紫丁香卫星对地观测任务虚拟仿真实验

一、实验流程

第一步：浏览相关实验说明；

第二步：下载实验软件；

第三步：加入实验交流群；

第四步：运行软件，开始实验；

第五步：提交实验报告；

第六步：完成师生互动及实验评估。

二、紫丁香卫星认知实验

在线实验地址：https://sim.nerdlinux.com/

（1）首先在场景管理中, 建立或选择需要仿真的场景描述配置；构造场景的输入, 输出以及选择要用到的算法模块等。

（2）然后选择要观察的时间范围以及步长，进行仿真计算。(这一部需要仿真后台算法支持，目前线上的demo没有实际关联计算功能，所以不能实际启用计算)；

（3）仿真结束后，在结果评估里，即可看到各项评估结果。

三、对地面固定目标的观测虚拟仿真实验操作步骤

（1）运行软件双击satsim.exe 图标，运行虚拟仿真系统软件。

图1 虚拟仿真系统软件窗口

（2）【时间设置】点击菜单栏，设置—预设时间设置。

（3）【轨道设置】点击菜单栏，设置—预设轨道参数设置。

（4）【姿态设置】点击菜单栏，设置—姿态偏差设置，出现如所示的姿态偏差设置窗口，本例中我们将X方向偏差设为1°，Y方向偏差设为1°，Z方向偏差设为1°勾选调整波束时补偿姿态偏差项，点击确定按钮。

（5）【码盘设置】码盘设置包括码盘零位设置及码盘初始位置设置，点击菜单栏：设置—码盘零位设置，设置—码盘初始位置设置，将出现码盘零位设置窗口及码盘初始位置设置窗口。

本实验中，设置零位位置：A轴转0.2° B轴转0°，码盘初始位置设置为A轴 -1° B轴 -2°，点击确定。

（6）【定向码盘位置设置】点击菜单栏：设置—定向码盘位置设置，将出现码盘零位设置窗口及码盘初始位置设置窗口，本实验中设置A轴转 -1°，B轴转 -2°。点击确定。将出现如图2所示的跟踪模式设置窗口，在下拉菜单中选取运动模式为0.01°/s，点击确定，将出现码盘动作确认窗口，点击确定，将出现指令发送确认窗口做最终确认，点击确定。则码盘定向至设置位置。

图2 跟踪模式设置窗口

（7）【定向地理位置设置】点击菜单栏：设置—定向位置设置，将出定向地理位置设置窗口，设置定位至经度100° 纬度20°。点击确定，同定向码盘位置设置一样，也将出现跟踪模式设置窗口，码盘动作确认窗口，指令发送确认窗口，同定向码盘位置设置并分别点击确定，则码盘定位至设置地理位置。

（8）【波束特性设置】点击主菜单：设置—波束特性设置，将出现波束特性设置窗口，如图5所示，本实验中使用波束增益的特性，设置增益圈分别为1dB、3dB、10dB，并勾选指向可达区显示，波束覆盖圈轨迹，点击确定。

图3 波束特性设置窗口

（9）【跟踪固定目标设置】点击主菜单：设置—跟踪固定目标设置，将出现目标位置特性设置窗口，如图4所示，本实验中设置三个目标A、B、C，其经纬度分别为：经度 35°，纬度 12°，经度 25°，纬度20°，经度 45°，纬度20°权值都为1。勾选固定目标提醒设置，选择增益下降报警方式，报警范围设为3dB。选择交互指令提示方式，点击确定。

图4目标位置特性设置窗口

（10）【运行虚拟仿真实验】完成了上述设置后，点击主菜单：运行—开始，或是点击工具栏：按钮，开始运行目标跟踪模式下天线平台。

（11）【波束调整】仿真开始后，当目标点并不在当前波束增益圈范围之内时，将出现预警警报窗口，需要调整波束。点击确定，出现定向地理位置窗口，点击确定。

点击确定后，将依次出现前面提到的跟踪模式设置窗口，码盘动作确认和指令发送确认用于指导用户控制天线跟踪固定目标。分别点击确定，得到目标跟踪状态图。

图5 目标跟踪状态图

图6 指向点轨迹

（12）【调整波束指向】当目标指向点脱离了设置的3dB的阀值域时刻，会弹出提示窗口，提示目标即将超出波束范围，是否调整波束指向，需要调整的情况下，点击确定。点击确定后将依次出现前面提到的地理位置设置窗口，跟踪模式设置窗口，码盘动作确认窗口，指令发送确认窗口用于指导用户控制天线跟踪固定目标。

图7 预警警报窗口

图8 定向地理位置设置窗口

图9 跟踪模式窗口

分别点击确定后，则得到新的目标跟踪状态图。

图10 目标跟踪状态图

（13）【设置增益圈轨迹】增益圈轨迹可通过修改波束特性设置窗口中波束覆盖轨迹勾选项清除，使其不再显示。也可以通过点击主菜单：查看—显示历史轨迹选项使轨迹曲线不显示。或是通过点击主菜单：查看—清除历史轨迹选项使已有轨迹曲线不显示。但是这种设置下新出现的轨迹依然会存在。

(14)【数据输出】点击主菜单中数据输出选项，选择输出相关仿真实验数据。

四、对地面运动目标的观测虚拟仿真实验操作步骤

第一步，【运行软件】软件运行过程与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第二步，【时间设置】时间设置与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第三步，【轨道设置】在本实验中将轨道倾角修改为3°，及轨道存在3°的轨道倾角，其他使用默认设置。点击确定按钮。

第四步，【姿态设置】姿态设置与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第五步，【码盘设置】码盘设置与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第六步，【定向码盘位置设置】定向码盘位置设置与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第七步，【定向地理位置设置】定向地理位置设置与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第八步，【波束特性设置】波束特性设置与固定目标定位跟踪操作步骤相同。

第九步，【跟踪运动目标设置】点击主菜单：设置—跟踪固定目标设置，将出目标位置特性设置窗口（图11）。因为本实验将跟踪运动目标，故与固定目标设置无关，保存目标特性设置默认值不变，勾选运动目标轨迹加载项，将弹出如图14的窗口，选择config文件夹下轨迹文件TarTrack.txt,点击打开，加载运动目标轨迹到平台中去。勾选运动目标提醒设置，选择增益下降报警方式，报警范围设为3dB。如选择交互指令提示方式，则当运动目标脱离天线指向点阀值域的瞬时，将依次出现例一中提到的预警警报窗口、地理位置设置窗口、跟踪模式设置窗口、码盘动作确认窗口、指令发送确认窗口用于指导用户控制天线跟踪固定目标。鉴于上例我们选择了交互式指令提示方式，本实验中就先以自动指令模式为例，选择自动指令模式，点击确定。

图11 目标位置特性设置窗口

图12 轨迹文件加载窗口

如在加载轨迹文件时出现如图13所示的对话框，是因为轨迹文件TarTrack.txt中设置的时间在当前运行时刻之前，需要打开轨迹文件从新设置时间或是重置平台时间。

图13 轨迹文件时刻报警窗口

第十步，【运行虚拟仿真实验】完成了上述设置后，虚拟地图界面加载了如图16所示的绿色轨迹，且此时运动目标轨迹起点并不在天线指向点增益圈内。点击点击主菜单：查看—运行—开始，或是点击工具栏：按钮，开始运行目标跟踪模式下天线平台。

运行开始后，程序自动执行，首先，天线指向点定位到运行目标轨迹起始点，并保持跟踪起点，如图15图所示，而后，当运行到轨迹文件中设定其实时间后，天线指向点随运动目标沿轨迹一起运动，当目标即将脱离天线指向点阀值域时，并不需要人工交互，程序自动调整天线指向点使得在新的天线指向点位置，运动目标在天线指向点阀值域中（在运动目标即将脱离阀值域时刻，天线指向点瞬时调整到运动目标点），如图16所示，并持续保持调整，直至运动目标完成运动轨迹，如图17所示。