基于labview和stk的卫星姿轨控地面验证系统三维动画显示_叶周

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1、第34卷第4期遥测遥控Vol．34，№．42013年7月JournalofTelemetry，TrackingandCommandJuly2013基于LabVIEW和STK的卫星姿轨控地面验证系统三维动画显示1，2，31，2，31，2，31，2叶周，颜艳腾，尚琳，张锐(1中科院上海微系统与信息技术研究所上海2000502上海微小卫星工程中心上海2012033中国科学院研究生院北京100049)摘要:针对建立卫星姿轨控动力学半物理仿真系统的需求，提出一种卫星姿轨控地

2、面验证系统的三维动画显示平台设计方法。方法采用卫星工具软件(STK)作为计算显示平台，以LabVIEW作为控制平台，通过LabVIEW的ActiveX容器创建STK的GlobeControl和MapControl对象，建立通信连接，实现LabVIEW与STK的交互。实验结果表明，平台能够实时设置并动态显示卫星的姿轨变化，验证卫星的姿轨运行状态。关键词:LabVIEW;卫星工具软件(STK);ActiveX技术;Connect模块+．2文献标识码:A文章编号:CN11-1780(2013)04-0028-05中图分类号:TN927前言卫星研制的高投入、高风

3、险及空间运行的特殊性，决定了从卫星型号的可行性论证到最后正样的形［1］成必须进行大量的地面仿真及验证工作，确保设计的正确性和可靠性。为了降低开发难度、缩短开发周期，近年来提出半物理仿真的概念。采用半物理仿真技术，在条件允许的情况下尽可能在仿真系统中接入实物，以取代相应部分的数学模型，该方式既解决了数字仿真偏离实际情况太远的问题，也消除了实物仿真难度大、成本高的缺点，成为仿真研究的热点。建立卫星姿轨控半物理仿真系统是卫星进行地面仿真试验验证的重要环节，该系统由姿轨动力学模型、星上单机模型以及星载计算机模型组成。在姿轨动力学仿真机中产生卫星的姿态与轨道数据，

4、从而确定卫星的整体运行状态。卫星姿轨控地面验证系统三维动画显示平台的功能就是可视化地实时显示卫星的在轨运行状态，以便决策者第一时间直观地进行实时监测。而这一数据到动画的转换过程需借助于专业的卫星可视化分析软件STK。文献［2］中GPS应用仿真演示系统的接收机应用平台部分，通过使［2］用STK/Connect模块与STK交互，来获取卫星场景中接收机定位解算时所需的GPS卫星位置等信息，而未涉及如何设置卫星轨道。文献［3］的轨道预报可视化仿真应用也缺乏根据轨道运行参数实时设置卫［3］星轨道的功能。本文平台不仅可以获取卫星姿态轨道运行参数，而且可以初始化轨道参

5、数和运行参数，并根据动力学仿真机提供的姿轨数据实时设置卫星的姿态和轨道运行状态。卫星工具软件STK(SatelliteToolKit)是航天领域中先进的系统分析软件，由美国分析图形有限公司(AGI)研制，用于分析复杂的航天、航空、陆地及海洋任务。它可提供逼真的二维、三维可视化动态场景以及精确的图表、报告等多种分析结果，支持卫星寿命的全过程，在航天飞行任务的系统分析、设计制造、测试发射以及在轨运行等各个环节中都有广泛的应用，对于军事卫星的战场监督、覆盖分析、打击效果评［4］估等方面同样具有极大的应用潜力。但STK软件自成体系，不能通过编程完成项目所需的额外

6、功能，并且软件界面不友好，无法在一个应用程序上集成实现所有需求。但是STK为第三方应用程序提供了一种与STK交互的功能模块STK/Connect，应用程序和STK工作于客户端/服务器模式。STK/Connect允许收稿日期:2013-01-24收修改稿日期:2013-03-23第34卷第4期叶周等，基于LabVIEW和STK的卫星姿轨控地面验证系统三维动画显示·29·打开MicrosoftCOM或者TCP/IP到STK的连接，发送STK/Connect指令，接收STK的数据，完成后关闭连接。STK/Connect还提供消息功能，以用户定义的方式来输出错误

7、和诊断信息。实验室虚拟仪器工作平台LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是美国NI(NationalInstrument)公司推出的一种基于图形化编程语言G语言(GraphicsLanguage)的虚拟仪器软件开［5］发工具，它在工业界、学术界和研究实验室得到广泛使用，被认为是标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW具有强大的外部接口能力，能够通过使用系统交换模型(SystemExecVI)实现跨平台程序调用。本文针对STK的不足，依托卫星姿轨控地面验证系统，利用LabVIEW

8、调用STK的ActiveX控件执行STK/Connect模块功能，设计一套基于L