org.orekit.propagation.numerical

Class FieldNumericalPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

java.lang.Object

org.orekit.propagation.FieldAbstractPropagator<T>

org.orekit.propagation.integration.FieldAbstractIntegratedPropagator<T>

org.orekit.propagation.numerical.FieldNumericalPropagator<T>

Type Parameters:

T - type of the field elements

All Implemented Interfaces:

FieldPropagator<T>, FieldPVCoordinatesProvider<T>

public class FieldNumericalPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>
extends FieldAbstractIntegratedPropagator<T>

该类使用数值积分来传播 轨道。

数值传播比如 开普勒 或 埃克斯坦-赫克勒 等解析传播更加精确，但需要设置更多步骤才能正确使用。解析传播器仅通过它们的各种构造函数进行配置，并且在构造后可以立即使用，而数值传播器的配置涉及在构造时间和传播时间之间设置几个参数。

可以设置的配置参数包括：

• 初始航天器状态 (setInitialState(FieldSpacecraftState))
• 中心引力系数 (setMu(CalculusFieldElement))
• 各种力模型 (addForceModel(ForceModel), removeForceModels())
• 用于传播的轨道参数的 类型 (setOrbitType(OrbitType))
• 在相关的轨道参数中使用的位置角的 类型 (setPositionAngleType(PositionAngleType))
• 是否应传播 额外导数提供者 与轨道状态一起 (FieldAbstractIntegratedPropagator.addAdditionalDerivativesProvider(org.orekit.propagation.integration.FieldAdditionalDerivativesProvider))
• 在传播过程中应触发的离散事件 (FieldAbstractIntegratedPropagator.addEventDetector(FieldEventDetector), FieldAbstractIntegratedPropagator.clearEventsDetectors())
• 与应用程序的其余部分的绑定逻辑 (FieldAbstractPropagator.getMultiplexer())

从这些配置参数中，只有初始状态是必需的。默认传播设置为使用 赤道坐标 参数，真经度参数为 真。如果未明确指定中心引力系数，则将使用用于定义初始轨道的中心引力系数。但是，仅指定初始状态和可能中心引力系数将意味着传播器仅使用开普勒力。在这种情况下，更简单的 KeplerianPropagator 类可能更有效。

构造函数中设置的基础数值积分器也可能有自己的配置参数。自适应步长积分器的典型配置参数包括最小、最大和可能的起始步长，以及绝对和/或相对误差阈值。

积分器看到的状态是一个简单的七元素双精度数组。前六个元素可以是：

• 赤道坐标轨道参数 (a, e_x, e_y, h_x, h_y, λ_M 或 λ_E 或 λ_v)，单位为米和弧度
• 开普勒轨道参数 (a, e, i, ω, Ω, M 或 E 或 v)，单位为米和弧度
• 圆形轨道参数 (a, e_x, e_y, i, Ω, α_M 或 α_E 或 α_v)，单位为米和弧度
• 笛卡尔轨道参数 (x, y, z, v_x, v_y, v_z)，单位为米和米每秒

最后一个元素是质量，单位为千克。

以下代码片段显示了在赤道坐标参数和真经度参数中进行低地球轨道传播的典型设置：

 final T          zero      = field.getZero();
 final T          dP        = zero.add(0.001);
 final T          minStep   = zero.add(0.001);
 final T          maxStep   = zero.add(500);
 final T          initStep  = zero.add(60);
 final double[][] tolerance = FieldNumericalPropagator.tolerances(dP, orbit, OrbitType.EQUINOCTIAL);
 AdaptiveStepsizeFieldIntegrator<T> integrator = new DormandPrince853FieldIntegrator<>(field, minStep, maxStep, tolerance[0], tolerance[1]);
 integrator.setInitialStepSize(initStep);
 propagator = new FieldNumericalPropagator<>(field, integrator);
 

默认情况下，在传播结束时，传播器将初始状态重置为最终状态，从而允许从那里开始新的传播而无需重新计算已执行的部分。可以通过调用 FieldAbstractIntegratedPropagator.setResetAtEnd(boolean) 来更改此行为。

请注意，同一实例不能同时被不同线程使用，该类 不是 线程安全的。

Author:

Mathieu Roméro, Luc Maisonobe, Guylaine Prat, Fabien Maussion, Véronique Pommier-Maurussane

See Also:

FieldSpacecraftState, ForceModel, FieldOrekitStepHandler, FieldOrekitFixedStepHandler, FieldIntegratedEphemeris, FieldTimeDerivativesEquations

Nested Class Summary

Nested classes/interfaces inherited from class org.orekit.propagation.integration.FieldAbstractIntegratedPropagator

FieldAbstractIntegratedPropagator.MainStateEquations<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

Field Summary

Fields inherited from interface org.orekit.propagation.FieldPropagator

DEFAULT_MASS

Constructor Summary

Constructors

Constructor and Description
FieldNumericalPropagator(org.hipparchus.Field<T> field, org.hipparchus.ode.FieldODEIntegrator<T> integrator) 创建一个基于轨道定义 mu 的 NumericalPropagator 的新实例。
FieldNumericalPropagator(org.hipparchus.Field<T> field, org.hipparchus.ode.FieldODEIntegrator<T> integrator, AttitudeProvider attitudeProvider) 创建一个基于轨道定义 mu 的 NumericalPropagator 的新实例。

Method Summary

Modifier and Type	Method and Description
void	addForceModel(ForceModel model) 向全局摄动模型添加一个力模型。
protected FieldStateMapper<T>	createMapper(FieldAbsoluteDate<T> referenceDate, T mu, OrbitType orbitType, PositionAngleType positionAngleType, AttitudeProvider attitudeProvider, Frame frame) 创建原始双精度分量和航天器状态之间的映射器。
List<ForceModel>	getAllForceModels() 获取所有摄动力模型，包括扰动力和牛顿引力。
protected FieldAbstractIntegratedPropagator.MainStateEquations<T>	getMainStateEquations(org.hipparchus.ode.FieldODEIntegrator<T> integrator) 获取要积分的微分方程（仅适用于主状态）。
OrbitType	getOrbitType() 获取传播参数类型。
PositionAngleType	getPositionAngleType() 获取传播参数类型。
TimeStampedFieldPVCoordinates<T>	getPVCoordinates(FieldAbsoluteDate<T> date, Frame frame) 获取所选参考系中的物体的 FieldPVCoordinates。
void	removeForceModels() 从全局摄动模型中删除所有扰动力模型。
void	resetInitialState(FieldSpacecraftState<T> state) 重置传播器的初始状态。
void	setIgnoreCentralAttraction(boolean ignoreCentralAttraction) 设置是否忽略创建 NewtonianAttraction。
void	setInitialState(FieldSpacecraftState<T> initialState) 设置初始状态。
void	setMu(T mu) 设置中心引力系数 μ。
void	setOrbitType(OrbitType orbitType) 设置传播轨道类型。
void	setPositionAngleType(PositionAngleType positionAngleType) 设置位置角类型。
static <T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>> double[][]	tolerances(T dP, FieldOrbit<T> orbit, OrbitType type) 为积分器估算容差向量。
static <T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>> double[][]	tolerances(T dP, T dV, FieldOrbit<T> orbit, OrbitType type) 在传播轨道时为积分器估算容差向量。

Methods inherited from class org.orekit.propagation.integration.FieldAbstractIntegratedPropagator

addAdditionalDerivativesProvider, addEventDetector, afterIntegration, beforeIntegration, clearEventsDetectors, getAdditionalDerivativesProviders, getBasicDimension, getCalls, getEphemerisGenerator, getEventsDetectors, getInitialIntegrationState, getIntegrator, getIntegratorName, getManagedAdditionalStates, getMu, getPropagationType, getResetAtEnd, initMapper, isAdditionalStateManaged, isMeanOrbit, propagate, propagate, setAttitudeProvider, setResetAtEnd, setUpEventDetector, setUpUserEventDetectors

Methods inherited from class org.orekit.propagation.FieldAbstractPropagator

addAdditionalStateProvider, getAdditionalStateProviders, getAttitudeProvider, getField, getFrame, getInitialState, getMultiplexer, getStartDate, initializeAdditionalStates, initializePropagation, setStartDate, stateChanged, updateAdditionalStates, updateUnmanagedStates

Methods inherited from class java.lang.Object

clone, equals, finalize, getClass, hashCode, notify, notifyAll, toString, wait, wait, wait

Methods inherited from interface org.orekit.propagation.FieldPropagator

clearStepHandlers, setStepHandler, setStepHandler

Methods inherited from interface org.orekit.utils.FieldPVCoordinatesProvider

getPosition

Constructor Detail

FieldNumericalPropagator

@DefaultDataContext
public FieldNumericalPropagator(org.hipparchus.Field<T> field,
                                                    org.hipparchus.ode.FieldODEIntegrator<T> integrator)

创建一个基于轨道定义 mu 的 NumericalPropagator 的新实例。创建后，该实例为空，即姿态提供者设置为未指定的默认规则，没有任何扰动力。这意味着如果在创建后未调用 addForceModel，则集成轨道将仅遵循开普勒演化。默认值为 OrbitType.EQUINOCTIAL 用于 传播轨道类型 和 PositionAngleType.TRUE 用于 位置角类型。

此构造函数使用 默认数据上下文。

参数：

integrator - 用于传播的数值积分器。

field - 默认使用的字段

另请参阅：

FieldNumericalPropagator(Field, FieldODEIntegrator, AttitudeProvider)

FieldNumericalPropagator

public FieldNumericalPropagator(org.hipparchus.Field<T> field,
                                org.hipparchus.ode.FieldODEIntegrator<T> integrator,
                                AttitudeProvider attitudeProvider)

创建一个基于轨道定义mu的NumericalPropagator的新实例。创建后，该实例为空，即姿态提供者设置为未指定的默认法则，没有任何摄动力。这意味着如果在创建后没有调用addForceModel，则积分轨道将仅遵循开普勒演化。默认值为OrbitType.EQUINOCTIAL用于传播轨道类型和PositionAngleType.TRUE用于位置角类型。

参数：

field - 默认使用的字段

integrator - 用于传播的数值积分器。

attitudeProvider - 要使用的姿态法则。

自版本：

10.1

Method Detail

setIgnoreCentralAttraction

public void setIgnoreCentralAttraction(boolean ignoreCentralAttraction)

设置是否忽略创建NewtonianAttraction。

参数：

ignoreCentralAttraction - 如果为true，则如果缺失，则不会自动添加NewtonianAttraction

setMu

public void setMu(T mu)

设置中心引力系数μ。

设置中心引力系数等效于添加一个NewtonianAttraction力模型。

覆盖：

setMu 在类中 FieldAbstractIntegratedPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

mu - 中心引力系数（m³/s²）

另请参阅：

addForceModel(ForceModel)，getAllForceModels()

addForceModel

public void addForceModel(ForceModel model)

向全局摄动模型添加一个力模型。

如果根本没有调用此方法，则积分轨道将仅遵循开普勒演化。

参数：

model - 要添加的扰动ForceModel

另请参阅：

removeForceModels()，setMu(CalculusFieldElement)

removeForceModels

public void removeForceModels()

从全局摄动模型中删除所有扰动力模型。

一旦所有扰动力被移除（并且没有添加新的力模型），积分轨道将仅遵循开普勒演化。

另请参阅：

addForceModel(ForceModel)

getAllForceModels

public List<ForceModel> getAllForceModels()

获取所有力模型，包括扰动力和牛顿引力。

返回：

所有扰动力模型的列表，牛顿引力是最后一个

自版本：

9.1

另请参阅：

addForceModel(ForceModel)，setMu(CalculusFieldElement)

setOrbitType

public void setOrbitType(OrbitType orbitType)

设置传播轨道类型。

覆盖：

setOrbitType 在类中 FieldAbstractIntegratedPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

orbitType - 用于传播的轨道类型

getOrbitType

public OrbitType getOrbitType()

获取传播参数类型。

覆盖：

getOrbitType 在类中 FieldAbstractIntegratedPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

返回：

用于传播的轨道类型

setPositionAngleType

public void setPositionAngleType(PositionAngleType positionAngleType)

设置位置角类型。

如果传播轨道类型支持它，则位置参数类型才有意义。例如，在笛卡尔参数中传播时，这是没有意义的。

覆盖：

setPositionAngleType 在类中 FieldAbstractIntegratedPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

positionAngleType - 用于传播的角度类型

getPositionAngleType

public PositionAngleType getPositionAngleType()

获取传播参数类型。

覆盖：

getPositionAngleType 在类中 FieldAbstractIntegratedPropagator<T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

返回：

用于传播的角度类型

setInitialState

public void setInitialState(FieldSpacecraftState<T> initialState)

设置初始状态。

参数：

initialState - 初始状态

resetInitialState

public void resetInitialState(FieldSpacecraftState<T> state)

重置传播器的初始状态。

指定者：

resetInitialState 在接口 FieldPropagator<T 扩展 org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

覆盖：

resetInitialState 在类 FieldAbstractPropagator<T 扩展 org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

state - 要考虑的新初始状态

getPVCoordinates

public TimeStampedFieldPVCoordinates<T> getPVCoordinates(FieldAbsoluteDate<T> date,
                                                         Frame frame)

获取所选参考系中物体的FieldPVCoordinates。

指定者：

getPVCoordinates 在接口 FieldPVCoordinatesProvider<T 扩展 org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

覆盖：

getPVCoordinates 在类 FieldAbstractPropagator<T 扩展 org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

date - 当前日期

frame - 定义位置的参考系

返回：

物体的时间戳位置/速度（米和米/秒）

createMapper

protected FieldStateMapper<T> createMapper(FieldAbsoluteDate<T> referenceDate,
                                           T mu,
                                           OrbitType orbitType,
                                           PositionAngleType positionAngleType,
                                           AttitudeProvider attitudeProvider,
                                           Frame frame)

创建原始双组件和航天器状态之间的映射器。/** 简单构造函数。

仅当传播轨道类型支持它时，位置参数类型才有意义。例如，在笛卡尔参数中传播时，它是没有意义的。

指定者：

createMapper 在类 FieldAbstractIntegratedPropagator<T 扩展 org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

referenceDate - 参考日期

mu - 中心引力系数（立方米/秒²）

orbitType - 用于映射的轨道类型

positionAngleType - 用于传播的角度类型

attitudeProvider - 姿态提供者

frame - 惯性参考系

返回：

新的映射器

getMainStateEquations

protected FieldAbstractIntegratedPropagator.MainStateEquations<T> getMainStateEquations(org.hipparchus.ode.FieldODEIntegrator<T> integrator)

获取要集成的微分方程（仅适用于主状态）。

指定者：

getMainStateEquations 在类 FieldAbstractIntegratedPropagator<T 扩展 org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>>

参数：

integrator - 用于传播的数值积分器。

返回：

主状态的微分方程

tolerances

public static <T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>> double[][] tolerances(T dP,
                                                                                       FieldOrbit<T> orbit,
                                                                                       OrbitType type)

估算积分器的容差向量。

从用户指定的标量位置误差开始，从轨道的偏导数属性估算错误。考虑到能量守恒方程 V = sqrt(mu (2/r - 1/a))，我们在能量恒定（即在开普勒轨道上）时得到：

 V r² |dV| = mu |dr|
 

因此，我们推导出与位置误差一致的标量速度误差。从这里，我们应用轨道雅可比矩阵以获得轨道参数的一致误差。

这些容差仅是数量级，积分器容差仅是局部估计，而不是全局估计。因此，在使用这些容差时必须小心。将1毫米设置为位置误差并不意味着容差将在几个轨道积分后保证1毫米的位置误差。

类型参数：

T - 元素类型

参数：

dP - 用户指定的位置误差

orbit - 参考轨道

type - 用于容差向量元素含义的传播类型（可能与orbit.getType()不同）

返回：

一个两行数组，第一行是绝对容差误差，第二行是相对容差误差

tolerances

public static <T extends org.hipparchus.CalculusFieldElement<T>> double[][] tolerances(T dP,
                                                                                       T dV,
                                                                                       FieldOrbit<T> orbit,
                                                                                       OrbitType type)

在轨道中传播时估算积分器的容差向量。

从用户指定的标量位置和速度误差开始，从轨道的偏导数属性估算错误。

这些容差仅是数量级，积分器容差仅是局部估计，而不是全局估计。因此，在使用这些容差时必须小心。将1毫米设置为位置误差并不意味着容差将在几个轨道积分后保证1毫米的位置误差。

类型参数：

T - 元素类型

参数：

dP - 用户指定的位置误差

dV - 用户指定的速度误差

orbit - 参考轨道

type - 用于容差向量元素含义的传播类型（可能与orbit.getType()不同）

返回：

一个两行数组，第一行是绝对容差误差，第二行是相对容差误差

自版本：

10.3