152VYG1 Vyšší geodézie 1 - úloha 3

Z GeoWikiCZ
Přejít na: navigace, hledání

Název úlohy

GPS - oskulační elementy dráhy družice

Zadání úlohy

Na základě skutečných drah družic daných svými přesnými efemeridami v souborech formátu SP3, poskytovaných na serveru služby IGS, sledujte časový průběh oskulačních elementů. Použijte k tomu data pro družici a den shodný s 1. úlohou.

Stručný postup
  1. Souřadnice dané družice převeďte ze systému ITRF do nebeského rámce ICRF pomocí programu sp3crs.exe. Vstupem kromě souboru ve formátu SP3 jsou také souřadnice pólu a hodnoty UT1 - UTC, GPS - UTC (v souboru ERP). Pozor na typ souboru SP3 - viz poznámky k výpočtu.
  2. Postupně pro každé dvě následující polohy družice vypočtěte keplerovy parametry (oskulační) dráhy definované těmito dvěma body.
  3. Vypočtené časové řady parametrů vyneste vhodně do grafu, samostatně pro každý parametr.


Poznámky k výpočtu
  • Nejprve převeďte datum na číslo GPS týdne (GPSW - GPS week) a číslo dne v týdnu (DOW - day of week). Číslování dnů v týdnu je následující: 0. den je neděle, 6. den je sobota. K převodu časů můžete použít jednoduché funkce pro Matlab, ve kterých jsou vyřešeny převody mezi různými časovými škálami. Funkce jsou vytvořeny pro Octave, ale měly by fungovat i pod MatLabem.
  • Pro dané datum vyhledejte na serveru IGS soubory s přesnými drahami družic (nápověda: dráhy nejdete někde pod odkazem DATA & PRODUCTS). Soubor, který hledáte, musí mít následující název:
  • IGS{GPSW}{DOW}.SP3.*
tz. jméno je tvořeno zkratkou IGS, číslem GPS týdne, číslem dne, příponou SP3 a případně další příponou označující typ komprese. Kromě tohoto souboru budete potřebovat i soubor s parametry rotace Země, který má podobný název IGS{GPSW}7.ERP.* a vyskytuje se ve stejném adresáři. V něm najdete rozdíl časů UT1-UTC a polohu pólu. Je-li přípona souboru .Z jde o kompresi pomoci přikazu compress. WinZip tento formát rozbalit neumí, ve Windows použijte program compress.exe (návod, decompr.bat), nebo gzip.exe.
  • Nyní budete potřebovat najít rozdíl mezi časem TAI a UTC, tzv. number of leap seconds. Tento údaj je k dispozici na serveru služby IERS. Vztahy pro převod časů jsou následující:
  • TAI = GPS + 19 sec (konstantní rozdíl)
  • TAI = UTC + leap_sec (variabilní rozdíl)
Obsah toho serveru je stejně jako IGS velmi poučný a doporučuji jej ke čtení.
  • Máte-li tyto informace, můžete souřadnice družice v souborech SP3 v systému ITRF transformovat do systému ICRF. Použijte k tomu prográmek sp3crs.exe. Použití prográmku je velmi jednoduché, stačí na příkazovou řádku napsat:
  • sp3crs -xp 80630 -yp 175490 -ut 741016 -gp 13 1 IGS07600.SP3 > vystup.txt
Tz. musíte zadat polohu pólu (xp, yp), rozdíl časů UT1-UTC a rozdíl GPS-UTC, číslo družice (to je ta jednička v příkladu) a název souboru s přesnými efemeridami. Výstup potom přesměrovat do souboru. Výstup je tvořen řádky pro každou polohu družice, na řádku je postupně MJD, sekunda dne a souřadnice X, Y, Z v systému ICRF. Návod k použití se vypíše na obrazovku po spuštění prográmku bez parametrů.
  • Prográmek sp3crs byl vytvořen pro starší typ SP3 souboru, ve kterém nebyly střední chyby souřadnic a byly jinak číslované družice. U novějšího typu souboru (družice jsou číslované PG01-PG##, ne P 1 - P ## ; po zpracování tohoto novějšího typu souboru je výstupní soubor prázdný) musíte před jeho zpracováním všechny znaky "G0" nahradit dvěmi mezerami (" "), znaky "G" následně nahradit jednou mezerou (" "), a umazat střední chyby (původně sloupce 6-9, po případném nahrazení znaků sloupce 7-10) - pro vysvětlení: v souboru se nacházejí sloupce PG#, x, y, z, oprava hodin, střed.ch.x, střed.ch.y, stř.ch.z, stř.ch.opravy.
Pro vymazání sloupců doporučuji načtení do wordu, a označení sloupců se stisknutou klávesou ALT, ale určitě jsou i jiné způsoby (nebo si nástroj můžete naprogramovat sami). Za sloupcem s opravami hodin již nesmí být žádné další znaky (mezery) - při použití wordu možná budete muset sloupce vpravo od opravy hodin mazat nadvakrát.
Pro odmítače MS Office doporučuji např. editor Emacs s možnosti výběru sloupce pomocí (C-x rt).
Pokud by vám tento postup opakovaně nefungoval, použijte o 5 let mladší sp3 soubor.


Výpočet oskulačních elementů :