Отслеживание спутника Python с помощью spg4, pyephem- позиции не совпадают
Я пытаюсь написать базовый скрипт на Python, который будет отслеживать данный спутник, определенный с помощью tle, из заданного местоположения. Я не асто / орбитальный человек, но пытаюсь стать умнее в этом.
Я сталкиваюсь с проблемой, когда различные модели, которые я использую, дают мне очень разные ответы о положении. Я попытался с помощью: PyEphem SPG4 предсказать (системный вызов exec из сценария)
Спутники, с которыми я тестирую, - это ISS и directv10 (один фиксированный, один движущийся с отслеживанием через Интернет, доступный для проверки):
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
Я изменил источник прогноза, чтобы дать мне местоположение ECI, чтобы я мог использовать его, чтобы узнать реальное местоположение. У меня также есть это, чтобы дать az, el, диапазон для использования, чтобы проверить наблюдения. Я использую spg4 для получения реального местоположения. Для наблюдаемого местоположения я использую PyEphem.
Я получаю позицию ECEF от spg4 с:
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
Мой код для наблюдений на основе пифема:
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)
Преобразование llh2ecef:
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
Когда я сравниваю и строю местоположения на трехмерном глобусе (используя позиции ecef), я получаю ответы повсюду. Предсказанная позиция eci (преобразованная в ecef) соответствует тому, что я вижу на веб-сайтах отслеживания ISS ( http://www.n2yo.com/?s=25544)
Результат от get_real() далеко от масштаба и местоположения. Результат от get_ob() имеет правильный масштаб, но неправильный адрес на глобусе
пример результатов:
на основе прогноза:
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]
на основе Python:
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 и range не совпадают между двумя наблюдениями. Позиции не соответствуют "истинным" местам. (Lat и long делают, но высота не делает после преобразования ecef2llh.
По сравнению с веб-трекером, я заметил, что "истинные" местоположения будут совпадать с сайтом. Для directv10 pyEphem соответствует азимуту и высоте, но не для МКС
Когда я рисую их на земном шаре, предсказуемое "истинное" местоположение находится в правильном месте - соответствует сайту трекера). Положение spg84 ecef (которое, как мне показалось, должно совпадать с прогнозируемым, находится на другой стороне земного шара. Предсказанное "наблюдаемое" местоположение находится близко к местоположению spg84. PyEphem полностью отключен по высоте и не отображается (слишком низко, внутри земли).
Итак, мой вопрос, где я использую модели Python неправильно? Насколько я понимаю, вызов spg84 spreadate() должен возвращать точное положение спутника в метрах. Я бы подумал, что должно соответствовать прогнозируемой позиции после преобразования eci2efec. Я также ожидал бы, что совпадение тогда llh2ecef() при использовании sat.sublat,sat.sublong,sat.elevation.
Как я уже сказал, я новичок во всех вещах на орбите, поэтому я уверен, что совершил простую математическую ошибку или что-то в этом роде. Я пытался найти и найти ответы, примеры и учебные пособия в максимально возможной степени, но пока что ничего не помогло (я пробовал несколько методов ecef2llh и llh2ecef, чтобы попытаться устранить эти ошибки.
Будем очень благодарны за любые предложения, советы, указатели в правильном направлении. Я могу опубликовать / отправить полный код, который я использую, если это будет полезно для кого-то. Я постарался сделать так, чтобы я разместил здесь важные части и не хотел делать этот (уже очень) длинный пост.
Спасибо за помощь.
Аарон
ОБНОВИТЬ:
Я нашел по крайней мере часть проблемы. spg84.propagate() возвращает местоположение в ECI, а не в ECEF. Быстрый запуск через eci2ecef, и он идеально согласуется с предсказанным ответом.
Кажется, я всегда нахожу решения после публикации справки;)
Теперь нужно выяснить, что происходит с локациями наблюдателя. Это сводится к следующему: Как я могу взять результат из pyEphem.compute() и получить позицию ecef для спутника? Предпочитаю делать это с аз, эл, значениями диапазона, а не широтой, долготой, высотой.
Я предполагаю ошибку в моем вызове aer2ecef.
Благодарю.
ОБНОВЛЕНИЕ 2:
Получил наблюдение, чтобы выровнять с "истинной" позицией. Похоже, у меня была проблема с юнитами. Рабочий код:
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
Теперь просто нужен метод aer2ecef(), чтобы вернуть правильную позицию...
1 ответ
Если бы вы могли предоставить ссылку на новый вопрос, который вы открыли, а также пометить этот ответ зеленым флажком, то этот вопрос больше не будет отображаться как вопрос PyEphem без ответа о переполнении стека и будет собирать консоли тех из нас, кто просматривает на оставшиеся без ответа вопросы в этой области. Спасибо, что поделились своей работой с теми, кто может последовать по вашим стопам!