155TG2 Teoretická geodézie 2 / úloha 2: Porovnání verzí

Aktuální verze z 12. 3. 2024, 20:39

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 CDDIS, sledujte časový průběh oskulačních elementů družice. Výpočet proveďte pro družici danou svým PRN a pro všechny epochy obsažené v zadaném SP3 souboru.

Souřadnice družice v terestrickém systému ze souboru SP3 je nejprve nutno na základě známých parametrů orientace Země převést do nebeského systému. Dále postupně pro každé dvě následující polohy družice vypočtete oskulační elementy dráhy družice definované těmito dvěma body. Vypočtené časové řady oskulačních elementů vyneste vhodně do grafu (samostatně pro každý element).

Numerické zadání

Numerické zadání (obsahující zadanou GPS družici a název SP3 souboru) naleznete v adresáři http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/zadani v souboru tg2_2024_u2_xx.m, kde xx je číslo zadání. Číslo zadání studenta odpovídá číslování uvedenému na stránkách cvičení TGD2.

SP3 soubory, které jsou pro vás již ze serveru CDDIS staženy a dekomprimovány, naleznete v adresáři http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/data.

Pro výpočet uvažujte geocentrickou gravitační konstantu $GM=398600.5km^{3}s^{-2}$ .

K převodu souřadnic z terestrického do nebeského systému využijte funkci sp32inerc.m, která provede načtení dat z SP3 souboru a výpočet pro zadaný SP3 soubor a PRN družice. Dalšími vstupními parametry, jejichž správné hodnoty si musíte před jejím použitím opatřit, jsou:

parametry pohybu pólu xp a yp [ $''$ ]
DUT1 ( = UT1-UTC) [s]
počet leap seconds ( = TAI-UTC) [s]

Parametry pohybu pólu a DUT1 naleznete pro váš výpočetní den v souboru IGS0OPSFIN_yyyydoy0000_07D_01D_ERP.ERP, který je uložen ve stejném adresáři na serveru služby CDDIS (komprimován) a pro vás je opět již stažen a dekomprimován na serveru athena v adresáři http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/data. Pro nalezení správných hodnot xp, yp a DUT1 pro váš výpočetní den budete potřebovat znát MJD (modifikované juliánské datum) vašeho dne. MJD naleznete v příslušných pozicích v hlavičce vašeho SP3 souboru (viz popis formátu SP3 souboru). Hodnoty xp, yp a DUT1 použijte stejné pro všechny epochy vašeho výpočetního dne (v ERP souboru jsou udány pro MJD = mmmmm.5, tj. pro 12 h dne). Souřadnice pohybu pólu xp, yp jsou zde uvedeny v [ $10^{-6}$ $''$ ], DUT1 v [0.1 $\mu$ s]. Aktuální počet přestupných sekund (leap seconds) naleznete v Bulletinu C mezinárodní služby IERS, popř. též zde, kde můžete též sledovat vývoj hodnot leap seconds v čase. (Od roku 2017 zatím stále tato hodnota činí: TAI-UTC = 37 s.)

Dokumenty ke stažení

Poznámky k nerušenému a rušenému pohybu družic (včetně výpočtu oskulačních elementů): poznamky_druzice.pdf.

Podrobný popis formátu souboru SP3 (verze c) můžete nalézt zde.

@@ Řádek 3: / Řádek 3: @@
 ==Zadání úlohy==
+Na základě skutečných drah družic daných svými přesnými efemeridami v souborech formátu SP3, poskytovaných na serveru služby [https://cddis.nasa.gov/archive/gnss/products/ CDDIS], sledujte časový průběh oskulačních elementů družice. Výpočet proveďte pro družici danou svým PRN a pro všechny epochy obsažené v zadaném SP3 souboru.
+Souřadnice družice v terestrickém systému ze souboru SP3 je nejprve nutno na základě známých parametrů orientace Země převést do nebeského systému. Dále postupně pro každé dvě následující polohy družice vypočtete oskulační elementy dráhy družice definované těmito dvěma body. Vypočtené časové řady oskulačních elementů vyneste vhodně do grafu (samostatně pro každý element).
-Na základě skutečných drah družic daných svými přesnými efemeridami v souborech formátu SP3, poskytovaných na serveru služby [ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gnss/products/ CDDIS]<!--[http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product IGS]-->, sledujte časový průběh oskulačních elementů. Použijte k tomu data pro den = den Vašeho narození + 15 let (resp. totožné datum, pouze rok se zvýší o 15, je-li tímto dnem neexistující 29.únor, použijte data z 1.března). Výpočty provádějte pro družici PRN = 1. Pokud v daném souboru formátu SP3 není družice PRN = 1, použijte nejbližší vyšší PRN (2, 3, ... ).
+==Numerické zadání==
+Numerické zadání (obsahující zadanou GPS družici a název SP3 souboru) naleznete v adresáři http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/zadani v souboru '''tg2_2024_u2_xx.m''', kde '''xx''' je číslo zadání. Číslo zadání studenta odpovídá číslování uvedenému na stránkách cvičení TGD2.
+SP3 soubory, které jsou pro vás již ze serveru CDDIS staženy a dekomprimovány, naleznete v adresáři http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/data.
+Pro výpočet uvažujte geocentrickou gravitační konstantu <math>GM = 398600.5 km^3s^{-2}</math>.
+K převodu souřadnic z terestrického do nebeského systému využijte funkci [http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/sp32inerc.zip sp32inerc.m], která provede načtení dat z SP3 souboru a výpočet pro zadaný SP3 soubor a PRN družice. Dalšími vstupními parametry, jejichž správné hodnoty si musíte před jejím použitím opatřit, jsou:
+* parametry pohybu pólu xp a yp [<math>''</math>]
+* DUT1 ( = UT1-UTC) [s]
+* počet leap seconds ( = TAI-UTC) [s]
+Parametry pohybu pólu a DUT1 naleznete pro váš výpočetní den v souboru IGS0OPSFIN_yyyydoy0000_07D_01D_ERP.ERP, který je uložen ve stejném adresáři na serveru služby [https://cddis.nasa.gov/archive/gnss/products/ CDDIS] (komprimován) a pro vás je opět již stažen a dekomprimován na serveru athena v adresáři http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/data. Pro nalezení správných hodnot xp, yp a DUT1 pro váš výpočetní den budete potřebovat znát MJD (modifikované juliánské datum) vašeho dne. MJD naleznete v příslušných pozicích v hlavičce vašeho SP3 souboru (viz popis formátu SP3 souboru). Hodnoty xp, yp a DUT1 použijte stejné pro všechny epochy vašeho výpočetního dne (v ERP souboru jsou udány pro MJD = mmmmm.5, tj. pro 12 h dne). Souřadnice pohybu pólu xp, yp jsou zde uvedeny v [<math>10^{-6}</math><math>''</math>], DUT1 v [0.1<math>\mu</math>s]. Aktuální počet přestupných sekund (leap seconds) naleznete v [https://www.iers.org/IERS/EN/DataProducts/EarthOrientationData/eop.html Bulletinu C] mezinárodní služby IERS, popř. též [https://maia.usno.navy.mil/products/leap-second zde], kde můžete též sledovat vývoj hodnot leap seconds v čase. (Od roku 2017 zatím stále tato hodnota činí: TAI-UTC = 37 s.)
+==Dokumenty ke stažení==
+Poznámky k nerušenému a rušenému pohybu družic (včetně výpočtu oskulačních elementů): [http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/poznamky_druzice.pdf poznamky_druzice.pdf].
+Podrobný popis formátu souboru SP3 (verze c) můžete nalézt [http://athena.fsv.cvut.cz:8000/TG2/oskulele/sp3c.txt zde].
+<!--
+Na základě skutečných drah družic daných svými přesnými efemeridami v souborech formátu SP3, poskytovaných na serveru služby [https://cddis.nasa.gov/archive/gnss/products/ CDDIS] (pozor: nově nutná registrace) [ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gnss/products/ CDDIS] [http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product IGS], sledujte časový průběh oskulačních elementů. Použijte k tomu data pro den = den Vašeho narození + 15 let (resp. totožné datum, pouze rok se zvýší o 15, je-li tímto dnem neexistující 29.únor, použijte data z 1.března). Pokud by se v ročníku náhodou objevila dvojčata a neměla to štěstí mít rozdílné datum narození, zvolí si pro účel úlohy každé jiné datum nebo jinou družici. Výpočty provádějte pro družici PRN = 1. Pokud v daném souboru formátu SP3 není družice PRN = 1, použijte nejbližší vyšší PRN (2, 3, ... ).
 ;Stručný postup:
@@ Řádek 11: / Řádek 33: @@
 # 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
@@ Řádek 25: / Řádek 46: @@
 :*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.''
+* ''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. Pozor po vymazání dat z konců řádků tam nesmí zůstat ani žádné prázdné znaky (mezery).''
-<!--
 :''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).''
--->
+Výpočet oskulačních elementů, derivace vektoru družice podle jednotlivých Keplerových elementů:
-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]
+-->
 <!--
-*[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.
@@ Řádek 48: / Řádek 62: @@
 '''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}}