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STK软件bug手动修复:EOP文件使用错误导致地固系到惯性系坐标转换误差

STK软件bug手动修复:EOP文件使用错误导致地固系到惯性系坐标转换误差

1、现象说明

在卫星定轨中,多个地方需要用到惯性系坐标与地固系坐标之间互相转换,转换精度对最终定轨精度有较大影响。有几种检验自己转换程序精度方法:
一是与IERS提供的某个时刻点转移矩阵做对比;
二是利用STK软件进行坐标转换验证。
在去年9月份,发现了一个现象,当处理2020年1月1号后的坐标转换时,我的程序地固系转惯性系结果与IERS符合性优于1mm,与STK结果也优于1mm,但是处理2020年1月1号前的数据时,我的程序转换结果与IERS还是高度相符,与STK转换结果开始有米级到几百米的差异,当时困扰几天还发了朋友圈询问,但并没得到解答。
因为还是非常相信IERS的权威,所以自己程序应该是没错的,当时就把这个事放下了。昨天重新翻出STK这个点,研究了下,发现了STK的问题所在,并进行了解决。
解决后,无论处理什么时间的转换,STK转换结果都能与IERS保持1mm的精度了。也算是解决了一个困扰许久的问题,心情舒坦。

2、STK转换误差问题所在

STK有两个EOP文件,每次更新数据,官方也会帮你把两个文件都进行更新,分别叫做EOP-All-v1.1.txt和EOP-v1.1.txt,前个文件内数据起始时间是1962.1.1,后个文件起始时间为2020.1.1。
按照正常逻辑,当STK场景时间为2020年前时,软件应该自动读取EOP-All-v1.1.txt,但是经过尝试发现,当前STK11和STK12都默认只读取EOP-v1.1.txt。不会读取另一个文件,因此当你场景为2020年1月1号前时,它没有准确极移信息使用,导致了坐标转换误差。
比如你把EOP-v1.1.txt从目录下移除时,软件会在Message Viewer里报错,找不到EOP文件,且没有替代文件。
Ps:在STK的Edit-perferences-File Find里当前只能配置Dynamic Earth DATA files的文件目录,并不能配置到单个文件。

3、修复bug方法

手动把EOP-ALL-v1.1.txt内容粘贴到EOP-v1.1.txt中,可以备份下原文件。然后重新启动STK软件即可。

4、修复前后精度对比验证

对UTC时间2019年1月1日0时0分0秒,地固系下[4390000,5490000,-1400000]坐标转换为惯性系。
1)IERS网站转换结果
2)STK修复前转换结果
在做EOP文件修复前,STK坐标坐标系转换后XYZ方向误差分别为34m、63m、0.6m。
3)STK修复后转换结果
EOP文件修复后,STK坐标转换后XYZ方向误差均小于1mm。

5、结论

因此,在利用STK软件做2020年以前惯性系到地固系转换,使用HPOP轨道高精度预报功能时,都应该详细检查当前使用EOP文件,以及EOP文件内数据时间范围。
PS:变换结果与使用的岁差章动模型关系很大。本文示例为采用IAU2000。
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