【STK】手把手教你利用STK进行关联分析仿真01-STK/CAT模块介绍
关联分析工具（Conjunction Analysis Tool, CAT）主要用于航天发射或卫星运行过程中分析目标间的接近情况。该工具通过集成STK模块，能够分析卫星与其他物体的接近可能性，并提供详细的接近时段、最小距离等信息。用户需通过菜单或对象浏览器选择目标后启动分析，系统会自动筛选过期TLE、远近地点、轨道交线及时间等预筛选条件，确保计算的准确性。分析结果可生成报告，帮助用户了解目标间的接近情况。
该分析工具用于评估航天器在发射或运行过程中与其它目标的接近情况，关联分析涵盖以下几个方面：首先，识别所有可能的接近事件；其次，评估这些事件的风险等级；最后，制定相应的规避策略。
- 接近分析系统 CAT
- 高级接近分析系统 AdvCAT
- 激光接近分析系统 LaserCAT
- 发射窗口分析系统 Launch Window Analysis
今天主要介绍接近分析工具CAT
接近分析工具CAT
Close Approach Tool（CAT）是一个与STK无缝集成的模块，它具备分析和评估太空环境中卫星与其他物体接近可能性的功能。卫星接近分析已成为任务规划中的重要考量。该工具基于最小范围阈值，对包含数千个目标项的STK卫星数据库进行遍历，评估其与关注目标之间的接近情况。
接近分析界面
首先，通过菜单栏或对象浏览器，选择需要进行接近分析的对象，包括卫星、导弹或运载火箭；然后，在下拉菜单中选择Close Approach后，即可打开接近分析工具。
需要注意的是，由于从数据库中推演出来的星历随着时间的推移而精确度逐渐降低，因此在进行接近分析时，系统不会处理超过指定时间30天后的数据。随后，在对象浏览器中，我们随机新建一个卫星satellite1。随后，在对象浏览器中，我们选定卫星satellite1，右键点击，随后在弹出的菜单中选择Close Approach。
接近时段分析
接近分析的起始和结束时间默认基于场景时间设置。当修改起始时间时，结束时间会相应调整。例如，起始时间为1997年1月1日00:00:00，结束时间为同一天的01:00:00。若将起始时间更改为1997年1月1日02:00:00，则系统会自动调整结束时间为1997年1月1日03:00:00。若结束时间超出目标范围，系统会自动修正结束时间，使其与目标范围一致。
需要注意的是：不能把开始时间、结束时间设置到卫星的星历表之外。
接近分析门限
在Max Range框中设置一个最大范围值，用于限定该接近分析对象和其他对象之间的安全范围，以确保它们之间的距离不超过该范围。
需要注意的是，此功能在对接近分析对象设定最大距离限制值之后就会生效。它的作用相当于以接近分析对象为中心设立一个球体，这个球体的半径就是设定的最大距离。
当接近分析工具检测到球内存在进入的物体时，该系统将显示该对象，并记录其进入时间。
需要注意的是，除了在分析对象上进行最大距离限制配置外，接近分析工具会去除此物体上的其他限制。
接近分析高级选项
通过点击"Advanced"按钮，可以指定卫星数据库，并设置其他限制和图形设置选项。该工具默认会搜索stkALLTLE卫星数据库；此外，用户还可以通过输入数据库文件名和文件路径，或者通过...按钮浏览数据库文件。
Cross Reference 用于对比两行根数TLE与卫星数据库文件中的相关信息。当接近分析工具在tce文件中识别出接近的物体时，系统会查阅sd文件中的相关信息。如果存在接近对象且已准备'Add Conjuncting Satellites'选项，则该卫星将以通用名称加入到场景中，并将相关信息记录在基本属性描述页中；否则，卫星将以SSC编号加入到场景中。
为了提高接近分析的计算效率，STK/CAT工具会在接近分析前实施目标筛选，以排除那些与所关注目标不可能接近的太空目标。在进行接近分析之前，STK/CAT工具会对目标进行筛选。该系统采用的预筛选方法共有四种，具体包括：日期截止预筛选、远地点与近地点预筛选、轨道交线预筛选以及时间预筛选。
（1）日期过期预筛选 Out of Date Pre-Filter
当目标轨道历元日期距离分析日期时间跨度过大时，系统会自动过滤掉这些目标。日期过期筛选选项将影响CAT在处理TLE数据时的策略，具体来说，它将决定是否仅处理那些在分析时间段内有效的数据。未勾选此选项时，系统默认不会排除过期的TLE数据。如果选择该选项，则系统将仅考虑分析时间范围内有效的TLE数据，分析时间的默认设置为30天。
（2）远地点/近地点预筛选 Apogee-Perigee Pre-Filter
如果一个目标轨道的远地点高程低于另一个目标的近地点高度，则这两个目标不相交，从而被排除。
（3）轨道交线预筛选 Orbit Path Pre-Filter
即使两个轨道的远近地点重叠，两个卫星的接近也只能在两个轨道的交点或两个轨道平面的交线上发生。当两个目标轨道有两个接近距离时，如果两者的距离超过门限距离D，则这些目标将被排除，这种筛选方法被称为轨道交线预筛选。这种筛选方法忽略了卫星在特定位置的信息，仅基于它们在惯性空间中的运动轨迹进行分析。
（4）时间预筛选 Time Pre-Filter
对于未通过几何形状筛选的目标，还可以在时间维度上进行筛选。然而，尽管两个目标的轨道路径可能接近，只有当两个目标同时经过轨道面交线时，才有可能实现近距离接近。通过分析两目标经过轨道面交线的时间间隔，可以有效筛选出符合条件的目标。时间预筛选过程分为两个阶段：第一阶段是确定每个候选对象何时位于参照目标的轨迹范围内，同时确定参考物体何时位于候选对象的范围内；第二阶段是判断这些时间段是否重叠，并排除那些无法同时到达接近位置的候选对象。
需要注意的是，随着时间流逝，近端分析的精确性可能会呈现下降趋势。近端分析的预测周期通常在5天内。
接近分析计算
当标准变量和高级变量配置完毕后，点击Compute按钮以执行接近分析计算。在预筛选未执行时，消息窗口会提示轨道预报完成后剩余的接近对象数量。通过失效的TLE数据和SGP4预报失败，都会导致卫星无法通过轨道预报进行预测。
通常会按照以下步骤进行筛选：首先进行日期过期预处理，接着完成远地点/近地点预处理，随后处理轨道交线预处理，最后进行时间预处理。
预设筛选参数后，距离筛选方法用于确定接近物体的最终列表。当选中'添加连结卫星'选项时，这些空间物体会从数据库中以通用名称或编目号导入场景，并在二维地图窗口中展示它们之间的关联关系。同时，这些空间物体将以Satellite Database格式写入卫星基本属性描述页。
在进行接近分析计算时，也会计算参考目标与接近目标的可见性。因此，当使用接近分析工具进行长时间的大距离运行时，建议将Show Ground Tracks标示符设置为关闭。
接近分析报告
如果参考目标是卫星，则从Close Approach报告中获取接近的摘要信息。
通过报告获取了开始时间点、结束时间点、持续时长以及最小接近距离值等信息。