Будет ли новый «формат TLE» лучше с точки зрения орбитальной механики, чем традиционные TLE?

В книге Celetrak «Новый способ получения данных GP» (он же TLE) доктора Т. С. Келсо, 27 мая 2020 г., объясняется появление нового формата инфоблоба, который во многих отношениях «лучше», чем древний TLE , и содержит следующее:

Правительство США предоставило остальному миру орбитальные данные GP или общих возмущений с 1970-х годов. Эти данные получены путем подгонки наблюдений из Сети космического наблюдения США (SSN) для получения средних элементов Брауэра с использованием орбитального пропагатора SGP4 или Simplified General Perturbations 4.

Многие из вас знакомы с этими данными в форме TLE или двухстрочных наборов элементов. TLE были разработаны для предоставления минимума данных, необходимых для распространения по орбите постоянного космического объекта (RSO) в то время, когда как пропускная способность для передачи, так и цифровое хранение были крайне ограничены. Фактически, в то время передача могла осуществляться по факсу, в распечатанном виде (почтовая доставка) или даже читаться по телефону, а хранение осуществлялось с использованием перфокарт или магнитной ленты.

Хотя этот формат хорошо служил нам на протяжении многих десятилетий, не обошлось и без проблем. Например, выбор двузначного года вызвал множество проблем с приближением к 2000 году — проблемы, которые были преодолены путем переопределения того, что представляют эти две цифры, — но эта проблема 2000 года сохраняется целых 20 лет в 21 веке. И теперь мы приближаемся к другому этапу, когда мы больше не сможем каталогизировать все объекты, которые мы отслеживаем, в рамках ограничения 5-значного каталожного номера формата TLE.

Одним из ключевых факторов, заставляющих нас задуматься об отслеживании более 100 000 объектов, является активация Space Fence на атолле Кваджалейн. Space Fence достиг начальной эксплуатационной готовности (IOC) 27 марта 2020 года и, как ожидается, будет отслеживать гораздо больше, чем ~ 26 000 объектов, которые в настоящее время отслеживаются SSN, — возможно, на порядок.

И мы ожидаем, что данные Space Fence станут общедоступными этим летом (2020 г.). 18-я эскадрилья управления космическим пространством (18 SPCS) уже перешла внутренне на использование 9-значных каталожных номеров в поддержку этих изменений, и мы ожидаем, что 18 SPCS выпустит данные из Space Fence, используя 9-значные каталожные номера.

Вопрос: Безусловно, служебные улучшения имеют решающее значение, но есть ли потенциальные орбитальные механические улучшения по сравнению с распространением SGP4 традиционных TLE? Я действительно не понимаю, что происходит; это строго улучшение форматирования и индексации, или количество содержащейся орбитальной информации также будет изменено и/или улучшено?

Я думаю, что основная часть этого вопроса хорошо читается - вас в первую очередь интересует точность данных, хотя это можно прочитать более чем одним способом. «Точность данных» может означать: а) отдельные эфемериды (например, TLE) имеют лучшие измерения или б) отдельные эфемериды имеют лучшую модель (но измерения не лучше) или в) модель с большей точностью из-за более частых обновлений. может быть доступен. Ответы на данный момент, кажется, указывают на результат (b).
@Puffin Нет, меня вообще интересуют какие-либо улучшения, касающиеся орбитальной механики. Я задал именно тот вопрос, который собирался задать: «… но есть ли потенциально орбитальные механические улучшения по сравнению с распространением SGP4 традиционных TLE?» Вопрос широко открыт специально, чтобы не ограничивать ответы заранее, и я думаю, что эта учебная классификация даст отличный ответ!
Теперь я думаю об этом, я уже слышал, что новый космический забор — это более высокочастотный радар, который снижает порог минимального размера объекта, но я подозреваю, что в игру вступают всевозможные другие параметры, прежде чем вы сможете определить, лучше ли локализованы объекты. . Кстати, я действительно не знаю, что вы имели в виду, когда писали курсивом.
@Puffin О, немного, выделенное курсивом, отмечает, что вы классифицировали потенциальные улучшения по трем перечисленным категориям (1, 2 и 3), и я нашел эту классификацию учебной и чувствую, что другие тоже, и думаю, что было бы здорово, если бы вы немного расширил его как ответный пост.

Ответы (3)

Изменения в связи с новым забором:

  • Новый космический барьер, скорее всего, приведет к более точным оценкам орбит для большинства объектов, которые в настоящее время находятся в каталоге, поскольку они будут наблюдаться чаще.
  • Он также будет обнаруживать все больше и меньше фрагментов мусора. Их можно обнаружить только в том случае, если они проходят на большой высоте и, что менее вероятно, на низкой высоте. Следовательно, их точность может оказаться плохой.

Изменения в связи с новым форматом:

  • Основная причина нового формата заключается в том, что он позволяет указать более 5 цифр каталожного номера. Ожидается, что новое ограждение наблюдает за более чем 100 000 объектов и, следовательно, это изменение было необходимо.
  • Формат (OMM) позволяет задавать любые теории, а не только те, которые используются в TLE. TLE имеют флаг эфемеридного типа, который связан с теорией. Недавно была опубликована новая обновленная версия SGP4 под названием SGP4-XP (к сожалению, скомпилированная библиотека не содержит кода или уравнений). Если новые предоставленные орбитальные элементы генерируются с использованием SGP4-XP, то вам также понадобится эта теория для их распространения. Неясно, когда новая теория начинает использоваться и когда/если ее элементы публикуются. Точность пока не ясна, но предполагается, что она будет ближе к высокоточным моделям.
Отлично выглядит, большое спасибо!

Просматривая CCSDS RECOMMENDED STANDARD FOR ORBIT DATA MESSAGES , мне кажется, что определены три разных типа сообщений: сообщение о параметрах орбиты (OPM), сообщение о средних элементах орбиты (OMM) и сообщение об эфемеридах орбиты (OEM).

OPM дает положение и скорость и, возможно, «оскулирующие кеплеровские элементы». Он «подходит для бирж, которые «не требуют высокоточного динамического моделирования».

OMM по сути представляет собой ту же информацию, что и TLE, но в более читаемом (как человеком, так и современным программным обеспечением) формате.

OEM «подходит для обменов, требующих более точного или более точного динамического моделирования, чем это возможно с OPM», и «позволяет динамически моделировать любое количество гравитационных и негравитационных ускорений». Он включает дополнительные параметры космического корабля, такие как масса, площадь солнечного излучения и площадь сопротивления, поэтому его можно использовать с причудливым пропагатором, который моделирует эти эффекты.

В публикации Celestrak, по которой вы ссылаетесь, говорится, что Celestrak будет предоставлять OMM, поэтому он не обеспечит каких-либо функциональных улучшений в распространении по сравнению с TLE, но OEM-производители потенциально могут это сделать.

Это хорошее резюме самих форматов. Чтобы полностью ответить на вопрос @uhoh, не могли бы вы также добавить, что распространение SPG4 совсем не отличается высокой точностью. Для высокой точности распространения НСО необходимо учитывать сферические гармоники Земли (например, EMG2008), SRP, сопротивление и движение Солнца, Юпитера и Луны (как минимум). SPG4 может работать достаточно хорошо для отслеживания космических кораблей в течение очень коротких периодов времени, но недостаточно хорош для любой миссии.
Боже мой. Килограммы и километры! как люди справятся?
Как человек, который написал много программного обеспечения и инструментов для астродинамического моделирования, я хотел бы пообщаться с тем, кто создал формат OEM. Кажется, что это худшее из двух миров: его трудно читать людям и трудно читать машинам. Не говоря уже о том, что оно основано на тексте и не использует данные интерполяции, поэтому оно не может быть таким же точным, как ядро ​​BSP...
@RusselBorogove +1, интересно, но в чем разница между OPM и OMM, поскольку они оба звучат похоже на TLE. Является ли OMM подмножеством OPM; можно ли выводить старые TLE в стиле SGP4 для обратной совместимости?
@Puffin Вы можете прочитать спецификацию для более подробной информации. OMM и OPM — это форматы сообщений , а не инструменты; нет смысла спрашивать, выводят ли они другие форматы.

Изменение только данных не принесло бы многого, если бы их просто загружали в тот же самый старый SGP4, который мы использовали десятилетиями. Однако, к моему приятному удивлению, наконец, правительство США предоставило новый пропагандист для общественного пользования! Я нигде не видел объявления об этом, но если вы зайдете на https://www.space-track.org/documentation#/sgp4 и загрузите zip-файл, в примечаниях к выпуску будет сказано:

Пропагатор Simplified General Perturbations Version 4 (SGP4) теперь включает основные новые возможности в виде расширенных возмущений (XP), обеспечивающие значительное повышение точности по сравнению с предыдущими версиями SGP4 для всех режимов орбиты. Эта новая усовершенствованная версия распространителя SGP4 называется «SGP4-XP».

Для обеспечения обратной совместимости существует новый тип эфемерид 4 (XP), который теперь поддерживается TLE, что позволяет пользователям использовать устаревшие TLE эфемерид SGP4 типа 0 или 2 или SGP4-XP Ephemeris типа 4 без изменения входных данных в библиотеку SGP4prop. Это предотвращает изменение интерфейсов из-за обновления XP.

Точность распространения, доступная теперь в SGP4-XP, значительно улучшена за счет включения расширенных возмущений, которые можно выявить с помощью нового типа эфемерид TLE 4, который заменяет устаревший член n ̈⁄6 в столбцах 45-52 строки 1 на объект. параметр модели давления солнечной радиации, AGOM [м^2/кг]. Для значения AGOM в столбцах 45–52 предполагается начальная десятичная точка. Как показано ранее на рис. 3, расширенные возмущения включают улучшенное моделирование лунных возмущений, новое и более резонансное моделирование, моделирование давления солнечного излучения (в дополнение к моделированию сопротивления), а модель геопотенциала была расширена за счет включения зонального члена J5 и устаревшего WGS- Термины 72 заменены терминами EGM-96, чтобы соответствовать распространению SP оперативным ASW. Кроме того, модель статической статической атмосферы заменена моделью Jacchia-70, в которой используется общий солнечный поток и геомагнитный индекс, который предсказывает будущие потоки на основе периодики потоков, датируемой более 40 лет назад. Поэтому больше нет необходимости поддерживать значения F10.7 и Ap для запуска распространителя SGP4-XP.

Учитывая, что это новая возможность, из соображений предосторожности чрезвычайно важно продолжать использовать самую последнюю версию библиотеки SGP4 в случае изменения SGP4-XP. Если по какой-либо причине требуются изменения, они могут быть несовместимы с предыдущими версиями SGP4-XP. Обновления будущих версий могут содержать исправления ошибок, а также улучшения и могут быть несовместимы с предыдущими версиями SGP4-XP. Рекомендуется проводить эксперименты и параллельные прогоны, чтобы получить представление об улучшениях моделирования.

Примечания к выпуску фактически описывают изменения в каждой части библиотеки стандартов астродинамики, что может представлять интерес для тех из вас, кто хочет узнать больше о соответствующем программном обеспечении, которое предназначено только для использования правительством США. Однако теперь я нахожу это гораздо менее интересным, чем раньше, потому что у нас наконец-то есть серьезное улучшение SGP4. У меня нет никаких данных о том, насколько он лучше, но в примечаниях к выпуску утверждается, что «новая точность SGP4-XP статистически эквивалентна» высокоточному численному распространителю Special Perturbations, который они используют для реальных операций. Возможно, это лучшее, что они сделали для публики с момента выпуска TLE.

Это отличные новости, спасибо, что разобрались, а затем предоставили новости здесь. Теперь нам всем придется переключаться на Windows XP, чтобы запустить SGP4-XP? (юмор)
@uhoh Мне нравится думать об этом как об отсылке к ролевым играм --- SGP4 наконец-то заработала достаточно XP, чтобы подняться на уровень!
Будет ли новый «формат TLE» лучше с точки зрения орбитальной механики, чем традиционные TLE?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v