Ваше правка прояснила, чего вы хотите. Видимая со спутника область может быть легко вычислена (когда Земля рассматривается как сфера). Хороший источник информации о видимой части можно найти здесь. Вычислить видимую область, когда Земля выглядит как сплюснутый сфероид, будет намного сложнее (а может быть, даже невозможно). Я думаю, что лучше изменить эту часть вопроса и опубликовать ее на сайте Mathematics.
Если вы хотите рассчитать видимую область, когда Земля рассматривается как сфера, нам нужно внести некоторые изменения в Skyfield
. Со спутником, загруженным с помощью TLE api, вы можете легко получить дополнительную точку с положением на Земле. Библиотека называет это положением Geocentric
, но на самом деле это положение Geodetic
(где Земля выглядит как сплюснутый сфероид). Чтобы исправить это, нам нужно настроить subpoint
класса Geocentric
, чтобы использовать вычисление для позиции Geocentric
, а не для позиции Geodetic
. Из-за ошибки и отсутствия информации в функции reverse_terra
нам также необходимо заменить эту функцию. И нам нужно иметь возможность получить радиус Земли. Это приводит к следующему:
from skyfield import api
from skyfield.positionlib import ICRF, Geocentric
from skyfield.constants import (AU_M, ERAD, DEG2RAD,
IERS_2010_INVERSE_EARTH_FLATTENING, tau)
from skyfield.units import Angle
from numpy import einsum, sqrt, arctan2, pi, cos, sin
def reverse_terra(xyz_au, gast, iterations=3):
"""Convert a geocentric (x,y,z) at time `t` to latitude and longitude.
Returns a tuple of latitude, longitude, and elevation whose units
are radians and meters. Based on Dr. T.S. Kelso's quite helpful
article "Orbital Coordinate Systems, Part III":
https://www.celestrak.com/columns/v02n03/
"""
x, y, z = xyz_au
R = sqrt(x*x + y*y)
lon = (arctan2(y, x) - 15 * DEG2RAD * gast - pi) % tau - pi
lat = arctan2(z, R)
a = ERAD / AU_M
f = 1.0 / IERS_2010_INVERSE_EARTH_FLATTENING
e2 = 2.0*f - f*f
i = 0
C = 1.0
while i < iterations:
i += 1
C = 1.0 / sqrt(1.0 - e2 * (sin(lat) ** 2.0))
lat = arctan2(z + a * C * e2 * sin(lat), R)
elevation_m = ((R / cos(lat)) - a * C) * AU_M
earth_R = (a*C)*AU_M
return lat, lon, elevation_m, earth_R
def subpoint(self, iterations):
"""Return the latitude an longitude directly beneath this position.
Returns a :class:`~skyfield.toposlib.Topos` whose ``longitude``
and ``latitude`` are those of the point on the Earth's surface
directly beneath this position (according to the center of the
earth), and whose ``elevation`` is the height of this position
above the Earth's center.
"""
if self.center != 399: # TODO: should an __init__() check this?
raise ValueError("you can only ask for the geographic subpoint"
" of a position measured from Earth's center")
t = self.t
xyz_au = einsum('ij...,j...->i...', t.M, self.position.au)
lat, lon, elevation_m, self.earth_R = reverse_terra(xyz_au, t.gast, iterations)
from skyfield.toposlib import Topos
return Topos(latitude=Angle(radians=lat),
longitude=Angle(radians=lon),
elevation_m=elevation_m)
def earth_radius(self):
return self.earth_R
def satellite_visiable_area(earth_radius, satellite_elevation):
"""Returns the visible area from a satellite in square meters.
Formula is in the form is 2piR^2h/R+h where:
R = earth radius
h = satellite elevation from center of earth
"""
return ((2 * pi * ( earth_radius ** 2 ) *
( earth_radius + satellite_elevation)) /
(earth_radius + earth_radius + satellite_elevation))
stations_url = 'http://celestrak.com/NORAD/elements/stations.txt'
satellites = api.load.tle(stations_url)
satellite = satellites['ISS (ZARYA)']
print(satellite)
ts = api.load.timescale()
t = ts.now()
geocentric = satellite.at(t)
geocentric.subpoint = subpoint.__get__(geocentric, Geocentric)
geocentric.earth_radius = earth_radius.__get__(geocentric, Geocentric)
geodetic_sub = geocentric.subpoint(3)
print('Geodetic latitude:', geodetic_sub.latitude)
print('Geodetic longitude:', geodetic_sub.longitude)
print('Geodetic elevation (m)', int(geodetic_sub.elevation.m))
print('Geodetic earth radius (m)', int(geocentric.earth_radius()))
geocentric_sub = geocentric.subpoint(0)
print('Geocentric latitude:', geocentric_sub.latitude)
print('Geocentric longitude:', geocentric_sub.longitude)
print('Geocentric elevation (m)', int(geocentric_sub.elevation.m))
print('Geocentric earth radius (m)', int(geocentric.earth_radius()))
print('Visible area (m^2)', satellite_visiable_area(geocentric.earth_radius(),
geocentric_sub.elevation.m))
person
rfkortekaas
schedule
04.03.2019