Моделирование проекций орбит ИСЗ на поверхность Земли на Python с использованием модели SGP4 и API space-track.org: различия между версиями

Материал из GIS-Lab
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нет описания правки
Нет описания правки
Строка 9: Строка 9:
== Входные параметры модели SGP4 ==
== Входные параметры модели SGP4 ==


Наиболее распространенной моделью для определения положения спутников на орбите является SGP (Simplified General Perturbations), различные модификации которой используются в оперативной работе по всему миру начиная с 70-х годов. Главная задача модели - вычислить геоцентрические координаты ИСЗ (X, Y, Z) на заданный момент времени, которые нетрудно пересчитать на поверхность эллипсоида, получив географические координаты проекции положения ИСЗ. Сама модель достаточно сложна, хотя и сводится к линейным расчётам и удобна для алгоритмизации. Её описание и оригинальный FORTRAN-код можно найти в соответствующих документах [1,2].
Наиболее распространенной моделью для определения положения спутников на орбите является SGP (Simplified General Perturbations), различные модификации которой используются в оперативной работе по всему миру начиная с 70-х годов. Главная задача модели - вычислить скорость и геоцентрические координаты ИСЗ (X, Y, Z) на заданный момент времени, которые нетрудно пересчитать на поверхность эллипсоида, получив географические координаты проекции положения ИСЗ (широта, долгота). Сама модель достаточно сложна, хотя и сводится к линейным расчётам и удобна для алгоритмизации. Её описание и оригинальный FORTRAN-код можно найти в соответствующих документах [1,2].


В качестве входных параметров SGP использует данные телеметрии спутников в формате TLE (two-line element sets).
{| class="wikitable"
|-
! Номер !! Положение !! Содержание !! Пример
|-
| 1 || 01-01 || Номер строки || 1
|-
| 2 || 03-07  || Номер спутника в базе данных NORAD || 25994
|-
| 3 || 08-08 || Классификация (U=Unclassified — не секретный) || U
|-
| 4 || 10-11  || Международное обозначение (последние две цифры года запуска) || 99
|-
| 5 || 12-14 || Международное обозначение (номер запуска в этом году) || 068
|-
| 6 || 15-17  || Международное обозначение (часть запуска) || A
|-
| 7 || 19-20  || Год эпохи (последние две цифры) || 16
|-
| 8 || 21-32  || Время эпохи (целая часть — номер дня в году, дробная — часть дня)  || 052.07623983
|-
| 9 || 34-43 || Первая производная от среднего движения (ускорение), деленная на два [виток/день^2]  || .00001336
|-
| 10 || 45-52 || Вторая производная от среднего движения, деленная на шесть (подразумевается, что число начинается с десятичного разделителя) [виток/день^3] || 00000-0
|-
| 11 || 54-61 || Коэффициент торможения B* (подразумевается, что число начинается с десятичного разделителя)  || 30635-3
|-
| 12 || 63-63  || Изначально — типы эфемерид, сейчас — всегда число 0 || 0
|-
| 13 || 65-68  || Номер (версия) элемента  || 999
|-
| 14 || 69-69  || Контрольная сумма по модулю 10 || 6
|}


== Источники ==
== Источники ==
1. [http://celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf Felix R. Hoots, Ronald L. Roehrich. SPACETRACK REPORT NO. 3 - Models for Propagation of NORAD Element Sets. December 1980]
1. [http://celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf Felix R. Hoots, Ronald L. Roehrich. SPACETRACK REPORT NO. 3 - Models for Propagation of NORAD Element Sets. December 1980]
2. [http://www.centerforspace.com/downloads/files/pubs/AIAA-2008-6770.pdf David A. Vallado, Paul Crawford. SGP4 Orbit Determination]
2. [http://www.centerforspace.com/downloads/files/pubs/AIAA-2008-6770.pdf David A. Vallado, Paul Crawford. SGP4 Orbit Determination]

Версия от 00:28, 20 декабря 2016

Эта страница является черновиком статьи.


Определение положения ИСЗ по орбитальным данным на заданное время по модели SGP4. Автоматизированное получение орбитальных данных с помощью API сервиса space-track.org. Пример реализации на языке Python.

Задачу определения положения того или иного искусственного спутника Земли в заданный момент времени (в прошлом или недалёком будущем) приходится решать для самых разнообразных целей, в том числе связанных с дистанционным зондированием Земли из космоса. Часть данных (например, многие продукты MODIS) распространяется без строгой географической привязки, а лишь с указанием времени непосредственного наблюдения территории для каждой сцены, — и для автоматизации поиска и загрузки таких данных требуется вычислять время пролёта спутника над исследуемыми объектами. Часто возникает и потребность определить время зондирования заданной территории в будущем - чаще всего для проведения подспутниковых наблюдений (в целях верификации, атмосферной коррекции и пр.).

В статье описывается подход к моделированию проекций орбит ИСЗ на поверхность Земли с использованием доступных средств: библиотек языка Python и API сервиса space-track.org.

Входные параметры модели SGP4

Наиболее распространенной моделью для определения положения спутников на орбите является SGP (Simplified General Perturbations), различные модификации которой используются в оперативной работе по всему миру начиная с 70-х годов. Главная задача модели - вычислить скорость и геоцентрические координаты ИСЗ (X, Y, Z) на заданный момент времени, которые нетрудно пересчитать на поверхность эллипсоида, получив географические координаты проекции положения ИСЗ (широта, долгота). Сама модель достаточно сложна, хотя и сводится к линейным расчётам и удобна для алгоритмизации. Её описание и оригинальный FORTRAN-код можно найти в соответствующих документах [1,2].

В качестве входных параметров SGP использует данные телеметрии спутников в формате TLE (two-line element sets).

Номер Положение Содержание Пример
1 01-01 Номер строки 1
2 03-07 Номер спутника в базе данных NORAD 25994
3 08-08 Классификация (U=Unclassified — не секретный) U
4 10-11 Международное обозначение (последние две цифры года запуска) 99
5 12-14 Международное обозначение (номер запуска в этом году) 068
6 15-17 Международное обозначение (часть запуска) A
7 19-20 Год эпохи (последние две цифры) 16
8 21-32 Время эпохи (целая часть — номер дня в году, дробная — часть дня) 052.07623983
9 34-43 Первая производная от среднего движения (ускорение), деленная на два [виток/день^2] .00001336
10 45-52 Вторая производная от среднего движения, деленная на шесть (подразумевается, что число начинается с десятичного разделителя) [виток/день^3] 00000-0
11 54-61 Коэффициент торможения B* (подразумевается, что число начинается с десятичного разделителя) 30635-3
12 63-63 Изначально — типы эфемерид, сейчас — всегда число 0 0
13 65-68 Номер (версия) элемента 999
14 69-69 Контрольная сумма по модулю 10 6

Источники

1. Felix R. Hoots, Ronald L. Roehrich. SPACETRACK REPORT NO. 3 - Models for Propagation of NORAD Element Sets. December 1980

2. David A. Vallado, Paul Crawford. SGP4 Orbit Determination