152VYG1 Vyšší geodézie 1 - úloha 3: Porovnání verzí
m (→Zadání úlohy) |
|||
| (Není zobrazeno 22 mezilehlých verzí od 4 dalších uživatelů.) | |||
| Řádek 1: | Řádek 1: | ||
==Název úlohy== | ==Název úlohy== | ||
GPS - | GPS - oskulační elementy dráhy družice | ||
==Zadání úlohy== | ==Zadání úlohy== | ||
Na základě skutečných drah družic daných svými přesnými efemeridami v souborech formátu SP3, poskytovaných na serveru služby [http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product IGS], sledujte časový průběh oskulačních elementů. Použijte k tomu data pro družici a den shodný s 1. úlohou. | |||
;Stručný postup: | |||
# Souřadnice dané družice převeďte ze systému ITRF do nebeského rámce ICRF pomocí programu [http://athena.fsv.cvut.cz/TEG1.2008/zadani/sp3crs.exe 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. | |||
# Postupně pro každé dvě následující polohy družice vypočtěte keplerovy parametry (oskulační) dráhy definované těmito dvěma body. | |||
# 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 [ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/SW/prevod_casu.zip 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 [ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/SW/compress.exe compress.exe] ([ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/SW/compress.txt návod], [ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/SW/decompr.bat decompr.bat]), nebo [ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/SW/gzip.exe 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 [http://www.iers.org 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 [http://athena.fsv.cvut.cz/TEG1.2008/zadani/sp3crs.exe 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 <!--, derivace vektoru družice podle jednotlivých Keplerovských elementů-->: | |||
*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/poznamky_druzice.pdf poznamky_druzice.pdf] | |||
<!-- | |||
*[ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/derivace_dodatek.pdf derivace_dodatek.pdf] | |||
Na základě skutečných drah družic, daných svými přesnými efemeridami sledujte časový průběh oskulačních elementů družice během daného dne. Přesné efemeridy pro zadaný den si dohledejte v souborech formátu SP3, poskytovaných na serveru služby [http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product IGS]. Výpočty provádějte pro družici PRN = 1. | |||
Dané civilní datum si převeďte na datum GPS pomocí programu [ftp://athena.fsv.cvut.cz/vg/VYG1/zadani/uloha4/gpstime.exe gpstime.exe]. Souřadnice dané družice převeďte ze systému ITRF do nebeského rámce ICRF pomocí programu [ftp://athena.fsv.cvut.cz/vg/VYG1/zadani/uloha4/sp3crs.exe sp3crs.exe]. Vstupem kromě souboru formátu SP3 jsou také souřadnice pólu a hodnoty UT1 - UTC, GPS – UTC, které zjistíte ze souboru ERP. | |||
Dále pak postupně z každých dvou po sobě následujících epoch vypočítejte Keplerovy elementy (oskulační) dráhy definované těmito dvěma body. Vypočtené časové řady elementů vyneste vhodně do grafu, samostatně pro každý element. | |||
'''Derivace polohy družice podle Keplerových elementů jsou pro vás vypsány v dokumentu [ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/derivace_dodatek.pdf derivace_dodatek.pdf]''' | |||
--> | --> | ||
{{Teoretická geodézie}} | {{Teoretická geodézie}} | ||
Aktuální verze z 17. 10. 2013, 13:33
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
- 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.
- Postupně pro každé dvě následující polohy družice vypočtěte keplerovy parametry (oskulační) dráhy definované těmito dvěma body.
- 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 :