Пользователю программы NORAD-Spectr

В программе NORAD-Spectr реализован метод спектрального анализа дискретных стохастических рядов - имеющих, помимо зашумлённых периодических составляющих, низкочастотный тренд, а также скачки в потоке данных.

При традиционном подходе, низкочастотный тренд даёт паразитные вклады в амплитуды спектральных составляющих. Эти вклады устраняют - например, в методах, основанных на использовании вариации Аллана, или при быстром преобразовании Фурье - но при этом возможна обработка только таких рядов, в которых отсчёты разделены ОДИНАКОВЫМИ промежутками времени. Так, в национальных Службах времени-частоты, ради возможности спектрального анализа потоков данных, отсчёты специально делаются раз в час, раз в сутки - и при этом возможно нахождение лишь тех спектральных компонент, периоды которых кратны дискрету времени между отсчётами. Что касается скачка в ряде данных, то приходится искусственно, с долей произвола, делать "сшивку" такого ряда.

В нашем же методе перечисленные недостатки преодолены. Идея метода основана на том, что анализируется не исходный ряд, а его производная. Гармонические составляющие при взятии производной сохраняются, тренд превращается в постоянную составляющую, которую легко удалить, а скачок превращается в единичный выброс, который легко отбросить - без ущерба для последующего анализа. При этом периоды искомых спектральных компонент не заданы жёстко. Подробнее метод описан в статье "Сидерические вариации параметров орбит GPS..." - http://newfiz.narod.ru/gps-vari.htm

Конкретно, программа NORAD-Spectr производит спектральный анализ вариаций большой полуоси орбиты ИСЗ на основе данных системы NORAD. Эти данные доступны на http://www.space-track.org/ для зарегистрированных пользователей. Исходный файл для обработки программой NORAD-Spectr представляет собой текстовый файл (*.txt) - последовательность пар строк (одна пара строк содержит набор параметров орбиты для одного момента времени). Чтобы получить этот текстовый файл, следует скопировать тело файла TLE, выдаваемого на space-track.org - т.е. только строки с данными, без заголовков. При формировании запроса на файл TLE требуется указать, помимо интервала времени, номер спутника по каталогу NORAD. Для спутников GPS эти номера доступны, например, на сайте Российского космического агентства - www.glonass-ianc.rsa.ru

1. После открытия интерфейса программы NORAD-Spectr, следует выбрать обрабатываемый файл. Для этого кликнуть по кнопке ОБРАБОТАТЬ ФАЙЛ. Откроется стандартный пользовательский диалог открытия, исходной будет папка, в которой установлен NORAD-Spectr. После выбора, в диалоге открытия, желаемого файла и клика по кнопке Открыть, NORAD-Spectr выведет на верхнюю диаграмму временную зависимость большой полуоси орбиты. Значения большой полуоси пересчитываются из исходных значений числа витков за сутки. По оси абсцисс откладываются номера дней в году - но если происходит переход на следующий год, то нумерация продолжается последовательно.

2. После клика по кнопке ПРОИЗВОДНАЯ, на вторую диаграмму выводится производная функции, приведённой на первой диаграмме. Как правило, эта производная имеет аномально большие выбросы. Эти выбросы следует удалить кликом по кнопке 3-SIGMA, в результате чего отбрасываются точки, отстоящие от среднего значения больше чем на три СКО. По кнопке 3-SIGMA можно кликать неоднократно - пока не получится визуально приемлемая для спектрального анализа функция: без аномально больших выбросов.

3. Для минимизации паразитных вкладов в амплитуды спектральных составляющих, следует кликом по кнопке УБРАТЬ СМЕЩЕНИЕ сдвинуть график производной так, чтобы нулю соответствовало её среднее значение. Сдвинутый график появится на той же второй диаграмме (зелёным цветом). Визуализация корректности этой процедуры является залогом корректности последующего спектрального анализа.

4. В окошке Центр. период следует установить, если требуется, период (в днях) центральной спектральной составляющей, в окрестностях которой будет проводиться спектральный анализ. По умолчанию, в этом окошке установлен период, равный сидерическому месяцу (27.32 дня).

5. После клика по кнопке ПОКАЗАТЬ СПЕКТР, на третью диаграмму выводится результирующий спектр - с амплитудами (в метрах) спектральных составляющих функции, приведённой на ПЕРВОЙ диаграмме.

6. Предусмотрены возможности сохранения диаграмм в bmp-формате. При наведении курсора на первую или третью диаграмму и щелчке левой кнопки мыши, диаграмма сохраняется в буфер. При клике по кнопке Сохранить трек или Сохранить спектр, соответствующая диаграмма сохраняется в файл через стандартный пользовательский диалог сохранения.

7. Корректный выход из программы - кнопка ВЫЙТИ.