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Text File  |  1994-08-24  |  20KB  |  399 lines

  1.                       VEC2TLE User Instructions
  2.  
  3. These are step-by-step user instructions for the VEC2TLE software.
  4. These instructions are designed primarily for the beginning user.  The 
  5. instructions are listed by the different tasks performed by VEC2TLE and
  6. are sorted in the following order, based on what is believed to be
  7. high to low incidence of usage.  The following tasks are covered in
  8. these instructions:
  9.  
  10. A.   AUTOMATIC READ OF STATE VECTORS
  11. B.   KEYBOARD ENTRY OF STATE VECTORS
  12. C.   IMPULSIVE DELTA-VELOCITY MANEUVERS
  13. D.   RE-EPOCH TLE AT THE ASCENDING NODE
  14. E.   IF YOU HAVE TROUBLE
  15.  
  16.  
  17.  
  18. A.   AUTOMATIC READ OF STATE VECTORS
  19.  
  20. Automatic read of formatted state vectors is one of the more popular 
  21. uses for VEC2TLE.  The vector format was designed to provide the 
  22. software with all the information necessary to produce a complete 
  23. Keplerian Two-Line Element (TLE) set.  This formatted vector is often 
  24. embedded in a message that provides general information.  An example of 
  25. a vector message from the STS-65 Shuttle mission is appended to these 
  26. instructions.
  27.  
  28.  
  29. A-1  Isolate the Formatted State Vector
  30.  
  31. If the state vector is embedded in a general message, you must first 
  32. isolate the formatted state vector from the posted message.  The
  33. formatted vector is found between (but not including) the dotted lines
  34. in the message.  The vector may be isolated using a text editor or 
  35. commercial on-line service software such as CompuServe Information 
  36. Manager (DOSCIM or WINCIM).  The formatted vector should be saved as a 
  37. text file with a ".VIF" extension in the same directory in which VEC2TLE 
  38. is located -- this makes the file readily found for read-in by VEC2TLE.
  39.  
  40. Since it is not possible to provide specific instructions for every
  41. text editor or on-line software package, the following instructions are 
  42. an example of how to accomplish this task using the CompuServe Information 
  43. Manager (CIM):
  44.  
  45. (a)  Drag the mouse cursor down to highlight only the formatted vector 
  46. information (i.e., the information between but not including the dotted 
  47. lines).
  48.  
  49. (b)  Copy the vector data to the CIM paste buffer -- under the "Edit" menu 
  50. select "Copy".
  51.  
  52. (c)  Create a new text file -- under the "File" menu select "New".  Now 
  53. paste the contents of the text buffer (the vector data you copied) into 
  54. the new file -- under the "Edit" menu select "Paste".
  55.  
  56. (d)  This new file should IDEALLY be saved in the same directory as VEC2TLE 
  57. with a ".VIF" file extension -- under the "File" menu select "Save As" 
  58. and follow the CIM instructions.  An example of a properly formatted ".VIF" 
  59. file is included with VEC2TLE (file name is STS-57.VIF).
  60.  
  61.  
  62. A-2  Initiate VEC2TLE
  63.  
  64. (a)  This may be accomplished directly in DOS or launched from Windows if 
  65. the program has been installed there.
  66.  
  67. (b)  Press the "Enter" key or activate the "OK" button with the mouse to 
  68. clear the Copyright screen.
  69.  
  70. (c)  Select the name of the vector file (VIF) you just created -- under the 
  71. "Compute TLE" menu select "Read Vector File."  (The Compute TLE menu may be 
  72. activated by the mouse or by ALT-C from the keyboard.)  If your file is in 
  73. the same directory as VEC2TLE and has a VIF extension, it should appear in 
  74. the file list.  You may select your file with the mouse or use the "Tab" 
  75. and Up/Down "Arrow" keys to get to your file.  Once your file is selected, 
  76. hit the "Enter" key or press the "Open" button with the mouse.  NOTE:  If 
  77. your file is in a different directory, you may choose directory names from 
  78. the file list or move up one level in the structure by selecting the ".." 
  79. (double period) designator.
  80.  
  81. (d)  Once step (c) is accomplished, VEC2TLE should automatically read
  82. in the formatted state vector.  The state vector and its ancillary
  83. information and data will then be displayed in the State Vector Input 
  84. dialog box.
  85.  
  86. (e)  The vector information is likely to be meaningless to all but the most 
  87. sophisticated users.  (Details on this information are in the VEC2TLE User 
  88. Manual.)  If you are like most, just accept the data "as is" by hitting the 
  89. "Enter" key or selecting the "OK" button with the mouse.  VEC2TLE will then 
  90. compute the Two-Line Elements for you.
  91.  
  92. (f)  The Two-Line Elements are saved to an output file (default  or 
  93. previously specified by the user).  OUTPUT.TLE is the name of the default 
  94. two-line element output file.  The name of the TLE output file is maintained 
  95. in the VEC2TLE configuration file.  It may be changed at any time by the user 
  96. -- under the "File" menu select "TLE Ouptut File".  These elements may be 
  97. read directly by STSORBIT PLUS or other popular satellite tracking programs.
  98.  
  99. (g)  NOTE: VEC2TLE is designed to be capable of reading multiple state 
  100. vectors [sequentially] from the same VIF file.  This may be accomplished by
  101. repeating steps (c) through (f) for as many vectors as desired or until
  102. the End-Of-File (EOF) is reached.  Since VEC2TLE assumes the VIF file
  103. to be the same, subsequent runs of step (c) will automatically omit the
  104. construction of the VIF file selection dialog box.  (A different VIF
  105. file may be selected by an override -- under the "File" menu select
  106. "Vector Input File.") 
  107.  
  108.  
  109. APPENDIX A --  Sample STS-65 Vector Message from CompuServe HamNet Forum
  110.  
  111.  
  112.                S H U T T L E   V E C T O R   D A T A
  113.  
  114. Below is the rev 145 Earth-Fixed Greenwich (EFG) state vector for STS-65.  
  115. This vector data comes from Goddard Space Flight Center (GFSC) and is 
  116. provided courtesy of the DOD C-Band Radar Network.
  117.  
  118. The data between the dotted lines may be read directly by VEC2TLE to 
  119. estimate the Keplerian Elements for STS-65 in NASA Two-Line (TLE) format.  
  120. (See Amateur Satellites Library [5] - File VC2TLE.ZIP to get a copy of 
  121. VEC2TLE.)
  122.  
  123. ..........................................................................
  124. Vector format = 117
  125. Satellite Name:         STS-65
  126. Catalog Number:         23173  94039A    
  127. Epoch Date/Time:        94198.75242859954
  128.                         07/17/1994  18:03:29.831 UTC
  129. EFG E:                         6583064.32 ft
  130.     F:                       -20708921.30 ft
  131.     G:                        -2817195.34 ft
  132.     Edot:                      19454.7232 ft/s
  133.     Fdot:                       7750.2930 ft/s
  134.     Gdot:                     -11646.2425 ft/s
  135. ndot/2 (drag):              0.00076617609 rev/day^2
  136. nddt/6:                       2.46215E-08 rev/day^3
  137. Bstar:                        2.29789E-04 1/Earth Radii
  138. Elset #:                               25
  139. Rev @ Epoch:              145.54322716647
  140. .......................................................................... 
  141.  
  142. Drag values are estimated using a 2.7 drag multiplier.
  143.  
  144. To create a file for use by VEC2TLE, simply use the 'copy and paste' and 
  145. the 'save as' features in CIM to write the data to a new (text) file.  I 
  146. recommend that the file you save the data have a .VIF extension (default 
  147. for VEC2TLE vector input files).  
  148.  
  149.  
  150.  
  151. B.   KEYBOARD ENTRY OF STATE VECTORS
  152.  
  153. Keyboard entry of state vectors is required to compute Keplerian TLEs
  154. from unformatted state vectors.  Unformatted state vectors have been
  155. available for the Space Shuttle from several NASA sources (see Appendix
  156. E of the VEC2TLE User Manual).  Such state vectors are available in a 
  157. variety of coordinate systems and units of measure.  Therefore, when 
  158. manually entering state vectors, you must provide VEC2TLE with the 
  159. appropriate information about the vector.
  160.  
  161.  
  162. B-1  Set Vector Parameters
  163.  
  164. The vector parameters that need to be set in VEC2TLE to specify
  165. information about the state vector are: Inertial Reference, Vector
  166. Units, Epoch Control, and Vector Time Reference.  Details on these 
  167. parameters may be found in the VEC2TLE User Manual.  These paremeters 
  168. may be set as the defaults in the VEC2TLE.CFG file or temporarily (for
  169. the current run of VEC2TLE).  These parameters are specified under the 
  170. "Settings" menu.  (The Settings menu may be activated by the mouse or by 
  171. ALT-S from the keyboard.)
  172.  
  173. All of the vector parameters are set by "radio buttons."  This provides
  174. the user with a discrete list of legal values from which to choose,
  175. ensuring that only a legal value can be selected.  Once the value(s)
  176. is/are set in the dialog box, the selection(s) can be submitted to
  177. VEC2TLE by hitting the "Enter" key or selecting the "OK" button with the 
  178. mouse.
  179.  
  180. (a)  To set these parameters as defaults in the VEC2TLE.CFG file,
  181. select "Defaults" from the Settings menu or "F2."  Otherwise, follow
  182. steps (b) through (e) below.
  183.  
  184. (b)  The Inertial Reference may be selected from the Settings menu or
  185. "F3."  The inertial reference applies ONLY to inertially-referenced
  186. state vectors (i.e., this setting need not be made for Earth-Fixed
  187. Greenwich [EFG] / True of Day Rotating [TDR] state vectors).  VEC2TLE 
  188. supports True Equator and Equinox of Date and Mean of 1950 (M50) 
  189. inertial state vectors.
  190.  
  191. (c)  The Vector Units may be selected from the Settings menu or "F4."
  192. All vectors MUST have their proper units identified to VEC2TLE.
  193. VEC2TLE supports vector units of km,km/s; nm,nm/s; and ft,ft/s.
  194.  
  195. (d)  The Epoch Control may be selected from the Settings menu or "F5."
  196. Epoch control is somewhat optional, but setting the epoch of the
  197. Keplerian elements to the time of the state vector is recommended.
  198.  
  199.  
  200. B-2  Manually Enter the Vector
  201.  
  202. (a)  This process begins by the user having VEC2TLE construct the State
  203. Vector Input dialog box -- under the "Compute TLE" menu select "Input
  204. State Vector."  (The Compute TLE menu may be activated by the mouse or 
  205. by ALT-C from the keyboard.)
  206.  
  207. (b)  The user should then enter the appropriate data in each entry
  208. position.  The user may elect to have VEC2TLE estimate the following
  209. parameters by entering a "-1" in the respective entry position: Ndot/2
  210. (drag), Nddot/6 (drag), Bstar (drag), and Rev #.  
  211.  
  212. (c)  Some parameters do not have an effect on the Keplerian elements 
  213. and/or their computation of the orbital positions and velocities.  The
  214. "Satellite Name or ID" is free-form and may be considered arbitrary.
  215. The five (5) digit "Catalog Number" will be reflected in the Keplerian
  216. elements; leading zeros need not be entered.  The "International
  217. Designator," if not known or assigned, may be left blank.  The "Element
  218. Set #" is more or less arbitrary, but traditionally follows a numerical
  219. sequence.
  220.  
  221. (d)  The author has the following recommendation for selection of Orbit 
  222. Theory: SGP4 is generally recommended for satellites in a Low-Earth Orbit 
  223. (Mean Motion greater than 6.4 rev/day); SGP is recommended when Mean 
  224. Motion is less than or equal to 6.4 rev/day.  The Mean Motion is the next-
  225. to-last independent number on Line 2 of the TLE (i.e., the line beginning 
  226. with "2 ").  If the computed TLE's Mean Motion is inconsistent with the 
  227. recommended Orbit Theory, the State Vector Input dialog box may be 
  228. reconstructed (i.e., redo steps [a] through [e] ) with the appropriate 
  229. change made to the Orbit Theory.  All other parameters in the State Vector
  230. Input dialog box should remain the same.
  231.  
  232.  
  233.  
  234. C.   IMPULSIVE DELTA-VELOCITY MANEUVERS
  235.  
  236. VEC2TLE provides a rather unique capability to estimate the orbit of
  237. the Space Shuttle (or other spacecraft) following an impulsive
  238. maneuver.  This capability provides the ability to immediately compute
  239. the post-maneuver orbit, provided that both a good pre-maneuver TLE and
  240. the burn parameters are available.  This capability was added to
  241. VEC2TLE because of the availability of Space Shuttle "Burn PAD" data on
  242. the Mission Control audio of NASA TV.  Estimated Keplerian TLEs using
  243. this feature have proven to be quite accurate and have held up very well
  244. until the availability of a post-burn state vector.
  245.  
  246.  
  247. C-1  Select the Pre-Maneuver Keplerian TLE
  248.  
  249. (a)  Select the name of the Two-line Element file (TLE) that contains
  250. the pre-maneuver Keplerian TLE -- under the "Compute TLE" menu select
  251. "Impulsive Delta-V."  (The Compute TLE menu may be activated by the
  252. mouse or by ALT-C from the keyboard.)  If your file is in the same
  253. directory as VEC2TLE and has a TLE extension, it should appear in the
  254. file list.  You may select your file with the mouse or use the "Tab" and
  255. Up/Down "Arrow" keys to get to your file.  Once your file is selected, 
  256. hit the "Enter" key or press the "Open" button with the mouse.  NOTE: If 
  257. your file is in a different directory, you may choose directory names 
  258. from the file list or move up one level in the structure by selecting the 
  259. ".." (double period) designator.
  260.  
  261. (b)  Ideally, the pre-maneuver TLE should be the first (or only) set of
  262. Keplerian elements in the selected TLE file.  When step (a) is
  263. accomplished, the Two-Line Element Data dialog box is constructed
  264. containing the parameters in the TLE.  If the first TLE is the correct
  265. set of Keplerian elements, hit the "Enter" key or press the "OK" button
  266. with the mouse.  Otherwise, hit the "Esc" key or press the "Cancel"
  267. button with the mouse.
  268.  
  269. (c)  If the desired set of Keplerian elements is NOT the first set in
  270. the file, steps (a) and (b) may be repeated as many times as necessary
  271. until either the correct TLE is found or the the End Of File (EOF) is
  272. reached.  NOTE that in subsequent runs of step (a), the selected TLE file 
  273. is presumed to be the same.  Therefore, the file selection dialog box 
  274. will not reappear.  (A different TLE file may be selected by an override 
  275. -- under the "File" menu select "TLE Input File.") 
  276.  
  277.  
  278. C-2  Specify the Maneuver Burn Parameters
  279.  
  280. (a)  Once step C-1(c) is accomplished, VEC2TLE will automatically
  281. construct the Impulsive Delta-V Data dialog box.  The user should then
  282. enter the appropriate burn data in each entry position.  Blanks are
  283. interpreted as zeros for both required and optional burn parameters.
  284.  
  285. (b)  The required burn data parameters are: Ignition Time, Alongtrack
  286. Delta-V, Crosstrack Delta-V, and Radial Delta-V.  The optional burn
  287. data parameters are: Burn Duration, Initial Mass, and Mass Flow Rate.
  288. Assuming zeros for the optional burn parameters (i.e., instantaneous
  289. delta-V at ignition with insignificant mass loss) generally provides a
  290. reasonable estimate for the post-maneuver orbit.  For best results,
  291. enter accurate values for the optional burn parameters.
  292.  
  293. (c)  The mass units used for Initial Mass and Mass Flow Rate are
  294. unimportant as long as they are consistent.  Therefore mass units
  295. representing equivalent Earth weight (such as pounds) are also valid.
  296.  
  297.  
  298.  
  299. D.   RE-EPOCH TLE AT THE ASCENDING NODE
  300.  
  301. VEC2TLE has the ability to change the epoch time (i.e., reference time)
  302. of the Keplerian elements to the the ascending node just prior to an
  303. arbitrary epoch time.  In the past, all Keplerian Two-Line Element sets 
  304. had the ascending node as the epoch time.  The main purpose was to 
  305. simplify orbital revolution computations.  The implementation of the re-
  306. epoch feature in VEC2TLE is to accommodate the software that requires
  307. Keplerian elements to have epoch time at the ascending node.
  308.  
  309. NOTE: the Keplerian elements re-epoched at the ascending node are
  310. somewhat less accurate than those with epoch at the time of the state
  311. vector; the degree of difference is directly dependent on the accuracy
  312. of the TLE's applicable drag terms.
  313.  
  314.  
  315. (a)  Select the name of the Two-line Element file (TLE) that contains
  316. the desired Keplerian TLE -- under the "Compute TLE" menu select "Re-
  317. Epoch TLE at Asc Node."  (The Compute TLE menu may be activated by the
  318. mouse or by ALT-C from the keyboard.)  If your file is in the same
  319. directory as VEC2TLE and has a TLE extension, it should appear in the
  320. file list.  You may select your file with the mouse or use the "Tab" and 
  321. Up/Down "Arrow" keys to get to your file.  Once your file is selected, 
  322. hit the "Enter" key or press the "Open" button with the mouse.  NOTE: If 
  323. your file is in a different directory, you may choose directory names 
  324. from the file list or move up one level in the structure by selecting the 
  325. ".." (double period) designator.
  326.  
  327. (b)  Ideally, the desired TLE should be the first (or only) set of
  328. Keplerian elements in the selected TLE file.  When step (a) is
  329. accomplished, the Two-Line Element Data dialog box is constructed
  330. containing the parameters in the TLE.  If the first TLE is the correct
  331. set of Keplerian elements, hit the "Enter" key or press the "OK" button
  332. with the mouse.  Otherwise, hit the "Esc" key or press the "Cancel"
  333. button with the mouse.
  334.  
  335. (c)  If the desired set of Keplerian elements is NOT the first set in
  336. the file, steps (a) and (b) may be repeated as many times as necessary
  337. until either the correct TLE is found or the the End Of File (EOF) is
  338. reached.  NOTE that in subsequent runs of step (a), the selected TLE 
  339. file is presumed to be the same.  Therefore, the file selection dialog 
  340. box will not reappear.  (A different TLE file may be selected by an 
  341. override -- under the "File" menu select "TLE Input File.") 
  342.  
  343. (d)  Once the desired set of Keplerian elements are selected, VEC2TLE
  344. will compute the corresponding Keplerian elements with epoch time at
  345. the prior ascending node.  The Two-Line Elements are saved to an output 
  346. file (default  or previously specified by the user).  OUTPUT.TLE is the 
  347. name of the default two-line element output file.  The name of the TLE 
  348. output file is maintained in the VEC2TLE configuration file.  It may be 
  349. changed at any time by the user -- under the "File" menu select "TLE 
  350. Ouptut File".  These elements may be read directly by STSORBIT PLUS or 
  351. other popular satellite tracking programs.
  352.  
  353.  
  354.  
  355. E.   IF YOU HAVE TROUBLE
  356.  
  357. VEC2TLE was designed with the intent of having as trouble-free operation 
  358. as possible.  Because of the complexity of both VEC2TLE and the large
  359. variety of computer hardware and software configurations, there will
  360. inevitably be situations where things just don't work as expected.
  361. Because of the large number of potential problems, it's not practical
  362. to cover all solutions in these user instructions.  This section should
  363. however, evolve and provide a list of solutions to some of the more
  364. common problems.
  365.  
  366. Users who experience problems not covered in the list should provide 
  367. specific details of the circumstances and the computer's hardware and 
  368. software configuartions (CONFIG.SYS, AUTOEXEC.BAT, TSR's) to the author.  
  369. Instructions on how to contact the author may be found in Appendix H of 
  370. the VEC2TLE User Manual.
  371.  
  372.  
  373. PROBLEM                            RECOMMENDATION / ACTION
  374. ----------------------------------------------------------------------
  375. Program experiences an abnormal    Use a much smaller drag term or
  376. termination while computing a      drag multiplier (as applicable);
  377. TLE in which a rev estimate was    this occurs mainly with high 
  378. requested.                         altitude orbits in which drag is
  379.                                    significantly non-linear. Alter-
  380.                                    natively, specify the rev value.
  381.  
  382. Systems hangs and/or program       Delete the VEC2TLE configuration
  383. experiences an abnormal term-      file (VEC2TLE.CFG).  This problem
  384. ination while computing a          has been known to occur when the
  385. Keplerian TLE.                     configuration file is corrupted.
  386.  
  387. Computed TLE has an extraneous     Delete the extraneous line feed
  388. line feed following the Inter-     at the end of the International
  389. national Designator when doing a   Designator in the Vector Input 
  390. formatted vector read.             dialog box or from the TLE.  The
  391.                                    extraneous line file has been
  392.                                    known to be added by some text
  393.                                    editors.
  394.                                    
  395. Parameters such a Units or Time    Set the correct reference parameters
  396. Standard (UTC or MET) are incon-   -- under "Settings" menu.  (See pro-
  397. sistent with parameters to be      cedures B-1 for further details.) 
  398. manually entered (in procedures    These paramters must be properly set
  399. A through D).                      when manually entering data.