투 라인 요소 세트
Two-line element setTLE(Two-line Element set)는 특정 시점, 즉 에폭에 대해 지구 궤도를 도는 물체의 궤도 요소 목록을 인코딩하는 데이터 형식이다.적절한 예측 공식을 사용하여 과거 또는 미래의 어느 지점의 상태(위치 및 속도)를 어느 정도 정확하게 추정할 수 있다.TLE 데이터 표현은 단순화된 섭동 모델(SGP, SGP4, SDP4, SGP8 및 SDP8)에 한정되므로 데이터 소스로 TLE를 사용하는 모든 알고리즘은 관심 있는 시점에 상태를 정확하게 계산하기 위해 SGP 모델 중 하나를 구현해야 한다.TLEs는 지구 궤도에 대해서만 설명할 수 있다.TLEs는 "위험 분석, 근접 접근 분석, 충돌 회피 기동" 및 법의학적 분석을 지원하기 위한 미래 우주 파편들의 궤도 트랙을 투영하기 위한 입력 자료로 널리 사용된다.[1]
이 형식은 원래 펀치 카드를 위한 것으로, 두 개의 표준 80열 카드에 요소 세트를 인코딩하였다.이 형식은 결국 제목줄이 앞에 있는 두 개의 69열 ASCII 라인에 각 요소 세트가 쓰여진 텍스트[when?] 파일로 대체되었다.미국 우주군(United States Space Force)은 지구 궤도에 있는 탐지 가능한 모든 물체를 추적하여 각 물체에 해당하는 TLE를 생성하고, 많은 군사 또는 기밀 물체에 대한 데이터를 보류하거나 난독하게 하면서,[2][3] 스페이스 트랙 웹사이트의 많은 우주 물체에 대해 공개적으로 TLE를 사용할 수 있게 한다.TLE 형식은 지구 궤도를 도는 물체의 궤도 원소 분포를 위한 사실상의 표준이다.
TLE 집합은 요소 데이터 앞에 있는 제목줄을 포함할 수 있으므로, 각 목록은 파일에서 세 줄을 차지할 수 있다.각 데이터 라인은 고유한 개체 식별자 코드를 포함하므로 제목은 필요하지 않다.
역사
1960년대 초, 맥스 레인은 최소한의 데이터 요소들을 바탕으로 위성의 위치를 예측하기 위한 수학 모델을 개발했다.1965년에 출간된 이 주제에 대한 그의 첫 논문은 분석적 드래그 이론을 소개했는데, 분석적 드래그 이론을 소개했는데, 분석적 드래그 이론은 주로 극대칭이 아닌 회전하는 분위기에 의해 야기되는 드래그 효과와 관련이 있었다.[4]K가 합류했다.크랜포드, 두 사람은 1969년에 지구-달-태양 상호작용과 다양한 입력으로 인해 다양한 조화 효과를 더한 개선된 모델을 발표했다.[5]
레인의 모델은 1960년대 후반부터 군과 NASA에 의해 널리 사용되었다.개선된 버전은 1970년대 초 NORAD의 표준 모델이 되었고, 이것이 궁극적으로 TLE 포맷의 창조에 이르게 되었다.당시에는 펀치 카드용으로 고안된 두 가지 형식이 있었는데, 인공위성의 완전한 세부사항(이름과 기타 데이터 포함)을 인코딩하는 세 가지 카드를 사용한 "내부 형식"과 변경 대상이 되는 요소만 나열한 두 개의 카드 "전송 형식"이 있었다.[6]후자는 데이터베이스를 업데이트할 때 카드에 저장되고 더 작은 데크를 생산했다.
크랜포드는 모델링 작업을 계속했고, 결국 레인이 공군 일반 섭동 이론, 즉 AFGP4를 상세히 기술한 스페이스트랙 보고서 #2를 발표하도록 이끌었다.이 논문은 또한 시스템의 두 가지 단순화된 버전인 단순화된 드래그 모델을 사용한 IGP4와 단순화된 중력 모델과 함께 IGP4의 드래그 모델을 사용한 SGP4(간편화된 일반 섭동)에 대해서도 설명했다.[7]세 모델 사이의 차이는 대부분의 물체에 미미했다.1년 후, Spacetrack Report #3가 발표되었고, SGP4 모델의 FORTRAN 소스 코드가 완전하게 포함되었다.[8]이것은 천문학 분야뿐만 아니라 산업계에서도 곧 사실상의 표준 모델이 되었다.
보고서 #3이 발표된 직후, NASA는 다양한 가시적 및 기타 잘 알려진 물체의 요소를 NASA의 주기적 예측 공지에 게시하기 시작했는데, 이 공지는 인쇄된 형태의 전송 형식 데이터로 구성되었다.한동안 NASA에 전자 형태로 이것들을 공개하도록 설득한 후, T.S. 켈소는 문제를 자신의 손으로 떠맡았고, 셀레스트랙 게시판을 통해 배포한 텍스트 파일로 목록을 수동으로 복사하기 시작했다.이것은 NASA의 체크섬 시스템에 문제가 있음을 드러냈는데, NASA에서 사용하는 텔레타이프 기계에 플러스 문자(+)가 없다는 것을 추적한 결과, 궁극적으로 NORAD가 BCD에서 EBCD로 갱신하면서 발생한 펀치 카드 시대의 문제로 판명되었다.업데이트를 전송하는 컴퓨터의 IC 문자 집합.이 문제는 켈소가 1989년 NORAD로부터 직접 자료를 받기 시작하면서 사라졌다.[9]
SGP4 모델은 나중에 깊은 공간 객체에 대한 보정으로 확장되어 동일한 TLE 입력 데이터를 사용한 SDP4를 만들었다.몇 년 동안 더 발전된 예측 모델이 많이 만들어졌지만, 이러한 예측 모델은 널리 사용되지 않았다.이는 TLE가 이러한 형식 중 일부에 필요한 추가 정보를 포함하지 않아 개선된 모델의 장점을 취하는데 필요한 요소를 찾기 어렵기 때문이다.좀 더 미묘하게, TLE 데이터는 SGP 시리즈 모델과 함께 사용할 때 결과를 개선하기 위해 마사지를 하는데, 이것은 일반적인 TLE와 함께 사용할 때 다른 모델의 예측이 SGP보다 덜 정확할 수 있다.광범위한 사용을 볼 수 있는 유일한 새로운 모델은 SGP8/SDP8이다. SGP4 모델은 동일한 데이터 입력을 사용하도록 설계되었으며 비교적 사소한 수정 사항이다.
포맷
원래 SGP 모델에는 "내부 형식"으로 알려진 개체에 대한 전체 세부 정보를 포함하는 두 가지 데이터 형식과 해당 데이터에 대한 업데이트를 제공하는 데 사용된 "전송 형식"으로 알려진 두 번째 데이터 형식이 있었다.
내부 형식은 세 장의 80단 펀치 카드를 사용했다.각 카드는 1, 2, 3번 카드번호로 시작해서 G로 끝맺었다.이 때문에 이 시스템은 흔히 'G카드 포맷'으로 알려지기도 했다.G카드에는 궤도 요소 외에도 발사국·궤도형(정류장 등)과 같은 다양한 깃발, 근위고도와 시각적 크기 등 계산된 값, 38자 코멘트 필드 등이 포함됐다.
전송 형식은 본질적으로 G카드 형식의 축소판이며, 정기적으로 변경될 수 없는 데이터나 다른 값을 사용하여 계산할 수 있는 데이터를 삭제한다.예를 들어, G-카드로부터의 위험 고도는 다른 요소로부터 계산될 수 있기 때문에 포함되지 않는다.남은 것은 추가 측정이 이뤄질 때 원래 G카드 데이터를 업데이트하는 데 필요한 데이터 세트다.데이터는 69개의 열에 적합하며 후행 문자를 포함하지 않는다.TLEs는 단순히 ASCII 텍스트로 렌더링되는 전송 형식 데이터일 뿐이다.
국제우주정거장의 TLE 예:
ISS(ZARYA) 1 2554U 98067A 08264.51782528 -.00002182 00000-0 -11606-4 0 2927 2 255244 247.4627 0006703 130.5360 3255.0288 15.72125391563537
이 데이터의 의미는 다음과 같다.[10]
제목줄
| 밭 | 기둥 | 내용 | 예 |
|---|---|---|---|
| 1 | 01–24 | 위성 이름 | ISS(자리아) |
1호선
| 밭 | 기둥 | 내용 | 예 |
|---|---|---|---|
| 1 | 01 | 라인 번호 | 1 |
| 2 | 03–07 | 위성 카탈로그 번호 | 25544 |
| 3 | 08 | 분류(U:분류되지 않음, C:분류, S:비밀) | U |
| 4 | 10–11 | International Designator(출시 연도의 마지막 두 자리) | 98 |
| 5 | 12–14 | 국제 지정자(올해의 출시 번호) | 067 |
| 6 | 15–17 | 국제 지정자(출시 부품) | A |
| 7 | 19–20 | Epoch year(연도의 마지막 두 자리수) | 08 |
| 8 | 21–32 | Epoch(일요일 및 하루의 일부분) | 264.51782528 |
| 9 | 34–43 | 평균 운동의 첫 번째 파생상품; 탄도 계수 | -.00002182 |
| 10 | 45–52 | 평균 움직임의 두 번째 파생 모델(십진점 가정) | 00000-0 |
| 11 | 54–61 | B*, 드래그 항 또는 방사선 압력 계수(십진수 점 가정) | -11606-4 |
| 12 | 63–63 | 에피메리스 유형(항상 0, 배포되지 않은 TLE 데이터에만 사용) | 0 |
| 13 | 65–68 | 요소 집합 번호.이 개체에 대해 새 TLE가 생성될 때 증가함.[12] | 292 |
| 14 | 69–69 | 체크섬(모듈로 10) | 7 |
2호선
| 밭 | 기둥 | 내용 | 예 |
|---|---|---|---|
| 1 | 01 | 라인 번호 | 2 |
| 2 | 03–07 | 위성 카탈로그 번호 | 25544 |
| 3 | 09–16 | 경사(도) | 51.6416 |
| 4 | 18–25 | 오름차순 노드의 우측 상승(도) | 247.4627 |
| 5 | 27–33 | 편심률(십진수 점 가정) | 0006703 |
| 6 | 35–42 | 중요도 인수(계수) | 130.5360 |
| 7 | 44–51 | 평균 이상 징후(법률) | 325.0288 |
| 8 | 53–63 | 평균 동작(일당 회전수) | 15.72125391 |
| 9 | 64–68 | 에폭에서의 회전수(반전) | 56353 |
| 10 | 69 | 체크섬(모듈로 10) | 7 |
소수점 이하를 가정할 경우 소수점 이하를 선행한다.첫 번째 줄의 필드 10과 11에 있는 마지막 두 기호는 앞의 소수점에 적용할 수 있는 10의 힘을 준다.따라서 예를 들어 필드 11(-11606-4)은 -0.11606E-4(-0.11606×10−4)로 번역된다.
각 라인에 대한 체크섬은 라인 번호를 포함하여 해당 라인에 있는 모든 숫자 숫자를 추가하여 계산한다.하나는 해당 라인의 각 마이너스 부호(-)의 체크섬에 추가된다.숫자가 아닌 다른 모든 문자는 무시된다.
전형적으로 낮은 지구 궤도에 있는 신체의 경우, SGP4 궤도 모델로 얻을 수 있는 정확도는 원소 집합의 시대로부터 며칠 이내에 1km의 순서에 있다.[14]"저궤도"라는 용어는 신체의 고도(최소 또는 전지구적) 또는 궤도 주기를 가리킬 수 있다.역사적으로 SGP 알고리즘은 저궤도를 225분 미만의 궤도로 정의한다.
57-99년의 두 자릿수 Epoch Years는 1957-1999년, 00-56년의 Epoch Years는 2000-2056년에 해당한다.[15]
TLE로 인코딩할 수 있는 위성 카탈로그 번호의 최대 개수는 최근 우주 상용화와 엄청난 수의 파편 물체를 만들어 낸 몇 가지 주요 분리 사건들로 빠르게 접근되고 있다.TLE의 향후 적응은 TLE 내에 암호화된 위성의 수를 연장하는 것으로 상상되어 왔다.[16]
참조
- ^ Carrico, Timothy; Carrico, John; Policastri, Lisa; Loucks, Mike (2008). "Investigating Orbital Debris Events using Numerical Methods with Full Force Model Orbit Propagation" (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics (AAS 08–126). Archived from the original (PDF) on 2014-12-04.
- ^ "Introduction and sign in to Space-Track.Org". Space-track.org. Retrieved 28 November 2014.
- ^ "Celestrak homepage". Celestrak.com. Retrieved 28 November 2014.
- ^ Vallado, David; Crawford, Paul; Hujsak, Richard; Kelso, T.S. (2006). "Revisiting Spacetrack Report #3" (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics.
- ^ Lane, Max; Cranford, Kenneth (1969). "An improved analytical drag theory for the artificial satellite problem". AIAA. OCLC 122930989.
- ^ ADCOM Form 2012 (PDF) (Technical report).
- ^ Lane, Max; Hoots, Felix (December 1979). General Perturbations Theories Derived from the 1965 Lane Drag Theory (PDF) (Technical report). Project Space Track, Aerospace Defense Command.
- ^ Hoots, Felix; Roehrich, Ronald (December 1980). Models for Propagation of NORAD Element Sets (PDF) (Technical report). Project Space Track, Aerospace Defense Command.
- ^ Kelso, Ted (January 1992). "Two-Line Element Set Checksum Controversy". CelesTrak.
- ^ "Space Track". Space-track.org. Retrieved 28 November 2014.
- ^ "Norad Two-Line Orbital Element Set File". ai-solutions.com. Retrieved 2019-09-03.
- ^ a b c d "NASA, Definition of Two-line Element Set Coordinate System". Spaceflight.nasa.gov. Archived from the original on 1 March 2000. Retrieved 28 November 2014.
- ^ "CelesTrak: "FAQs: Two-Line Element Set Format"". celestrak.com. Retrieved 2019-09-03.
- ^ Kelso, T.S. (29 January 2007). "Validation of SGP4 and IS-GPS-200D Against GPS Precision Ephemerides". Celestrak.com. Retrieved 28 November 2014.
AAS paper 07-127, presented at the 17th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Conference, Sedona, Arizona
- ^ "Frequently Asked Questions: Two-Line Element Set Format". CelesTrak.
- ^ "CelesTrak: A New Way to Obtain GP Data". celestrak.com. Retrieved 2020-07-29.
