卫星参数转换之二行转轨道六根数转经纬度坐标

生命无罪，健康万岁，我是laity。

我曾七次鄙视自己的灵魂：

第一次，当它本可进取时，却故作谦卑；

第二次，当它在空虚时，用爱欲来填充；

第三次，在困难和容易之间，它选择了容易；

第四次，它犯了错，却借由别人也会犯错来宽慰自己；

第五次，它自由软弱，却把它认为是生命的坚韧；

第六次，当它鄙夷一张丑恶的嘴脸时，却不知那正是自己面具中的一副；

第七次，它侧身于生活的污泥中，虽不甘心，却又畏首畏尾。

说明

基于TLE数据（二行转六根）计算轨道六根数(calculateOrbitElement)，再根据六根数求其经纬度（getInfo），通过给出的经纬高求距离太阳的距离（getDistanceToSun），最后通过余弦定理求其关照角（TriangleAngles）；主要依赖为：Java类包Orekit

依赖准备

Orekit依赖下载，下载后直接引入到工程中;
再引入个依赖文件（在使用Orekit库之前，我们需要读取Orekit文件）

代码实现

/*** @author: Laity* @Project: JavaLaity* @Package: Utils.TwoRowsToSixRoots.Demo* @Date: 2024年03月14日 18:50* @Description: */public class Demo {public static void main(String[] args) {// tle测试数据String tle = "USA 310\n" +"1 46918U 20083A   23250.72167034 0.00000000  00000-0  00000-0 0    06\n" +"2 46918  58.5225 136.1602 0006695 326.5223  33.4777  3.76176694    05";// 计算轨道参数计算轨道参数calculateOrbitElement(tle);// 获取数据获取位置getInfo();// 三角角三角形三个角的度数TriangleAngles();}/*** 计算轨道参数 （半长轴，离心率，轨道倾角，升交点赤经，近地点幅角，真近点角）* @param tle tle轨道参数(二行转六根)*/public static void calculateOrbitElement(String tle){File orekitData = new File("D:\\Stay_up_late_champion\\dataStructure\\src\\main\\resources\\file\\orekit-data-master\\");DataProvidersManager manager = DataContext.getDefault().getDataProvidersManager();manager.addProvider(new DirectoryCrawler(orekitData)); // 存放orekitdata路径String[] params = tle.split("\n");String line1= params[1];String line2= params[2];TLE tleObj = new TLE(line1,line2);TLEPropagator  tlePropagator= TLEPropagator.selectExtrapolator(tleObj);Orbit cartesianOrbit = tlePropagator.getInitialState().getOrbit(); // 笛卡尔轨道KeplerianOrbit keplerianOrbit = new KeplerianOrbit(cartesianOrbit);  // 转换为开普勒轨道System.out.println("半长轴："+keplerianOrbit.getA());System.out.println("离心率:"+keplerianOrbit.getE());System.out.println("轨道倾角："+keplerianOrbit.getI());System.out.println("升交点赤经："+Math.toDegrees(keplerianOrbit.getRightAscensionOfAscendingNode())); // 弧度转化为度System.out.println("近地点幅角:"+Math.toDegrees(keplerianOrbit.getPerigeeArgument()));System.out.println("真近点角"+keplerianOrbit.getTrueAnomaly());}public static void getInfo(){// 定义J2000坐标系和ECFF坐标系// 定义J2000坐标系Frame J2000 = FramesFactory.getEME2000();// 定义ECFF坐标系Frame ecff = FramesFactory.getITRF(IERSConventions.IERS_2010, true);// 定义地心引力常数// gravitation coefficientfinal double mu =  3.986004415e+14;// 定义卫星基本参数并计算卫星的PV坐标// 轨道六根数double a = 6931700.6; // 半长轴 (m)double e = 0.001264070355890773;           // 离心率double i = 0.9262838362266536; // 轨道倾角 (弧度)double argOfPerigee = -64.04849998651345; // 升交点赤经 (弧度)double raan = 52.248882667192056;  // 升交点赤纬 (弧度)double meanAnomaly = -0.9119147488086196; // 真近点角 (弧度)// 定义时刻final TimeScale utc = TimeScalesFactory.getUTC();final AbsoluteDate initialDate = new AbsoluteDate(2024, 03, 12, 19, 16, 01.10, utc);// 计算PV坐标final Orbit initialOrbit = new KeplerianOrbit(a, e, i, argOfPerigee, raan, meanAnomaly, PositionAngle.MEAN,J2000, initialDate, mu);// 转换到J2000坐标系// 转换到J2000坐标系PVCoordinates pvCoordinates = initialOrbit.getPVCoordinates(J2000);// 转换到ECFF坐标系PVCoordinates pvInECFF = J2000.getTransformTo(ecff, initialDate).transformPVCoordinates(pvCoordinates);// 获取地球中心的坐标double x = pvInECFF.getPosition().getX();double y = pvInECFF.getPosition().getY();double z = pvInECFF.getPosition().getZ();// 计算经纬度double longitude = Math.atan2(y, x);double latitude = Math.atan2(z, Math.sqrt(x * x + y * y));double altitude = Math.sqrt(x * x + y * y + z * z) - Constants.WGS84_EARTH_EQUATORIAL_RADIUS;System.out.println("经度 (degrees): " + longitude);System.out.println("纬度 (degrees): " + latitude);System.out.println("高度 (meters): " + altitude);getDistanceToSun(longitude, latitude, altitude);}/*** 计算位置与太阳表面的距离* @param longitude 经度 单位：弧度* @param latitude 纬度 单位：弧度* @param altitude 高度 单位：米*/public static void getDistanceToSun(double longitude, double latitude, double altitude) {/* 经度，以弧度表示 *//*double longitude = Math.toRadians();*//* 纬度，以弧度表示 *//*double latitude = Math.toRadians();*//* 高度，以米为单位 *//*double altitude =  ;*/double earthRadius = 6371000; // 以米为单位// 计算太阳中心到地球中心的距离double sunEarthDistance = 149.6e9; // 以米为单位// 计算太阳的视直径double sunDiameter = 2 * Math.asin(696340e3 / (2 * sunEarthDistance)); // 以弧度为单位// 计算从位置到太阳表面的距离// 计算了从给定位置到太阳表面的距离。它利用了地球表面的位置与太阳表面的位置之间的直线距离，以及地球和太阳之间的距离，以及给定位置的海拔高度。double distanceToSun = Math.sqrt(Math.pow((sunEarthDistance * Math.cos(sunDiameter / 2) - earthRadius * Math.cos(latitude)), 2) + Math.pow((sunEarthDistance * Math.sin(sunDiameter / 2) - earthRadius * Math.sin(latitude)), 2) + Math.pow(altitude, 2));// 经度（longitude）并未直接用于计算距离。经度通常用于确定位置的东西方向，但在这种情况下，并不影响计算太阳与地球的距离。相反，纬度（latitude）是在计算中用到的，因为它影响到了太阳在天空中的位置。// double distanceToSun = Math.sqrt(Math.pow((sunEarthDistance * Math.cos(sunDiameter / 2) - earthRadius * Math.cos(latitude)), 2) + Math.pow((sunEarthDistance * Math.sin(sunDiameter / 2) - earthRadius * Math.sin(latitude)), 2) + Math.pow(altitude, 2));System.out.println("位置与太阳表面的距离：" + distanceToSun);}/*** 三角形三个角的度数*/public static void TriangleAngles(){double a = 3;double b = 4;double c = 5;double A = Math.toDegrees(Math.acos((b * b + c * c - a * a) / (2 * b * c)));double B = Math.toDegrees(Math.acos((a * a + c * c - b * b) / (2 * a * c)));double C = Math.toDegrees(Math.acos((a * a + b * b - c * c) / (2 * a * b)));// 角A由边b和边c组成，角B由边a和边c组成，角C由边a和边b组成。System.out.println("Angle A: " + A);System.out.println("Angle B: " + B);System.out.println("Angle C: " + C);}
}

pom文件

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测试数据

USA 299
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1 41171U 15077F   24066.46653569  .00065376  00000-0  11856-2 0  9896
2 41171  14.9887 139.0649 0002567  32.3897 317.6586 15.47721355455793

梦想不会逃跑了，逃跑了的永远都是自己。我是Laity，正在前进的Laity。