insert,即可以在 Objext Browser 視窗中看見Facility 的選項。
5.在 Objext Browser 視窗中,點取 Factility1 接收站,按下滑鼠右鍵選取 Rename,
即可以更改名稱(因本地面站設在高雄,故以高雄市命名)(如圖 4.3.99 所示)。
7.再來需要設定地面站位置,在高雄市接收站上按下右鍵,選取 Properties Browser -> Basic -> Position,可以在 Latitude、Longitude 輸入經緯度,讓使用者可以很 方便的在衛星軌道追蹤之畫面上直接更改搜尋之衛星和地面追蹤站所在之位 置。
(2)地面站之時間設定
1.Object Browser 視 窗 內 , 在 Scenario1 上 按 下 滑 鼠 右 鍵 , 選 取 Properties Browser->Basic Time Period,可以設定起始時間,跟停止時間
(如圖 4.3.100 所示)。
圖4.3.99、建立新的地面站
(3)衛星之追蹤預測設定:
1.從功能表上選擇 Insert Satellite Form Database,將 Common Name 打勾,輸 入所需預測之衛星名稱(以福爾摩沙二號為例,輸入 ROC*)(如圖 4.3.101 所示),
點取Perform Search,在 Common Named 框架內選取 ROCSAT-2(如圖 4.3.102 所示),點取 OK,即可以在 Object Browser 裡面看到 ROCSAT-2 的選項,在右 圖也可以看見ROCSAT-2 的軌跡圖(如圖 4.3.103 所示)。
圖4.3.100、專案時間設定頁面
圖4.3.102、新增福爾摩沙衛星二號
圖4.3.103、福爾摩沙衛星二號軌跡圖
(4)Satellite Tool Kit 常用之功能與指令介紹:
在圖4.3.103 畫面中出現幾個常用之選項,我們將在下面做詳細之介紹。
1 追蹤時間的頻率
a. Reset : 更新系統時間的選項
b. Step in Reverse : 以一個步驟,一個步驟的方式去進行時間往往後數。
c. Reverse :設定時間往後數 d. Pause :時間停止
e. Start :時間開始
f. Step Forward :以一個步驟,一個步驟的方式去進行時間往前數。
g. Decrease Time Step :設定時間變慢 h. Increase Time Step :設定時間變快
使用者可以在畫面上更改觀測時間之快速前進或後退,可以讓使用者提前預知衛 星軌道之行進位置與瀏覽之前行進之軌跡。
2 衛星追蹤的資料
其中包括方位角(Azimuth)、仰角(Elevation)和地面追蹤站之高度,只需從 Object Browser 視窗上,選取 Facility1(此以高雄市為例),按下滑鼠右鍵,Facility Tools ->Access,在 Associated Objects 視窗內選擇 ROCSAT-2(此以福爾摩沙 2 號為例),再點取下面的 Compute,在 Reports 視窗內,點取 AER,即可以看見 衛星通過地面站的時間、水平角、仰角與高度(如圖 4.3.104 所示),設定完成之 後以便於衛星軌道追蹤軟體能正確的利用此項資訊來判斷每顆衛星對於地面 追蹤站之相對資料。
3 衛星資料的存檔
從 STK 衛星軌道追蹤軟體取得地面站相對於衛星的資料後,須將檔案輸 出,以便讓 MATRAL 做運算,可在功能列上選擇 File Export To CSV Format...,即可將 STK 的資料輸出。
4.衛星軌道資料更新
Satellite Tool Kit 需定期更新衛星之軌道資料,以便於準確的預測衛星之軌 跡。使用者可以在STK 功能列上選取 Insert Satellite From Database... ,然後 在選擇右上角的Online Update,再點取 Go Online 即可以線上更新資料(如圖 4.3.105 所示)。
圖4.3.105、線上更新衛星資料庫
Part IV:總結
十六、結果與討論:
本計劃之研究目的,在於強化本系相關的教學、研究設備,提昇本系師、生 在此重要方向的實務能力。本系所規劃之課程為先開設通訊相關基礎課程,讓初 次進入通訊領域的學生對於衛星通訊能有基本之認知,並熟悉低空軌道衛星運行 方式和特性。有了以上基本概念再配合衛星軌道追蹤軟體來模擬實際衛星運行的 方式與如何追蹤衛星。
計畫著重於STK (Satellite Tool Kit)軟體衛星軌道追蹤的功能,經過複雜的數 學算法,可以快速而準確地計算衛星在任意時刻的位置,指引用戶取得這方面的 資訊,透過衛星通訊工程教育課程的規劃、設計與發展,期能在未來帶動並可大 幅提昇我國在衛星科技的水準。