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時刻を使用しない地表位置計算方法

 
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投稿者 メッセージ
SonotaCo
Site Admin


登録日: 2004.08.07
記事: 13282
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Fri Nov 28, 2008 8:42 pm    記事の件名: 時刻を使用しない地表位置計算方法 引用付きで返信

最近、yahoo の MODWG で時刻精度の話が盛り上がりました。
その中で、新しい軌道計算方法の可能性に気が付いてしまいました。

現在のUFOOrbitで、時刻が狂っていると地表経路が一致しないのは皆さんご存知だと思います。
これは、流星位置を地心赤道座標上で計算し、後から緯度経度と時刻を使って地理座標に変換しているためです。つまり時刻が違えば地球が回ってしまうからです。

ところが、Sirkoさんが、各観測点の観測方位仰角のみから計算するなら(つまり地球は止まっていると仮定して計算するなら) 時刻は関係ないので、地表経路のズレは発生しないのではないか? と言い出しました。
で、考えてみたんですが、私もその通りかもしれないと思い始めました。

現在までの経路計算は 地心赤道座標上で行われています。長谷川先生の本がそうなっているからなのですが、ヨーロッパのメンバーが実施した2001年のオーストラリア
観測でもその方法だったようです。
これは、流星経路は赤道座標上でのみ直線と仮定可能で、流星の軌道平面に対して回転している地理座標上では理論的には僅かにカーブし、その処理に困るからではと想像できます。
が、ちゃんと定量的にどの位曲がるかを考えてみると、 どうも 全然問題ないみたいなのです。

ということで、地球と一緒に自転する回転座標系で方位仰角のみを使って最初の経路計算をやれば、時刻誤差があっても正確な地図上の流星経路を求めることができそうな気がしてきました。
きっと隕石落下位置の推定等は緯度経度が正確な方がいいですよね。

赤道座標の変換や自転速度の補正は経路が決定した後、一度だけやればよいのです。その時の時刻をどう決めるかが問題になるかもしれませんが、それはやってみないとわかりません。

ご意見あればお願いします。
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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2926
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Sat Dec 06, 2008 10:35 pm    記事の件名: とても自然だと思います。 引用付きで返信

前田です。
あまりこちらの方面は詳しく無いのですが、計算の原理としてはとても自然だと思います。
地球の形状に関する未知の要素はないのでしょうか?(これは、現在の方法でも同じですね)

経路の長い流星(突入角の非常に小さな場合)は地表に対して曲線を描くような気がするのですが、そのような場合も大丈夫ですか?
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 13282
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sun Dec 07, 2008 9:09 am    記事の件名: Re: とても自然だと思います。 引用付きで返信

前田 wrote:
前田です。
あまりこちらの方面は詳しく無いのですが、計算の原理としてはとても自然だと思います。
地球の形状に関する未知の要素はないのでしょうか?(これは、現在の方法でも同じですね)

経路の長い流星(突入角の非常に小さな場合)は地表に対して曲線を描くような気がするのですが、そのような場合も大丈夫ですか?

コメントありがとうございます。ボチボチやり方を考え、どの座標系を使おうかと調べている所です。
地球の形状については、測量で使われているITRFという座標系が最も正確なようです。これは毎年の地球の形の変化 Shocked ...大陸の移動による地球の重心の変化とか....まで入っていて年をパラメータとして入力する必要があるもので、計算方法も多数回更新されてるもののようです(精度はmm単位?)。精度を求めるときりがないですね。ちなみに、日本測量協会で変換プログラム集 Exclamation を売っています。
現状では、地球の公転速度ついてはJPLのDE405を使い、地球のモデリングにはITRF2000を使うというのが最も精度を求める場合の選択だと思います。
きっと、母天体との関係や落下位置や時刻の実用的な予想をするためにはそこまでやるのだと思いますが....まさか、いくらなんでも、そこまでは..... と思っています。

突入角の小さいいわゆるアースグレージング流星については、どの座標系でもカーブするので、これを分析するのはFBIのように瞬時位置分析をするか、人工衛星などで使用される地球重力モデルによる計算が必要です。これは今回の話とは別の話です。
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上田昌良



登録日: 2005.02.07
記事: 3293
所在地: 大阪府

記事日時: Sun Dec 07, 2008 12:08 pm    記事の件名: Re: とても自然だと思います。 引用付きで返信

SonotaCoさん、
いろんなアイデアを実戦される実行力には敬服いたします。
さらにUFOOrbitV2が進化しそうですね。

>>地球と一緒に自転する回転座標系で方位仰角のみを使って最初の経路計算をやれば

>>Sirkoさんが、各観測点の観測方位仰角のみから計算するなら

これらの方位角仰角を誤差のある流星の出現時刻を使わずにどうして計算を
するのか。これが求まればいい方法ですね。
今回の主旨とはずれますが、正しい流星の出現時刻が決定できれば、お互いの
対地の実経路のずれはなくなる。
流星経路上で、増光点と目立つ流星経路上の位置を、流星の出現時刻を少しずつ
ずらして繰り返し計算をして、それぞれからの増光点の経度・緯度・高さが一致した
ときが正しい流星の出現時刻として軌道計算をしたことがありました。

ビデオ映像であれば、各フレームの流星位置の流星の対地軌道の経度・緯度・高さ
が全フレームで一致すれば流星出現時刻の誤差が解消され、対地の実経路の
ズレがなくなるはず、、

流星の正しい出現時刻にこだわらない考えを出されているときにピントのずれた
発言をしてはいけませんね、
UFOOrbitV2の改良は歓迎いたします。
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 13282
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sun Dec 07, 2008 1:12 pm    記事の件名: Re: とても自然だと思います。 引用付きで返信

コメントありがとうございます > 上田さん
上田昌良 wrote:
流星経路上で、増光点と目立つ流星経路上の位置を、流星の出現時刻を少しずつ
ずらして繰り返し計算をして、それぞれからの増光点の経度・緯度・高さが一致した
ときが正しい流星の出現時刻として軌道計算をしたことがありました。

そうそう、それは良い方法ですよね。
最近時々お話ししている火球分析ソフトFBI も実はこれをやっています。
最初は光度カーブを合わせればと思っていたのですが、現実には決定軌道と各観測との誤差が最小になるように時刻を微調整します。そうしないと速度カーブが うねる のです。

UFOOrbitの改良に繋がればと思い、考え始めたのですが、今日プログラムを眺めていたら、実は 最近のUFOOrbitV2 の統一輻射点計算に導入した Unified time (強制時刻統一) というオプションが、上記緯度経度のみを用いた計算と 実質的には 全く同じ、 絶対時刻を使用しない地表位置計算になっていることに気がつきました。

もちろん、絶対時刻のズレは 方向に 15秒角/秒時 の誤差を生みます。しかし、これは、400m/秒 の自転による位置誤差に比べれば地上経路に対する誤差としては大変小さいです。

ということで、どうやら、既に実現していた というのが 今回の検討結果になりそうです。
次の書き込みで、英文ですが、例示をしたいと思っています。
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 13282
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sun Dec 07, 2008 1:52 pm    記事の件名: Time independent ground trajectory computation 引用付きで返信

This is a message of Sirko Molau posted on MODWG in yahoo.
>Once the field of view of your camera is calibrated,
>you have a time-independent conversion from x/y to alt/az,
>and from the alt/az pairs of each station you will always
>be able compute the accurate trajectory and ground track of
>the meteor.

This message seemed to give me a hint for new analysis method.
Therefore, I made an attempt to make program of it.
But there I found that this method is equivalent to the algorithm that is used in UFOOrbitV2 as "Unified radiant - time unification option"
Time unification of UFOOrbitV2 uses only one time to compute everything of multiple simultaneous observation.
It is same meaning as the method that uses alt/az only.
This method gives almost perfect single ground trajectory.
Here is a sample of it.

Here, B in the last figure is the artificial sample of big time error.
C shows the the time unification results of B. There we can get single ground trajectory.



M20081206_041959_TK1_S2P.jpg
 説明:
Peak hold image a meteor
 ファイルサイズ:  33.21 KB
 閲覧数:  8127 回

M20081206_041959_TK1_S2P.jpg



M20081206_041959_TK1_S2_mask.png
 説明:
Measurement screen shot
 ファイルサイズ:  132.17 KB
 閲覧数:  8127 回

M20081206_041959_TK1_S2_mask.png



B20081206_041958GMAP.png
 説明:
Ground trajectory by normal processing
 ファイルサイズ:  55.18 KB
 閲覧数:  8127 回

B20081206_041958GMAP.png



B20081205_utime.png
 説明:
Zoomed ground trajectory error
 ファイルサイズ:  33.04 KB
 閲覧数:  8127 回

B20081205_utime.png


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