home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ rtsi.com / 2014.01.www.rtsi.com.tar / www.rtsi.com / OS9 / OSK / TELECOM / OSKBox.lzh / MAILBOX / SAT / orbit.doc < prev    next >
Text File  |  1990-08-22  |  8KB  |  199 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 program
  11. was written for use by amateur radio operators, but is useful to others, such
  12. as astronomers interested in observing artificial satellites, space
  13. 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 main
  49. program is in orbit.c, and the calculation subroutines are in orbitr.c.  These
  50. two files should be compiled and linked together to form the orbit executable.
  51.  
  52. 4 Data Files
  53. Two data files are required to run orbit; a third is optional.  The first
  54. required data file, called "kepler.dat", contains the database of satellites.
  55. "kepler.dat" is distributed by the Amateur Satellite Corporation (AMSAT), a
  56. non profit organization that designs and operates amateur radio satellites.
  57. The following is a sample entry from "kepler.dat":
  58.  
  59.     Satellite: AO-13
  60.     Catalog number: 19216
  61.     Epoch time:      90054.30232176
  62.     Element set:      77
  63.     Inclination:       57.0658 deg
  64.     RA of node:       167.4162 deg
  65.     Eccentricity:    0.6899473
  66.     Arg of perigee:   221.7453 deg
  67.     Mean anomaly:      57.5228 deg
  68.     Mean motion:    2.09701313 rev/day
  69.     Decay rate:      -9.10e-07 rev/day^2
  70.     Epoch rev:            1301
  71.  
  72. Satellite keplerians are also distributed by NASA in a format called the NASA
  73. two-line format.  The program in nasa.c converts a file from NASA format to
  74. AMSAT format for use with orbit.
  75.  
  76. Keplerian sets for various interesting satellites are regularly posted to the
  77. rec.ham-radio and sci.space usenet newsgroups.  The Datalink RBBS at (214)
  78. 394-7438 has keplerians, as well as lots of other information of interest to
  79. satellite and space enthusiasts.
  80.  
  81. The second required data file is a site file which describes the observers
  82. position and other station related data. Multiple site files are supported,
  83. with each one named after the corresponding observation site. The following
  84. file is "pgh.sit", a site file for station W3VC in Pittsburgh:
  85.  
  86.     W3VC  Pittsburgh
  87.     40.45361                Latitude
  88.     79.94417                Longitude
  89.     300                     Height (Meters)
  90.     0                       Min Elevation (Degrees)
  91.     Eclipse
  92.     Flip
  93.  
  94. The first five lines are required, and give the name of the site, its
  95. geographic location, and the minimum satellite elevation above the horizon
  96. which is to be considered visible.
  97.  
  98. The last two lines contain optional keywords which enable features of the
  99. orbit program. "Eclipse" enables reporting of eclipse times for the
  100. satellites.  "Flip" enables alternative bearing/elevations for 0-180 degree
  101. antenna rotators, such as the Kenpro rotators. By offering a choice of two
  102. settings for any sky position, such rotators allow a satellite to be tracked
  103. through a pass without requiring the bearing rotor to be reoriented after
  104. hitting a rotation stop.
  105.  
  106. The optional data file, "mode.dat", allows orbit to provide scheduling and
  107. operation data for a satellite. The following is an example of a "mode.dat":
  108.  
  109.     Satellite: UO-11
  110.     Beacon:           145.8260 MHz
  111.  
  112.     Satellite: AO-13
  113.     Beacon:           145.8260 MHz
  114.     Mode: B         from 0 to 165
  115.     Mode: JL        from 165 to 195
  116.     Mode: S         from 195 to 200
  117.     Mode: BS        from 200 to 205
  118.     Mode: B         from 205 to 256
  119.  
  120.     Satellite: MIR
  121.     Beacon:           143.6250 MHz
  122.  
  123.     Satellite: RS-10/11
  124.     Beacon:           29.357 MHz
  125.  
  126. Mode.dat may contain data for multiple satellites. The most common entry is
  127. "Beacon", which is the frequency orbit uses for calculating doppler shifts.
  128.  
  129. 5 Running Orbit
  130. When run, orbit will ask which satellite in "kepler.dat" you wish to simulate.
  131. Type the full satellite name, or the single character next to the satellite
  132. name. Orbit will then ask for the name of the site. If your site file is
  133. "foo.sit", type "foo".  Next enter the UTC date of the start of the simulation
  134. period. Years may be 2 or 4 digits. For example, 1990 may be entered as "1990"
  135. or simply "90". The UTC hour of the start of the simulation period is then
  136. entered. Next comes the duration in days, followed by the time between samples
  137. in minutes.  The final input is the name of the file for the output; hitting
  138. the "Return" key places the output on the terminal. Here is the start of a
  139. sample run:
  140.  
  141. N3EMO Orbit Simulator  v3.7
  142. Available satellites:
  143.         a) AO-10
  144.         b) UO-11
  145.         c) RS-10/11
  146.         d) AO-13
  147.         e) UO-14
  148.         f) UO-15
  149.         g) AO-16
  150.         h) DO-17
  151.         i) WO-18
  152.         j) LO-19
  153.         k) FO-20
  154.         l) NOAA        
  155.     m) MET-2/15
  156.     n) MET-2/16
  157.         o) MET-2/17
  158.         p) MET-3/2
  159.         q) NOAA-11
  160.         r) MET-2/18
  161.         s) MET-3/3
  162.         t) SALYUT 7
  163.         u) MIR
  164. Letter or satellite name :d
  165. Site name :pgh
  166. Start date (UTC) (Month Day Year) :3 10 90
  167. Starting Hour (UTC) :0
  168. Duration (Days) :1
  169. Time Step (Minutes) :10
  170. Output file (RETURN for TTY) :
  171. AO-13 Element Set 77
  172. W3VC  Pittsburgh
  173.  
  174. Doppler calculated for freq = 145.826000 MHz
  175. Saturday 10 Mar 1990  ----Orbit # 1332-----
  176.  U.T.C.   Az  El   Az'  El' Doppler Range Height  Lat  Long  Phase(256)
  177. 0120:00  130   1  310  179   -1199  19383  14156  -15    32   24  B
  178. 0130:00  127   6  307  174   -1152  20834  16051  -10    31   28  B
  179. 0140:00  124  10  304  170   -1098  22222  17833   -6    31   32  B   Eclipse
  180.  
  181. The output contains a line for each sample time at which the satellite's
  182. elevation above the horizon is equal to or greater than the "Min Elevation"
  183. entry in the site file. The first two columns are the bearing and elevation of
  184. the satellite from the observer's site. If "Flip" is enabled, the next two
  185. columns are the alternate form of the bearing and elevation, with the
  186. elevation greater than 90 degrees. The next column is the doppler shift of the
  187. satellites beacon frequency, followed by the range from the satellite to the
  188. observer, in meters, and the satellites height above the earth. Next is the
  189. latitude and longitude of the point on earth directly underneath the
  190. satellite. The phase is then printed, followed by any applicable operating
  191. modes from the satellites "mode.dat" entry.  If "Eclipse" is enabled in the
  192. site file, and the satellite is in the earth's shadow, the word "Eclipse" is
  193. printed.
  194.  
  195.   If the satellite is in a highly elliptical orbit, a separate line is printed
  196. for the exact time of the apogee.
  197.  
  198.  
  199.