Я работаю над разработкой простого орбитального распространителя J2 для проекта, над которым я работаю, и нахожусь на этапах перехода с ECI на ECEF. Глядя на этот справочный документ в разделе 2.4, с какой величиной ошибок я столкнусь, если просто буду использовать только вращение Земли (вычислить GMST/GAST и сделать один оборот вокруг оси), вместо того, чтобы учитывать нутацию, прецессию и полярное движение. ?
Я использую временные рамки J2000, а симуляции относятся к НОО (высота 400–600 км), которые происходят в ближайшее время (2015–2020 гг.) и длятся всего 2–4 месяца.
***** Добавлен следующий план моей симуляции, чтобы дать некоторое представление после просмотра некоторых первоначальных ответов.
Вы моделируете перетаскивание? Если нет, вам даже не нужно моделировать вращение Земли, потому что эффект J2 зависит только от широты. Это симуляция с низкой точностью (существует множество эффектов, отличных от J2; например, сопротивление, эффекты третьего тела, условия гравитации более высокого порядка, приливы твердого тела и океана, давление солнечного излучения, релятивистская гравитация, ...)
Но если вы моделируете сопротивление, вам потребуется геодезическое местоположение спутника (геодезическая широта, долгота, высота) и местное кажущееся солнечное время на этой широте и долготе, чтобы вычислить плотность атмосферы на высоте спутника. Это значительно повышает ставку на необходимую вам инфраструктуру. Как минимум, вам понадобится полуреалистичная модель вращения Земли как для информации ECEF (широта и долгота), так и для времени.
И вам понадобится модель времени. Время, измеряемое в соответствии с тем, как вращается Земля, и время, измеряемое в соответствии с отсчетом атомных часов, — две разные вещи. Вам нужно смоделировать это, по крайней мере, до некоторой степени. Если вы используете основанные на физике уравнения движения, время в вашей симуляции должно быть синхронизировано со временем в соответствии с этими атомными часами. Эффекты от Земли (несферическая гравитация, сопротивление и т. д.) и расположение спутника по отношению к вращающейся Земле должны быть синхронизированы со временем в соответствии с вращением Земли.
Простая модель времени с низкой точностью: UT1 находится в пределах 0,9 секунды от UTC; для модели с низкой точностью вы можете игнорировать это (т. е. предположить, что UT1 = UTC). В настоящее время UTC отстает от TAI на 37 секунд, что, в свою очередь, отстает от наземного времени на 32,184 секунды (т. е. предположим, что UTC=TT-69,184 секунды). Земное динамическое время отклоняется от TT на крошечное фиксированное смещение (~7e-5 секунд, которое вы можете игнорировать) и на пару синусоид, величина которых находится в диапазоне миллисекунд (например, предположим, что TDB=TT).
Простая модель ориентации Земли с низкой точностью: это немного сложнее, особенно с учетом того, что код Стандартов фундаментальной астрономии (SOFA) упрощает использование модели с высокой точностью, часто гораздо более высокой, чем вам нужно. (Вычисление прецессии и нутации легко закодировать, но это недешево в вычислительном отношении.)
Далее следует полная ересь: (1) Используйте приведенную выше простую модель времени для вычисления UT1 и TT (а также TDB, если вам нужны эффекты третьего тела). и (2) заменить члены полярного движения в моделях SOFA нулем. (Один член уже обнулен, ΔUT1, если предположить, что UT1=UTC). С десятью, может быть, двадцатью строками кода, плюс библиотека SOFA, вы только что повысили свою довольно низкую модель точности до умеренной точности. Если вам нужны эффекты третьего тела, используйте C-SPICE для вычисления положения Луны и Солнца относительно Земли. C-SPICE использует TDB в качестве базы времени, но TT будет достаточно для моделирования с умеренной (не низкой) точностью. Обратите внимание: для гравитации третьего тела вы хотите, чтобы C-SPICE не вычислял эффекты аберрации.
Замечание №1: На высоте 400-600 км вам действительно нужно моделировать сопротивление, если вы хотите надеяться на реализм.
Дополнение № 2: В какой-то момент времени (а четыре-шесть месяцев для спутника на высоте 400-600 км — это далеко за пределы «некоторого момента») не имеет значения, насколько точно выполняется моделирование. Нет никакой надежды на реалистичный прогноз положения ECEF спутника высотой 400-600 км через шесть месяцев в будущем. Вы могли бы получить правильную высоту. Широта и долгота: Не совсем. Одна отрыжка Солнца может увеличить плотность верхних слоев атмосферы Земли на порядки, и эти отрыжки непредсказуемы. Тем не менее, эти солнечные отрыжки менее вероятны в ближайшие несколько лет, учитывая странное состояние покоя Солнца в настоящее время.
Эвиатар.Э
С Моран
ооо