基于STK的空天飞行器全程航迹模拟仿真研究

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1、第46卷第2期2016年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．46No．2Mar．2016基于STK的空天飞行器全程航迹模拟仿真研究闵艳玲，熊智，邢丽，施丽娟，王洁，刘建业(南京航空航天大学导航研究中心，江苏南京210016)摘要：准确模拟空天飞行器的飞行航迹，是验证空天飞行器导航算法正确性、研究导航系统性能的重要前提和基础。为对空天飞行器的全程飞行航迹进行模拟仿真，提出了利用动力学软件设计出高可信度、高精度动态飞行航迹的方法。针对空天飞行器发射段、在轨段、灵活变轨段、高速再入段4个不同飞行阶段，分别使用了STK软件中的运栽火箭、卫星以及飞机

2、模型，并结合空天飞行器不同阶段的运动特性设置了模型的相关参数，实现了空天飞行器的全程分段航迹模拟。利用获得的STK数据报告对空天飞行器进行了惯性导航系统仿真。仿真验证结果表明，STK设计的航迹能有效满足导航系统的仿真要求。关键词：空天飞行器；航迹仿真；STK中图分类号：V448文献标识码：A文章编号：1671．654X(2016)02．0063．05SimulationResearchofAerospaceVehicle7STrajectoryBasedonSTKMINYah—ling，XIONGZhi，XINGLi，SHILi-jUS／I，WANGJie，LIUJian—ye(Navi

3、gationResearchCenter，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Accuratesimulationofaerospacevehicle’Strajectoryistheimportantpremiseandfoundationtoverifythecorrectnessofaerospacevehicle’Snavigationalgorithmandtheperformanceofnavigationsys·tern．Toconductthesimulati

4、onresearchofaerospacevehicle’Strajectory，amethodofusingSTKsoftwaretodesignatrajectoryofhighcredibilityandhiighprecisionisputforward．Aimingatlaunchperiod，on-or-bitperiod，maneuverperiodandhiish·speedreentryperiodofaerospacevehicle，respectivelyusingtherocket，satelliteandaircraftmodelsintheSTKsoftwar

5、e，andcombinedwiththeaerospacevehicle’Smove-mentcharacteristicsofdifferentperiods，therelatedparametersofthemodelsareset．Finally，aerospaceve-hicle’Strajectorysimulationisrealized．TheinertialnavigationsystemsimulationofaerospacevehicleiscarriedoutwithSTK’Sdatareport，whichverifiesthatSTK-basedtraject

6、orycansatisfytherequirementofthenavigationsimulationsystem．Keywords：aerospacevehicle；trajectorysimulation；STK引言鉴于空间技术和空间优势在未来战争中的重要地位，空天飞行器越来越受到世界各国的高度重视。不同于传统的航空、航天飞行器单任务、单工作模式特点，空天飞行器飞行任务多、飞行范围大、工作模式复杂，其从起飞到降落的整个飞行过程中，需要经历发射段、在轨段、灵活变轨段、高速再人段4个不同的飞行阶段[1。2J，这种复杂的运动特性无疑是对现有导航技术的巨大挑战。考虑到空天飞行器不同飞行阶段

7、下飞行特性存在较大差异，如何准确模拟空天飞行器不同阶段运动特性、实现空天飞行器动态飞行航迹输出是研究空天飞行器导航系统的前提和基础。传统的导航仿真航迹模拟方法，或将飞行航迹分为平飞、爬升、俯冲等阶段，并设置相应的姿态角速率和加速度，或将飞行航迹分解为直线和圆弧的组合。空天飞行器作为在空天内大范围运动的飞行器，传统的航迹设计方法一方面不符合空天飞行器本身的运动特性，另一方面忽略了空天环境对飞行器运动的影响。卫星工具包(Satellit