Build of an accurate and inexpensive parabola tracking system. Part 1 Astroserver.

Astroserver

Introducción

Astroserver es un servidor de datos de posicionamiento de objetos de alta precisión, los valores de azimuth y elevación los facilita con 4 decimales (se podria aumentar, pero no tiene sentido para nuestros tipo de instalaciones).

Se ejecuta en el PC y se acede a él por telnet.

Se basa en SPICE https://naif.jpl.nasa.gov/naif/aboutspice.html una herramienta proporcionada por la NASA.

El Centro de Navegación e Información Auxiliar (NAIF), actuando bajo las instrucciones de la División de Ciencia Planetaria de la NASA, ha construido un sistema de información llamado «SPICE» para ayudar a los científicos de la NASA a planificar e interpretar observaciones científicas de instrumentos espaciales, y para ayudar a los ingenieros de la NASA.

En este gráfico se muestran ejemplos de lo que se puede calcular usando SPICE.

Los conjuntos de datos principales de SPICE se denominan «kernels» o «archivos de kernel». Los kernels SPICE se componen datos de navegación y otra información auxiliar que proporciona geometría de observación de precisión para uso de las comunidades de ciencia e ingeniería planetarias.

Los kernels SPICE son producidos por las fuentes más informadas de dicha información, generalmente ubicadas en un centro de operaciones de la misión.

Los kernels SPICE deben incluir o ir acompañados de metadatos, consistentes con el sistema de datos del proyecto de vuelo y los estándares SPICE, que brindan información genealógica y otra información descriptiva que necesitan los posibles usuarios.

Para poder conseguir todo esto existen kernels de los planetas de la galaxia, de la sondas espaciales y estaciones de seguimiento.

Durante la instalación se descargarán los kernels necesarios para el seguimiento de los planteas más cercanos y generaremos un kernel de nuestra posición. 

Instalación

Debemos de bajarnos el fichero de instalación de:

http://ea3hmj.net/download/astroserver/astroserver%20setup.exe

Lo descargamos en un directorio y ejecutamos el fichero.

Durante el proceso se ejecutará el programa MakeKernel:

Aquí deberemos introducir nuestro indicativo, latitud, longitud y altura en kms de nuestra estación fija y pulsar el botón “Make Files”.

Se cierra la aplicación y finaliza el proceso de descarga.

Una vez descargados los ficheros necesarios el setup nos pregunta si ejecutamos Astroserver y/o Astrotracker que se explica en el capitulo 4.

Pulsamos finalizar para cerrar el programa de instalación.

Se nos ha creado la siguiente estructura de directorios

Dentro del directorio bin encontramos los siguientes ficheros:

Este servidor puede suministrar datos de posicionamiento de tres grupos de objetos:

• Planetas, sondas espaciales y estaciones fijas
• Satélites
• Fuentes de ruido

Cada grupo está definido en un fichero de texto que en el anexo se explica su configuración. 

Funcionamiento

El programa astroserver.exe se encuentra en el menú directorio astroserver\bin y en el menú de inicio:

Al ejecutarlo se muestra la pantalla siguiente:

Al principio nos indica los kernels cargados y los objetos que tenemos disponibles:

9 bodies loaded

,VENUS,MOON,MERCURY,SATURN,URANUS,NEPTUNE,MARS,JUPITER,SUN,

72 satellites loades

,7530,OSCAR 7 (AO-7),14781,UOSAT 2 (UO-11),20442,LUSAT (LO-19), ….

12 stars loades

,TAU-A,ORION,ROSET,VIR-A,3C279,CEN-A,HER-A,CTB40,SAG-A,CTB52,CYG-A,CAS-A,

Para acceder a los distintos objetos se hace a través del puerto con el que se accede al servidor:

• 8888 Planetas, sondas espaciales y estaciones fijas
• 8889 Satélites
• 8890 Fuentes de ruido

A partir de este momento el servidor espera petición de datos. 

Verificación de la instalación

El programa AstroTracker se encuentra en el directorio astroserver\bin y en el menú de inicio:

Al ejecutarlo se muestra la pantalla siguiente:

Introducimos el usuario que hemos creado y el botón de start y se visualizan los objetos disponibles.

Si marcamos a la izquierda el objeto, visualizara los datos mostrados en pantalla. En rojo los que no están disponibles en este momento.

Si entramos por el puerto 8889 los datos que visualizamos son estos.

Y si entramos por el puerto 8890 estas son las fuentes de ruido.

Podemos añadir objetos al seguimiento en el fichero de configuración de astroserver.

 

Anexo ficheros soporte

1.    leo.dat

Configuración de los datos del servidor de satélites leo.

Formato de la línea

[y/n],[link]

[y/n] Si se carga el fichero

[link] Enlace del fichero de descarga

Ejemplo

y,http://celestrak.com/NORAD/elements/amateur.txt

2.    catalog.dat

Configuración de los datos de fuentes de ruido.

Formato de la línea

[nombre],[nombre],[Right Ascension],[Declination],[Flux]

[nombre] Nombre de la fuente

[nombre] Nombre de catalogo

[Right Ascension] Right Ascension en grados

[Declination] Declinación en grados

[Flux]      Flux de la fuente

Ejemplo

Tau-A,3C144, 5.575, 22.015833333333, 930

3.    bodys.txt

Configuración de los datos de planetas y sondas.

Formato de la línea

[y/n];[ID];[nom];[desc];[freq];[kernel];[type];[data1];[data2];[link];

[y/n] Si se carga el fichero

[ID] Número de catálogo, podéis encontrarlo aquí:

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/toolkit_docs/C/req/naif_ids.html

[nom] Nombre del objeto

[desc] Descripción

[freq] Frecuencia de la sonda en Mhz, si es una sonda, Astroserve calculara el doppler

[kernel] Nombre del fichero kernel

[type] Tipo de kernel, ver punto 5

[data1] Fecha inicio kernel, no es obligatoria

[data2] Fecha fin kernel, no es obligatoria

[link] Dirección de actualización del fichero kernel, en este enlace se encuentran todas las misiones de la NASA y algunas de la ESA:

https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/

Ejemplo

y;-82;CASSINI;Sonda a saturno;;17191_17258pc_port3.bc;ck;;;https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/CASSINI/kernels/ck/;

4.    path.txt

Directorio donde se encuentran los ficheros kernels, si no existe el fichero se buscan en ..\kernels\.

5.    kernels

Estan clasificados por tipo de datos que incluyen.

Durante la instalación se generan subdirectorios dentro del directorio kernels con las iniciales de cada tipo y dentro se descargan los ficheros necesarios.

Existen los siguientes tipos de kernels:

• • ck        Orientation information, containing a transformation, traditionally called the «C-matrix,» which provides time-tagged pointing (orientation) angles for a spacecraft bus or a spacecraft structure upon which science instruments are mounted.
  • ek        Events information, summarizing mission activities – both planned and unanticipated. Events data are contained in the SPICE E-kernel file set, which consists of three components: Science Plans, Sequences, and Notes.
  • fk         Specifications for the assortment of reference frames that are typically used by flight projects. This file also includes mounting alignment information for instruments, antennas and perhaps other structures of interest.
  • ik         Instrument information containing descriptive data peculiar to the geometric aspects of a particular scientific instrument, such as field-of-view size, shape and orientation parameters.
  • lsk       leap seconds.
  • pck      Physical, dynamical and cartographic constants for target bodies, such as size and shape specifications, and orientation of the spin axis and prime meridian.
  • sclk     Spacecraft clock.
  • spk      Spacecraft ephemeris,, given as a function of time. Planet, satellite, comet, or asteroid ephemerides, or more generally, location of any target body, given as a function of time
  • dsk      Digital shape model.

Para un seguimiento normal deberemos bajarnos los kernels de efemérides (spk).

Si hay actualización del leap seconds, deberemos actualizar el kernel lsk.

Astroserver server

Para acceder al servidor de astroserver y disfrutar de toda su potencia debemos de usar la consola telnet.

telnet localhost 8888

Nos identificamos con nuestro indicativo.

Funciones básicas

Help

Información de las opciones del servidor

Exit

Salir del servidor

Home

Devuelve la latitud, longitud y Altura del usuario que se ha conectado

Targets

Devuelve los objetos que se pueden seguir

Bodys

Devuelve los objetos y su código Naif que podemos seguir

Stations

<astro>

Devuelve efemerides del astro en este instante referente al usuario que se ha conectado con el siguiente formato:

<astro>,fecha,azimut,elevación,distancia,velocidad relativa,restardo,frecuencia con doppler,frecuencia,drift

Funciones avanzadas

lat=nn.n

Asigna latitud para un nuevo usuario no incluido en el sistema

lon=nn.n

Asigna longitud para un nuevo usuario no incluido en el sistema

alt=nn.n

Asigna altura para un nuevo usuario no incluido en el sistema. En kilómetros

Usr

Computa los cálculos del usuario definido con Lat, Lon y Alt para su posterior uso.

Comandos

Se puede modificar la información que se le pide al servidor mediante el envió de comandos, entre corchetes son parámetros optativos. Su formato es:

<astro>?[Comando][parametro]

?Dfecha

Devuelve efemerides a la fecha especificada. Esta opción nos permite predecir efemérides.

?F

Devuelve la frecuencia en MHz de la sonda definida en el fichero boys.txt.

?U[?Dfecha]

Devuelve efemerides sobre el usuario sin kernel del momento que se solicita o si se especifica fecha de la fecha especificada.

?Ouser[?Dfecha]

Devuelve efemerides sobre un usuario definido en el kernel del momento que se solicita o si se especifica fecha de la fecha especificada.

?R

Recarga los kernels. Esta operación se realiza después de una modificación en el fichero bodys.txt y evita la reinicialización del servidor. Atención aborta todas las conexiones que estén activas.

?Snn.nn

Especifica la nueva frecuencia nn.nn en MHz de la sonda especificada. Esta opción se usa para corregir sin cambiar el valor especificado en el fichero bodys.txt y verificar el doppler.

?P[nn]

Pooling de nn veces, si nn no es definido son 10. Devuelve el número de efemérides especificado.

Formatos de fechas admitidos por astroserver

ISO (T) Formats.

    String                        Year Mon  DOY DOM  HR Min Sec   
----------------------------  ---- ---  --- ---  -- --- ------   
1996-12-18T12:28:28           1996 Dec   na  18  12  28 28   
1986-01-18T12                 1986 Jan   na  18  12  00 00   
1986-01-18T12:19              1986 Jan   na  18  12  19 00   
1986-01-18T12:19:52.18        1986 Jan   na  18  12  19 52.18   
1995-08T18:28:12              1995  na  008  na  18  28 12   
1995-18T                      1995  na  018  na  00  00 00  

Calendar Formats.

    String                        Year   Mon DOM  HR Min  Sec   
----------------------------  ----   --- ---  -- ---  ------   
Tue Aug  6 11:10:57  1996     1996   Aug  06  11  10  57   
1 DEC 1997 12:28:29.192       1997   Dec  01  12  28  29.192   
2/3/1996 17:18:12.002         1996   Feb  03  17  18  12.002   
Mar 2 12:18:17.287 1993       1993   Mar  02  12  18  17.287   
1992 11:18:28  3 Jul          1992   Jul  03  11  18  28   
June 12, 1989 01:21           1989   Jun  12  01  21  00   
1978/3/12 23:28:59.29         1978   Mar  12  23  28  59.29   
17JUN1982 18:28:28            1982   Jun  17  18  28  28   
13:28:28.128 1992 27 Jun      1992   Jun  27  13  28  28.128   
1972 27 jun 12:29             1972   Jun  27  12  29  00   
'93 Jan 23 12:29:47.289       1993*  Jan  23  12  29  47.289   
27 Jan 3, 19:12:28.182        2027*  Jan  03  19  12  28.182   
23 A.D. APR 4, 18:28:29.29    0023** Apr  04  18  28  29.29   
18 B.C. Jun 3, 12:29:28.291   -017** Jun  03  12  29  28.291   
29 Jun  30 12:29:29.298       2029+  Jun  30  12  29  29.298   
29 Jun '30 12:29:29.298       2030*  Jun  29  12  29  29.298 

Day of Year Formats

    String                        Year  DOY HR Min Sec   
----------------------------  ----  --- -- --- ------   
1997-162::12:18:28.827        1997  162 12  18 28.827   
162-1996/12:28:28.287         1996  162 12  28 28.287   
1993-321/12:28:28.287         1993  231 12  28 28.287   
1992 183// 12 18 19           1992  183 12  18 19   
17:28:01.287 1992-272//       1992  272 17  28 01.287   
17:28:01.282 272-1994//       1994  272 17  28 01.282   
'92-271/ 12:28:30.291         1992* 271 12  28 30.291   
92-182/ 18:28:28.281          1992* 182 18  28 28.281   
182-92/ 12:29:29.192          0182+ 092 12  29 29.192   
182-'92/ 12:28:29.182         1992  182 12  28 29.182

Julian Date Strings

jd 28272.291                  Julian Date   28272.291   
2451515.2981 (JD)             Julian Date 2451515.2981   
2451515.2981 JD               Julian Date 2451515.2981

Referencias

ESA spice

https://github.com/esaSPICEservice

The navigation and Ancillary Informaction Facility

https://naif.jpl.nasa.gov/naif/

DSN now

https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html

La red DSN

https://eyes.nasa.gov/