gravitywgs84

Реализуйте 1 984 Мировых Геодезических Системы (WGS84) представление силы тяжести Земли

Синтаксис

g = gravitywgs84(h, lat)
g = gravitywgs84(h, lat, lon, method, [noatm, nocent, prec, jd], action)
gn = gravitywgs84(h, lat, lon, 'Exact', [noatm, nocent, prec, jd], action)
[gn gt] = gravitywgs84(h, lat, lon, 'Exact', [noatm, nocent, prec, jd], action)

Описание

g = gravitywgs84(h, lat) реализует математическое представление геоцентрического эквипотенциального эллипсоида WGS84. Используя h, массив высот m в метрах, и lat, массив m геодезические широты в градусах, вычисляет g, массив значений силы тяжести m в направлении, нормальном на поверхность Земли в определенном местоположении. Методом расчета по умолчанию является Ряд Тейлора. Точностью силы тяжести управляют через параметр method.

g = gravitywgs84(h, lat, lon, method, [noatm, nocent, prec, jd], action) позволяет вам задать и широту и долготу, а также другие дополнительные входные параметры, при вычислении значений силы тяжести в направлении, нормальном на поверхность Земли. В этом формате method может быть любой 'CloseApprox' or'Exact'.

gn = gravitywgs84(h, lat, lon, 'Exact', [noatm, nocent, prec, jd], action) вычисляет массив общих значений силы тяжести в направлении, нормальном на поверхность Земли.

[gn gt] = gravitywgs84(h, lat, lon, 'Exact', [noatm, nocent, prec, jd], action) вычисляет значения силы тяжести в направлении, и нормальном и тангенциальном на поверхность Земли.

Входные параметры для gravitywgs84:

h

Массив высот m, в метрах, относительно эллипсоида WGS84.

lat

Массив m геодезические широты, в градусах, где северная широта положительна, и южная широта, отрицателен.

lon

Массив m геодезические долготы, в градусах, где восточная долгота положительна, и западная долгота, отрицателен. Этот вход доступен только с method, заданным как 'CloseApprox' or'Exact'.

method

Метод, чтобы вычислить силу тяжести: 'TaylorSeries', 'CloseApprox' или 'Exact'. Значением по умолчанию является 'TaylorSeries'.

noatm

Логическое значение, задающее исключение атмосферы Земли. Установите на true для поля тяготения Земли, чтобы исключить массу атмосферы. Установите на false для значения для поля тяготения Земли, чтобы включать массу атмосферы. Эта опция доступна только с method, заданным как 'CloseApprox' or'Exact'. Значением по умолчанию является false.

nocent

Логическое значение, задающее удаление центробежных эффектов. Установите на true, чтобы вычислить силу тяжести на основе чистой привлекательности, следующей из нормального гравитационного потенциала. Установите на false, чтобы вычислить силу тяжести включая центробежную силу, следующую из угловой скорости Земли. Эта опция доступна только с method, заданным как 'CloseApprox' or'Exact'. Значением по умолчанию является false.

prec

Логическое значение, задающее присутствие прецессирующего ссылочного кадра. Установите на true для угловой скорости Земли, которая будет вычислена с помощью значения Международного астрономического союза (IAU) угловой скорости Земли и уровня прецессии в правильном подъеме. Чтобы получить уровень прецессии в правильном подъеме, Века Джулиана с Эпохи, J2000.0 вычисляется с помощью даты Джулиана, jd. Если установлено в false, угловая скорость используемой Земли является значением стандартной Земли, вращающейся в постоянной угловой скорости. Эта опция доступна только с method, заданным как 'CloseApprox' or'Exact'. Значением по умолчанию является false.

jd

Скалярное значение, задающее дату Джулиана раньше, вычисляло Века Джулиана с Эпохи J2000.0. Этот вход доступен только с method, заданным как 'CloseApprox' or'Exact'.

action

Действие для входа из области значений. Задайте, вызывает ли вход из области значений 'Warning', 'Error' или никакое действие ('None'). Значением по умолчанию является 'Warning'.

Выходные параметры, вычисленные для силы тяжести Земли, включают:

g

Массив значений силы тяжести m в направлении, нормальном на поверхность Земли в определенном lat местоположение lon. Положительное значение указывает на нисходящее направление.

gt

Массив значений силы тяжести m в направлении, тангенциальном на поверхность Земли в определенном lat местоположение lon. Положительное значение указывает на движущееся на север направление. Эта опция доступна только с заданным as'Exact' method.

gn

Массив общих значений силы тяжести m в направлении, нормальном на поверхность Земли в определенном lat местоположение lon. Положительное значение указывает на нисходящее направление. Эта опция доступна только с заданным as'Exact' method.

Примеры

Вычислите нормальную силу тяжести на уровне 5 000 метров и 55 широт степеней с помощью метода приближения Ряда Тейлора с ошибками для входных параметров из области значений:

g = gravitywgs84( 5000, 55, 'TaylorSeries', 'Error') 

g =

    9.7997

Вычислите нормальную силу тяжести на уровне 15 000 метров, 45 широт степеней и 120 долгот степеней с помощью закрыть метода Приближения с атмосферой, центробежными эффектами и никаким прецессированием, с предупреждениями для входных параметров из области значений:

g = gravitywgs84( 15000, 45, 120, 'CloseApprox')

g =

    9.7601

Вычислите нормальную и тангенциальную силу тяжести на уровне 1 000 метров, 0 широт степеней и 20 долгот степеней с помощью Точного метода с атмосферой, центробежными эффектами и никаким прецессированием, с предупреждениями для входных параметров из области значений:

[gn, gt] = gravitywgs84( 1000, 0, 20, 'Exact')

gn =

    9.7772

gt =

     0

Вычислите нормальную и тангенциальную силу тяжести на уровне 1 000 метров, 0 широт степеней, и 20 долгот степеней и 11 000 метров, 30 широт степеней и 50 долгот степеней с помощью Точного метода с атмосферой, центробежными эффектами и никаким прецессированием, без действий для входных параметров из области значений:

h = [1000; 11000];
lat = [0; 30];
lon = [20; 50];
[gn, gt] = gravitywgs84( h, lat, lon, 'Exact', 'None' )

gn =

    9.7772
    9.7594

gt =

   1.0e-04 *

         0
   -0.7751

Вычислите нормальную силу тяжести на уровне 15 000 метров, 45 широт степеней, и 120 долгот степеней и 5 000 метров, 55 широт степеней и 100 долгот степеней с помощью закрыть метода Приближения с атмосферой, никакими центробежными эффектами и никаким прецессированием, с предупреждениями для входных параметров из области значений:

h = [15000 5000];
lat = [45 55];
lon = [120 100];
g = gravitywgs84( h, lat, lon, 'CloseApprox', [false true false 0])

g =

    9.7771    9.8109

Вычислите нормальную и тангенциальную силу тяжести на уровне 1 000 метров, 0 широт степеней и 20 долгот степеней с помощью Точного метода с атмосферой, центробежными эффектами, и прецессируя в дату Джулиана 2451545, с предупреждениями для входных параметров из области значений:

[gn, gt] = gravitywgs84( 1000, 0, 20, 'Exact', ...
              [ false false true 2451545 ], 'Warning')

gn =

    9.7772

gt =

     0

Вычислите нормальную силу тяжести на уровне 15 000 метров, 45 широт степеней и 120 долгот степеней с помощью закрыть метода Приближения без атмосферы, с центробежными эффектами, и с прецессированием в дату Джулиана 2451545, с ошибками для входных параметров из области значений:

g = gravitywgs84( 15000, 45, 120, 'CloseApprox', ...
        [ true false true 2451545 ], 'Error')

g =

    9.7601

Вычислите общую нормальную силу тяжести на уровне 15 000 метров, 45 широт степеней и 120 долгот степеней с помощью Точного метода без атмосферы, с центробежными эффектами, и с прецессированием в дату Джулиана 2451545, с ошибками для входных параметров из области значений:

gn = gravitywgs84( 15000, 45, 120, 'Exact', ...
        [ true false true 2451545 ], 'Error')

gn =

    9.7601

Предположения и ограничения

Вычисления силы тяжести WGS84 основаны на предположении о геоцентрическом эквипотенциальном эллипсоиде вращения. Поскольку потенциал силы тяжести принят, чтобы быть тем же самым везде на эллипсоиде, должен быть определенный теоретический потенциал силы тяжести, который может быть исключительно определен от четырех независимых констант, задающих эллипсоид.

Использование модели WGS84 Taylor Series должно быть ограничено низкими геодезическими высотами. Достаточно около поверхности, когда submicrogal точность не необходима. В носителе и высоких геодезических высотах, это менее точно.

Использование модели WGS84 Close Approximation должно быть ограничено геодезической высотой 20 000,0 метров (приблизительно 65 620,0 фута). Ниже этой высоты это дает результаты с submicrogal точностью.

Чтобы предсказать и определить спутниковую орбиту с высокой точностью, используйте EGM96 через степень и порядок 70.

Ссылки

NIMA TR8350.2: “Мир министерства обороны геодезическая система 1984, ее определение и отношение с локальными геодезическими системами”.

Представленный в R2006b