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特定の場所から、tle で定義された特定の衛星を追跡する基本的な Python スクリプトを作成しようとしています。私はアスト/軌道の人ではありませんが、より賢くなろうとしています。

私が使用しているさまざまなモデルが非常に異なる位置の答えを与えているという問題に直面しています。使用してみました: pyEphem spg4 predict (スクリプトからの exec システム コール)

私がテストしている衛星は、ISS と directv10 です (1 つは固定され、もう 1 つは移動しており、検証のためにインターネット追跡が利用可能です)。

0 Direct10
1 31862U 07032A   13099.15996183 -.00000126  00000-0  10000-3 0  1194
2 31862 000.0489 046.9646 0000388 001.7833 103.5813 01.00271667 21104
0 ISS
1 25544U 98067A   13112.50724749  .00016717  00000-0  10270-3 0  9148
2 25544  51.6465  24.5919 0009906 171.1474 188.9854 15.52429950 26067

予測ソースを変更して eci の場所を取得したので、それを使用して実際の場所を知ることができます。また、観測を検証するために使用する az、el、範囲も指定します。私は実際の場所を取得するためにspg4を使用しています。観測位置には PyEphem を使用しています。

私はspg4からECEFの位置を取得しています:

def get_real(epoch, sv):
    satellite = twoline2rv(sv.tle1, sv.tle2, wgs84)

    #epoch = time.time()
    obsTime = datetime.datetime.utcfromtimestamp(epoch)
    position, velocity = satellite.propagate(obsTime.year,
                                             obsTime.month,
                                             obsTime.day,
                                             obsTime.hour,
                                             obsTime.minute,
                                             obsTime.second)


    x = position[0]
    y = position[1]
    z = position[2]

    x *= 1000
    y *= 1000
    z *= 1000

pyephem ベースの観察の私のコードは次のとおりです。

def get_ob(epoch, sv, obsLoc):
    site = ephem.Observer()
    site.lon = str(obsLoc.lat)   # +E -104.77 here
    site.lat = str(obsLoc.lon)   # +N 38.95   here
    site.elevation = obsLoc.alt # meters    0 here
    #epoch = time.time()
    site.date = datetime.datetime.utcfromtimestamp(epoch)

    sat = ephem.readtle(sv.name,sv.tle1,sv.tle2)
    sat.compute(site)

    az       = degrees(sat.az)
    el       = degrees(sat.alt)
    #range in m
    range    = sat.range
    sat_lat  = degrees(sat.sublat)
    sat_long = degrees(sat.sublong)
    # elevation of sat in m
    sat_elev = sat.elevation

    #TODO: switch to using az,el,range for observed location calculation
    #x, y, z    = aer2ecef(az,el,range,38.95,-104.77,80 / 1000)
    x,y,z  = llh2ecef(sat_lat, sat_long, sat_elev)

llh2ecef 変換:

def llh2ecef (flati,floni, altkmi ):
    #         lat,lon,height to xyz vector
    #
    # input:
    # flat      geodetic latitude in deg
    # flon      longitude in deg
    # altkm     altitude in km
    # output:
    # returns vector x 3 long ECEF in km

    dtr =  pi/180.0;

    flat  = float(flati);
    flon  = float(floni);
    altkm = float(altkmi);

    clat = cos(dtr*flat);
    slat = sin(dtr*flat);
    clon = cos(dtr*flon);
    slon = sin(dtr*flon);

    rrnrm  = radcur (flat);
    rn     = rrnrm[1];
    re     = rrnrm[0];

    ecc1    = ecc;
    esq1    = ecc1*ecc1

    x      =  (rn + altkm) * clat * clon;
    y      =  (rn + altkm) * clat * slon;
    z      =  ( (1-esq1)*rn + altkm ) * slat;

    return x,y,z

aer2ecef:

def aer2ecef(azimuthDeg, elevationDeg, slantRange, obs_lat, obs_long, obs_alt):

    #site ecef in meters
    sitex, sitey, sitez = llh2ecef(obs_lat,obs_long,obs_alt)

    #some needed calculations
    slat = sin(radians(obs_lat))
    slon = sin(radians(obs_long))
    clat = cos(radians(obs_lat))
    clon = cos(radians(obs_long))

    azRad = radians(azimuthDeg)
    elRad = radians(elevationDeg)

    # az,el,range to sez convertion
    south  = -slantRange * cos(elRad) * cos(azRad)
    east   =  slantRange * cos(elRad) * sin(azRad)
    zenith =  slantRange * sin(elRad)


    x = ( slat * clon * south) + (-slon * east) + (clat * clon * zenith) + sitex
    y = ( slat * slon * south) + ( clon * east) + (clat * slon * zenith) + sitey
    z = (-clat *        south) + ( slat * zenith) + sitez

    return x, y, z

(ecef の位置を使用して) 3D 地球上の位置を比較してプロットすると、いたるところで答えが得られます。eci 位置の予測 (ecef に変換) は、ISS 追跡 Web サイト ( http://www.n2yo.com/?s=25544 )で見たものと一致します。

get_real() の結果は、スケールと場所がかなりずれています。get_ob() の結果の縮尺は正しいが、地球上の位置が間違っている

結果の例:

予測ベース:

sv: ISS predict observed response    @ epoch: 1365630559.000000 : [111.485527, -69.072949, 12351.471383]
sv: ISS predict aer2ecef position(m) @ epoch: 1365630559.000000 : [4731598.706291642, 1844098.7384999825, -4521102.9225004213]
sv: ISS predict ecef position(m) @ epoch: 1365630559.000000 : [-3207559.6840419229, -3937040.5048992992, -4521102.9110000003]
sv: ISS predict ecef2llh(m)      @ epoch: 1365630559.000000 : [-41.67839724680753, -129.170165912171, 6792829.6884068651]
sv: Direct10 predict observed response    @ epoch: 1365630559.000000 : [39.692138, -49.219935, 46791.914833]
sv: Direct10 predict aer2ecef position(m) @ epoch: 1365630559.000000 : [28401835.38849232, 31161334.784188181, 3419.5400331273049]
sv: Direct10 predict ecef position(m) @ epoch: 1365630559.000000 : [-9348629.6463202238, -41113211.570621684, 3419.8620000000005]
sv: Direct10 predict ecef2llh(m)      @ epoch: 1365630559.000000 : [0.0046473273713214715, -102.81051792373036, 42156319.281573996]

Python ベース:

sv: ISS ephem observed response    @ epoch: 1365630559.000000 : [344.067992722211, -72.38297754053431, 12587123.0][degrees(sat.az), degrees(sat.alt), sat.range]
sv: ISS ephem llh location(m)      @ epoch: 1365630559.000000 : [-41.678271938092195, -129.16682754513502, 421062.90625][degrees(sat.sublat0, degrees(sat.sublong), sat.elevation]
sv: ISS ephem xyz location(m)      @ epoch: 1365630559.000000 :[-201637.5647039332, -247524.53652043006, -284203.56557438202][llh2ecef(lat,long,elev)]
sv: ISS spg84 ecef position(m) @ epoch: 1365630559.000000 : [4031874.0758277094, 3087193.8810081254, -4521293.538866323]
sv: ISS spg84 ecef2llh(m)      @ epoch: 1365630559.000000 : [-41.68067424524357, 37.4411722245808, 6792812.8704163525]
sv: Direct10 ephem observed response    @ epoch: 1365630559.000000 : [320.8276456938389, -19.703680198781303, 43887572.0][degrees(sat.az), degrees(sat.alt), sat.range]
sv: Direct10 ephem llh location(m)      @ epoch: 1365630559.000000 : [0.004647324660923812, -102.8070784813048, 35784688.0][degrees(sat.sublat0, degrees(sat.sublong), sat.elevation]
sv: Direct10 ephem xyz location(m)      @ epoch: 1365630559.000000 :[-7933768.6901137345, -34900655.02490133, 2903.0498773286708][llh2ecef(lat,long,elev)]
sv: Direct10 spg84 ecef position(m) @ epoch: 1365630559.000000 : [18612307.532456037, 37832170.97306267, -14060.29781505302]
sv: Direct10 spg84 ecef2llh(m)      @ epoch: 1365630559.000000 : [-0.019106864351793953, 63.80418030988552, 42156299.077687643]

az、el、および範囲は、2 つの観測値の間で一致しません。位置が「真の」位置と一致しません。(緯度と経度はありますが、高さは ecef2llh 変換後ではありません。

Web ベースのトラッカーと比較すると、予測される「真の」位置が Web サイトと一致していることに気付きました。directv10 の場合、pyEphem は方位角と仰角に一致しますが、ISS には一致しません。

それらを地球上にプロットすると、予測されたeciの「真の」場所が正しい場所にあります-トラッカーWebサイトと一致します）。spg84 ecef の位置 (predict と同じはずだと思っていましたが、地球の反対側にあります。predict の「観測された」位置は、spg84 の位置に近いです。pyEphem は高度が完全にずれており、表示されていません (あまりにも低い、地球の内側）。

私の質問は、python モデルをどこで間​​違って使用しているのかということです。私の理解では、spg84のpropagate()呼び出しは、衛星の実行位置をメートル単位で返す必要があります。私は、eci2efec 変換後の予測位置と一致する必要があると考えていたでしょう。また、sat.sublat、sat.sublong、sat.elevation を使用すると、llh2ecef() が一致することも期待していました。

私が言ったように、私は周回するすべてのものに慣れていないので、単純な数学の間違いか何かをしていると確信しています。私はグーグルで回答、例、チュートリアルを可能な限り検索しようとしましたが、これまでのところ何も役に立ちませんでした（これらのバグを解決するために複数の ecef2llh および llh2ecef メソッドを試しました.

正しい方向への提案、アドバイス、指針をいただければ幸いです。誰かの役に立てば、私が使用している完全なコードを投稿/送信できます。私はここに重要な部分を投稿したことを確認しようとしましたが、これを (すでに非常に) 長い投稿にしたくありませんでした。

助けてくれてありがとう。

アーロン

アップデート：

問題の少なくとも一部を見つけました。spg84.propagate() は、ECEF ではなく ECI で場所を返します。eci2ecef をすばやく実行すると、予測応答と完全に一致します。

助けを求めて投稿した後、私はいつも解決策を見つけるようです;）

次に、オブザーバーの位置で何が起こっているかを把握する必要があります。要するに: pyEphem.compute() から結果を取得し、衛星の ecef 位置を取得するにはどうすればよいですか? 緯度、経度、標高ではなく、az、el、範囲の値で行うことをお勧めします。

aer2ecef 呼び出しのバグを推測しています。

ありがとう。

更新 2:

「真の」位置と一致するように観測を取得しました。単位に問題があったようです。作業コード:

az       = degrees(sat.az)
el       = degrees(sat.alt)
#range in km
range    = sat.range
sat_lat  = degrees(sat.sublat)
sat_long = degrees(sat.sublong)
# elevation of sat in km
sat_elev = sat.elevation


#x, y, z    = aer2ecef(az,el,range,obsLoc.lat,obsLoc.long,obsLoc.alt)
x,y,z  = llh2ecef(sat_lat, sat_long, sat_elev / 1000)

x *= 1000
y *= 1000
z *= 1000
return x,y,z

適切な位置を返すには aer2ecef() メソッドが必要です...

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于 2013-04-20T16:06:53.170 に答える