Kétsoros elemkészlet - Two-line element set
A kétsoros elemkészlet ( TLE ) egy adatformátum, amely a Föld körül keringő objektum keringési elemeinek listáját kódolja egy adott időpontban, a korszakban . Egy megfelelő előrejelzési képlet segítségével bizonyos pontossággal megbecsülhető az állapot (helyzet és sebesség) a múlt vagy a jövő bármely pontján. A TLE adatábrázolás specifikus az egyszerűsített perturbációs modellekre (SGP, SGP4 , SDP4 , SGP8 és SDP8), ezért minden olyan algoritmusnak, amely TLE -t használ adatforrásként, végre kell hajtania az egyik SGP modellt, hogy az állapotot megfelelően kiszámítsa az érdeklődés idején. . A TLE-k csak a Föld körül keringő objektumok pályáját írhatják le. A TLE -ket széles körben használják bemenetként az űrszemét jövőbeli pályapályáinak kivetítéséhez, hogy jellemezzék a "jövőbeli törmelékeseményeket a kockázatelemzés , a közeli megközelítés elemzése, az ütközés elkerülési manőverezés" és a kriminalisztikai elemzés támogatása céljából .
A formátum eredetileg lyukkártyákhoz készült, két szabványos, 80 oszlopos kártyán elemek halmazát kódolva . Ezt a formátumot végül szöveges fájlok váltották fel , minden egyes elemkészletet két 69 oszlopos ASCII sorba írtak, amelyet címsor előzött meg. Az Egyesült Államok Űrje nyomon követi az összes észlelhető objektumot a Föld pályáján, létrehozva mindegyik objektumhoz a megfelelő TLE -t, és nyilvánosan hozzáférhetővé teszi a TLE -ket a Space Track webhelyen található űrobjektumok sokaságához, visszatartva vagy zavaró adatokat sok katonai vagy minősített objektumról . A TLE formátum de facto szabvány a Föld körül keringő objektum pályaelemeinek elosztására.
A TLE készlet tartalmazhat egy címsort, amely megelőzi az elemadatokat, így minden lista három sort foglalhat el a fájlban. A cím nem kötelező, mivel minden adatsor egyedi objektumazonosító kódot tartalmaz.
Történelem
A hatvanas évek elején Max Lane matematikai modelleket dolgozott ki a műholdak helyének előrejelzésére minimális adatelemek alapján. A témában első, 1965-ben megjelent dolgozata bevezette az analitikus húzáselméletet, amely elsősorban a gömbszimmetrikus, nem forgó légkör okozta ellenállás hatásaival foglalkozott. K. Cranford csatlakozásával 1969-ben közzétettek egy továbbfejlesztett modellt, amely a Föld-Hold-Nap kölcsönhatások és más egyéb bemenetek miatt különféle harmonikus hatásokat adott hozzá.
Lane modelljeit a hadsereg és a NASA széles körben használta az 1960 -as évek végétől. A továbbfejlesztett változat a NORAD szabványos modelljévé vált az 1970 -es évek elején, ami végül a TLE formátum megalkotásához vezetett. Abban az időben két formátumot terveztek lyukasztó kártyákhoz , egy "belső formátumot", amely három kártyát használt, amelyek a műhold teljes adatait kódolták (beleértve a nevet és egyéb adatokat), és a két kártyás "átviteli formátumot", amely csak azokat az elemeket sorolta fel, amelyek változni fog. Utóbbi kártyákon spórolt, és kisebb paklikat gyártott az adatbázisok frissítésekor.
Cranford tovább dolgozott a modellezésen, végül Lane vezette a Spacetrack Report #2 -t, amely részletezi a légierő általános zavarának elméletét vagy az AFGP4 -et. A cikk ismertette a rendszer két egyszerűsített változatát is: az IGP4, amely egyszerűsített ellenállási modellt használt, és az SGP4 (Simplified General Perturbations), amely az IGP4 ellenállási modelljét és az egyszerűsített gravitációs modellt használta. A három modell közötti különbségek a legtöbb tárgy esetében csekélyek voltak. Egy évvel később megjelent a Spacetrack Report #3 , amely tartalmazza az SGP4 modell teljes FORTRAN forráskódját. Ez gyorsan a de facto standard modell lett, mind az iparban, mind a csillagászat területén.
Röviddel a 3. jelentés közzététele után a NASA elkezdte közzétenni a különböző látható és egyéb jól ismert objektumok elemeit a rendszeres NASA Prediction Bulletins -ben , amely nyomtatott formában tartalmazta az átviteli formátum adatait. Miután egy ideig próbálta meggyőzni a NASA -t, hogy ezeket elektronikus formában adja ki, TS Kelso a kezébe vette a dolgokat, és manuálisan elkezdte másolni a listákat szöveges fájlokba, amelyeket CelesTrak hirdetőtábláján keresztül terjesztett . Ez egy problémát tárt fel a NASA ellenőrzőösszeg -rendszerében, amely a plusz karakter (+) hiányára vezethető vissza a NASA -ban használt távoli gépeken, ami végül a lyukkártya -korszak problémájának bizonyult, amikor a NORAD frissítette a BCD - EBCDIC karakterkészlet a frissítéseket küldő számítógépen. Ez a probléma megszűnt, amikor Kelso 1989 -ben közvetlenül a NORAD -tól kezdett adatokat fogadni.
Az SGP4 modellt később kibővítették mélytér objektumok korrekcióival, SDP4 létrehozásával, amely ugyanazokat a TLE bemeneti adatokat használta. Az évek során számos fejlettebb előrejelzési modell jött létre, de ezek nem terjedtek el széles körben. Ez annak köszönhető, hogy a TLE nem tartalmazza a formátumok némelyikéhez szükséges kiegészítő információkat, ami megnehezíti a továbbfejlesztett modell előnyeinek kihasználásához szükséges elemek megtalálását. Finomabban, a TLE adatokat az eredmények javítása érdekében masszírozzák, ha az SGP sorozatú modellekkel használják, ami miatt más modellek előrejelzései kevésbé pontosak lehetnek, mint az SGP, ha közös TLE -kkel használják. Az egyetlen új modell, amely széles körben elterjedt, az SGP8/SDP8, amelyeket ugyanazon adatbevitelre terveztek, és amelyek viszonylag kisebb javítások az SGP4 modellben.
Formátum
Eredetileg két adatformátumot használtak az SGP modellekkel, az egyik a "belső formátum" néven ismert objektum teljes adatait tartalmazta, a másik pedig az "átviteli formátum" néven ismert, amelyet az adatok frissítésére használtak.
A belső formátum három 80 oszlopos lyukkártyát használt. Minden kártya 1, 2 vagy 3 kártyaszámmal kezdődött, és "G" betűvel végződött. Emiatt a rendszert gyakran "G-kártya formátumnak" nevezték. A pályaelemeken kívül a G-kártya különböző zászlókat tartalmazott, mint például az indító ország és a pálya típusa (geostacionárius, stb.), Számított értékeket, például a perigee magasságát és a vizuális nagyságot, valamint egy 38 karakterből álló megjegyzésmezőt.
Az átviteli formátum lényegében a G-kártya formátumának kivágott változata, amely eltávolít minden olyan adatot, amely nem változik rendszeresen, vagy más értékek alapján kiszámítható adatokat. Például a G-kártyából származó perigee magassága nincs benne, mivel ez kiszámítható a többi elemből. Marad az az adathalmaz, amely szükséges az eredeti G-kártya adatainak frissítéséhez további mérések során. Az adatok 69 oszlopba illeszkednek, és nem tartalmaznak záró karaktert. A TLE -k egyszerűen az ASCII szövegként megjelenített átviteli formátumú adatok.
Példa TLE a Nemzetközi Űrállomásra :
ISS (ZARYA) 1 25544U 98067A 08264.51782528 -.00002182 00000-0 -11606-4 0 2927 2 25544 51.6416 247.4627 0006703 130.5360 325.0288 15.72125391563537
Ezen adatok jelentése a következő:
Címsor
| Terület | Oszlopok | Tartalom | Példa |
|---|---|---|---|
| 1 | 01–24 | Műhold neve | ISS (ZARYA) |
1. sor
| Terület | Oszlopok | Tartalom | Példa |
|---|---|---|---|
| 1 | 01 | Sor száma | 1 |
| 2 | 03–07 | Műholdas katalógusszám | 25544 |
| 3 | 08 | Osztályozás (U: nem osztályozott, C: minősített, S: titkos) | U |
| 4 | 10–11 | Nemzetközi tervező (a bevezetési év utolsó két számjegye) | 98 |
| 5 | 12–14 | Nemzetközi tervező (az év bemutató száma) | 067 |
| 6 | 15–17 | Nemzetközi tervező (a bemutató darabja) | A |
| 7 | 19–20 | Korszak éve (az év utolsó két számjegye) | 08 |
| 8 | 21–32 | Korszak (az év napja és a nap töredék része) | 264,51782528 |
| 9 | 34–43 | Az átlagos mozgás első deriváltja ; a ballisztikus együttható | -.00002182 |
| 10 | 45–52 | Az átlagos mozgás második deriváltja (tizedespont feltételezve) | 00000-0 |
| 11 | 54–61 | B * , ellenállási kifejezés vagy sugárzási nyomás együtthatója (tizedespont feltételezve) | -11606-4 |
| 12 | 63–63 | Ephemeris típus (mindig nulla; csak az el nem osztott TLE -adatokban használatos) | 0 |
| 13 | 65–68 | Elemkészlet száma. Növekszik, ha új TLE generálódik ehhez az objektumhoz. | 292 |
| 14 | 69–69 | Ellenőrző összeg ( modulo 10) | 7 |
2. sor
| Terület | Oszlopok | Tartalom | Példa |
|---|---|---|---|
| 1 | 01 | Sor száma | 2 |
| 2 | 03–07 | Műholdas katalógus száma | 25544 |
| 3 | 09–16 | Dőlés (fok) | 51.6416 |
| 4 | 18–25 | A növekvő csomópont jobb felemelkedése (fok) | 247,4727 |
| 5 | 27–33 | Excentricitás (tizedespont feltételezve) | 0006703 |
| 6 | 35–42 | A perigee érve (fok) | 130,5360 |
| 7 | 44–51 | Átlagos anomália (fok) | 325,0288 |
| 8 | 53–63 | Átlagos mozgás (fordulat naponta) | 15.72125391 |
| 9 | 64–68 | Forradalmi szám a korszakban (forradalmak) | 56353 |
| 10 | 69 | Ellenőrző összeg (modulo 10) | 7 |
Ahol a tizedespontokat feltételezzük, azok a tizedesjegyek. Az első sor 10. és 11. mezőjének utolsó két szimbóluma 10 -es hatványokat ad az előző tizedesjegyre. Így például a 11. mező (-11606-4) −0.11606E − 4 (−0.11606 × 10 −4 ).
Az egyes sorok ellenőrző összegeit az adott sor összes számjegyének hozzáadásával számítják ki, beleértve a sor számát is. Az egyik hozzáadódik az ellenőrző összeghez minden negatív előjelnél (-) az adott sorban. Minden más nem számjegyű karaktert figyelmen kívül hagy.
Egy tipikus alacsony Föld körüli pályán lévő test esetében az SGP4 pályamodellel elérhető pontosság az elemkészlet korszakát követő néhány napon belül 1 km nagyságrendű. Az "alacsony pálya" kifejezés utalhat a test magasságára (minimális vagy globális) vagy keringési időszakára. Történelmileg az SGP algoritmusok az alacsony pályát 225 percnél rövidebb pályának határozzák meg.
Az 57-99 közötti két számjegyű korszak 1957-1999, a 00-56 év pedig 2000-2056.
A TLE-ben kódolható műholdas katalógusszámok maximális száma gyorsan közeledik az űr közelmúltbeli kereskedelmi forgalomba hozatalával és számos kulcsfontosságú felbomlási eseménnyel, amelyek tömeges törmelékobjektumokat hoztak létre. A TLE jövőbeni adaptációit úgy tervezték, hogy megnövelik a kódolható műholdak számát a TLE -n belül.