Documentatie voor TrakStar/SGP4 met Zichtbaarheid Ontwikkeld door Dr. TS Kelso Versie 2.15 01 October 1992 (Adres gewijzigd 23 Mei 1995) Copyright (C) 1992. Alle rechten voorbehouden Vertaling door H.W.Dankmeijer (PE1ECN) DOEL De bijgevoegde Pascal source-code bevat de NORAD SGP4/SDP4 baan mo- dellen voor gebruik met de standaard twee-regel baan elementen sets, om aarde gecentreerde traagheid (ECI) objecten te bepalen en de topo- centrische coordinaten van omlopende satellieten. Deze code bevat de beide delen van het NORAD SGP4 model voor laag om- lopende en dieper in de ruimte bewegende objecten. Het programma is gebouwd op de nieuwe Pascal units ondergebracht in SGP4-PL2.ZIP. (SGP4 Pascal Libraries Versie 2.50) OVERZICHT Dit programma is bedoeld zo eenvoudig mogelijk te zijn. Het stelt de gebruiker in staat, voor gekozen satellieten en waarnemer stations, het volgende te berekenen: Aarde gecentreerde traagheid (ECI) Positie en Snelheid Breedte, Lengte en Hoogte Zichthoeken (Azimuth, Elevatie, Afstand en Afstandswijziging) Right Ascension en Declinatie (Topocentrisch) Deze nieuwe versie berekent ook de satelliet zichtbaarheid informa- tie, laat zien wanneer de satelliet in de aarde eclips is (de eerste twee opties) of, optioneel, beperkt de passage-condities (de laatste twee opties) tot alleen de zichtbare passages. Het programma accepteert als input de bestanden van de satelliet twee-regel elementen sets en waarnemer coordinaten. De output bestan- den zijn tekstbestanden. OPTIES Bij het begin van het programma moet de gebruiker een optie kiezen uit de vier mogelijkheden zoals hierboven aangegeven. Een venster wordt op het beeldscherm gezet en de actieve optie is verlicht. De up en down toetsen worden gebruikt om door de opties te bewegen; met de toets wordt de optie gekozen. Het venster blijft op het scherm om te laten zien welke optie werd gekozen (alleen het actieve venster is echter verlicht) Wanneer optie 3 of 4 worden gekozen, moet de gebruiker kiezen of al- leen zichtbare passages moeten worden berekend of alle passages. Wanneer voor zichtbare passages wordt gekozen moet de gebruiker ook de criteria voor schemering kiezen. De keuzes zijn civil (zon 6 gra- den of meer boven de horizon), nautical (12 graden of meer) of astro- nomisch (18 graden of meer). Civil schemering wordt aanbevolen. GEGEVENS BESTANDEN De twee soorten gegevens bestanden die het programma nodig heeft zijn *.TLE (twee-regel elementen sets) en *.OBS (waarnemer) bestanden. Alle gegevens komen uit de gegevens directory die gespecificeerd is op de regels 1 en 2 van TRAKSTAR.CFG. Deze twee regels moeten er als volgt uitzien: C: \PATH\ waarbij de eerste regel de schijf is (een lege regel geeft de momen- tele schijf aan) en de tweede regel is de gegevens directory (een lege regel geeft de momentele directory aan). De schijf letter moet eindigen met een dubbele punt en het pad met een backslash (\). De *TLE bestanden zijn opgebouwd uit maximum 250 sets gegevens, bevat- tende de satelliet naam (maximum 22 karakters lang) en een standaard NORAD twee-regel elementen set. Een voorbeeld is hieronder gegeven: DMSP B5D2-3 1 18123U 87 53 A 92244.85435734 .00000259 00000-0 15289-3 0 5617 2 18123 98.8004 74.7453 0013356 244.9855 114.9919 14.15175889268459 DMSP B5D2-4 1 18822U 88 6 A 92244.93336765 -.00002503 00000-0 -11105-2 0 4588 2 18822 98.5274 112.8891 0007806 91.3332 268.8713 14.22693688237488 DMSP B5D2-5 1 20978U 90105 A 92245.06422171 .00000269 00000-0 11309-3 0 7640 2 20978 98.7784 293.2755 0078531 286.2980 72.9586 14.32001453 91474 DMSP B5D2-6 1 21798U 91 82 A 92244.89930666 .00000397 00000-0 23103-3 0 2281 2 21798 98.9412 238.8798 0012875 185.8512 174.2538 14.13505870 39174 De gebruiker kan de elementen sets, waarop berekeningen moeten worden uitgevoerd, op twee manieren kiezen. Ten eerste kan de gebruiker de satellieten in logische groepen verdelen (bijv. DMSP.TLE, NOAA.TLE, MIR.TLE op GOES.TLE). Wanneer de satellieten worden gekozen kan de gebruiker kiezen uit maximum 50 zulke bestanden in een te scrollen venster. Die individuele bestanden kunnen gemakkelijk worden bijge- houden door gebruik van een master bestand van satelliet elementen en het programma PASSUPDT (PASSUPD2.ZIP) Nadat het satelliet gegevensbestand is gekozen, moeten in een ander venster de satellieten die in de baanberekeningen moeten worden ge- bruikt, worden gemerkt. Satellieten worden gemerkt door de verlichte balk naar de gewenste satelliet te bewegen (met de up en down cursor -toetsen) en de spatie toets te drukken; de verlichte balk zal op- schuiven na iedere keuze. Om alle satellieten te kiezen (of te ver- wijderen) gebruik de "A" toets. Wanneer de gewenste satellieten zijn gemerkt, druk de toets. Dit venster blijft niet zichtbaar, aangezien het in het algemeen niet mogelijk is alle gekozen satellie- ten te laten zien (het kunnen er max. 250 zijn). Wanneer een optie is gekozen die met de waarnemer te maken heeft (Zichthoeken of Right Ascension en Declinatie), wordt een venster ge- toond om het waarnemerbestand te kunnen kiezen. Het waarnemerbestand bevat een regel voor ieder waarnemer station met een naam (25 karak- ters lang), noordelijke breedte (decimaal in graden), ooster/wester lengte (decimaal in graden), en hoogte boven zeeniveau (in meters). Een voorbeeld met plaatsen genomen uit de 1992 Astronomische Almanak volgt hieronder: CEL Celestial BBS 39.7811 -84.0750 295 DC US Naval Obs 38.9217 -77.0667 92 MIA USNO Time Station 25.6133 -80.3850 7 LA Griffith Obs 34.1183 -118.2983 357 DEN Chamberlin Obs 39.6767 -104.9533 1644 N.B. Voor plaatsen ten Oosten van de Nul-Meridiaan wordt de lengte postief. SON PE1ECN 51.5220 5.4750 30 De eerste drie karakters van de plaats worden gebruikt in de output en moeten uniek zijn; het is aan te bevelen dat het vooorbeeld als richtlijn wordt gebruikt. TIJD INSTELLINGEN Wanneer de input bestanden zijn bepaald, moeten de begin- en eind- tijden en de tijdinterval nog worden gespecificeerd. Een venster wordt voor iedere keuze getoond. Voor de begintijd zal het program- ma de momentele systeem tijd lezen en het als default tijd gebruiken. (verondersteld wordt dat de gebruiker ephemeriden voor de nabije toe- komst wil genereren). De gebruiker kan deze tijd veranderen door ge- bruik van de rechter en linker cursor toetsen om het veld te kiezen (jaar, maand, dag, uur, minuten, seconden, honderdsten seconden) en de up en down cursor toetsen om het gekozen veld te veranderen (up ver- hoogt, down verlaagt). De Home en End toetsen gaan naar het begin en eind van het gekozen bereik. Deze methode van selectie is ontworpen om onjuiste inputs te voorkomen. Wanneer de begintijd is gekozen zal een venster voor de eindtijd ver- schijnen, met de begintijd als default (aangenomen wordt dat de eind- tijd groter is dan de begintijd). Nadat de eindtijd is gekozen, moet de intervaltijd worden opgegeven; intervals kunnen varieren van e e n seconde tot juist onder 10 dagen (langer zal waarschijnlijk niet erg nauwkeurig zijn). OUTPUT Wanneer de te gebruiken gegevens en de tijd condities zijn gekozen, zal het programma output beginnen te genereren. Voor iedere element set die is gekozen, zal een output bestand worden gemaakt van het formaat OPTcatnr.els, waarbij OPT de gekozen optie is (ECI, LLA, OBS, RAD, VOB of VRD), catnr is het vijf-digit NORAD catalogus num- mer, en els is het drie-digit element set nummer (dit betekent dat men gegevens kan genereren voor bestanden die verschillende elemen- ten sets voor hetzelfde object bevatten) Gegevens worden gestuurd naar de schijf en directory zoals gespeci- ficeerd op de regels 3 en 4 van het bestand TRAKSTAR.CFG. Deze regels hebben hetzelfde formaat als de regels 1 en 2. Voor een volledige beschrijving van de output-formaten zie de docu- mentatie in SGP4-PL2.ZIP (SGP4 Pascal Libraries Versie 2.50). Voor opties 1 en 2 (ECI en LLA) worden gegevens gegenereerd voor de gehele gespecificeerde periode. Wanneer de begin- en eindtijden het- zelfde zijn, zal alleen e e n regel worden gegenereerd. De output be- staat uit datum en tijd gevolgd door (1) ECI positie (in kilometers) en snelheid (in kilometers/seconde) of (2) geodetische breedte, leng- te en hoogte. Een 'ECL' aan het eind van een regel geeft aan dat de satelliet in de schaduw van de aarde eclips is. Voorbeelden van di- verse outputs zijn bijgevoegd. Voor opties 3 en 4 (OBS en RAD of VOB en VRD) die met de waarnemer te maken hebben, zal het programma berekeningen voor de gehele tijd pe- riode maken voor de eerste waarnemer, alvorens dit hetzelfde te doen voor de tweede waarnemer. Daarom zal de output in het bestand bestaan uit observaties gescheiden door waarnemer positie. Voor alle passages (OBS en RAD) worden alleen de observaties die zichtbaar zijn voor de waarnemer (boven de horizon) in het outputbestand gezet. Voor zicht- bare passages (VOB en VRD) worden alleen observaties die boven de ho- rizon zijn wanneer de zon in de juiste positie is en de satelliet niet in de schaduw van de aarde eclips is, in het outputbestand gezet. Alle observaties worden berekend rekening houdende met de atmosfe- rische straalbreking (onder standaard temperatuur en druk). Voor de OBS (zichthoeken voor alle passages) of VOB (zichthoeken voor zichtbare passages), zal de output bestaan uit de datum en tijd gevolgd door de azimuth (graden), elevatie (graden), afstand (kilo- meters) en afstandswijziging (kilometers/seconde). Voor de RAD (right ascension/declinatie voor alle passages) of VRD (right ascension/ declinatie voor zichtbare passages) zal de output bestaan uit de datum en tijd gevolgd door topocentric right ascension en declinatie. Voorbeelden van de outputs van deze formaten zijn bijgevoegd. De bestanden hebben een lege regel tussen iedere passage. CONCLUSIE Dit programma geeft een "state-of-the-art" en zeer nauwkeurige toe- passing van de NORAD baan modellen, om gemakkelijk verschillende vormen van ephmeriden te genereren. Voor de huidige gegevens komen de ECI posities overeen met het "sub-meter" niveau van de door Air Force Space Command ontworpen modellen. De zichthoek module heeft bewezen nauwkeuriger te zijn dan een tiende van een graad (typisch ongeveer een honderdste van een graad) voor de gegevens in VALIDATE. ARC. Ik zal spoedig een LaTEX bestand beschikbaar maken die de re- sultaten van deze vergelijkingen uitgebreid zal uiteenzetten (ge- titeld SGP4-VAL.TEX) en grafieken zal bevatten. Trakstar is het eerste programma dat volledig gebruik maakt van de Turbo Pascal SGP4 units die zojuist zijn vrijgegeven en is onder- deel van een continu inspanning om de standaardisatie te bevorderen van berekeningen die de NORAD baan modellen gebruiken. Ik heb PASSUPDT bijgewerkt om deze inspanning te ondersteunen en zal speo- dig ook PASSCHED bijwerken. Zoals altijd zal ik streven naar ver- betering van deze programmas en accepteer graag reacties van gebrui- kers of bijdragen voor deze inspanning. - Dr. TS Kelso Internet: tkelso@afit.af.mil anonymous ftp at archive.afit.af.mil in de directory pub/space SYSOP, Celestial BBS 334/409-9280 (modem) Operating 24 hours/day No parity, 8 data bits, 1 stop bit Up to 14,400 bps v.32/32bis, v.42/42bis 1653 London Town Lane Montgomery, AL, USA 36117-1755 ***EIND***