OrbSearch - приложение для расчета и уточнения элементов орбит астероидов

[andyp]

Я собираюсь попробовать создать программу OrbSearch для расчета и уточнения элементов орбит астероидов.
Основная задача данного приложения - расчет как можно более точных элементов орбиты
на основе большого числа наблюдений, точность должна быть не хуже, чем у OrbFit.
Кроме того, данное приложение должно быть проще по использованию по сравнению
с OrbFit и свободно от ошибок, содержащихся в OrbFit.

Предполагается, что OrbSearch будет написан на C++ с использованием наработок,
которые были созданы в процессе работы над LinOccult.
Результаты работы OrbSearch должны быть тесно интегрированы с LinOccult.
OrbSearch будет создан на платформе UNIX (Linux) с возможностью портирования на другие платформы.
Лицензия GPL GNU Open Source.

Программа будет содержать два основных модуля расчета - определения достоверных
наблюдений из множества доступных и модуля уточнений элементов орбиты по этим наблюдениям.

Однако, соревноваться с OrbFit - задача на порядок сложнее, чем соревнование с
написанной на коленке WinOccult. Поэтому скорее всего, будет необходима разнообразная
помощь от максимально возможного числа людей. Если это реально, я начну разработку
более конкретного плана действий.

Андрей Плеханов

[xd]

Большому кораблю - большое плаванье!

Насколько я могу судить о решении данной задачи, расчёты будут весьма громоздкими, а в самом процессе расчёта будет множество независимых ветвей (по одной на объект). Поэтому у меня есть предложение: разрабатывать программу, которая поддерживала бы распределённые вычисления, и раскидывать ветви между клиентами. Результаты же скидывать в один общедоступный архив.

[andyp]

Можете поучаствовать в проекте ?

[xd]

Да, могу.

[andyp]

Выложил первую версию программы - OrbSearch 1.0.0 Beta.
Исходники можно найти на моей страничке:

http://andyplekhanov.narod.ru

и на

http://sourceforge.net/projects/orbsearch

Начальная орбита вычисляется с помощью метода Гаусса по трем наблюдениям,
а затем уточняется с помощью нахождения минимума функции отклонения Simplex методом.
В отличии от известных программ упор делается на статистическую обработку и вычисление
неопределености обриты путем вычисления нескольких вариантов.

В программе используются библиотеки из LinOccult и GNU scientific library.

Вот несколько сравнений результатов с OrbFit:

Астероид 49:

OrbSearch (best fitted):

  Epoch (y m d)             2008/05/25.25 (54611.25)
  Semi-major axis (a)         3.09061843 AU
  Eccentricity (e)            0.23131746
  Inclination (i)             3.18124886 deg
  Long. of ascending node   286.13984314 deg
  Argument of perihelion    110.03371310 deg
  Mean anomaly (M)        240.29977619 deg

OrbFit:

        Semimajor axis     =   3.09061933737767E+00 AU
        Eccentricity       =   0.231307001433158
        Inclination        =   3.1814838945372 deg
        Long. of node      = 286.1301224096144 deg
        Arg. of pericenter = 110.0438989194008 deg
        Mean anomaly       = 240.3045776164618 deg
        Epoch of elements  : MJD   54611.28400000 TDT (May 25, 2008,  6.816000
h)

Астероид 165:

OrbSearch (best fitted):

  Epoch (y m d)             2008/05/20.00 (54606.00)
  Semi-major axis (a)         3.12572643 AU
  Eccentricity (e)            0.08338424
  Inclination (i)            11.23946034 deg
  Long. of ascending node   302.65132928 deg
  Argument of perihelion    350.83658219 deg
  Mean anomaly (M)        308.39276761 deg

OrbFit:

        Semimajor axis     =   3.12571555818036E+00 AU
        Eccentricity       =   0.083388649509875
        Inclination        =  11.2393034099170 deg
        Long. of node      = 302.6507359851024 deg
        Arg. of pericenter = 350.8433943595194 deg
        Mean anomaly       = 308.4035998068666 deg
        Epoch of elements  : MJD   54606.09000000 TDT (May 20, 2008,  2.160000
h)

[1212Lupus]

Супер!!!

Дождался-таки.
Завтра на работе попробую потестировать...

Пару вопросов: каков алгоритм компиляции? Я помню, что LinOCCULT компилировался не просто стандартной схемой configure->make->make install...

Будет ли "мануал" по OrbSearch -- как для LinOCCULT -- на русском и английском?

Ожидается ли портирование OrbSearch под Windows OS (снова же, как это было для LinOCCULT)?

Ещё вопрос по просьбе друга: а при рассчёте учитываются возмущения от планет?


Сравнение с OrbFit весьма наглядное. OrbSearch -- forever!  Ура!


Надеюсь, с OrbSearch работать намного понятнее, чем с OrbFit...

P.S. Не по теме вопрос -- а как продвигается процесс обновления LinOCCULT?

TODO list:

   1. To rewrite the following modules: 3D matrix, vectors and time processing procedures. kdtree processing. DE405 ephemeris reader.
   2. To develop a GUI.
   3. To create a make files.
   4. To write a documentations.

[andyp]

> Пару вопросов: каков алгоритм компиляции? Я помню, что LinOCCULT компилировался не просто стандартной схемой configure->make->make install...

cd OrbSearch
./allbuild

> Будет ли "мануал" по OrbSearch -- как для LinOCCULT -- на русском и английском?

Будет. Со временем.

> Ожидается ли портирование OrbSearch под Windows OS (снова же, как это было для LinOCCULT)?

Я Windows не использую. Если кто-нибудь захочет портировать.

> Ещё вопрос по просьбе друга: а при рассчёте учитываются возмущения от планет?

А как-же... Конечно. В будущем будут учитываться возмущения от наибольших астероидов.

> Надеюсь, с OrbSearch работать намного понятнее, чем с OrbFit...

Система та же что и в LinOccult.

> P.S. Не по теме вопрос -- а как продвигается процесс обновления LinOCCULT?

Сейчас есть 2.0.0 Beta. Надо закончить тестирование.

>   1. To rewrite the following modules:
> 3D matrix, vectors and time processing procedures. kdtree processing.

Сделано.

> DE405 ephemeris reader.
>   2. To develop a GUI.
>   3. To create a make files.

Пока нет.

>   4. To write a documentations.[/quote]

Сделано.

[Serj]

Ура, поздравляю что осилили этот проект! Теперь осталось проверить по положительным покрытиям чьи элементы точнее получаются. Андрей, вы не списывались с Христо Павловым чтобы он добавил в OccultWatcher обстоятельства покрытий, уточнённых с помощью OrbSearch?

[1212Lupus]

Программа скомпилировалась нормально. Возник вопрос: в orbsearch.config прописаны пути к рабочим файлам

Код: [Выделить]

string JPLEphemFilePath /home/andyp/MyAstroData/jpleph
string ETUTFilePath /home/andyp/MyAstroData/ET-UT.dat
string TAIUTCFilePath /home/andyp/MyAstroData/TAI-UTC.dat
string ObservatoriesFilePath /home/andyp/MyAstroData/OBSCODE.dat

А где можно скачать эти файлы?

[andyp]

ET-UT.dat TAI-UTC.dat OBSCODE.dat файлы в приложении.
Расширение zip надо убрать.
С jpleph сложнее - он 25 мегабайт.
Куда его присать ?

[1212Lupus]

Спасибо за файлы!

Код: [Выделить]

string JPLEphemFilePath /home/andyp/MyAstroData/jplephХм... Так это же наверно  unxp2000.405 для LinOCCULT -- я прав?
Вот, в linoccult.config:

string AstOrbFilePath \home\vitaly\linoccult\astorb.dat
string StarCatalogFilePath \home\vitaly\linoccult\Tycho2.dat
string JPLEphemFilePath \vitaly\linoccult\unxp2000.405

Это он? Только он у меня всего 4,7 Мб... Если не он, то вышлите пожалуйста, если можно, файл на HEP[at]tut.by (только почтовый сервер не пропускает письма больше 10 Мб, так что придётся делать трёхтомный архив...)

[andyp]

unxp2000.405 - это эфемериды с 2000 по 2050 годы. Для LinOccult этого достаточно.
Для OrbSearch нужны эфемериды со времен первых наблюдений астероидов.
Файл jpleph содержит эфемериды с 1800 по 2040 годы.

Я разделил файл jpleph с помощью программы split и отправил три части по указанному адресу.
Склеить их можно командой cat:

cat xaa xab xac > jpleph

[1212Lupus]

Андрей, спасибо. Всё собрал, запустил OrbSearch -- вроде, всё работает. Буду пробовать считать.

[andyp]

Пока еще нет процедуры исключения ошибочных
наблюдений. Поэому результат может быть не таким точным.

[1212Lupus]

Ещё вопросик, наверно немного ламерский, но пока нет документации, разобраться сложно:

В /Examples в файде OneAsteroid.config строчка

Код: [Выделить]

string MPCFilePath 49.obsуказывает, как я понимаю, на MPC файл с элементами орбиты астероидов. Он у меня есть. А где взять файл для интересующего меня астероида?

[andyp]

Это файл с наблюдениями для астероида 49.
Наблюдения для других астероидов в MPC.
Но для того, чтобы их скачать надо регистрироваться.

[1212Lupus]

Ясно, попытаемся решить проблему.

Мой коллега по работе, Антон Корнеев, портировал OrbSearch под Windows OS. Ему пришлось заменить исходную библиотеку gsl на её же, но от Cygwin.

Желающие попробовать потестировать под Windows могут скачать OrbSearch 1.0.0 Beta для Windows (1,3 Mb). Для работы  нужен файл jpleph (25 Mb) -- его я могу выслать по запросу.

В принципе, я далее смогу сам портировать обновления OrbSearch под Windows (если этот тестовый вариант будет работать адекватно)...

[andyp]

Небольшая поправка - каталог Tycho2 и astorb.dat нужны только для LinOccult.
OrbSearch'у необходимы файлы ET-UT.dat TAI-UTC.dat OBSCODE.dat.

[1212Lupus]

Подправил свой предыдущий пост.

В аттаче -- результат тестирования OrbSearch для Windows по 93-му астероиду. Вроде, всё работает.

Для желающих потестировать: изменяем в orbsearch.config пути к файлам:

Код: [Выделить]

string JPLEphemFilePath g:\OrbSearch\jpleph
string ETUTFilePath g:\OrbSearch\ET-UT.dat
string TAIUTCFilePath g:\OrbSearch\TAI-UTC.dat
string ObservatoriesFilePath g:\OrbSearch\OBSCODE.datна те, под которыми у вас лежат указанные файлы.

Затем запускаем консоль (Пуск-->Выполнить-->cmd), командой cd переходим в корневой каталог с OrbSearch (у меня -- G:\OrbSearch), и запускаем следующую команду:

Код: [Выделить]

G:\OrbSearch>orbsearch.exe orbsearch.config
После этого можно запускать свои config-файлы на исполнение. Например, OneAsteroid.config. В нём в строке

Код: [Выделить]

string MPCFilePath 93.obsможно указать другой файл с наблюдениями астероидов -- см. в корне файлы с расширением *.obs


Андрей, если хотите, можете разместить виндовую версию у себя на сайте. Будет как и с LinOCCULT -- и для Linux, и для Windows.

[andyp]

Выложил на своем сайте http://andyplekhanov.narod.ru
новую версию OrbSearch 1.0.0.

Основные изменения:
1. Добавлен новый метод оптимизации Levenberg-Marquardt - он точнее и быстрее.
2. Добавлена отбраковка наблюдений с большой ошибкой.
3. Исправлено несколько ошибок.