Der Wikipedia-Artikel Two Line Element Set sagt:
Das SGP4-Modell wurde später um Korrekturen für Weltraumobjekte erweitert, wodurch SDP4 entstand, das dieselben TLE-Eingabedaten verwendete. Im Laufe der Jahre wurden eine Reihe fortschrittlicherer Vorhersagemodelle entwickelt, die jedoch keine weit verbreitete Anwendung gefunden haben. Dies liegt daran, dass die TLE nicht die zusätzlichen Informationen enthält, die von einigen dieser Formate benötigt werden, was es schwierig macht, die Elemente zu finden, die benötigt werden, um die Vorteile des verbesserten Modells zu nutzen. Auf subtilere Weise werden die TLE-Daten in einer Weise massiert, um die Ergebnisse zu verbessern, wenn sie mit den Modellen der SGP-Serie verwendet werden, was dazu führen kann, dass die Vorhersagen anderer Modelle weniger genau sind als die von SGP, wenn sie mit üblichen TLEs verwendet werden. Das einzige neue Modell, das weit verbreitet ist, ist SGP8/SDP8, die für die Verwendung derselben Dateneingaben entwickelt wurden und relativ geringfügige Korrekturen des SGP4-Modells darstellen.
Dann heißt es im Wikipedia-Artikel Simplified Perturbations Models :
SGP8/SDP8 führte zusätzliche Verbesserungen für den Umgang mit dem Zerfall der Umlaufbahn ein.
Beachten Sie, dass sich die derzeitige Verwendung des Begriffs SGP4 eher auf Implementierungen bezieht, die sowohl das eigentliche SGP4 als auch SDP4 enthalten, wobei die Umschaltung in einem Zeitraum von 225 Minuten erfolgt .
Die Referenz für das obige Zitat ist Revisiting Spacetrack Report #3: Rev 2, in dem es heißt:
Spacetrack Report Nummer 3 stellte der Benutzergemeinschaft offiziell fünf Orbitalausbreitungsmodelle vor – SGP, SGP4, SDP4, SGP8 und SDP8 – alle „allgemein“ kompatibel mit den TLE-Daten. Zu diesem Zeitpunkt war SGP gerade durch SGP4/SDP4 ersetzt worden (letzteres hatte Weltraumstörungen enthalten). Das SGP8/SDP8-Modell wurde entwickelt, um die Mängel von SGP4/SDP4 für die Sonderfälle des Orbitalzerfalls und des Wiedereintritts zu lindern. Der Ansatz lieferte eine Lösung in geschlossener Form, die auf den allgemeinen Trends der Orbitalelemente basierte, als sie sich dem Wiedereintritt näherten, und war recht erfolgreich. Es gibt jedoch keine Hinweise darauf, dass SGP8/SDP8 für die operative TLE-Bildung implementiert wurde.
Vor ungefähr fünfzehn Jahren habe ich SGP8 und SDP8 (und das „ursprüngliche“ SGP) sehr sorgfältig in meine Software implementiert (siehe https://github.com/Bill-Gray/sat_code ). Es ist schwer, etwas Negatives zu beweisen – dh dass die 8 Versionen nie verwendet wurden – aber ich habe seitdem gesehen, wie SDP4/SGP4 unglaublich viel verwendet wurde, und ich habe gesehen, dass die 8 Varianten absolut null Verwendung fanden und noch nie einen Hinweis darauf gesehen, dass sie verwendet werden.
Ich sollte anmerken, dass ich fast ausschließlich mit Objekten in mehrtägigen bis mehrmonatigen Umlaufbahnen arbeite und nicht mit Objekten, die kurz vor dem Wiedereintritt stehen. Dennoch verwenden Leute, die meinen Code verwenden (von denen es viele gibt), ihn für viele Zwecke; Ich denke, wenn sie die 8 Varianten verwenden würden, hätte ich davon gehört.
Aber überzeugend wären für mich die Kommentare von „Revisiting Spacetrack Report #3“. Diejenigen von uns außerhalb von Space-Track/JSpOC/etc. müssen ein gewisses Maß an Reverse-Engineering durchführen; Details zur internen Implementierung von SGP4/SDP4 wurden beispielsweise nie veröffentlicht. Die Autoren von „Revisiting“ sind nicht nur Experten auf diesem Gebiet; Sie haben auch einige Insiderkenntnisse und Zugang zu historischen Daten, die mir fehlen. Wenn sie keinen Fall finden, in dem die 8 Versionen verwendet wurden, wäre ich ziemlich zuversichtlich, dass eine solche Verwendung nie stattgefunden hat.
Ich denke, die Aussage, zu der Sie Frage 3 gestellt haben, beschreibt Vallado, Kelso und Mitarbeiter, von denen fast alle ehemalige Mitarbeiter des USAF Space Command mit Erfahrung in der Einheit sind, die SGP4 operativ einsetzt, und die Ergebnisse ihrer rekonstruierten Version des Codes sorgfältig mit den Ergebnissen vergleichen den offiziellen Code, auf der Suche nach Stellen, an denen sie ihren Code ändern müssen, um besser mit dem übereinzustimmen, was im neuesten SGP4 getan wird. Wenn sie keine Anzeichen dafür gesehen haben, dann bezweifle ich auch, dass es jemand anderes tun würde, also kann ich Ihnen bei Frage 4 nicht helfen.
Sie haben vorhin gefragt , ob sich SGP4 wirklich noch ändert, und ich muss diesem Thema jetzt etwas hinzufügen: Gestern habe ich die SGP4-Codeversion 8.2 heruntergeladen, die erst vor ein paar Wochen veröffentlicht wurde ( der Link war eine Weile unterbrochen, aber er funktioniert wieder jetzt bestellen). In den Versionshinweisen heißt es: „Einige Fehler wurden behoben, die die Leistung beeinträchtigten. SGP4 v8.2 ist jetzt mehr als doppelt so schnell wie v8.1 (über viermal so schnell wie v8.0)“, so dass es den Anschein hat, dass sie tatsächlich weiterhin die offizielle Version modifizieren SGP4-Code, wenn auch nur geringfügig.
Frage 2 hingegen kann ich jetzt beantworten. Die Referenz, die Sie benötigen, ist Hoots 1980, A Short Efficient Analytical Satellite Theory, Journal of Guidance, Control, and Dynamics 5.2 (194-199). Dies ist der Artikel, den ich in dieser Antwort als Paywall erwähnt habe, obwohl ich jetzt, da ich eine Kopie in den Händen habe, feststelle, dass dieser spezielle Artikel ausdrücklich besagt: „Dieses Papier wurde zum Werk der US-Regierung erklärt und ist daher öffentlich Domain", also ist vielleicht eine Beschwerde beim Herausgeber (AIAA) angebracht.
Lassen Sie mich im Geiste dieser Aussage über die Gemeinfreiheit einige der historischen Kommentare zitieren:
Eine der ersten Theorien dieser Art wurde 1966 von Hilton und Kuhlman <1> entwickelt. (Für eine neuere Referenz siehe Hoots und Roehrich. <2>) Diese vereinfachte allgemeine Störungstheorie, im Folgenden SGP genannt, verwendet eine Vereinfachung der Arbeit von Kozai <3> für sein Gravitationsmodell und nimmt den Widerstandseffekt auf die mittlere Bewegung als zeitlich linear an. Diese Annahme diktiert eine quadratische Variation der mittleren Anomalie mit der Zeit. Die Widerstandswirkung auf die Exzentrizität wird so modelliert, dass die Perigäumshöhe konstant bleibt.
1970 entwickelte Cranford (siehe Lane und Hoots <4>) eine vereinfachte allgemeine Störungstheorie namens SGP4. Dieses Modell wurde durch Vereinfachung der umfassenderen analytischen Theorie von Lane und Cranford <5> erhalten, die für ihr Gravitationsmodell die Lösung von Brouwer <6> und für ihr Atmosphärenmodell eine Leistungsdichtefunktion verwendet.
Die SGP8-Theorie wird durch Vereinfachung einer umfangreichen analytischen Theorie von Hoots <7> erhalten, die die gleichen Gravitations- und Atmosphärenmodelle verwendet wie Lane und Cranford, aber die Differentialgleichungen auf ganz andere Weise integriert. Die vollständige Theorie gilt für alle Exzentrizitäten zwischen 0 und 0,1 und alle Neigungen nicht nahe 0 Grad oder kritischer Neigung. Da die vollständige Theorie mehrere Terme enthält, die nur für größere Exzentrizitäten wichtig werden, war man der Meinung, dass viele Terme weggelassen werden könnten, ohne die Vorhersagen auf den meisten Satelliten zu beeinflussen. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass viele in der vollständigen Theorie enthaltene Terme viel kleiner sind als die Unterschiede, die durch die Verwendung der Leistungsdichtefunktion Atmosphäre eingeführt werden, um die reale Atmosphäre zu modellieren. Also in einer Betriebsumgebung,
Die Beschreibungen der Änderungen und die Begründungen dafür sind:
Der erste Termtyp, der zur Vereinfachung betrachtet werden sollte, waren die kurzzeitigen Widerstandsperioden der Gl. (3). Es wurde festgestellt, dass diese Begriffe mit vernachlässigbarem Effekt aus der Theorie ausgeschlossen werden konnten. Zweitens haben wir Terme der Form von Widerstand gekoppelt mit Widerstand fallen gelassen, die in den säkularen Gl. (1) für mittlere Anomalie und Argument des Perigäums. Der nächste untersuchte Begriffstyp war die Form des mit der Schwerkraft gekoppelten Luftwiderstands. Obwohl Terme dieser Form in den dreifach gestrichenen Differentialgleichungen für alle sechs Orbitalelemente vorkommen, wurde festgestellt, dass die direkte Auswirkung auf jedes der Elemente sehr gering war. Da jedoch Änderungen der mittleren Bewegung und der Exzentrizität direkt Änderungen des Gesamtwiderstands bewirken und da die mittlere Bewegung ein zweites Mal in die mittlere Anomaliegleichung integriert wird,
Es ist bekannt, dass das Gravitationsmodell von Vinti <9> eine algebraische Kombination der zweiten und vierten zonalen harmonischen Terme erlaubt. Da sich das Vinti-Potential von den wahren Gravitationskoeffizienten unterscheidet, haben wir festgestellt, dass die Vinti-Beziehung angenommen wird messbare Verschlechterung verursacht. Wenn wir jedoch das Vinti-Potenzial nur langfristig nutzen und die Werte von behalten Und in säkularer Hinsicht fanden wir eine signifikante algebraische Vereinfachung in unseren Gleichungen mit wenig Genauigkeitsverlust. Außerdem entfernt die Übernahme des Vinti-Potentials aus SGP8 alle Singularitäten bei der kritischen Neigung.
Die letzte Vereinfachung betraf die rein gravitativen Terme. Es wurde festgestellt, dass Größenangaben zweiter Ordnung mal könnte in den säkularen Gravitationsbedingungen vernachlässigt werden. Außerdem können die Gravitationsperioden erheblich vereinfacht werden. Es wurde von Hoots <10> gezeigt, dass die Lyddane-modifizierte Brouwer-Geopotenzialtransformation in Bezug auf einen alternativen Satz von Variablen umformuliert werden kann, was eine direkte Umwandlung von doppelt gestrichenen Elementen in kartesische Position und Geschwindigkeit ermöglicht, während der Formelbetrag von reduziert wird Transformation um ein Drittel. Indem wir diesen alternativen Satz von Variablen verwendeten und nur die dominanten periodischen Terme beibehielten, erhielten wir eine signifikante Verringerung der Anzahl der Terme in der Transformation, während wir für die meisten Satelliten nur wenig Genauigkeit opferten.
Verweise auf "doppelt gestrichene" und "dreifach gestrichene" Gleichungen und Elemente setzen voraus, dass Sie Kopien von Brouwer <6> und Lyddane <8> zur Hand haben und deren Notation folgen.
Die Zitate aus dem Papier sind:
<1> Hilton, CG und Kuhlman, JR, „Mathematical Models for the Space Defense Center“, Philco-Ford Corporation, Colorado Springs, Colorado, U-3871, Nov. 1966.
<2> Hoots, FR und Roehrich, RL, „Models for Propagation of NORAD Element Sets“, Aerospace Defense Command, Peterson AFB, Colorado, Project SPACETRACK Rept. Nr. 3, Dez. 1980.
<3> Kozai, Y., „Die Bewegung eines erdnahen Satelliten“, Astronomical Journal Vol. 64, Nov. 1959, S. 367-377.
<4> Lane, MH und Hoots, FR, „General Perturbations Theories Abgeleitet von der Lane Drag Theory von 1965“, Aerospace Defense Command, Peterson AFB, Colorado, Project SPACETRACK Rept. Nr. 2, Dez. 1979.
<5> Lane, MH und Cranford, KH, "An Improved Analytical Drag Theory for the Artificial Satellite Problem", Papier 69-925, präsentiert auf der AIAA/AAS Astrodynamics Conference, 20.-22. August 1969.
<6> Brouwer, D., „Lösung des Problems der künstlichen Satellitentheorie ohne Luftwiderstand“, Astronautical Journal, Vol. 3, No. 64, Nov. 1959, S. 378-397.
<7> Hoots, FR, „Theorie der Bewegung eines künstlichen Erdsatelliten“, Celestial Mechanics, Vol. 3, No. 23, April 1981, S. 307-363.
<8> Lyddane, RH, „Kleine Exzentrizitäten oder Neigungen in der Brouwer-Theorie des künstlichen Satelliten“, Astronautical Journal, Vol. 3, No. 68, Okt. 1963, S. 555-558.
<9> Vinti, JP, „New Method of Solution for Unretarded Satellite Orbits“, Journal of Research of the National Bureau of Standards, Vol.62B, 1959, S. 105-116.
<10> Hoots, FR, „Neuformulierung der Brouwer-Geopotentialtheorie für verbesserte Recheneffizienz“, Celestial Mechanics, Vol. 1, No. 24, August 1981, S. 367-375.
<11> Lerch, FJ et al., "Gravity Model Improvement Using GEOS-3 (GEM 9&10)", Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, GSFC-Bericht Nr. X-921-77-246, Sept. 1977.
<12> Jacchia, LG, „New Static Models of the Thermosphere and Exosphere with Empirical Temperature Profiles“, Smithsonian Astrophysical Observatory, Boston, Mass., SP-313, Mai 1970.
äh