Точность гравитационной модели SGP4

Из моделирования я получаю мгновенный радиус-вектор спутника SFERA 2. Если я сравню этот радиус-вектор с полученным от пропагатора SGP4, я получу очень большие различия. Следующий график показывает, что я имею в виду:

http://cristianopi.altervista.org/SFERA2_R.png

Как вычисляется радиус-вектор

SGP4: начиная с TLE 17247.56557513, я распространяю этот TLE на 1 орбиту с центром в эпоху TLE, чтобы найти перигей и апогей, и делаю то же самое для следующих 539 TLE (график SGP4 показывает 540 точек, полученных из 540 TLE).

Остальные 3 графика получены из числового распространителя на основе интегратора DOPRI853. Исходный TLE такой же, как и для графика SGP4 (17247.56557513). Синий график получается, когда я использую GRACE Gravity Model Version 3 Combined, усеченную до порядка и степени 25, для оранжевого графика я использую сферическую Землю, а для зеленого графика я добавляю возмущение J2.

Возможно ли, что синий график показывает истинную форму радиус-вектора, а график SGP4 показывает только приблизительную форму? Другими словами, возможно ли, что распространитель SPG4 настолько неправ?

Модель SGP4 показывает погрешность в 1-3 км каждый день. Я думаю, что изящество лучше учитывает гораздо больше гармоник.
Не уверен, что правильно понимаю ваш метод, но если вы подключаете орбитальные элементы прямо из TLE в свой числовой интегратор, не делайте этого .
@Chris Я преобразовываю элементы TLE в начальное состояние оскулирования с помощью SGP4, затем я преобразовываю состояние оскулирования TEME в состояние оскулирования J2000.
@Пракхар. Но если взять синий график за самый точный, то ошибка SGP4 невероятно большая (до 40 км!)
@Cristiano, вот как это сделать. Продолжать
В то время как SGP4 действительно теряет около 1-3 км в день (и растет нелинейно), большая часть ошибки приходится на трассу. Радиальная составляющая ошибки по крайней мере на порядок меньше этой.

Ответы (1)

Возможно ли, что синий график показывает истинную форму радиус-вектора, а график SGP4 показывает только приблизительную форму?

Тот факт, что SGP4 действительно является приближением (довольно низкой точностью) истинной орбиты, не означает, что синий график лучше. Я очень сильно подозреваю, что синий сюжет еще хуже по ряду причин. Во-первых, хотя SGP4 действительно теряет точность при справедливом клипе, вы используете каждый отдельный TLE для распространения в течение довольно коротких интервалов времени, меньше дня, если я правильно понял вопрос. Это устраняет большую часть ошибок, возникающих при использовании SGP4. Напротив, вы используете начальное состояние и распространяетесь почти десять месяцев. Ошибка в этом начальном состоянии со временем будет расти как минимум квадратично, и даже хуже, если в системе есть потери.

Другая причина заключается в том, что в системе явно есть потери. Это затухающая орбита. Модель атмосферного сопротивления, которая дает две значащие цифры сопротивления, является очень хорошей моделью. Одно незначительное солнечное событие вызывает вздутие верхних слоев атмосферы. Прогнозируемое сопротивление по сравнению с фактическим сопротивлением через десять месяцев имеет ноль значащих цифр.

Наконец, вы используете интегратор Дорманд-Принс, который, как известно, плохо подходит для распространения по орбите. Как бы плохо это ни было, старый добрый ванильный RK4 часто лучше справляется с распространением орбит, чем Dormand-Prince. В знак этого ваша орбита становится все более эксцентричной с течением времени. Атмосферное сопротивление должно в целом действовать, чтобы сделать орбиту круговой.

Здесь есть один или два урока. Во-первых, предположительно лучший интегратор может на самом деле оказаться паршивым интегратором. Особенно это касается орбитальной механики. Другой заключается в том, что увеличение точности может привести к снижению точности. Нет причин использовать модель земной гравитации 25x25 на низкой околоземной орбите. Ошибки, возникающие в результате незнания атмосферного сопротивления, превосходят ошибки, возникающие в результате использования гравитационной модели с более низкой точностью. Хуже того, переход к более высоким степеням не всегда повышает точность. Иногда это снижает точность. ...
... Это особенно актуально при использовании адаптивного интегратора, такого как Дорманд-Принс (matlab rk45), который можно искусственно тянуть туда и сюда с помощью феномена Рунге (который аналогичен феномену Гибба).
Точность гравитационной модели SGP4
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v