home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ rtsi.com / 2014.01.www.rtsi.com.tar / www.rtsi.com / OS9 / OSK / EFFO / forum16.lzh / SOFTWARE / C / ORBIT / orbit.doc < prev    next >
Text File  |  1990-03-24  |  8KB  |  195 lines
  1.                            THE N3EMO ORBIT SIMULATOR
  2.  
  3.                                   VERSION 3.7
  4.  
  5.                             Robert W. Berger, N3EMO
  6.  
  7.                                  March 7, 1990
  8.  
  9. 1 Introduction
  10.   The  N3EMO  orbit  program  simulates  the  motions  of earth satellites. The
  11. program was written for use by  amateur  radio  operators,  but  is  useful  to
  12. others,  such  as  astronomers  interested  in observing artificial satellites,
  13. space enthusiasts tracking shuttle missions, and meteorologists  using  weather
  14. satellites.  The  program  is distributed in source form in the C language, and
  15. has been used on a wide variety of computers, from micros to mainframes.
  16.  
  17. 2 Changes
  18.   The following changes have been made since the last public  release  (version
  19. 2.3):
  20.  
  21.    - The  internal  calculation  routines  have been rewritten to increase
  22.      performance, readability, and modularity.  This  facilitates  use  of
  23.      orbit's routines from other programs.
  24.  
  25.    - A  new sidereal time reference is generated for each run. This allows
  26.      the program to maintain its accuracy without  having  to  be  updated
  27.      every year.
  28.  
  29.    - Predicted  doppler  shifts  are much more accurate. The instantaneous
  30.      range-rate is now calculated  directly  instead  of  by  differencing
  31.      successive  range  samples.  The  doppler  shift displayed is now the
  32.      correct one for the sample time,  instead  of  an  average  from  the
  33.      preceding sample interval.
  34.  
  35.    - Eclipses are optionally reported.
  36.  
  37.    - Data for 0-180 degree elevation rotators is optionally provided.
  38.  
  39.    - Satellite names may contain spaces.
  40.  
  41.    - Single  character  abbreviations are provided for up to 62 satellites
  42.      (up from 26).
  43.  
  44.    - A program is provided to convert  NASA  two-line  keplerians  to  the
  45.      AMSAT format used by the program.
  46.  
  47. 3 Compiling Orbit
  48.   The  details  of  how  to compile the program vary with the host machine. The
  49. main program is in orbit.c, and the calculation subroutines  are  in  orbitr.c.
  50. These  two  files  should  be  compiled  and  linked together to form the orbit
  51. executable.
  52.  
  53. 4 Data Files
  54.   Two data files are required to run orbit; a  third  is  optional.  The  first
  55. required  data  file, called "kepler.dat", contains the database of satellites.
  56. "kepler.dat" is distributed by the Amateur Satellite Corporation (AMSAT), a non
  57. profit  organization  that  designs  and operates amateur radio satellites. The
  58. following is a sample entry from "kepler.dat":
  59.  
  60.     Satellite: AO-13
  61.     Catalog number: 19216
  62.     Epoch time:      90054.30232176
  63.     Element set:      77
  64.     Inclination:       57.0658 deg
  65.     RA of node:       167.4162 deg
  66.     Eccentricity:    0.6899473
  67.     Arg of perigee:   221.7453 deg
  68.     Mean anomaly:      57.5228 deg
  69.     Mean motion:    2.09701313 rev/day
  70.     Decay rate:      -9.10e-07 rev/day^2
  71.     Epoch rev:            1301
  72.  
  73.   Satellite keplerians are also distributed by NASA in a format called the NASA
  74. two-line  format.  The  program  in  nasa.c converts a file from NASA format to
  75. AMSAT format for use with orbit.
  76.  
  77.   Keplerian sets for various interesting satellites are regularly posted to the
  78. rec.ham-radio  and  sci.space  usenet  newsgroups.  The  Datalink RBBS at (214)
  79. 394-7438 has keplerians, as well as lots of other information  of  interest  to
  80. satellite and space enthusiasts.
  81.  
  82.   The  second  required  data file is a site file which describes the observers
  83. position and other station related data. Multiple  site  files  are  supported,
  84. with  each  one  named  after the corresponding observation site. The following
  85. file is "pgh.sit", a site file for station W3VC in Pittsburgh:
  86.  
  87.     W3VC  Pittsburgh
  88.     40.45361                Latitude
  89.     79.94417                Longitude
  90.     300                     Height (Meters)
  91.     0                       Min Elevation (Degrees)
  92.     Eclipse
  93.     Flip
  94.  
  95.   The first five lines are required,  and  give  the  name  of  the  site,  its
  96. geographic  location,  and  the  minimum  satellite elevation above the horizon
  97. which is to be considered visible.
  98.  
  99.   The last two lines contain optional keywords which  enable  features  of  the
  100. orbit program. "Eclipse" enables reporting of eclipse times for the satellites.
  101. "Flip"  enables  alternative  bearing/elevations  for  0-180   degree   antenna
  102. rotators, such as the Kenpro rotators. By offering a choice of two settings for
  103. any sky position, such rotators allow a satellite to be tracked through a  pass
  104. without  requiring  the bearing rotor to be reoriented after hitting a rotation
  105. stop.
  106.  
  107.   The optional data file, "mode.dat", allows orbit to  provide  scheduling  and
  108. operation data for a satellite. The following is an example of a "mode.dat":
  109.  
  110.     Satellite: UO-11
  111.     Beacon:           145.8260 MHz
  112.  
  113.     Satellite: AO-13
  114.     Beacon:           145.8260 MHz
  115.     Mode: B         from 0 to 165
  116.     Mode: JL        from 165 to 195
  117.     Mode: S         from 195 to 200
  118.     Mode: BS        from 200 to 205
  119.     Mode: B         from 205 to 256
  120.  
  121.     Satellite: MIR
  122.     Beacon:           143.6250 MHz
  123.  
  124.     Satellite: RS-10/11
  125.     Beacon:           29.357 MHz
  126.  
  127.   Mode.dat  may  contain data for multiple satellites. The most common entry is
  128. "Beacon", which is the frequency orbit uses for calculating doppler shifts.
  129.  
  130. 5 Running Orbit
  131.   When run, orbit  will  ask  which  satellite  in  "kepler.dat"  you  wish  to
  132. simulate.    Type  the full satellite name, or the single character next to the
  133. satellite name. Orbit will then ask for the name of the site. If your site file
  134. is  "foo.sit",  type  "foo".  Next  enter  the  UTC  date  of  the start of the
  135. simulation period. Years may be 2 or 4 digits. For example, 1990 may be entered
  136. as "1990" or simply "90". The UTC hour of the start of the simulation period is
  137. then entered. Next comes the duration in days, followed  by  the  time  between
  138. samples  in  minutes.  The  final input is the name of the file for the output;
  139. hitting the "Return" key places the output on the terminal. Here is  the  start
  140. of a sample run:
  141.  
  142. N3EMO Orbit Simulator  v3.7
  143. Available satellites:
  144.         a) AO-10
  145.         b) UO-11
  146.         c) RS-10/11
  147.         d) AO-13
  148.         e) UO-14
  149.         f) UO-15
  150.         g) AO-16
  151.         h) DO-17
  152.         i) WO-18
  153.         j) LO-19
  154.         k) FO-20
  155.         l) NOAA        n) MET-2/16
  156.         o) MET-2/17
  157.         p) MET-3/2
  158.         q) NOAA-11
  159.         r) MET-2/18
  160.         s) MET-3/3
  161.         t) SALYUT 7
  162.         u) MIR
  163. Letter or satellite name :d
  164. Site name :pgh
  165. Start date (UTC) (Month Day Year) :3 10 90
  166. Starting Hour (UTC) :0
  167. Duration (Days) :1
  168. Time Step (Minutes) :10
  169. Output file (RETURN for TTY) :
  170. AO-13 Element Set 77
  171. W3VC  Pittsburgh
  172.  
  173. Doppler calculated for freq = 145.826000 MHz
  174. Saturday 10 Mar 1990  ----Orbit # 1332-----
  175.  U.T.C.   Az  El   Az'  El' Doppler Range Height  Lat  Long  Phase(256)
  176. 0120:00  130   1  310  179   -1199  19383  14156  -15    32   24  B
  177. 0130:00  127   6  307  174   -1152  20834  16051  -10    31   28  B
  178. 0140:00  124  10  304  170   -1098  22222  17833   -6    31   32  B   Eclipse
  179.  
  180.   The  output  contains  a  line  for each sample time at which the satellite's
  181. elevation above the horizon is equal to or greater  than  the  "Min  Elevation"
  182. entry  in the site file. The first two columns are the bearing and elevation of
  183. the satellite from the observer's site. If "Flip"  is  enabled,  the  next  two
  184. columns are the alternate form of the bearing and elevation, with the elevation
  185. greater than 90 degrees. The next column is the doppler shift of the satellites
  186. beacon  frequency, followed by the range from the satellite to the observer, in
  187. meters, and the satellites height above the earth. Next  is  the  latitude  and
  188. longitude of the point on earth directly underneath the satellite. The phase is
  189. then printed, followed by any applicable operating modes  from  the  satellites
  190. "mode.dat"  entry.  If "Eclipse" is enabled in the site file, and the satellite
  191. is in the earth's shadow, the word "Eclipse" is printed.
  192.  
  193.   If the satellite is in a highly elliptical orbit, a separate line is  printed
  194. for the exact time of the apogee.
  195.