home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ World of Ham Radio 1997 / WOHR97_AmSoft_(1997-02-01).iso / sat / sat_13 / amsoft.iii next >
Text File  |  1997-02-01  |  93KB  |  2,116 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.                    Vector to Two-Line Elements
  7.                        (VEC2TLE) Software 
  8.  
  9.  
  10.                            User Manual
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.                           Version 9421
  17.  
  18.  
  19.  
  20.  
  21.  
  22.  
  23.                            16 May 1994
  24.  
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31.                        Kenneth J. Ernandes
  32.                         16 Freshman Lane
  33.                       Stony Brook, NY 11790
  34. Kenneth J. Ernandes
  35. 16 Freshman Lane
  36. Stony Brook, NY 11790
  37.  
  38.  
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  
  43.  
  44. Vector to Two-Line Elements (VEC2TLE) Software User Manual
  45.  
  46.  
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52. Copyright 1993-1994 by Kenneth J. Ernandes.  This publication may
  53. be reproduced and distributed as long as the final product is a
  54. complete, unaltered reproduction of the original document.  All
  55. other rights are reserved.
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64. IBM is a registered trademark of International Business Machines
  65. Corporation.  Microsoft, Windows, and MS-DOS are registered
  66. trademarks of Microsoft Corporation.
  67.                         TABLE OF CONTENTS
  68.  
  69.  
  70. 1.0  INTRODUCTION  ..........................................   1
  71.      1.1  Vector Types Supported ............................   1
  72.      1.2  Keplerian Orbital Elements ........................   3
  73.      1.3  Orbit Propagation Models ..........................   4
  74.  
  75.  
  76. 2.0  INSTALLATION ...........................................   6
  77.  
  78.  
  79. 3.0  USER INTERFACE DESCRIPTION .............................   8
  80.      3.1  Menu Activation ...................................   8
  81.      3.2  Menu Item Selection ...............................   9 
  82.      3.3  Dialog Boxes ......................................   9
  83.      3.4  Windows ...........................................  12
  84.  
  85.  
  86. 4.0  OPERATING INSTRUCTIONS .................................  13
  87.      4.1  Startup ...........................................  13
  88.      4.2  File ..............................................  13
  89.      4.3  Settings ..........................................  16
  90.      4.4  Launch Date/Time ..................................  17
  91.      4.5  Drag Multiplier ...................................  18
  92.      4.6  Compute TLE .......................................  18
  93.      4.7  Re-Epoch TLE at Asc Node ..........................  20
  94.      4.8  Impulsive Delta-V .................................  20
  95.      4.9  Compute Date ......................................  22
  96.      4.10 Compute Day of Year ...............................  22
  97.      4.10 Program Termination ...............................  22
  98.  
  99.  
  100. 5.0  REFERENCES .............................................  23
  101.  
  102.  
  103. 6.0  ACKNOWLEDGEMENTS .......................................  24
  104.  
  105.  
  106. 7.0  LICENSE STATEMENT ......................................  25
  107.      7.1 Registration .......................................  25
  108.      7.2 Distribution .......................................  25
  109.      7.3 Limited Warranty ...................................  26
  110.      7.4 Governing Law and General Provisions ...............  27
  111.  
  112.  
  113.  
  114. APPENDIX A  --  HOT KEY SUMMARY .............................  28
  115. APPENDIX B  --  SEQUENTIAL DAY OF THE YEAR ..................  29
  116. APPENDIX C  --  ACRONYMS AND ABBREVIATIONS ..................  31
  117. APPENDIX D  --  VECTOR FILE FORMATS .........................  33
  118. APPENDIX E  --  SOURCES OF STATE VECTORS ....................  36
  119. APPENDIX F  --  SOURCES OF TLEs .............................  39
  120. APPENDIX G  --  GENERAL INFORMATION .........................  42
  121. APPENDIX H  --  ABOUT THE AUTHOR ............................  45
  122. Page 1
  123.  
  124. 1.0       INTRODUCTION
  125.  
  126. The Vector to Two-line Elements (VEC2TLE) software provides the
  127. user with the capability to convert position/velocity/time state
  128. vectors of a variety of formats to National Aeronautics and Space
  129. Administration (NASA) Compatible Keplerian Two-Line Element (TLE)
  130. sets.  These Keplerian elements contain orbit descriptions
  131. compatible for propagation with the Simplified General
  132. Perturbations (SGP) and SGP Version 4 (SGP4) orbit theories
  133. developed for use by the North American Aerospace Defense Command
  134. (NORAD) and United States Space Command (USSPACECOM).
  135.  
  136. TLEs have become an increasingly-popular source of orbital data. 
  137. This is due mainly to the fact that this format of data is
  138. available for nearly all Earth-orbiting satellites.  As a result,
  139. the popular satellite tracking software packages such as STSPLUS
  140. and TRAKSAT use TLEs as their primary sources of input data along
  141. with the SGP4 orbit propagator.
  142.  
  143. TLE data is available for most Earth-orbiting satellites from
  144. several sources (see Appendix F).  VEC2TLE is not intended to
  145. replace these as primary sources of TLE data.  Rather, its
  146. primary purpose is for circumstances in which this data may not
  147. be available in a timely fashion.  A prime example is the Space
  148. Transportation System (STS) where position and velocity state
  149. vectors may be the only orbital information available in near
  150. real time.  In the past, users of the tracking software had
  151. little choice but to wait (hours or days) until the TLE data was
  152. available following thruster firings that changed the Shuttle's
  153. orbit.  Often, the TLE data is out of date by the time it is
  154. received due to subsequent thruster firings.  It is this 
  155. situation that resulted in the creation of VEC2TLE.  The TLEs
  156. computed by VEC2TLE are fully compatible with SGP or SGP4 as true
  157. and accurate renditions of the orbit specified by the input state
  158. vectors.
  159.  
  160. Sections 1.1, 1.2, and 1.3 provide an overview of the technical
  161. features of VEC2TLE.  Section 1.1 discusses the various vector
  162. types that may be input to compute TLEs.  Section 1.2 is a brief
  163. description of Keplerian orbital elements.  Section 1.3 is an
  164. overview of the SGP and SGP4 propagation models.  It should be
  165. noted, however, that VEC2TLE takes care of all of the intricate
  166. details, requiring the user only to know the specific type of
  167. input vector.  Thus, this information is just provided for the
  168. benefit of the interested reader.
  169.  
  170. 1.1       Vector Types Supported
  171.  
  172. VEC2TLE supports a variety of vector types in the creation of
  173. TLEs.  The two basic vector types are Earth-Centered Inertial
  174. (ECI) and Earth-Fixed Greenwich (EFG).  Both ECI and EFG
  175. represent right-handed orthogonal cartesian reference frames with
  176. the origin at the Earth's center of mass.
  177. Page 2
  178.  
  179. 1.1.1     Earth-Centered Inertial
  180.  
  181. The ECI coordinate frame is an inertial frame in the sense that
  182. its orientation remains virtually fixed in space.  The primary
  183. axis (X-axis) is in the equatorial plane and points in the
  184. direction of the vernal equinox.  The Y-axis is also in the
  185. equatorial plane, and points 90 degrees to the east of the vernal
  186. equinox.  The Z-axis is perpendicular to the equatorial plane,
  187. and points through the north pole.
  188.  
  189. The ECI coordinate frame, in truth, is not inertial.  The vernal
  190. equinox is not a fixed direction in space due to precession
  191. imparted on the Earth's rotational axis by the moon, sun, and
  192. other planets in the solar system.  Precession is a long-term
  193. effect.  The earth's equator/poles also do not maintain a fixed
  194. obliquity to the ecliptic.  The moon and sun also impart a short-
  195. term periodic wobble on the Earth's rotational axis called
  196. nutation.  The result is a change in the orientation of the X-,
  197. Y-, and Z-axes over time.  Reference 1 has a detailed discussion
  198. of precession and nutation.
  199.  
  200. VEC2TLE provides two standard systems for specifying the
  201. orientation of the ECI coordinate axes:  1) True Equator, True
  202. Equinox of Date and 2) Mean Equator, Mean Equinox of 1950 (M50). 
  203. The former, as its name implies, orients the X-, Y-, and Z-axes
  204. to the actual directions of the vernal equinox and polar axes at
  205. the applicable time of the vector.  The latter orients the axes
  206. to the respective directions of the equinox and pole at the
  207. beginning of the Besselian Year 1950.
  208.  
  209. 1.1.2     Earth-Fixed Greenwich (EFG)
  210.  
  211. The EFG coordinate frame rotates with the Earth.  The primary
  212. axis (E-axis) is in the equatorial plane and is directed through
  213. the Greenwich Prime Meridian (GPM).  The F-axis is also in the
  214. equatorial plane and points 90 degrees to the east of the GPM. 
  215. The G-axis is perpendicular to the true equator, and points
  216. through the north pole.  The EFG system is also known as the True
  217. of Day Rotating (TDR).
  218.  
  219. The EFG coordinate frame is particularly useful for launch
  220. planning in that the components of the position/velocity state
  221. vectors remain fixed.  The applicable times for each state vector
  222. are generally referenced as an offset from launch time.  Based on
  223. the predicted or actual launch time, TLEs for all orbital
  224. segments can be computed with VEC2TLE by entering the vectors and
  225. adding the time offsets to the launch time.
  226. Page 3
  227.  
  228. 1.1.3     Vector Units
  229.  
  230. VEC2TLE can compute TLEs from state vectors in any one of the
  231. following sets of units:
  232.  
  233.      - kilometers (km), kilometers per second (km/s)
  234.      - nautical miles (nm), nautical miles per second (nm/s)
  235.      - feet (ft), feet per second (ft/s)
  236.  
  237. 1.2       Keplerian Orbital Elements
  238.  
  239. Keplerian orbital elements provide a geometric description of the
  240. size, shape, orientation, and in-plane phasing of a satellite
  241. orbit.  The following is a brief description of the Keplerian
  242. elements.  For further details, see references 2 through 5.
  243.  
  244. The size and shape of an elliptical orbit are described by the
  245. semimajor axis and eccentricity respectively.  These parameters
  246. also specify the perigee (closest distance to Earth) and apogee
  247. (farthest distance from Earth) of the orbit.
  248.  
  249. The semimajor axis is half the longest distance across the
  250. orbital ellipse.  The size of the semimajor axis determines the
  251. orbital period, which is the time it takes for the satellite to
  252. make one complete revolution or orbit.  The period is sometimes
  253. used instead of semimajor axis.  The mean motion, which is
  254. essentially the reciprocal of the period, is also commonly used
  255. in place of semimajor axis (as is the case with TLEs).
  256.  
  257. The eccentricity describes how much the orbit deviates from
  258. circular.  A perfectly circular orbit has an eccentricity of
  259. zero.  As the orbit becomes more elongated the eccentricity
  260. increases.  Eccentricity must remain less than one for an orbit
  261. to be elliptical.  A value greater than or equal to one describes
  262. an escape trajectory (parabolic/hyperbolic).
  263.  
  264. The orientation of the orbital plane is described by the
  265. inclination and the right ascension of the ascending node (RAAN).
  266.  
  267. The inclination describes the tilt of the orbital plane with
  268. respect to the equatorial plane.  The inclination specifies the
  269. northern most and southern most latitudes over which the
  270. satellite will directly pass.  An inclination of zero degrees is
  271. an equatorial orbit; an inclination of 90 degrees is a polar
  272. orbit.  Inclinations greater than 90 degrees describe orbits
  273. moving against the rotational direction of the Earth
  274. (retrograde).
  275. Page 4
  276.  
  277. The ascending node of an orbit is its south to north equatorial
  278. crossing point.  In astronomical terms, right ascension is the
  279. angle measured eastward from the vernal equinox to the point of
  280. interest.  Thus the RAAN is the angle measured eastward from the
  281. vernal equinox to the satellite's south to north equatorial
  282. crossing point.
  283.  
  284. The final orientation angle is the argument of perigee.  This is
  285. the angle measured from the ascending node to the perigee point,
  286. in the direction of satellite motion.
  287.  
  288. The in-plane phasing is specified by the true anomaly.  This is
  289. the angle measured from the perigee point to the position of the
  290. satellite at the epoch time of the element set.  Since satellites
  291. in elliptical orbits do not travel at a constant speed, true
  292. anomaly has a counterpart called mean anomaly, which describes
  293. the angle from perigee to the satellite were the satellite in a
  294. circular orbit.  There is a standard mathematical conversion
  295. between mean and true anomaly, based on the eccentricity of the
  296. orbit.  Mean anomaly is often used in place of true anomaly (as
  297. is the case with TLEs).
  298.  
  299. 1.3       Orbit Propagation Models
  300.  
  301. This section provides a general discussion of the SGP and SGP4
  302. orbit propagation models.  A detailed discussion of the
  303. mathematics involved is beyond the scope of this manual.
  304.  
  305. Elements representing the physical Keplerian parameters are
  306. referred to as "osculating" elements.  The data in TLE format
  307. represent fictitious "mean" values for the various orbital
  308. elements.  This was done to accommodate both speed and
  309. convenience in the process of computing positions and velocities
  310. of the satellites.  Thus the introduction of osculating elements
  311. for propagation in SGP or SGP4 would result in erroneous
  312. predictions.
  313.  
  314. The procedure to compute position and velocity state vectors for
  315. any desired time using SGP or SGP4 is well understood and
  316. detailed in reference 6.  The basic perturbations that cause a
  317. satellite's path to deviate from an ideal Keplerian orbit result
  318. from 1) the non-spherical mass distribution of the Earth and 2)
  319. atmospheric drag.  SGP and SGP4 apply these perturbational
  320. effects to orbits by the technique known as variation of
  321. parameters, where the parameters being changed are the orbital
  322. elements.  If these effects were ignored and the orbit were
  323. propagated using 2-body (i.e., Keplerian) orbit theory, the error
  324. in the predictions would be apparent within the span of 2-3
  325. hours.
  326. Page 5
  327.  
  328. 1.3.1     Earth Gravitational Modeling
  329.  
  330. SGP uses a 3rd order geopotential model to describe the mass
  331. distribution of the Earth.  This includes the equatorial bulge
  332. (2nd order) and the greater amount of mass in the southern
  333. hemisphere (3rd order) that describes the characteristic "pear"
  334. shape of the Earth.  SGP4 uses a 4th order geopotential model
  335. which includes an additional mass deviation that is smaller than
  336. the second and third order deviations.  
  337.  
  338. The geopotential deviations from an "ideal" spherical mass
  339. distribution result in predictable changes to the orbit.  The
  340. primary gravitational perturbational effects are on the orbital
  341. plane and the orientation of the orbit's apogee-perigee (or
  342. apsidal) line.  The primary effects are "secular" in nature as
  343. they represent constant drift rates for the ascending node and
  344. the apsidal line as a function of time.  The constant drift rates
  345. are a function of the semimajor axis, eccentricity, and
  346. inclination of the orbit.  The secondary effects are periodic in
  347. nature and consist of both long- and short-term effects.  The
  348. long term periodics are superposed on the secular effects.  The
  349. short-term periodics, in turn, are superposed on the long-term
  350. periodic effects.
  351.  
  352. 1.3.2     Atmospheric Drag Modeling
  353.  
  354. Both SGP and SGP4 use static methods to model the effects of
  355. atmospheric drag on satellite orbits.  SGP assumes a quadratic
  356. variation of the mean motion as a function of time.  The
  357. quadratic coefficients are one sixth the second derivative of
  358. mean motion with respect to time (nddot/6) for time squared and
  359. one half the derivative of mean motion with respect to time
  360. (ndot/2) for time.  SGP4 models the density of the Earth's upper
  361. atmosphere using the fourth power of the orbital altitude.  SGP4
  362. applies drag effects to the orbit using a pseudo ballistic
  363. coefficient (B*), normalized to the orbital altitude and current
  364. atmospheric density profile.  For both SGP and SGP4, the drag
  365. coefficients (n dot/2, nddot/6 or B*) are usually empirically-fit
  366. (based on long-term behavior) in the orbit determination process.
  367. Page 6
  368.  
  369. 2.0       INSTALLATION
  370.  
  371. The VEC2TLE software is designed to operate on an International
  372. Business Machines (IBM) compatible Personal Computer (PC) using
  373. the Microsoft Disk Operating System (MS-DOS) version 3.2 or
  374. higher.  The computer must be equipped with a video display
  375. compatible with one of the following standard PC formats: CGA,
  376. Hercules, EGA, MCGA, or VGA.  The VEC2TLE software automatically
  377. detects the display adaptor format and displays at the highest
  378. possible resolution.  A hard disk is recommended.
  379.  
  380. VEC2TLE works on IBM compatible PCs in the MS-DOS environment.  A
  381. math coprocessor is recommended for 8088 and 80287-based systems. 
  382. The typical computation times for a 12 Mhz 80287-based system is
  383. about 3 seconds with a coprocessor versus about 15 seconds
  384. without a coprocessor.  A 40 Mhz 80387-based system without a
  385. coprocessor computes a TLE in approximately the same time as a 12
  386. Mhz 80287-based system with a coprocessor.  Using a 50 Mhz 80486-
  387. based system, there is no perceptible computation delay.
  388.  
  389. The software must first be installed on either a floppy diskette
  390. or the computer's fixed (i.e., hard) disk.  You may install
  391. VEC2TLE automatically by placing the distribution diskette in a
  392. floppy drive and setting that floppy as the default drive. 
  393. Automatic installation is accomplished by initiating the
  394. INSTALL.BAT batch file by typing:
  395.  
  396.      INSTALL [drive:][path]
  397.  
  398. The default drive and path for INSTALL.BAT is C:\VEC2TLE.  (You
  399. may specify an alternate destination drive and path as shown
  400. above in the optional command line parameters.)
  401.  
  402. The installation procedure may also be accomplished manually. 
  403. Let us assume an installation from floppy disk A: to hard disk C:
  404.  
  405. Place the software floppy diskette into drive A:
  406.  
  407. Set drive C: as the default drive:
  408.  
  409.      C: [ENTER]
  410.  
  411. Create a directory for VEC2TLE:
  412.  
  413.      MD C:\VEC2TLE [ENTER]
  414.  
  415.  
  416. Set the VEC2TLE directory as the default path:
  417.  
  418.      CD \VEC2TLE [ENTER]
  419. Page 7
  420.  
  421. Copy all files to the default directory:
  422.  
  423.      COPY A:[path]*.* [ENTER]
  424.  
  425. Note that the manual installation procedure may be modified to
  426. accommodate a different destination drive letter, a different
  427. installation drive letter, or a different VEC2TLE directory name
  428. as desired.  This is accomplished by making the appropriate
  429. changes to the above procedure as follows:
  430.  
  431.      a) DESTINATION DRIVE - substitute the actual destination     
  432.            drive letter (followed by a colon) for C:
  433.      b) INSTALLATION DRIVE - substitute the actual installation 
  434.            drive letter (followed by a colon) for A:
  435.      c) PATH - substitute the actual directory names 
  436.            (i.e., paths) for \VEC2TLE (or the installation path)
  437.  
  438. If a mouse is to be used with the software, it must have its
  439. driver installed prior to initiating the VEC2TLE software.  For
  440. further information, consult the documentation provided with your
  441. mouse.
  442.  
  443. When posted on a bulletin board system, VEC2TLE and its
  444. associated files are compressed into a .ZIP format file.  The
  445. files name is indicative of the version of VEC2TLE contained
  446. within.  The file naming convention is "V2Lyyww.ZIP".  The V2L is
  447. the prefix indicating that this is a compressed version of
  448. VEC2TLE.  the yy digits indicate the year in which the current
  449. version was created.  The ww digits indicate the week (1-54) in
  450. which the current version was created.  This is consistent with
  451. the version number indicated on the copyright notice display. 
  452. For example, the current version of VEC2TLE (9421) would be found
  453. in a file named V2L9421.ZIP when posted on a Bulletin Board
  454. Service (BBS).  This file naming convention provides a convenient
  455. mechanism by which users can determine whether or not they have
  456. the most current version of the software.
  457.  
  458. The files contained in the compressed (i.e., .ZIP) file are as
  459. follows:
  460.  
  461. INSTALL.BAT         Installation Batch File
  462. VEC2TLE.EXE         Executable program file
  463. VEC2TLE.CFG         Program configuration file
  464. VEC2TLE.DOC         Software user manual
  465. VEC2TLE.ICO         Icon suitable for use with Microsoft Windows
  466. REGISTER.FRM        Registration Form
  467. STS-57.VIF          Sample State Vector from STS-57 in VEC2TLE-
  468.                     readable format
  469. VEC2TLE.NEW         Changes since the previous release
  470. Page 8
  471.  
  472. 3.0       USER INTERFACE DESCRIPTION
  473.  
  474. The user interface is designed to be both intuitive and
  475. functionally efficient.  
  476.  
  477. The intuitive characteristics of the interface include its use of
  478. many de facto standards for PC graphic user interfaces (GUIs) as
  479. well as liberal use of labels and comments.  Access to different
  480. screens flow in a consistent and logical (e.g. top-down or
  481. left-to-right) fashion.  The "look and feel" of the GUI is
  482. intended to follow the standards and conventions for Microsoft
  483. Windows applications.  The intent is to minimize the need for the
  484. new user to refer to this user manual.
  485.  
  486. The author also recognizes that experienced users prefer to have
  487. "short cuts" rather than be required to perform a tedious series
  488. of actions for an operation.  Thus the functionally efficient
  489. aspect of the user interface is that many operations can be
  490. accessed by single action "hot keys."
  491.  
  492. Other features of this interface also include the ability to
  493. access an operation by several different methods and the ability
  494. to gracefully exit from any operation as necessary.
  495.  
  496. Much of the user interface may be driven with a
  497. Microsoft-compatible mouse.  The left button of the mouse
  498. activates the mouse cursor at its present position on the screen.
  499.  
  500.  
  501. 3.1       Menu Activation
  502.  
  503. Individual menus are identified by their title labels on the menu
  504. bar at the top of the screen.  Each menu title label has a
  505. highlighted activation character.  Menus may be activated by
  506. either the mouse or the keyboard.  When a menu is activated, its
  507. functional selections appear below the menu title in the work
  508. screen area.    
  509.  
  510. To activate a menu by the mouse, place the mouse cursor over the
  511. menu title (on the top menu bar) and press the left mouse button.
  512.  
  513. To activate a menu by the keyboard, simultaneously press the
  514. [ALT] key plus the highlighted character's key in the desired
  515. menu title (e.g. press ALT-F to activate the "File" menu).
  516. Page 9
  517.  
  518. 3.2       Menu Item Selection
  519.  
  520. All menu items are identified by a descriptive label. 
  521. Additionally, some menu items also have a "hot key" (listed to
  522. the right of the label).  The menu item labels have a highlighted
  523. selection character.  One menu item is always highlighted in
  524. reverse video as the default for selection whenever a menu is
  525. active.  A menu item may be selected by any one of the following
  526. methods:
  527.  
  528. Place the mouse cursor on the label of the menu item and press
  529. the left mouse button.  OR:
  530.  
  531. Move the highlighting selection (i.e. reverse video) bar with the
  532. "up" or "down" arrow keys to the desired menu item and press the
  533. [ENTER] key.  OR:
  534.  
  535. Press the key corresponding to the menu item label's highlighted
  536. selection character.  OR:
  537.  
  538. Press the "hot key" associated with that menu item.  (Note that
  539. the corresponding menu need not be active to select a menu item
  540. by the "hot key.")
  541.  
  542. 3.3       Dialog Boxes
  543.  
  544. The dialog boxes (or data input screens) are designed to
  545. facilitate data entry, provide a degree of error checking, and in
  546. many cases prevent the entry of erroneous data.  All dialog boxes
  547. consist of a rectangular window with a double line border and a
  548. drop shadow.  On the top bar of the window is a short title
  549. descriptive of the data to be input in the dialog box.
  550.  
  551.  
  552. 3.3.1     Data Items
  553.  
  554. Data items in any dialog box may be selected by either the
  555. keyboard or the mouse.  The [TAB] key is the selection device to
  556. be used for the keyboard.  Pressing the [TAB] key selects the
  557. data items in sequential order.  Note that when the last item is
  558. selected, pressing the [TAB] key will select the first data item
  559. on the list.  When using the mouse, place the mouse cursor on the
  560. desired data item and press the left mouse button.
  561.  
  562. 3.3.1.1   Text Items
  563.  
  564. Text items may be entered or edited via the keyboard.  Text items
  565. are identified by a rectangular input box.  Some text fields have
  566. a label that is highlighted when the text box is selected.  When
  567. working with non-blank text items, it is important to know
  568. whether you are in the "entry" or the "edit" mode.  
  569. Page 10
  570.  
  571. The text item is in the "entry" mode if the data presently in the
  572. input line is highlighted (i.e., in reverse video).  (The cursor
  573. must also appear as a blinking underscore character.)  In this
  574. mode, the old value of the text input line will be deleted and
  575. replaced with the characters typed from the keyboard as soon as
  576. the first character key is pressed.  The "entry" mode may be
  577. activated by moving the cursor to the input line by the Tab key. 
  578. You may also enter this mode by placing the mouse cursor on the
  579. input box and pressing the left mouse button twice in rapid
  580. succession (i.e., double-clicking).
  581.  
  582. The text item is in the "edit" mode if the data in the input box
  583. is not highlighted and/or the cursor appears as a blinking
  584. rectangle.  In this mode, the data may be edited in a fashion
  585. similar to that for most word processor software (i.e.,
  586. backspace, delete, right arrow, left arrow, etc.).  This mode may
  587. be entered by changing the shape of the mouse cursor with the
  588. [INSERT] key, or by a single press of the left mouse button while
  589. the cursor is on the input box.  It should be noted at this point
  590. that the shape of the cursor indicates whether new text will be
  591. inserted in front of the cursor or will overwrite the existing
  592. text.  If the cursor is the blinking underscore, new text will be
  593. inserted in front of the cursor; if the cursor is the blinking
  594. rectangle, then new text will overwrite the existing text.  It
  595. should further be noted that the size of all text fields is
  596. limited and when the maximum size is reached, no further
  597. characters may be inserted.
  598.  
  599. 3.3.1.2   Buttons
  600.  
  601. Most dialog boxes have two buttons: OK and Cancel.  These buttons
  602. control the manner in which processing is to be performed using
  603. the data from the input screen.  When a dialog box is in a
  604. sequence, it may have a Prev button which allows the user to
  605. return to the previous dialog box.  These buttons may be accessed
  606. by either the keyboard or the mouse.
  607.  
  608. 3.3.1.2.1 OK Button  Activating the OK button instructs the
  609. software to process the input screen data.  The OK button is
  610. activated by either of the following methods:
  611.  
  612. Move the cursor (with the [TAB] key) to any item except the
  613. Cancel button and the press the [ENTER] key.  OR:
  614.  
  615. Place the mouse cursor on the OK button and press the left mouse
  616. button.
  617.  
  618. 3.3.1.2.2 Cancel Button  Pressing the Cancel button instructs the
  619. software to abandon the current operation.  This has the effect
  620. of ignoring any data input.  The Cancel button is activated by
  621. any one of the following methods:
  622. Page 11
  623.  
  624. Move the cursor (with the [TAB] key) to the Cancel button and
  625. press the [ENTER] key.  OR:
  626.  
  627. Press the keyboard [ESCAPE] key.  OR:
  628.  
  629. Place the mouse cursor on the Cancel button and press the left
  630. mouse button.  OR:
  631.  
  632. Closing the input screen window (ALT-F3 on the keyboard or
  633. selecting the button in the upper left corner of the window with
  634. the mouse).
  635.  
  636. 3.3.1.2.3 Prev Button  Pressing the Prev button instructs the
  637. software to return to the previous dialog box in a sequence.  The
  638. Prev button is activated by either of the following methods:
  639.  
  640. Move the cursor (with the [TAB] key) to the Prev button and press
  641. the [ENTER] key.  OR:
  642.  
  643. Place the mouse cursor over the Prev button and press the left
  644. mouse button.
  645.  
  646. 3.3.1.3   Radio Buttons
  647.  
  648. Radio buttons are helpful data input items in that they promote
  649. speed of data entry and do not allow the input of "illegal"
  650. values.  A radio button is used to select one and only one item
  651. from a set (cluster) of possible values.  A radio button always
  652. has two or more items and one (and only one) of these items is
  653. always selected.  Radio buttons are delimited by parenthesis ().
  654.  
  655. The selected item in a radio button cluster may be changed by the
  656. up and down arrow keys or by placing the mouse cursor on the item
  657. to be selected and pressing the left mouse button.  Note that
  658. radio buttons generally have labels with highlighted characters. 
  659. In such cases, an item may also be selected by pressing the key
  660. corresponding to the highlighted character.
  661.  
  662. 3.3.2     Other Features
  663.  
  664. The dialog boxes are constructed to appear at the center of the
  665. work screen area. Should the dialog box be blocking needed data
  666. in another open window, it is possible to move the input window
  667. out of the way with the mouse.  This is accomplished by placing
  668. the mouse cursor on the top bar then holding the left mouse
  669. button down while moving the window by mouse action.
  670.  
  671. It is not possible to have two dialog boxes open simultaneously.
  672. Page 12
  673.  
  674. 3.4       Windows
  675.  
  676. Windows provide a means of visual information input and output
  677. for VEC2TLE.  The dialog boxes and error messages fall into the
  678. general category of windows.  As such, the information generally
  679. applies to these windows, but more importantly applies to the
  680. data output windows displaying the computed TLEs.
  681.  
  682. All windows can be moved around the desk top by activating the
  683. cursor on the top bar and dragging the window.  In the upper left
  684. corner of the window is a "close" button that will destroy the
  685. window.  The currently-active window may also be closed by an
  686. Alt-F3 hot key action as well as by selecting the Close item from
  687. the Window menu.
  688.  
  689. The TLE output windows stack on top of each other in the desk
  690. top.  A new window assumes its position in the desk top stack
  691. with its order being immediately after the currently-active
  692. window.  The user may move through the stack of windows in the
  693. desk top to view previously-computed data.  This is accomplished
  694. by the Pg Up (previous window) or Pg Dn (next window) hot key
  695. actions or by selecting the corresponding entries under the
  696. Window menu.
  697.  
  698. An output window may also be shrunk down to a only a small
  699. fraction of the desk top size by dragging the lower right corner
  700. with the mouse.  However, this action is not generally
  701. recommended since the window will obtain the data from the last
  702. TLE computation when the window is restored to fit the full size
  703. of the desk top.  Restoring and/or centering the active window to
  704. the full desk top may be accomplished by the activating the mouse
  705. cursor on the arrow in the upper right corner of the window, by
  706. the Alt-Z hot key action, or selecting the Zoom option from the
  707. Window menu.
  708. Page 13
  709.  
  710. 4.0       OPERATING INSTRUCTIONS
  711.  
  712. This section provides the operating instructions for the VEC2TLE
  713. software including any applicable background information.  It
  714. should be noted that detailed explanation of each input option is
  715. not provided as it would be redundant.  Rather, the operator
  716. should have a functional understanding of the user interface
  717. before attempting any serious operation of the software.
  718.  
  719. 4.1       Startup
  720.  
  721. The software is initialized by setting the Disk Operating System
  722. (DOS) default drive and directory (i.e., path) to that where
  723. software resides.  For the purposes of these instructions, it is
  724. assumed that the software resides on hard drive C: in directory
  725. \VEC2TLE.  (If this assumption is incorrect, the information
  726. below needs to be modified accordingly.)
  727.  
  728. Change to the default drive:
  729.  
  730.      C: [ENTER]
  731.  
  732. Change the directory to the program-resident directory:
  733.  
  734.      CD \VEC2TLE [ENTER]
  735.  
  736. Start the program:
  737.  
  738.      VEC2TLE [ENTER]
  739.  
  740. Note that VEC2TLE may also be initiated from the Microsoft
  741. Windows operating environment.
  742.  
  743. 4.2       File
  744.  
  745. This section provides a description of the functions listed in
  746. the menu under the File heading.  As the name implies, these
  747. functions are concerned with actions associated with input and
  748. output files.  Files are selected using a list selector in a
  749. dialog box.  The desired path and file name may be entered
  750. directly or a "wildcard" may be entered altering the names
  751. appearing in the scrollable list box.  Alternatively, the desired
  752. file may be selected as a pick from the list box.  A short
  753. history of wildcard entries are accessible from the down arrow to
  754. the right of the wildcard entry area.
  755.  
  756. 4.2.1     Vector Input File
  757.  
  758. The Vector Input File function allows the user to identify a text
  759. file from which state vectors may be read for conversion to TLEs. 
  760. The default wildcard is *.VIF for the list box when selecting a 
  761. Page 14
  762.  
  763. vector input file.  If entering the path and file name directly,
  764. the identified file must exist.  If the file does not exist, you
  765. must respond to a dialog box with the following message:
  766.  
  767.      Error  Could not open file: [filename]
  768.  
  769. The identified file must contain a header line with a code
  770. specifying the format and attributes of the state vectors.  The
  771. code must apply to all state vectors in the file.  The code must
  772. be a contiguous block of from one (1) to four (4) digits, must be
  773. in the first 80 characters of the first non-blank line of the
  774. file, and must be the first digit(s) appearing on that line
  775. following an equal (i.e., '=') sign.  (Note that the first non-
  776. blank line must be in the first ten [10] lines of the file.)  If
  777. the code is less than four digits, leading zeros are implied. 
  778. The meaning of each digit is as follows:
  779.  
  780.      Ten Thousands  Vector Time Reference
  781.      0              Coordinated Universal Time (UTC)
  782.      1              Mission Elapsed Time (MET)
  783.  
  784.      Thousands      Inertial Reference Frame
  785.      0              True Equator and Equinox of Date
  786.      1              Mean Equator and Equinox of 1950
  787.  
  788.      Hundreds       Vector Type
  789.      0              ECI
  790.      1              EFG
  791.  
  792.      Tens           Vector Units
  793.      0              km, km/s
  794.      1              ft, ft/s
  795.      2              nm, nm/s
  796.  
  797.      Ones           Vector Format
  798.      4              Single line per datum
  799.      5              Space delimited, two line
  800.      6              Comma delimited, one line
  801.      7              Single line per datum
  802.  
  803. If the code read in the file header is not within the bounds
  804. listed above, VEC2TLE will present you with a dialog box with the
  805. following message:
  806.  
  807.      Error  Unknown vector format in file: [filename]
  808.  
  809. An explanation of the vector file formats appears in Appendix D. 
  810. Appendix D also includes examples of the file headers as well as
  811. each of the three basic formats.  There is no default vector
  812. input file.
  813. Page 15
  814.  
  815. 4.2.2     TLE Input File
  816.  
  817. The TLE Input File function allows the user to identify a text
  818. file from which TLE may be read for delta-V application.  The
  819. default wildcard is *.TLE for the list box when selecting a
  820. vector input file.  If entering the path and file name directly,
  821. the identified file must exist.  If the file does not exist, you
  822. must respond to a dialog box with the following message:
  823.  
  824.      Error  Could not open file: [filename]
  825.  
  826.  
  827. 4.2.3     TLE Output File
  828.  
  829. The TLE Output File allows the user to specify the file to which
  830. TLEs are to be written.  The default wildcard is *.TLE for the
  831. list box when selecting a TLE output file.  If the specified
  832. output file name is entered directly and the output file does not
  833. exist, it will be created; if the file does exist, any TLEs
  834. written will be appended to the existing file.  If the file does
  835. not exist and cannot be created, VEC2TLE will present you with a
  836. dialog box with the following message:
  837.  
  838.      Error  Could not open file: [filename]
  839.  
  840. When a TLE output file is selected, its path and name are saved
  841. to the configuration file (VEC2TLE.CFG).  This path and name are
  842. used to identify the default output TLE file, which is opened at
  843. program startup.  If no configuration file exists, or the default
  844. configuration file is used, OUTPUT.TLE is the default TLE output
  845. file.
  846.  
  847. 4.2.4     Launch Date/Time File
  848.  
  849. The launch date/time file provides VEC2TLE with a satellite-by-
  850. satellite reference of launch dates and times.  Reference to this
  851. file is required if vectors are to use a Mission Elapsed Time
  852. (MET) epoch reference (also called Ground Elapsed Time [GET]) or
  853. if VEC2TLE is commanded to estimate the revoultion number of an
  854. input state vector.
  855.  
  856. Once selected, the launch date/time file path and name are
  857. automatically saved in the configuration file (VEC2TLE.CFG).
  858.  
  859. The launch date/time file is text-based and is structurally
  860. identical to the STSORBIT PLUS launch time/date file
  861. (STSPLUS.LTD).  Users of STSORBIT PLUS are encouraged to use the
  862. STSPLUS.LTD file as the launch time reference.
  863. Page 16
  864.  
  865. 4.2.5     Output TLEs
  866.  
  867. The Output TLEs menu item is a toggle control that allows the
  868. user to enable/disable the writing of the computed TLEs to the
  869. output file.  This setting may be changed any number of times
  870. during the program execution.  The default setting is to enable
  871. output to the [default] output TLE file.
  872.  
  873.  
  874. 4.3       Settings
  875.  
  876. The selections made under the Settings heading apply to the
  877. manual entry of position and velocity state vectors.  These
  878. settings are format descriptors for the state vectors and their
  879. associated times.
  880.  
  881. 4.3.1     Defaults
  882.  
  883. The defaults are the settings saved in the program configuration
  884. file (VEC2TLE.CFG).  If this file is not found at program
  885. startup, a standard configuration file will be created.  Any
  886. changes made under this menu item will be saved to the
  887. configuration file once the OK button is activated or ENTER is
  888. selected.  All configuration items are controlled by radio
  889. buttons.  The following is a list of the configuration items:
  890.  
  891. INERTIAL REFERENCE  This setting applies only to ECI vector types
  892. and selects the applicable inertial reference frame.  The choices
  893. are:
  894.      -- True equator, true equinox of date
  895.      -- Mean equator, mean equinox of 1950
  896.  
  897. TYPE  Two cartesian vector types are supported:
  898.      -- Earth-Centered Inertial (ECI)
  899.      -- Earth-Fixed Greenwich (EFG) / True of Day Rotating (TDR)
  900.  
  901. VECTOR UNITS  Three sets of vector dimensional units are
  902. supported:
  903.      -- km, km/s
  904.      -- nm, nm/s
  905.      -- ft, ft/s
  906.  
  907. TIME FORMAT  Two UTC date and time formats are supported:
  908.      -- YYYYDDDHHMMSS.SSS  (Year, Day, Hour, Min, Sec, Decimal    
  909.                            Sec)
  910.      -- YYYYDDD.DDDDDDDDD  (Year, Day, Decimal Day)
  911.  
  912. Additionally, two MET date and time formats are also supported:
  913.      -- DDDDDDDHHMMSS.SSS  (Day, Hour Min, Sec, Decimal Sec)
  914.      -- DDDDDDD.DDDDDDDDD  (Day, Decimal Day)
  915. Page 17
  916.  
  917. Note that VEC2TLE allows for implicit two-digit years to be
  918. entered from 1950 to 2018 (inclusively).  If the first two digits
  919. of the year are 00-18, the years 2000-2018 are assumed; if the
  920. first two digits are from 50-99, the years 1950-1999 are assumed.
  921.  
  922. EPOCH CONTROL  The epoch time of the computed TLE may be one of
  923. two times:
  924.      -- The time of the State Vector
  925.      -- The time of the Ascending Node (south to north equatorial
  926.         crossing) prior to the State Vector epoch
  927.  
  928. Note that setting epoch of the TLE to the time of the State
  929. Vector is slightly more accurate and is thus the preferred method
  930. when there is a choice.
  931.  
  932. VECTOR TIME REFERENCE  The epoch time of input vectors may be
  933. referenced by two possibilities:
  934.      -- Coordinated Universal Time (UTC)
  935.      -- Mission Elapsed Time (MET)
  936.  
  937. 4.3.2     Inertial Reference
  938.  
  939. This menu item allows the user to override the default setting
  940. for inertial reference without changing the value in the
  941. configuration file.
  942.  
  943. 4.3.3     Vector Units
  944.  
  945. This menu item allows the user to override the default setting
  946. for vector units without changing the value in the configuration
  947. file.
  948.  
  949. 4.3.4     Epoch Control
  950.  
  951. This menu item allows the user to override the default setting
  952. for the TLE epoch control without changing the value in the
  953. configuration file.
  954.  
  955. 4.3.5     Vector Time Reference
  956.  
  957. This menu item allows the user to override the default setting
  958. for the vector time reference without changing the vaile in the
  959. configuration file.
  960.  
  961. 4.4       Launch Date/Time
  962.  
  963. This menu item allows the user to set (or change) the launch
  964. date/time for any satellite in the launch date/time reference
  965. file.  The launch date/time is stored for each satellite in units
  966. of Julian Days and fractions of days.  This is the time elapsed
  967. (in days) since 0.5 Jan 4713 B.C.
  968. Page 18
  969.  
  970. 4.5       Drag Multiplier
  971.  
  972. This function allows the user to manually set the drag multiplier
  973. for any satellite in the drag reference file (VEC2TLE.DRG).  The
  974. drag multiplier is used by the drag model to compensate for
  975. differences between the actual and the model's "standard"
  976. spacecraft ballistic coefficient and the actual and the model's 
  977. "standard" atmospheric density profile.
  978.  
  979. The drag multiplier is maintained/updated automatically by
  980. VEC2TLE whenever the ndot/2 and/or Bstar drag parameters are
  981. entered in with a state vector to compute Keplerian elements. 
  982. The current multiplier is updated by exponential smoothing with
  983. what the multiplier should have been in order for the drag model
  984. to compute the exact drag paratemer(s) which was/were entered. 
  985. The reason for the exponential smoothing is so that future drag
  986. estimations will be based on the history of measured drag values. 
  987. This also allows empirical measurements by different methods to
  988. all be assimilated into the drag multiplier.
  989.  
  990. One method to empirically estimate the ndot/2 drag parameter is
  991. by measuring the change in the mean motion between two sets of
  992. Keplerian elements as follows:
  993.  
  994.      ndot/2 = 0.5 * ( n(2) - n(1) ) / dt
  995.  
  996.      where:
  997.      -- n(1) is the mean motion (rev/day) of one Keplerian TLE
  998.      -- n(2) is the mean motion (rev/day) of the other
  999.      Keplerian TLE
  1000.      -- dt is the time difference (days) between the epoch times
  1001.      (Te) of the two TLEs (i.e, dt = Te(2) - Te(1) ).
  1002.  
  1003. In order for the drag estimation method above to work properly,
  1004. the two TLEs should have a reasonable time separation (preferably
  1005. 24 hours or more) and there should be no orbit-changing maneuvers
  1006. occurring between the two TLEs.
  1007.  
  1008. 4.6       Compute TLE
  1009.  
  1010. The Compute TLE menu is where VEC2TLE performs its computational
  1011. function.  The vectors may be input manually or read from vector
  1012. input files.  For both cases, a reasonability check is run to
  1013. ensure that the input state vector represents a closed trajectory
  1014. (circular, elliptical), that the apogee of the orbit is above the
  1015. surface of the Earth, and the epoch time of the vector is not
  1016. zero.  If any if these conditions is violated, an error message
  1017. is displayed and the user is given the option to edit the state
  1018. vector or cancel the operation.
  1019. Page 19
  1020.  
  1021. It should be noted, for all TLE computation methods in this
  1022. section, that if either the ndot/2 or the Bstar drag parameter is
  1023. zero and the orbit theory is SGP4, the zero drag parameter will
  1024. be automatically computed from the non-zero drag parameter and
  1025. elements from the resulting TLE.
  1026.  
  1027. 4.6.1     Input State Vector
  1028.  
  1029. The Input State Vector menu item allows the manual input of
  1030. position and velocity state vectors and associated data in order
  1031. to compute TLEs.  The following is a summary of the fields in the
  1032. input dialog box:
  1033.  
  1034. Satellite Name or ID          - 12 characters (max) free-form
  1035. Catalog Number                - 5 digit integer USSPACECOM ID     
  1036.                                 number
  1037. International Designator      - International Astronomical Union
  1038.                                 (IAU) designator*
  1039. Position Vector Components    - 16 Character floating point or  
  1040.                                 scientific notation
  1041. Velocity Vector Components    - 16 Character floating point or
  1042.                                 scientific notation
  1043. Vector Type                   - Radio Button
  1044. Time Format                   - Radio Button
  1045. Orbit Theory                  - Radio Button
  1046. ndot/2                        - 10 Character floating point or    
  1047.                                 scientific notation
  1048. nddot/6                       - 10 Character floating point or
  1049.                                 scientific notation
  1050. Bstar                         - 10 Character floating point or
  1051.                                 scientific notation
  1052. Element Set #                 - 3 digit integer
  1053. Rev #                         - 4 digit integer revolution number
  1054.  
  1055. Numeric fields are truncated when the first digit in the input
  1056. character string is not a legal part of an integer or floating
  1057. point number as applicable.  All characters after the first
  1058. illegal character are ignored.  Blank fields or those beginning
  1059. with an illegal character are interpreted as zero.
  1060.  
  1061. *The IAU designator has three components: year, sequential launch
  1062. of the year, and the sequential piece designator for that launch. 
  1063. The year is invariably a two-digit number; the sequential launch
  1064. is invariably a three-digit number.  The piece designator is one
  1065. to three characters in length, with legal characters being A-Z,
  1066. excluding the letters "I" and "O".  The IAU designator is
  1067. generally right-justified with a space between the three
  1068. components if the sequential piece designator is a single letter.
  1069. Page 20
  1070.  
  1071. The latest data manually entered in the vector input dialog box
  1072. under the Input State Vector function is automatically saved in a
  1073. test file called OUTPUT.VIF.  This file is in the labeled data,
  1074. one item per line vector file format (see appendix D for
  1075. details).  This feature saves the user unnecessary typing if an
  1076. error in the inputs is detected after the program has been
  1077. exited.  This feature also provides a convenient method by which
  1078. state vector data may be easily shared with other VEC2TLE users.
  1079.  
  1080. 4.6.2     Read Vector File
  1081.  
  1082. The Read Vector File menu reads the next sequential vector from
  1083. the input vector file and otherwise processes the data with the
  1084. same procedure for Input State Vector menu item.  If no vector
  1085. file has been selected, the following error message will be
  1086. displayed:
  1087.  
  1088.      Error  You must first identify a vector input file!
  1089.  
  1090. If the end of file (EOF) is reached when attempting to read the
  1091. state vector, the following error message be displayed:
  1092.  
  1093.      Error  End of File reached for: [filename]
  1094.  
  1095. See appendix D for vector file formats and examples.
  1096.  
  1097. 4.7       Re-Epoch TLE at Asc Node
  1098.  
  1099. VEC2tle has the ability to move the epoch time on an existing TLE
  1100. to the time of the ascending node prior to the TLE's current
  1101. epoch time.  It should be noted that this feature is slightly
  1102. less accurate than deosculating a state vector directly at the
  1103. ascending node.  Thus, if the TLE must be epoched at the
  1104. ascending node and if the choice of inputs is an osculating state
  1105. vector or a TLE, the state vector is the data of choice.
  1106.  
  1107. The source for the TLE is the TLE input file if it has been
  1108. specified.  VEC2TLE reads the TLEs from this file in a sequential
  1109. fashion.  If the user wishes to skip to a TLE later in the file,
  1110. the 'Cancel' button should be activated until the desired TLE is
  1111. loaded.  If the user wishes to use a TLE earlier in the file, the
  1112. file should be re-opened under the TLE Input File option.  If
  1113. either no TLE input file has been designated or the TLE file has
  1114. been read past the last TLE, VEC2TLE allows the user to manually
  1115. input the TLE data.
  1116.  
  1117. 4.8       Impulsive Delta-V
  1118.  
  1119. VEC2TLE has the ability to impart an impulsive or quasi-impulsive
  1120. delta-V to a TLE, computing the appropriate changes to the TLE. 
  1121. This feature approximates the post-burn state vector and thus is
  1122. somewhat less accurate that a direct state vector deosculation.
  1123. Page 21
  1124.  
  1125. The source for the TLE is the TLE input file if it has been
  1126. specified.  VEC2TLE reads the TLEs from this file in a sequential
  1127. fashion.  If the user wishes to skip to a TLE later in the file,
  1128. the 'Cancel' button should be activated until the desired TLE is
  1129. loaded.  If the user wishes to use a TLE earlier in the file, the
  1130. file should be re-opened under the TLE Input File option.  If
  1131. either no TLE input file has been designated or the TLE file has
  1132. been read past the last TLE, VEC2TLE allows the user to manually
  1133. input the TLE data.
  1134.  
  1135. VEC2TLE performs some error detection and/or correction on the
  1136. TLE.  VEC2TLE cannot correct for: negative or zero mean motion,
  1137. eccentricity of one or more, or date/time errors in the TLE.
  1138.  
  1139. It should be noted that the element number and the revolution
  1140. number will be automatically incremented by VEC2TLE while it is
  1141. computing the post-burn TLE.
  1142.  
  1143. The delta-V burn data is entered in a dialog box following the
  1144. TLE input dialog.  This data must be entered manually.  The user
  1145. may return from this dialog box to the TLE dialog box by the Prev
  1146. button.
  1147.  
  1148. VEC2TLE will perform an impulsive (i.e., instantaneous) delta-V
  1149. at the burn ignition time if the burn duration, initial mass, and
  1150. final mass are all zero.  Otherwise, a quasi-impulsive burn is
  1151. assumed.  The difference between an impulsive and quasi-impulsive
  1152. delta-V is the effective time of the delta-V application.  The
  1153. quasi-impulsive delta-V assumes an impulsive burn at the time one
  1154. half the total burn delta-V is achieved.
  1155.  
  1156. If the delta-V is null (i.e., the three components are zero),
  1157. VEC2TLE will compute a new TLE representative of the orbit at the
  1158. effective time of the delta-V application.  This feature is
  1159. useful when the epoch on an element set needs to be moved to a
  1160. different time.
  1161.  
  1162. When a quasi-impulsive delta-V is requested, the mass/weight
  1163. units of the spacecraft and thruster propellant flow rate are at
  1164. the discretion of the user; the only restriction is that they
  1165. must be common units.  The total mass of the spacecraft must be
  1166. greater than the consumed propellant mass (i.e., initial mass
  1167. must be greater than the product of the burn duration and the
  1168. propellant consumption rate).
  1169.  
  1170. VEC2TLE cannot correct for the following in the delta-V data:
  1171. date/time errors, propellant consumption exceeding spacecraft
  1172. mass, or delta-V placing the spacecraft in an escape trajectory.
  1173. Page 22
  1174.  
  1175. 4.9       Compute Date
  1176.  
  1177. This menu item is a date computation utility which is an on-line
  1178. complement to Appendix B of this User Manual.  This function
  1179. computes the month and day corresponding to a date input in
  1180. year/day-of-year format.  (The year/day-of-year format is
  1181. standard for space operations.)  An abbreviation for the day of
  1182. the week (Sun, Mon, Tue, etc.) is also provided.
  1183.  
  1184. 4.10      Compute Day of Year
  1185.  
  1186. This menu item is a day-of year computation utility which is an
  1187. on-line complement to Appendix B of this User Manual.  This
  1188. function computes the sequential day-of year (1-366)
  1189. corresponding to a date input in MM-DD-YY format.  (The year/day-
  1190. of-year format is standard for space operations.)  An
  1191. abbreviation for the day of the week (Sun, Mon, Tue, etc.) is
  1192. also provided.
  1193.  
  1194. 4.11      Program Termination
  1195.  
  1196. The program may be exited by either menu selection or by "hot
  1197. key."
  1198.  
  1199. To terminate the program by menu selection, activate the "Exit"
  1200. menu item in the "File" menu.
  1201.  
  1202. To exit the program by "hot key," depress ALT-X.
  1203. Page 23
  1204.  
  1205. 5.0       REFERENCES
  1206.  
  1207. 1.        Spherical Astronomy, Robin M. Green, Cambridge
  1208.           University Press, 1985.
  1209.  
  1210. 2.        Fundamentals of Astrodynamics, Roger R. Bate et al, 
  1211.           Dover Publications, Inc., 1971.
  1212.  
  1213. 3.        Orbital Mechanics, Vladimir A. Chobotov, American
  1214.           Institute of Aeronautics and Astronautics, 1991.
  1215.  
  1216. 4.        Orbital Motion, Third Edition, A.E. Roy, Adam Hilger,
  1217.           1988.
  1218.  
  1219. 5.        Methods of Orbit Determination, Pedro Ramon Escobal,
  1220.           Robert E. Krieger Publishing Company, 1976.
  1221.  
  1222. 6.        PROJECT SPACE TRACK, Models for Propagation of NORAD
  1223.           Element Sets, Felix R. Hoots and Ronald L. Roehrich,
  1224.           Spacetrack Report No. 3, ADC/DO6, December 1980.
  1225.  
  1226. 7.        Computertalk Space Object Catalog, Joel Runes, 1992.
  1227.  
  1228. 8.        Vector to Two-Line Elements (VEC2TLE) Orbit Computation
  1229.           Software, K. Ernandes, The AMSAT Journal, Volume 17,
  1230.           No. 2, pp. 26-29, March/April 1994.
  1231. Page 24
  1232.  
  1233. 6.0       ACKNOWLEDGEMENTS
  1234.  
  1235. The author would like to express his appreciation to Dave Ransom
  1236. (Sysop RPV Astronomy BBS and author of STSPLUS) and Joel Runes
  1237. (Journalist and Computer Consultant) for their encouragement and
  1238. enthusiasm.  Without their timely and constructive comments,
  1239. VEC2TLE would be a less useful program.  
  1240.  
  1241. Both Dave and Joel also provided valuable testing and validation
  1242. support during the STS-55, STS-56, and STS-57 missions as well as
  1243. key contributions to this User Manual.
  1244. Page 25
  1245.  
  1246. 7.0       LICENSE STATEMENT
  1247.  
  1248. This software is protected by copyright law of the United States
  1249. of America.  This software is licensed as "Shareware".  This
  1250. software may be evaluated for a period of up to thirty (30) days. 
  1251. If you wish to continue using this software after the initial 30
  1252. day trial period you must register.  You may not modify,
  1253. decompile, disassemble, or reverse-engineer the software, and you
  1254. may not remove or obscure the copyright notices.   Each
  1255. registered copy of this software may be used on only one computer
  1256. or one computer network at a time.
  1257.  
  1258. 7.1       Registration
  1259.  
  1260. Registration of this software is accomplished by completing the
  1261. registration form (REGISTER.FRM) and remitting the $10.00 (U.S.)
  1262. registration fee as applicable in this section.  The registration
  1263. fee is applicable and required for all professional and
  1264. commercial users.  For the purposes of this section, a
  1265. professional or commercial user is defined as an individual or
  1266. organization who uses the data generated by the software in the
  1267. conduct, support, or pursuit of their profession or business.  
  1268.  
  1269. Distribution of VEC2TLE by an Electronic BBS or by other
  1270. commercial shareware distribution methods is not considered
  1271. professional or commercial use of this software.  Distribution of
  1272. VEC2TLE-generated data (i.e., TLEs) are considered professional
  1273. or commercial use of this software.  Registration of a previous
  1274. release of VEC2TLE for professional use does not constitute
  1275. registration of any future releases.
  1276.  
  1277. The registration fee is not required (but would be appreciated)
  1278. for those using the software in support of a hobby.  For the
  1279. purposes of this section, a hobby is considered to be an activity
  1280. or pursuit for entertainment or relaxation purposes which is not
  1281. supporting professional or commercial activities.
  1282.  
  1283. Users who remit the $10.00 registration fee shall be licensed to
  1284. use the software for professional and/or commercial purposes. 
  1285. Those licensed to use the software for professional and/or
  1286. commercial purposes shall receive a distribution diskette.  Users
  1287. who remit $20.00 shall receive a license to use the software for
  1288. professional and/or commercial purposes as well as a printed
  1289. version of the user manual found in the VEC2TLE.DOC file
  1290. (included with all distributions of the software).
  1291.  
  1292. 7.2       Distribution
  1293.  
  1294. This software may be posted on Electronic Bulletin Board Services
  1295. (BBS) or otherwise distributed to individuals interested in its
  1296. capabilities.  This distribution is for the purpose of providing 
  1297. Page 26
  1298.  
  1299. those individuals with the opportunity to evaluate its
  1300. capabilities under the above shareware restrictions.  When this
  1301. software is distributed, all original distribution files must be
  1302. included.  The following is a complete list of the original
  1303. distribution files:
  1304.  
  1305. INSTALL.BAT         Installation Batch File
  1306. VEC2TLE.EXE         Executable program file
  1307. VEC2TLE.CFG         Program configuration file
  1308. VEC2TLE.DOC         Software user manual
  1309. VEC2TLE.ICO         Icon suitable for use with Microsoft Windows
  1310. REGISTER.FRM        Registration Form
  1311. STS-57.VIF          Example State Vector from STS-57 in VEC2TLE-
  1312.                     readable format
  1313. VEC2TLE.NEW         Changes since the previous release 
  1314.  
  1315. Except as stated in this section, you may not otherwise
  1316. distribute, lend, transfer, rent, lease, sub-license, or time-
  1317. share the software, diskettes, or documentation.  
  1318.  
  1319. 7.3       Limited Warranty
  1320.  
  1321. The publisher (Kenneth J. Ernandes) warrants the physical
  1322. diskette(s) and documentation provided to registered users (as
  1323. applicable) to be free of defects in materials and workmanship
  1324. for a period of ninety days (90) from the registration date.  If
  1325. the publisher is notified of defective materials or workmanship
  1326. during the warranty period, and such notification is determined
  1327. to be valid by the publisher, the publisher shall replace the
  1328. defective diskette(s) or documentation.  
  1329.  
  1330. The entire and exclusive liability and remedy for breach of this
  1331. Limited Warranty shall be limited to replacement of defective
  1332. diskette(s) or documentation and shall not include or extend to
  1333. any claim for or right to recover any other damages, including
  1334. but not limited to, loss of profit, data, or use of the software,
  1335. or special, incidental, or consequential damages or other similar
  1336. claims, even if the publisher has been specifically advised of
  1337. the possibility such damages.  In no event will the publisher's
  1338. liability for any damages to you or any other party ever exceed
  1339. the registration fee paid for the license to use the software,
  1340. regardless of any form of the claim.
  1341.  
  1342. KENNETH J. ERNANDES SPECIFICALLY DISCLAIMS ALL OTHER WARRANTIES,
  1343. EXPRESSED OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO, ANY IMPLIED
  1344. WARRANTY OF MERCHANTABILITY OR SUITABILITY FOR A PARTICULAR
  1345. PURPOSE.  Specifically, the publisher makes no representation or
  1346. warranty that the software is suitable for any particular purpose
  1347. and any implied warranty that the software is suitable for any
  1348. particular purpose and any implied warranty of merchantability is
  1349. Page 27
  1350.  
  1351. limited to the ninety-day duration of the Limited Warranty
  1352. covering the physical diskette(s) and documentation only (and not
  1353. the software) and is otherwise expressly and specifically
  1354. disclaimed.
  1355.  
  1356. This limited warranty gives you specific legal rights; you may
  1357. have others that vary from state to state.  Some states do not
  1358. allow the exclusion of incidental damages or consequential
  1359. damages, or the limitation on how long an implied warranty lasts,
  1360. so some of the above restrictions may not apply to you.
  1361.  
  1362. 7.4       Governing Law and General Provisions
  1363.  
  1364. This license statement shall be construed, interpreted, and
  1365. governed by the laws of the State of New York.  If any provision
  1366. of this statement is found void, invalid, or unenforceable, it
  1367. will not affect the validity of the balance of this statement,
  1368. which shall remain valid and enforceable according to its terms. 
  1369. If any remedy provided is determined to have failed of its
  1370. essential purpose, all limitations of liability and exclusion of
  1371. damages set forth in the Limited Warranty shall remain in full
  1372. force and effect.  The terms of this statement may only be
  1373. modified in writing signed by you and an authorized officer of
  1374. the publisher.  All rights not specifically granted in this
  1375. statement are reserved by Kenneth J. Ernandes.
  1376. Page 28
  1377.  
  1378. APPENDIX A -- HOT KEY SUMMARY
  1379.  
  1380.  
  1381. Menu Selection:
  1382.  
  1383. F10                           Menu Bar Selection
  1384. Alt-space                     =
  1385. Alt-F                         File
  1386. Alt-S                         Settings
  1387. Alt-C                         Compute TLE
  1388. Alt-W                         Window
  1389.  
  1390.  
  1391. Menu Item Selection:
  1392.  
  1393. =
  1394. About...                      N/A
  1395.  
  1396. File
  1397. Vector Input File             Alt-V
  1398. TLE Input File                Alt-E
  1399. TLE Output File               Alt-T
  1400. Launch Date/Time File         Alt-L
  1401. Output TLEs                   Alt-O
  1402. Exit                          Alt-X
  1403.  
  1404. Settings
  1405. Defaults                      F2
  1406. Inertial Reference            F3
  1407. Vector Units                  F4
  1408. Epoch Control                 F5
  1409. Vector Time Ref.              F6
  1410. Launch Date/Time              F7
  1411. Drag Multiplier               F8
  1412.  
  1413. Compute TLE
  1414. Input State Vector            Alt-I
  1415. Read Vector File              Alt-R
  1416. Re-Epoch TLE at Asc Node      ALT-N
  1417. Impulsive Delta-V             Alt-D
  1418. Compute Date                  Alt-A
  1419. Compute Day of Year           Alt-Y
  1420.  
  1421. Window
  1422. Close                         Alt-F3
  1423. Next                          PgDn
  1424. Previous                      PgUp
  1425. Zoom                          Alt-Z
  1426. Page 29
  1427.  
  1428. APPENDIX B -- SEQUENTIAL DAY OF THE YEAR
  1429.  
  1430. The tables in this appendix represent the sequential day of the
  1431. year corresponding to any date for both conventional years and
  1432. leap years.  The year and sequential day of the year is the most
  1433. common date format used for orbital applications.  The following
  1434. tables provide a look-up reference for conversion.
  1435.  
  1436. Table B.1  Day of the Year Calendar -- Non-Leap Years
  1437.  
  1438. Day  Jan  Feb  Mar  Apr  May  Jun  Jul  Aug  Sep  Oct  Nov  Dec
  1439.  1   001  032  060  091  121  152  182  213  244  274  305  335  
  1440.  2   002  033  061  092  122  153  183  214  245  275  306  336
  1441.  3   003  034  062  093  123  154  184  215  246  276  307  337
  1442.  4   004  035  063  094  124  155  185  216  247  277  308  338
  1443.  5   005  036  064  095  125  156  186  217  248  278  309  339
  1444.  6   006  037  065  096  126  157  187  218  249  279  310  340
  1445.  7   007  038  066  097  127  158  188  219  250  280  311  341
  1446.  8   008  039  067  098  128  159  189  220  251  281  312  342
  1447.  9   009  040  068  099  129  160  190  221  252  282  313  343
  1448. 10   010  041  069  100  130  161  191  222  253  283  314  344
  1449. 11   011  042  070  101  131  162  192  223  254  284  315  345
  1450. 12   012  043  071  102  132  163  193  224  255  285  316  346
  1451. 13   013  044  072  103  133  164  194  225  256  286  317  347
  1452. 14   014  045  073  104  134  165  195  226  257  287  318  348
  1453. 15   015  046  074  105  135  166  196  227  258  288  319  349
  1454. 16   016  047  075  106  136  167  197  228  259  289  320  350
  1455. 17   017  048  076  107  137  168  198  229  260  290  321  351
  1456. 18   018  049  077  108  138  169  199  230  261  291  322  352
  1457. 19   019  050  078  109  139  170  200  231  262  292  323  353
  1458. 20   020  051  079  110  140  171  201  232  263  293  324  354
  1459. 21   021  052  080  111  141  172  202  233  264  294  325  355
  1460. 22   022  053  081  112  142  173  203  234  265  295  326  356
  1461. 23   023  054  082  113  143  174  204  235  266  296  327  357
  1462. 24   024  055  083  114  144  175  205  236  267  297  328  358
  1463. 25   025  056  084  115  145  176  206  237  268  298  329  359
  1464. 26   026  057  085  116  146  177  207  238  269  299  330  360
  1465. 27   027  058  086  117  147  178  208  239  270  300  331  361
  1466. 28   028  059  087  118  148  179  209  240  271  301  332  362
  1467. 29   029       088  119  149  180  210  241  272  302  333  363
  1468. 30   030       089  120  150  181  211  242  273  303  334  364
  1469. 31   031       090       151       212  243       304       365
  1470. Page 30
  1471.  
  1472. Table B.2  Day of the Year Calendar -- Leap Years
  1473.  
  1474. Day  Jan  Feb  Mar  Apr  May  Jun  Jul  Aug  Sep  Oct  Nov  Dec
  1475.  1   001  032  061  092  122  153  183  214  245  275  306  336  
  1476.  2   002  033  062  093  123  154  184  215  246  276  307  337
  1477.  3   003  034  063  094  124  155  185  216  247  277  308  338
  1478.  4   004  035  064  095  125  156  186  217  248  278  309  339
  1479.  5   005  036  065  096  126  157  187  218  249  279  310  340
  1480.  6   006  037  064  097  127  158  188  219  250  280  311  341
  1481.  7   007  038  067  098  128  159  189  220  251  281  312  342
  1482.  8   008  039  068  099  129  160  190  221  252  282  313  343
  1483.  9   009  040  069  100  130  161  191  222  253  283  314  344
  1484. 10   010  041  070  101  131  162  192  223  254  284  315  345
  1485. 11   011  042  071  102  132  163  193  224  255  285  316  346
  1486. 12   012  043  072  103  133  164  194  225  256  286  317  347
  1487. 13   013  044  073  104  134  165  195  226  257  287  318  348
  1488. 14   014  045  074  105  135  166  196  227  258  288  319  349
  1489. 15   015  046  075  106  136  167  197  228  259  289  320  350
  1490. 16   016  047  076  107  137  168  198  229  260  290  321  351
  1491. 17   017  048  077  108  138  169  199  230  261  291  322  352
  1492. 18   018  049  078  109  139  170  200  231  262  292  323  353
  1493. 19   019  050  079  110  140  171  201  232  263  293  324  354
  1494. 20   020  051  080  111  141  172  202  233  264  294  325  355
  1495. 21   021  052  081  112  142  173  203  234  265  295  326  356
  1496. 22   022  053  082  113  143  174  204  235  266  296  327  357
  1497. 23   023  054  083  114  144  175  205  236  267  297  328  358
  1498. 24   024  055  084  115  145  176  206  237  268  298  329  359
  1499. 25   025  056  085  116  146  177  207  238  269  299  330  360
  1500. 26   026  057  086  117  147  178  208  239  270  300  331  361
  1501. 27   027  058  087  118  148  179  209  240  271  301  332  362
  1502. 28   028  059  088  119  149  180  210  241  272  302  333  363
  1503. 29   029  060  089  120  150  181  211  242  273  303  334  364
  1504. 30   030       090  121  151  182  212  243  274  304  335  365
  1505. 31   031       091       152       213  244       305       366
  1506. Page 31
  1507.  
  1508. APPENDIX C  -- ACRONYMS AND ABBREVIATIONS
  1509.  
  1510. ASCII          American Standard Code for Information Interchange
  1511. AFIT           Air Force Institute of Technology
  1512.  
  1513. BBS            Bulletin Board System
  1514.  
  1515. CGA            Color Graphics Adapter
  1516. CIM            CompuServe Information Manager
  1517.  
  1518. ECI            Earth-Centered Inertial
  1519. EFG            Earth-Fixed Greenwich (see also TDR)
  1520. EGA            Enhanced Graphics Adapter
  1521. EOF            End Of File
  1522.  
  1523. ft             feet
  1524. ft/s           feet per second
  1525.  
  1526. GET            Ground Elapsed Time (see also MET)
  1527. GSFC           Goddard Space Flight Center
  1528. GPM            Greenwich Prime Meridian
  1529. GPS            Global Positioning System
  1530. GUI            Graphic User Interface
  1531.  
  1532. IAU            International Astronomical Union
  1533. IBM            International Business Machines
  1534.  
  1535. km             kilometers
  1536. km/s           kilometers per second
  1537.  
  1538. M50            Mean Equator, Mean Equinox of 1950
  1539. MET            Mission Elapsed Time
  1540. MS-DOS         Microsoft Disk Operating System
  1541.  
  1542. NASA           National Aeronautics and Space Administration
  1543. nm             nautical miles
  1544. nm/s           nautical miles per second
  1545. NORAD          North American Aerospace Defense Command
  1546. NPOE           Numerical Prediction of Orbital Events
  1547.  
  1548. OIG            Orbital Information Group
  1549.  
  1550. PC             Personal Computer
  1551.  
  1552. RAAN           Right Ascension of the Ascending Node
  1553. RAID           Reports and Information Dissemination
  1554. RBBS           Remote Bulletin Board System
  1555. RPV BBS        Rancho Palos Verdes Astronomy BBS
  1556.  
  1557. SGP            Simplified General Perturbations
  1558. SGP4           Simplified General Perturbations Version 4
  1559. STS            Space Transportation System
  1560. STSPLUS        STS Orbit Plus
  1561. Page 32
  1562.  
  1563. TDR            True of Day Rotating (see also EFG)
  1564. TLE            Two-Line Elements
  1565.  
  1566. USSPACECOM     United States Space Command
  1567. UTC            Coordinated Universal Time
  1568.  
  1569. VEC2TLE        Vector to Two-Line Elements
  1570. VGA            Video Graphics Array
  1571. Page 33
  1572.  
  1573. APPENDIX D -- VECTOR FILE FORMATS
  1574.  
  1575. This section outlines the vector file formats accepted by
  1576. VEC2TLE.  It should be noted that these formats are modifications
  1577. to formats output by Dave Ransom's STSPLUS software.  The
  1578. modifications were coordinated with Dave and were made such that
  1579. they were generalized without impacting VEC2TLE's ability to read
  1580. an STSPLUS state vector.
  1581.  
  1582. The vectors read in by VEC2TLE are in standard PC text format or
  1583. American Standard Code for Information Interchange (ASCII).  The
  1584. specifications for these files is not overly rigid since VEC2TLE
  1585. is intended to be reasonably flexible in terms of ability to read
  1586. vector files.
  1587.  
  1588. D.1       Header Line
  1589.  
  1590. The header line defines the parameter definitions of the vector. 
  1591. This is the input vector file's counterpart to the configuration
  1592. parameters.  The header line must be the first non-blank line in
  1593. the vector file and must occur within the first 10 lines of the
  1594. file.  The header line may have a maximum of 80 characters, but
  1595. will be terminated when the first character with ASCII code
  1596. outside the range 21-127 is detected.  (This range covers most
  1597. keyboard characters exclusive of the carriage return and line
  1598. feed.)  VEC2TLE searches for the first digit (0-9) in the header
  1599. line following the equal (i.e., '=') sign.  Once a digit is
  1600. detected, up to the next three characters are read until a non-
  1601. digit character is read.  VEC2TLE forms up to a 4-digit integer
  1602. that specifies the parameters applicable to all vectors that
  1603. follow in the file.  The first contiguous integer string (up to 4
  1604. digits) specifies the file format.  Note that leading zeros are
  1605. implied and need not be included.
  1606.  
  1607. The significance of each digit is listed below:
  1608.  
  1609. TEN THOUSANDS DIGIT - VECTOR TIME REFERENCE
  1610. 0         Coordinated Universal Time (UTC)
  1611. 1         Mission Elapsed Time (MET)
  1612.  
  1613. THOUSANDS DIGIT     - INERTIAL REFERENCE
  1614. 0         True equator, true equinox of date or ECI
  1615. 1         Mean equator, mean equinox of 1950
  1616.  
  1617. HUNDREDS DIGIT      - VECTOR TYPE
  1618. 0         Earth-Centered Inertial (ECI/XYZ)
  1619. 1         Earth-Fixed Greenwich (EFG)
  1620.  
  1621. TENS DIGIT          - VECTOR UNITS
  1622. 0         km, km/s
  1623. 1         ft, ft/s
  1624. 2         nm, nm/s
  1625. Page 34
  1626.  
  1627. ONES DIGIT          - DATA MODE FORMAT
  1628. 4         Labeled data, one item per line
  1629. 5         Two-line space delimited data
  1630. 6         Single-line comma delimited data
  1631. 7         Labeled data, one item per line
  1632.  
  1633. Note that a '4' or a '7' for the data mode format indicates the
  1634. same vector file format.  This was done to accommodate vector
  1635. data output from STSPLUS.  (Data mode '4' in STSPLUS is identical
  1636. to data mode '7' except that state vectors are only written to
  1637. the output file immediately after the satellite has crossed the
  1638. ascending node.)
  1639.  
  1640. D.2       Vector Formats
  1641.  
  1642. This section specifies the three vector formats that VEC2TLE is
  1643. capable of correctly reading.  Each format has an example,
  1644. provided courtesy of Dave Ransom, using True equator/equinox ECI
  1645. vectors in units of ft and ft/s.  All vector formats have a
  1646. date/time format with a two-digit year and decimal day.
  1647.  
  1648. D.2.1     Two-Line Space Delimited
  1649.  
  1650. The two line space delimited format has the following data on the
  1651. first line: satellite catalog number, vector date/time format,
  1652. and the three components of the position vector.  The second line
  1653. has the three components of the velocity vector.  Each line may
  1654. be up to 80 characters long.
  1655.  
  1656. The example below has two state vectors in it.  Note that some of
  1657. the spaces have been removed in the interest of easily fitting
  1658. the data within the margins.
  1659.  
  1660. STSORBIT PLUS Data Output to STSPLUS.LOG, Data = 15
  1661. 20580 93110.045081 13656864.66720 17514322.54968 -5452252.42794
  1662.       -16168.27686974290  15789.75251859515  10248.33566657315
  1663. 20580 93110.045139 13575822.39276 17593013.13238 -5400930.14914
  1664.       -16248.48336702945  15686.35334359047  10280.38786725583
  1665.  
  1666. D.2.2     Single-Line Comma Delimited
  1667.  
  1668. The single-line comma delimited format has data in the following
  1669. order: epoch flag (single digit -- ignored), units flag (single
  1670. digit -- ignored), date/time, the three components of the
  1671. position vector, and the three components of the velocity vector.
  1672. Each vector line may be up to 130 characters long.
  1673.  
  1674. The example below has two state vectors in it.  Note that the
  1675. vectors have been placed on multiple lines in the interest of
  1676. easily fitting the data within the margins.
  1677. Page 35
  1678.  
  1679. STSORBIT PLUS Data Output to STSPLUS.LOG, Data = 16 
  1680. 0,1,20580,93110.0482060185,8771281.06140276,20969911.6226162,
  1681.    -2491608.1429704,-19762.0576284838,9623.02409449012,
  1682.    11524.6952898439
  1683. 0,1,20580,93110.0482638889,8672341.7437806,21017717.5456987,
  1684.    -2433947.77946384,-19813.4647395816,9499.28476766938,
  1685.    11539.2506632381
  1686.  
  1687. D.2.3     Labeled Data, One Item Per Line
  1688.  
  1689. The labeled data, one item per line format has data in the
  1690. following order: satellite name or ID, satellite catalog number
  1691. and IAU designator, date/time, descriptive date time (ignored),
  1692. the components of the position vector, the components of the
  1693. velocity vector, ndot/2, nddot/6, and Bstar.  Each line may be up
  1694. to 80 characters long, but characters with ASCII codes outside
  1695. the range 21-127 are ignored.  VEC2TLE will also ignore any data
  1696. in columns 1-24 on the satellite name or ID line and will also
  1697. ignore data in columns 1-17 on the remaining lines.  The IAU
  1698. designator must be in column 32, following the satellite catalog
  1699. number.
  1700.  
  1701. The example below has one state vector in it.
  1702.  
  1703. Vector format = 1017
  1704. Satellite Name:         STS-57
  1705. Catalog Number:         22684  93 37  A
  1706. Epoch Date/Time:        93180.63736111111
  1707.                         06/29/1993  15:17:47.000 UTC
  1708. ECI X:                     8024498.723185 ft
  1709. M50 Y:                   -19652913.243254 ft
  1710.     Z:                     6620097.066346 ft
  1711.     Xdot:                     20418.75391 ft/s
  1712.     Ydot:                     11591.42188 ft/s
  1713.     Zdot:                      9232.20312 ft/s
  1714. ndot/2 (drag):              0.00002834000 rev/day^2
  1715. nddt/6:                       0.00000E+00 rev/day^3
  1716. Bstar:                        5.17270E-05 1/Earth Radii
  1717. Elset #:                               71
  1718. Rev @ Epoch:              126.10967365930
  1719. Page 36
  1720.  
  1721. APPENDIX E -- SOURCES OF STATE VECTORS
  1722.  
  1723. This section provides sources of state vector information.
  1724.  
  1725. E.1       The NASA OIG RAID-RBBS
  1726.  
  1727. Beginning with STS-61, NASA OIG RAID-RBBS (301) 262-6782 [and
  1728. InterNet] has been posting state vectors in real-time for the
  1729. Space Shuttle.  These vectors are posted hourly between the hours
  1730. of 08:00 and 17:00 Eastern Time while the Shuttle is on orbit. 
  1731. The vectors are in the ECI True Equator, True Equinox coordinate
  1732. system in units of km, km/s.  
  1733.  
  1734. At the time fo this writing, these vectors are not formatted for
  1735. direct read by VEC2TLE.  However, the Sysop has indicated that an
  1736. intention of formatting these vectors in labeled data, one item
  1737. per line format described in section D.2.3.  The NASA OIG RAID
  1738. RBBS Sysop has also indicated that vectors may be posted
  1739. automatically and around the clock for all NASA-controlled Earth-
  1740. orbiting spacecraft.  See section F.1 for the NASA OIG RAID RBBS
  1741. address and further details for gaining access to this system.
  1742.  
  1743. E.1       NASA Spacelink
  1744.  
  1745. State vectors for current Space Shuttle missions may be obtained
  1746. from NASA Spacelink (see Appendix F.5 for log-on details).  There
  1747. is usually one vector posted each evening (approximately 17:00
  1748. Central Time) during an active Shuttle mission.  These may be
  1749. found under the following menu sequence: Current NASA
  1750. News::Current Shuttle Flight::Keplerian Orbital Elements/State
  1751. Vectors.  These vectors are in the ECI Mean of 1950 (M50)
  1752. coordinate system in units of ft, ft/s.  While these are usually
  1753. accompanied with TLEs, the state vector is usually more current
  1754. than the TLE.  At times planned maneuver data is posted as well,
  1755. which is useable in the Impulsive Burn function.
  1756.  
  1757. E.2       RPV BBS
  1758.  
  1759. Dave Ransom's RPV BBS  (see Appendix F.3 for details) is a source
  1760. of pre-launch nominal EFG vectors for Space Shuttle missions. 
  1761. Due to the nature of EFG vectors, the nominal orbits of an entire
  1762. mission may be computed using VEC2TLE once the Shuttle liftoff
  1763. time is known.  This is accomplished by adding the vector offset
  1764. time to the launch time and using the EFG position and velocity
  1765. components as listed.  While this data are the predicted state
  1766. vectors, it can be very helpful when real-time information is not
  1767. available.
  1768. Page 37
  1769.  
  1770. E.3       NASA Television
  1771.  
  1772. NASA Television is a real-time source for Space Shuttle maneuver
  1773. burn data (the state vectors are not particularly legible).  NASA
  1774. Television is available by direct downlink from Spacenet 2
  1775. (located 69 degrees West), Transponder 5H (channel 9, horizontal
  1776. polarization) and on some cable TV systems.  (For what it's
  1777. worth, a group in Houston got their local cable TV company to
  1778. provide NASA Television by providing a petition with 300 names on
  1779. it.)  The audio portion of NASA Television is rebroadcast by many
  1780. HAM radio clubs through repeaters on VHF and UHF frequencies. 
  1781. For a listing of known repeater locations and frequencies, see
  1782. file STSAUDIO.ZIP on the RPV BBS.
  1783.  
  1784. The burn data is useful in that it supplies the changes to the
  1785. Shuttle's velocity vector at the burn time.  If you supply
  1786. VEC2TLE with the Shuttle's most current TLE and burn data, you
  1787. can estimate the post-maneuver TLE using the Impulsive Delta-V
  1788. function.
  1789.  
  1790. E.4       CompuServe
  1791.  
  1792. The author periodically posts state vectors related to a Space
  1793. Shuttle mission in the CompuServe Astronomy, Space, and HamNet
  1794. Forums.  These vectors are part of general informational forum
  1795. messages (with the VEC2TLE-readable portion encapsulated between
  1796. dotted lines.  This portion of the message may be copied to a
  1797. text file (with a .VIF extension recommended) for use by VEC2TLE. 
  1798. The CompuServe Information Manager (CIM) software has a copy-and-
  1799. paste feature and text file support that are well-suited to
  1800. accomplish this task.
  1801.  
  1802. E.5       Other Orbit Propagators
  1803.  
  1804. VEC2TLE may be used to convert the elements of other orbit
  1805. propagators to TLEs.  This assumes that you have that orbit
  1806. propagator available to you in order to compute positions and
  1807. velocities.  Those velocities, in turn, may be input to VEC2TLE
  1808. in order to compute TLEs representative of the other propagator's
  1809. orbital elements.  
  1810.  
  1811. A good program to obtain is David Eagle's Numerical Prediction of
  1812. Orbital Events (NPOE).  This software propagates orbits by
  1813. numerical integration in a fashion similar to that done by NASA. 
  1814. Output state vectors from NPOE may be used by VEC2TLE to compute
  1815. Keplerian TLEs.  To get further information on NPOE, send a SASE
  1816. to:
  1817. Page 38
  1818.  
  1819.           Science Software
  1820.           P.O. Box 2188
  1821.           Reston, VA 22090
  1822.           USA
  1823.  
  1824.           Attn: David Eagle
  1825. Page 39
  1826.  
  1827. APPENDIX F -- SOURCES OF TLEs
  1828.  
  1829. [This section was provided courtesy of Joel Runes.]
  1830.  
  1831. One of the most frequently asked questions is "Where can I obtain
  1832. TLEs?"  There are several different sources for TLEs which are
  1833. outlined in this section.
  1834.  
  1835. F.1       The NASA OIG RAID-RBBS
  1836.  
  1837. This source is the primary method to obtain TLEs on over 6,000
  1838. unclassified objects.  More than eight years in development, this
  1839. bulletin board system became operational in September, 1991, and
  1840. has revolutionized near real-time random access dissemination of
  1841. TLEs.  For a long time NASA discharged its responsibilities to
  1842. disseminate orbital elements to non-military users by mailing
  1843. Prediction Bulletins with TLEs, node crossing times and
  1844. longitudes, and information on other latitude crossings relative
  1845. to the node crossings.  This was a direct descendant of the
  1846. satellite observer network infrastructure of the late 1950's and
  1847. early 1960's.  The Prediction Bulletin system was quite limited. 
  1848. Users were allowed to select a maximum of 20 satellites from a
  1849. list of only a thousand or so objects available at all.  The
  1850. predictions are in hardcopy form, received after postal delays,
  1851. and had to be hand-transcribed into computer systems to be of
  1852. much use.  The RBBS is a bulletin board system which replaced the
  1853. old Prediction Bulletins, saved innumerable forests from
  1854. destruction, saved the government money and provides useful
  1855. information to users WHILE it is still useful.  The RBBS is
  1856. maintained by a Goddard Space Flight Center (GSFC) contractor.
  1857.  
  1858. In order to use the RBBS, you MUST submit a WRITTEN request to
  1859. the address below.  No big song and dance is required in the
  1860. request (nor paid attention to).  Just state that you would like
  1861. to use the OIG's RAID-RBBS to download TLEs.  Mail the request to
  1862. the address below and they will mail you a copy of the User's
  1863. Guide and you User ID and initial password.  Why can't you
  1864. register online as you can with almost any other bulletin board? 
  1865. Because NASA is part of the government and they say you can't. 
  1866. The address:
  1867.  
  1868.                 NASA Goddard Space Flight Center
  1869.                 Project Operations Branch, Code 513
  1870.                 Greenbelt, MD 20771  (USA)
  1871.  
  1872.                 ATTN: OIG RAID-RBBS Access Request
  1873.  
  1874. When logged on to the RBBS there are two basic methods to obtain
  1875. TLEs.  For popular objects, such as manned spacecraft, ham sats,
  1876. weather satellites, communications satellites, Global Positioning
  1877. Page 40
  1878.  
  1879. System (GPS) satellites, visible satellites and recently launched
  1880. satellites, the RBBS has downloadable files with the most recent
  1881. TLEs.  For other satellites, rocket bodies and debris objects,
  1882. the RBBS has a random access database of TLEs which you may
  1883. query.  The database is keyed to the objects NORAD number.  A
  1884. cross-reference facility is available to correlate NORAD numbers
  1885. and Int's Designations.
  1886.  
  1887. F.2       Celestial BBS
  1888.  
  1889. While impatiently awaiting NASA's step forward into the era of
  1890. personal computers, Major T.S. Kelso, a professor at the Air
  1891. Force Institute of Technology (AFIT) in Ohio founded the
  1892. Celestial BBS.  It has been a source for TLEs since 1986 or so. 
  1893. Originally the TLEs on his bulletin board were transcribed from
  1894. Prediction Bulletins.  Capitalizing on his Air Force contacts, he
  1895. has been able to distribute TLEs obtained from Space Command
  1896. since 1990.  The TLEs available on Celestial BBS cover hundreds
  1897. of satellites frequently of interest to the user community.  The
  1898. TLEs are maintained in downloaded files.  The bulletin board also
  1899. contains many programs to track satellites and maintain TLEs and
  1900. is a messaging facility for many satellite users and observers. 
  1901. You CAN become a user of Celestial BBS by registering online, 
  1902. the phone number is (513) 427-0674.  The bulletin board is a free
  1903. access bulletin board but contributions are accepted and
  1904. deserved.  Even though the government has finally gotten around
  1905. to distributing TLEs in electronic form through the RBBS, Maj.
  1906. Kelso's bulletin board continues to provide an invaluable service
  1907. to satellite users and observers.
  1908.  
  1909. F.3       Dave Ransom's RPV BBS
  1910.  
  1911. While there is a number of bulletin boards which redistribute
  1912. TLEs from Celestial BBS and the RAID-RBBS, special mention should
  1913. be made of Dave Ransom's RPV BBS in Rancho Palos Verdes, CA.  The
  1914. phone numbers are (310) 541-7299 for the main BBS and (310) 544-
  1915. 8977 for the Hotline BBS.  In addition to compilations of TLEs
  1916. redistributed from the RBBS, Celestial BBS and the Canadian Space
  1917. Society BBS, the RPV BBS contains up-to-date versions of
  1918. satellite tracking software and utilities (including VEC2TLE) and
  1919. catalogs of orbiting objects.  It also contains much high quality
  1920. astronomical software,  Dave Ransom is the author of the STSORBIT
  1921. and STSPLUS satellite tracking programs.  STSPLUS is particularly
  1922. well-suited for use in conjunction with VEC2TLE.  In addition,
  1923. the RPV BBS is a premiere source for CURRENT TLEs during Space
  1924. Shuttle missions.  Shuttle TLEs are frequently available on the
  1925. RPV BBS hours sooner than they are available from any other
  1926. source due to Dave Ransom's persistence and resourcefulness.
  1927. Page 41
  1928.  
  1929. F.4       CompuServe's Astronomy Forum
  1930.  
  1931. For members of CompuServe, files containing TLEs are maintained
  1932. in ASTROFORUM Lib 3.  Messages relating to satellite viewing are
  1933. in Message Section 3 of the ASTROFORUM.  Access to CompuServe is
  1934. usually obtained on the first try as opposed to frequent busy
  1935. signals for Celestial BBS and RPV BBS.
  1936.  
  1937. F.5       NASA SpaceLink
  1938.  
  1939. NASA SpaceLink BBS is maintained by the Marshall Space Flight
  1940. Center in Huntsville, Alabama.  It can be accessed at (205) 895-
  1941. 0028.  The BBS is primarily oriented to educators and contains
  1942. many files related to various spaceflight activities and
  1943. spaceflight-related educational opportunities.  It operates 24
  1944. hours/day and users may register online.  SpaceLink posts TLEs
  1945. for Shuttle missions and some other satellites.  It is also a
  1946. source for state vectors and press kits for NASA missions in
  1947. electronic form.
  1948. Page 42
  1949.  
  1950. APPENDIX G -- GENERAL INFORMATION
  1951.  
  1952. This section is used for information pertaining to general topics 
  1953. related to VEC2TLE.  
  1954.  
  1955. G.1       Suggested Uses for VEC2TLE
  1956.  
  1957. [This section was provided courtesy of Joel Runes.]
  1958.  
  1959. While the normal use of VEC2TLE is to generate TLEs from State
  1960. Vectors as outlined throughout this document, there are a number
  1961. of applications of VEC2TLE which may not be immediately obvious. 
  1962. This section discusses some of those potential applications, but
  1963. this discussion should be considered representative rather than
  1964. exhaustive.  Uses of the program are constrained by the
  1965. imagination of the user more than by the limitations of the
  1966. software.
  1967.  
  1968. One use of VEC2TLE is to explore the effect of an orbit adjust
  1969. maneuver on the orbit of a spacecraft.  If the user has TLEs for
  1970. the object from before the orbit adjust maneuver, an alongtrack,
  1971. crosstrack, and radial delta-velocity may be applied to change
  1972. the TLE parameters or STSPLUS may be used to generate a state
  1973. vector at the time of the maneuver.  Given the latter case,
  1974. adjusting the values of Xdot, Ydot, and Zdot to reflect the
  1975. velocity adjustments associated with the maneuver, VEC2TLE can be
  1976. used to generate post-burn TLEs.  To compare the pre-burn
  1977. trajectory with the post-burn trajectory, simply use the pre-burn
  1978. and post-burn TLEs in a prediction program such as STSPLUS.  This
  1979. application has been successfully demonstrated during Shuttle
  1980. missions STS-56 and STS-55.  The result was useful post-burn TLEs
  1981. prior to availability of post-burn TLEs from Space Command.
  1982.  
  1983. Another use of VEC2TLE is to explore the effect on a satellite's
  1984. orbit due to minor dispersions in velocity and position during
  1985. the launch phase.  When a spacecraft such as the Space Shuttle is
  1986. launched, the desired post-launch state vector is used by the
  1987. spacecraft's and/or launch vehicle's guidance software.  But the
  1988. orbit achieved may vary from the planned orbit.  What effect does
  1989. that variation have on the orbit?  VEC2TLE is a valuable tool for
  1990. the exploration of this question.  Suppose that the desired post-
  1991. launch state vector is known (or assumed), and that the position
  1992. and time of the state vector are held constant.  Suppose further
  1993. that the achieved velocity in each axis varies by ± 0.2 ft/sec. 
  1994. VEC2TLE can generate a number of TLEs, first for the nominal
  1995. trajectory, then for trajectories where the velocity components
  1996. are adjusted up and down by the 0.2 ft/sec dispersion assumption. 
  1997. The resulting TLEs may be used with prediction programs such
  1998. STSPLUS to show the effect of the injection errors on the orbit
  1999. achieved and the satellite position at any time thereafter.
  2000. Page 43
  2001.  
  2002. Another use of VEC2TLE is to explore the required velocity change
  2003. to put a satellite into an orbit different from its initial
  2004. orbit.  There a large number of situations that can be examined
  2005. with the aid of VEC2TLE along these lines, but let's consider a
  2006. very simple situation.  A spacecraft is in an orbit with a very
  2007. low eccentricity -- approximately a circular orbit.  We desire to
  2008. raise the orbit's apogee by 500 km.  First we construct TLEs that
  2009. exhibit the low eccentricity and initial altitude.  The process
  2010. of constructing the initial TLEs may be simplified by using the
  2011. tables from Part 0 of the Computertalk Space Object Catalog
  2012. (reference 7 -- may be found on CompuServe Astronomy Forum and
  2013. many of the BBSs listed in Appendix F, files NC00.ZIP -
  2014. NC13.ZIP).  The next step is to generate a state vector for the
  2015. time when the apogee raising maneuver is to be performed (this
  2016. can be accomplished using STSPLUS).  In VEC2TLE, apply the
  2017. posigrade burn by incrementing the magnitudes of Xdot, Ydot, and
  2018. Zdot by the same percentage and maintaining the same sign for
  2019. each of the velocity components.  (An excellent first guess would
  2020. be to compute the two-body elliptical velocity using the standard
  2021. formula, which may be found in references 3-5.)  VEC2TLE can now
  2022. create a new set of TLEs which will have a perigee of the
  2023. original orbital altitude and an apogee which is greater
  2024. according to the percentage increase of the velocity components
  2025. applied.  Using either the Computertalk Space Object Catalog or
  2026. displays from a prediction program, you can determine whether the
  2027. apogee was raised by more or less than the desired 500 km. 
  2028. Return to the original state vector and adjust the percentage
  2029. change to Xdot, Ydot, and Zdot until the desired 500 km apogee
  2030. increase is obtained.  To calculate the total change of velocity
  2031. which raised the apogee by 500 km, take the square root of the
  2032. sum of the squares of the changes to Xdot, Ydot, and Zdot.
  2033.  
  2034. While the previous example was relatively simple, the same basic
  2035. method of iteratively creating and examining the resultant TLEs
  2036. can be used to explore strategies for accomplishing the
  2037. rendezvous between orbiting objects.  Taking into account the
  2038. dispersions in the orbit determination process and the
  2039. effectiveness of orbit adjust maneuvers, the user can calculate
  2040. the required velocity change to accomplish a rendezvous sequence. 
  2041. The ways in which VEC2TLE, in conjunction with satellite tracking
  2042. programs such as STSPLUS, may be used for the teaching of orbital
  2043. mechanics and astrodynamics in the high school, undergraduate, or
  2044. graduate school environments are limited only by the imagination
  2045. of the educators.  Educators who utilize VEC2TLE for such
  2046. instructional purposes are encouraged to contact the author so
  2047. that those educational strategies may be detailed in future
  2048. versions of this documentation.
  2049. Page 44
  2050.  
  2051. G.2       Planned Upgrades for VEC2TLE
  2052.  
  2053. This section provides information regarding planned upgrades to
  2054. VEC2TLE.  Registered users are always encouraged to suggest items
  2055. to be added to this list.  The following upgrades are planned for
  2056. the next (or some subsequent) release of VEC2TLE:
  2057.  
  2058. -- The ability to estimate the TLE drag parameters (ndot/2,       
  2059.    nddot/6, and Bstar) based on spacecraft ballistic coefficient  
  2060.    and solar activity.
  2061. -- The ability to read and write Keplerian elements in Amateur    
  2062.    Radio Satellite (AMSAT) format if there is sufficient          
  2063.    interest.
  2064. Page 45
  2065.  
  2066. APPENDIX H -- ABOUT THE AUTHOR
  2067.  
  2068. Ken Ernandes is an aerospace consultant specializing in
  2069. astrodynamics analysis, system simulation, and software
  2070. development.  He has a BS in Physics/Mathematics from Manhattan
  2071. College in New York City (1980) and a ME in Space Systems
  2072. Engineering/Engineering Management from the University of
  2073. Colorado at Boulder (1990).
  2074.  
  2075. Ken started in the space program after joining NORAD in October
  2076. 1981, working as a crew Orbital Analyst in Cheyenne Mountain. 
  2077. The job entailed detecting, tracking, identifying, and computing
  2078. orbits for all man-made Earth-orbiting satellites as well as
  2079. real-time analysis of foreign space events, support of manned and
  2080. unmanned space missions, direction of the worldwide tracking
  2081. network, precision orbital decay predictions, management of on-
  2082. line computer activities, and operational command briefings.
  2083.  
  2084. Ken was selected to be an Orbital Analyst Instructor in November
  2085. 1981.  His job responsibilities included developing and
  2086. conducting initial and follow-on training for all crew-certified
  2087. Orbital Analysts as well as space indoctrination training for
  2088. senior and flag rank officers.  His greatest achievement as an
  2089. instructor was the development of the Orbital Analyst Positional
  2090. Handbook.  A derivative of this training manual and reference is
  2091. still in operational use today.
  2092.  
  2093. After leaving active service in the Air Force, Ken joined Martin
  2094. Marietta Aerospace, Denver, CO in July 1984.  During his tenure
  2095. at Martin Marietta, Ken was responsible for astrodynamics and
  2096. mission analysis as well as system and mission simulation for
  2097. design-phase spacecraft.
  2098.  
  2099. Ken joined Science Applications International Corporation in
  2100. October 1985.  At SAIC he was the lead orbital engineer in the
  2101. development of test scenarios; exercising Cheyenne Mountain's
  2102. computers under wartime conditions.  This led him to being the
  2103. lead test designer for integration testing of the Space Defense
  2104. Operations Center (SPADOC) computer upgrade.  Ken left SAIC in
  2105. April 1992 in order to become an independent consultant.
  2106.  
  2107. Ken may be contacted at the following addresses:
  2108.  
  2109. Ken Ernandes
  2110. 16 Freshman Lane
  2111. Stony Brook, NY 11790-2712
  2112.  
  2113. CompuServe:    70511,3107
  2114. Internet:      70511.3107@compuserve.com  or  70511.3107@cis.com
  2115. Packet Radio:  N2WWD@N2BQF.#NLI.NY.USA.NOAM
  2116.