perl/Sun.pm

   1 #/usr/bin/perl -w
   2 #
   3 # This module was written by Steve Franke K9AN.
   4 # November, 1999.
   5 #
   6 # The formulas used in this module
   7 # are described in:
   8 # Astronomical Algorithms, Second Edition
   9 # by Jean Meeus, 1998
  10 # Published by Willmann-Bell, Inc.
  11 # P.O. Box 35025, Richmond, Virginia 23235
  12 #
  13 # Atmospheric refraction and parallax are taken into
  14 # account when calculating positions of the sun and moon,
  15 # and also when calculating the rise and set times.
  16 #
  17 # Copyright (c) 1999 - Steve Franke K9AN
  18 #
  19 # $Id$
  20 #
  21 # 2001/12/16 Fixed Julian_Date_of_Epoch and now I actually use it...
  22 # 2001/09/15 some changes to take care of cases where the object
  23 #            doesn't rise or set on a given day...
  24
  25 package Sun;
  26
  27 use POSIX;
  28
  29 require Exporter;
  30 @ISA = qw(Exporter);
  31 @EXPORT = qw($pi $d2r $r2d );
  32
  33 use strict;
  34
  35 use vars qw($VERSION $BRANCH);
  36 $VERSION = sprintf( "%d.%03d", q$Revision$ =~ /(\d+)\.(\d+)/ );
  37 $BRANCH = sprintf( "%d.%03d", q$Revision$ =~ /\d+\.\d+\.(\d+)\.(\d+)/  || (0,0));
  38 $main::build += $VERSION;
  39 $main::branch += $BRANCH;
  40
  41 use vars qw($pi $d2r $r2d);
  42
  43 $pi = 3.141592653589;
  44 $d2r = ($pi/180);
  45 $r2d = (180/$pi);
  46
  47 use vars qw(%keps);
  48 use Keps;
  49 use DXVars;
  50 use DXUtil;
  51
  52 # reload the keps data
  53 sub load
  54 {
  55         my @out;
  56         my $s = readfilestr("$main::root/local/Keps.pm");
  57         if ($s) {
  58                 eval $s;
  59                 push @out, $@ if $@;
  60         }
  61     return @out;
  62 }
  63
  64 sub Julian_Day
  65 {
  66         my $year = shift;
  67         my $month = shift;
  68         my $day = shift;
  69         my $julianday;
  70
  71         $year=$year-1 if( $month <= 2 );
  72         $month=$month+12 if( $month <= 2);
  73
  74         $julianday = int(365.25*($year+4716)+int(30.6001*($month+1)))+$day-13-1524.5;
  75         return $julianday;
  76 }
  77 sub Julian_Date_of_Epoch
  78 {
  79         my $epoch=shift;
  80         my $year=int($epoch/1000);
  81         my $day=$epoch-$year*1000;
  82         if ($year < 57 ) {
  83                 $year=$year+2000;
  84         }
  85         else {
  86                 $year=$year+1900;
  87         }
  88         my $Julian_Date_of_Epoch=Julian_Date_of_Year($year)+$day;
  89         return $Julian_Date_of_Epoch;
  90 }
  91
  92 sub Julian_Date_of_Year
  93 {
  94         my $year=shift;
  95         $year=$year-1;
  96         my $A=int($year/100);
  97         my $B=2-$A+int($A/4);
  98         my $Julian_Date_of_Year=int(365.25*$year)+int(30.6001*14)+
  99                 1720994.5+$B;
 100         return $Julian_Date_of_Year;
 101 }
 102 sub ThetaG_JD
 103 {
 104         my $jd=shift;
 105         my $omega_E=1.00273790934; # earth rotations per sidereal day
 106         my $secday=86400;
 107         my $UT=($jd+0.5)-int($jd+0.5);
 108         $jd=$jd-$UT;
 109         my $TU=($jd-2451545.0)/36525;
 110         my $GMST=24110.54841+$TU*(8640184.812866+$TU*(0.093104-$TU*6.2e-6));
 111         my $thetag_jd=mod2p(2*$pi*($GMST/$secday+$omega_E*$UT));
 112         return $thetag_jd;
 113 }
 114
 115 sub reduce_angle_to_360
 116 {
 117         my $angle = shift;
 118
 119         $angle=$angle-int($angle/360)*360;
 120         $angle=$angle+360 if( $angle < 0 );
 121         return $angle;
 122 }
 123 sub mod2p
 124 {
 125         my $twopi=$pi*2;
 126         my $angle = shift;
 127
 128         $angle=$angle-int($angle/$twopi)*$twopi;
 129         $angle=$angle+$twopi if( $angle < 0 );
 130         return $angle;
 131 }
 132 sub sindeg
 133 {
 134         my $angle_in_degrees = shift;
 135
 136         return sin($angle_in_degrees*$d2r);
 137 }
 138 sub cosdeg
 139 {
 140         my $angle_in_degrees = shift;
 141
 142         return cos($angle_in_degrees*$d2r);
 143 }
 144 sub tandeg
 145 {
 146         my $angle_in_degrees = shift;
 147
 148         return tan($angle_in_degrees*$d2r);
 149 }
 150 sub get_az_el
 151 {
 152         my $H=shift;
 153         my $delta=shift;
 154         my $lat=shift;
 155
 156         my $az=$r2d * atan2( sindeg($H), cosdeg($H)*sindeg($lat)-tandeg($delta)*cosdeg($lat) );
 157         my $h=$r2d * asin( sindeg($lat)*sindeg($delta)+cosdeg($lat)*cosdeg($delta)*cosdeg($H) );
 158         return ($az,$h);
 159 }
 160 sub rise_set
 161 {
 162         my $year = shift;
 163         my $month = shift;
 164         my $day = shift;
 165         my $hr = shift;
 166         my $min = shift;
 167         my $lat = shift;
 168         my $lon = shift;
 169         my $sun0_moon1=shift;           # 0 for sun, 1 for moon, 2 for venus...
 170
 171         my $norise = 0;
 172         my $noset = 0;
 173         my ($risehr,$risemin,$risetime,$sethr,$setmin,$settime);
 174
 175         my ($alpha1,$alpha2,$alpha3,$delta1,$delta2,$delta3);
 176         my ($m0,$m1,$m2,$theta,$alpha,$delta,$H,$az,$h,$h0,$aznow,$hnow,$corr);
 177         my ($i,$arg,$argtest,$H0,$alphanow,$deltanow,$distance,$distancenow);
 178         my ($ifrac,$ifracnow);
 179
 180         my $julianday=Julian_Day($year,$month,$day);
 181         my $tt1 = ($julianday-1-2451545)/36525.;
 182         my $tt2 = ($julianday-2451545)/36525.;
 183         my $tt3 = ($julianday+1-2451545)/36525.;
 184         my $ttnow = ($julianday+$hr/24+$min/24/60-2451545)/36525.;
 185
 186         my $theta0=280.46061837+360.98564736629*($julianday-2451545.0)+
 187                 0.000387933*$tt2*$tt2-$tt2*$tt2*$tt2/38710000;
 188         $theta0=reduce_angle_to_360($theta0);
 189
 190         my $thetanow=280.46061837+360.98564736629*($julianday+$hr/24+$min/24/60-2451545.0)+
 191                 0.000387933*$ttnow*$ttnow-$ttnow*$ttnow*$ttnow/38710000;
 192         $thetanow=reduce_angle_to_360($thetanow);
 193
 194         if ( $sun0_moon1 == 0 ) {
 195                 ($alpha1, $delta1)=get_sun_alpha_delta($tt1);
 196                 ($alpha2, $delta2)=get_sun_alpha_delta($tt2);
 197                 ($alpha3, $delta3)=get_sun_alpha_delta($tt3);
 198                 ($alphanow, $deltanow)=get_sun_alpha_delta($ttnow);
 199                 $h0=-0.8333;
 200                 $H=$thetanow-$lon-$alphanow;
 201                 $H=reduce_angle_to_360($H);
 202                 ($aznow,$hnow)=get_az_el($H,$deltanow,$lat);
 203                 $hnow=$hnow +
 204                         1.02/(tandeg($hnow+10.3/($hnow+5.11)))/60;
 205         }
 206
 207         if ( $sun0_moon1 == 1 ) {
 208                 ($alpha1, $delta1, $distance, $ifrac)=get_moon_alpha_delta($tt1);
 209                 ($alpha2, $delta2, $distance, $ifrac)=get_moon_alpha_delta($tt2);
 210                 ($alpha3, $delta3, $distance, $ifrac)=get_moon_alpha_delta($tt3);
 211                 ($alphanow, $deltanow, $distancenow, $ifracnow)=get_moon_alpha_delta($ttnow);
 212                 $h0=0.7275*$r2d*asin(6378.14/$distancenow)-34./60.;
 213                 $H=$thetanow-$lon-$alphanow;
 214                 $H=reduce_angle_to_360($H);
 215                 ($aznow,$hnow)=get_az_el($H,$deltanow,$lat);
 216                 $hnow=$hnow-$r2d*asin(sin(6378.14/$distancenow)*cosdeg($hnow))+
 217                         1.02/(tandeg($hnow+10.3/($hnow+5.11)))/60;
 218         }
 219
 220         $arg = (sindeg($h0)-sindeg($lat)*sindeg($delta2))/(cosdeg($lat)*cosdeg($delta2));
 221         if ( abs($arg) > 1. ) {    # either up all day or down all day
 222                 $norise = 1;       # leave it to the user to examine
 223                 $noset = 1;        # the elevation angle (or look outside!)
 224         }                          # to figure out which.
 225
 226         $H0 = acos($arg)*$r2d;
 227         my $aa=$alpha2-$alpha1;
 228         my $ba=$alpha3-$alpha2;
 229         $aa=$aa+360 if ($aa < -180);
 230         $aa=$aa-360 if ($aa >  180);
 231         $ba=$ba+360 if ($ba < -180);
 232         $ba=$ba-360 if ($ba >  180);
 233         my $ca=$ba-$aa;
 234
 235         my $ad=$delta2-$delta1;
 236         my $bd=$delta3-$delta2;
 237         $ad=$ad+360 if ($ad < -180);
 238         $ad=$ad-360 if ($ad >  180);
 239         $bd=$bd+360 if ($bd < -180);
 240         $bd=$bd-360 if ($bd >  180);
 241         my $cd=$bd-$ad;
 242
 243         $m0 = ($alpha2 + $lon - $theta0)/360.;
 244         $m0=$m0+1 if( $m0 < 0 );
 245         $m0=$m0-1 if( $m0 > 1 );
 246         for ($i=1; $i<=2; $i++) {
 247                 $theta = $theta0+360.985647*$m0;
 248                 $alpha=$alpha2+$m0*($aa+$ba+$m0*$ca)/2;
 249                 $delta=$delta2+$m0*($ad+$bd+$m0*$cd)/2;
 250                 $H=$theta-$lon-$alpha;
 251                 $H=reduce_angle_to_360($H);
 252                 $H=$H-360 if ($H > 180);
 253                 ($az,$h)=get_az_el($H,$delta,$lat);
 254                 $corr=-$H/360;
 255                 $m0=$m0+$corr;
 256                 $m0=$m0+1 if( $m0 < 0 );
 257                 $m0=$m0-1 if( $m0 > 1 );
 258         }
 259
 260
 261         if( !$norise ){
 262                 $m1 = $m0 - $H0/360.;
 263                 $m1=$m1+1 if( $m1 < 0 );
 264                 $m1=$m1-1 if( $m1 > 1 );
 265                 for ($i=1; $i<=2; $i++) {
 266                         $theta = $theta0+360.985647*$m1;
 267                         $alpha=$alpha2+$m1*($aa+$ba+$m1*$ca)/2;
 268                         $delta=$delta2+$m1*($ad+$bd+$m1*$cd)/2;
 269                         $H=$theta-$lon-$alpha;
 270                         $H=reduce_angle_to_360($H);
 271                         ($az,$h)=get_az_el($H,$delta,$lat);
 272                         $corr=($h-$h0)/(360*(cosdeg($delta)*cosdeg($lat)*sindeg($H)));
 273                         $m1=$m1+$corr;
 274                         $norise=1 if( $m1 < 0 || $m1 > 1);
 275                 }
 276         }
 277
 278         if( !$norise ) {
 279                 $risehr=int($m1*24);
 280                 $risemin=($m1*24-int($m1*24))*60+0.5;
 281                 if ( $risemin >= 60 ) {
 282                         $risemin=$risemin-60;
 283                         $risehr=$risehr+1;
 284                 }
 285                 $risetime=sprintf("%02d:%02dZ",$risehr,$risemin);
 286         } else {
 287                 $risetime="NoRise";
 288         }
 289
 290         if( !$noset ){
 291                 $m2 = $m0 + $H0/360.;
 292                 $m2=$m2+1 if( $m2 < 0 );
 293                 $m2=$m2-1 if( $m2 > 1 );
 294                 for ($i=1; $i<=2; $i++) {
 295                         $theta = $theta0+360.985647*$m2;
 296                         $alpha=$alpha2+$m2*($aa+$ba+$m2*$ca)/2;
 297                         $delta=$delta2+$m2*($ad+$bd+$m2*$cd)/2;
 298                         $H=$theta-$lon-$alpha;
 299                         $H=reduce_angle_to_360($H);
 300                         ($az,$h)=get_az_el($H,$delta,$lat);
 301                         $corr=($h-$h0)/(360*(cosdeg($delta)*cosdeg($lat)*sindeg($H)));
 302                         $m2 = $m2 + $corr;
 303                         $noset=1 if( $m2 < 0 || $m2 > 1);
 304                 }
 305         }
 306
 307         if( !$noset ) {
 308                 $sethr=int($m2*24);
 309                 $setmin=($m2*24-int($m2*24))*60+0.5;
 310                 if ( $setmin >= 60 ) {
 311                         $setmin=$setmin-60;
 312                         $sethr=$sethr+1;
 313                 }
 314                 $settime=sprintf("%02d:%02dZ",$sethr,$setmin);
 315         } else {
 316                 $settime="NoSet ";
 317         }
 318
 319
 320         if ( $sun0_moon1 == 0 ) {
 321                 return (sprintf("%s", $risetime), sprintf("%s",$settime),$aznow+180,$hnow);
 322         }
 323         if ( $sun0_moon1 == 1 ) {
 324                 return (sprintf("%s", $risetime), sprintf("%s",$settime),
 325                         $aznow+180,$hnow, -40*log10($distance/385000), $ifracnow );
 326         }
 327 }
 328 sub get_moon_alpha_delta
 329 {
 330         #
 331         # Calculate the moon's right ascension and declination
 332         #
 333         # As of October 2001, also calculate the illuminated fraction of the
 334         # moon's disk... (why not?)
 335         #
 336         my $tt=shift;
 337
 338         my $Lp=218.3164477+481267.88123421*$tt-
 339                 0.0015786*$tt*$tt+$tt*$tt*$tt/538841-$tt*$tt*$tt*$tt/65194000;
 340         $Lp=reduce_angle_to_360($Lp);
 341
 342         my $D = 297.8501921+445267.1114034*$tt-0.0018819*$tt*$tt+
 343                 $tt*$tt*$tt/545868.-$tt*$tt*$tt*$tt/113065000.;
 344         $D=reduce_angle_to_360($D);
 345
 346         my $M = 357.5291092 + 35999.0502909*$tt-0.0001536*$tt*$tt+
 347                 $tt*$tt*$tt/24490000.;
 348         $M=reduce_angle_to_360($M);
 349
 350         my $Mp = 134.9633964 + 477198.8675055*$tt+0.0087414*$tt*$tt+
 351                 $tt*$tt*$tt/69699-$tt*$tt*$tt*$tt/14712000;
 352         $Mp=reduce_angle_to_360($Mp);
 353
 354         my $F = 93.2720950 + 483202.0175233*$tt - 0.0036539*$tt*$tt-
 355                 $tt*$tt*$tt/3526000 + $tt*$tt*$tt*$tt/863310000;
 356         $F=reduce_angle_to_360($F);
 357
 358         my $A1 = 119.75 + 131.849 * $tt;
 359         $A1=reduce_angle_to_360($A1);
 360
 361         my $A2 =  53.09 + 479264.290 * $tt;
 362         $A2=reduce_angle_to_360($A2);
 363
 364         my $A3 = 313.45 + 481266.484 * $tt;
 365         $A3=reduce_angle_to_360($A3);
 366
 367         my $E = 1 - 0.002516 * $tt - 0.0000074 * $tt * $tt;
 368
 369         my $Sl=  6288774*sindeg(                  1 * $Mp          ) +
 370                  1274027*sindeg(2 * $D +         -1 * $Mp          ) +
 371                  658314 *sindeg(2 * $D                             ) +
 372                  213618 *sindeg(                  2 * $Mp          ) +
 373                 -185116 *sindeg(         1 * $M                    )*$E +
 374                 -114332 *sindeg(                            2 * $F ) +
 375                   58793 *sindeg(2 * $D +         -2 * $Mp          ) +
 376                   57066 *sindeg(2 * $D - 1 * $M  -1 * $Mp          )*$E +
 377                   53322 *sindeg(2 * $D +          1 * $Mp          ) +
 378                   45758 *sindeg(2 * $D - 1 * $M                    )*$E +
 379                  -40923 *sindeg(       + 1 * $M  -1 * $Mp          )*$E +
 380                  -34720 *sindeg(1 * $D                             ) +
 381                  -30383 *sindeg(       + 1 * $M + 1 * $Mp          )*$E +
 382                   15327 *sindeg(2 * $D +                   -2 * $F ) +
 383                  -12528 *sindeg(                  1 * $Mp + 2 * $F ) +
 384                   10980 *sindeg(                  1 * $Mp - 2 * $F ) +
 385                   10675 *sindeg(4 * $D +         -1 * $Mp          ) +
 386                   10034 *sindeg(                  3 * $Mp          ) +
 387                    8548 *sindeg(4 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F ) +
 388                   -7888 *sindeg(2 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 389                   -6766 *sindeg(2 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 390                   -5163 *sindeg(1 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F ) +
 391                    4987 *sindeg(1 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 392                    4036 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 393                    3994 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp + 0 * $F ) +
 394                    3861 *sindeg(4 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F ) +
 395                    3665 *sindeg(2 * $D + 0 * $M - 3 * $Mp + 0 * $F ) +
 396                   -2689 *sindeg(0 * $D + 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 397                   -2602 *sindeg(2 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp + 2 * $F ) +
 398                    2390 *sindeg(2 * $D - 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 399                   -2348 *sindeg(1 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F ) +
 400                    2236 *sindeg(2 * $D - 2 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 401                   -2120 *sindeg(0 * $D + 1 * $M + 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 402                   -2069 *sindeg(0 * $D + 2 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 403                    2048 *sindeg(2 * $D - 2 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 404                   -1773 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp - 2 * $F ) +
 405                   -1595 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp + 2 * $F ) +
 406                    1215 *sindeg(4 * $D - 1 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 407                   -1110 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp + 2 * $F ) +
 408                    -892 *sindeg(3 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F ) +
 409                    -810 *sindeg(2 * $D + 1 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 410                     759 *sindeg(4 * $D - 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 411                    -713 *sindeg(0 * $D + 2 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 412                    -700 *sindeg(2 * $D + 2 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 413                     691 *sindeg(2 * $D + 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 414                     596 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 0 * $Mp - 2 * $F )*$E +
 415                     549 *sindeg(4 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F ) +
 416                     537 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 4 * $Mp + 0 * $F ) +
 417                     520 *sindeg(4 * $D - 1 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 418                    -487 *sindeg(1 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F ) +
 419                    -399 *sindeg(2 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp - 2 * $F )*$E +
 420                    -381 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp - 2 * $F ) +
 421                     351 *sindeg(1 * $D + 1 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 422                    -340 *sindeg(3 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F ) +
 423                     330 *sindeg(4 * $D + 0 * $M - 3 * $Mp + 0 * $F ) +
 424                     327 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 425                    -323 *sindeg(0 * $D + 2 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 426                     299 *sindeg(1 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 427                     294 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 3 * $Mp + 0 * $F ) +
 428                    3958 *sindeg($A1) + 1962*sindeg($Lp - $F) + 318*sindeg($A2);
 429
 430         my $Sr=-20905355 *cosdeg(                   1 * $Mp          ) +
 431                 -3699111 *cosdeg(2 * $D +          -1 * $Mp          ) +
 432                 -2955968 *cosdeg(2 * $D                              ) +
 433                  -569925 *cosdeg(                   2 * $Mp          ) +
 434                    48888 *cosdeg(         1 * $M                     )*$E +
 435                    -3149 *cosdeg(                             2 * $F ) +
 436                   246158 *cosdeg(2 * $D +          -2 * $Mp           ) +
 437                  -152138 *cosdeg(2 * $D - 1 * $M   -1 * $Mp           )*$E +
 438                  -170733 *cosdeg(2 * $D +           1 * $Mp           ) +
 439                  -204586 *cosdeg(2 * $D - 1 * $M                      )*$E +
 440                  -129620 *cosdeg(       + 1 * $M   -1 * $Mp           )*$E +
 441                   108743 *cosdeg(1 * $D                              ) +
 442                   104755 *cosdeg(       + 1 * $M  + 1 * $Mp           )*$E +
 443                   10321 *cosdeg(2 * $D +                     -2 * $F ) +
 444                   79661 *cosdeg(                   1 * $Mp -  2 * $F ) +
 445                  -34782 *cosdeg(4 * $D +          -1 * $Mp           ) +
 446                  -23210 *cosdeg(                   3 * $Mp           ) +
 447                  -21636 *cosdeg(4 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F ) +
 448                   24208 *cosdeg(2 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 449                   30824 *cosdeg(2 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 450                   -8379 *cosdeg(1 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F ) +
 451                  -16675 *cosdeg(1 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 452                  -12831 *cosdeg(2 * $D - 1 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 453                  -10445 *cosdeg(2 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp + 0 * $F ) +
 454                  -11650 *cosdeg(4 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F ) +
 455                   14403 *cosdeg(2 * $D + 0 * $M - 3 * $Mp + 0 * $F ) +
 456                   -7003 *cosdeg(0 * $D + 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 457                   10056 *cosdeg(2 * $D - 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 458                    6322 *cosdeg(1 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F ) +
 459                   -9884 *cosdeg(2 * $D - 2 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 460                    5751 *cosdeg(0 * $D + 1 * $M + 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 461                   -4950 *cosdeg(2 * $D - 2 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 462                    4130 *cosdeg(2 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp - 2 * $F )+
 463                   -3958 *cosdeg(4 * $D - 1 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 464                    3258 *cosdeg(3 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )+
 465                    2616 *cosdeg(2 * $D + 1 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 466                   -1897 *cosdeg(4 * $D - 1 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 467                   -2117 *cosdeg(0 * $D + 2 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 468                    2354 *cosdeg(2 * $D + 2 * $M - 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 469                   -1423 *cosdeg(4 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )+
 470                   -1117 *cosdeg(0 * $D + 0 * $M + 4 * $Mp + 0 * $F )+
 471                   -1571 *cosdeg(4 * $D - 1 * $M + 0 * $Mp + 0 * $F )*$E +
 472                   -1739 *cosdeg(1 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 0 * $F )+
 473                   -4421 *cosdeg(0 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp - 2 * $F )+
 474                    1165 *cosdeg(0 * $D + 2 * $M + 1 * $Mp + 0 * $F )*$E*$E +
 475                    8752 *cosdeg(2 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp - 2 * $F );
 476
 477         my $Sb=  5128122 *sindeg(                            1 * $F  ) +
 478                   280602 *sindeg(                  1 * $Mp + 1 * $F  ) +
 479                   277693 *sindeg(                  1 * $Mp - 1 * $F  ) +
 480                   173237 *sindeg(2 * $D                    - 1 * $F  ) +
 481                    55413 *sindeg(2 * $D           -1 * $Mp + 1 * $F  ) +
 482                    46271 *sindeg(2 * $D +         -1 * $Mp - 1 * $F  ) +
 483                    32573 *sindeg(2 * $D +                    1 * $F  ) +
 484                    17198 *sindeg(                  2 * $Mp + 1 * $F  )+
 485                     9266 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp - 1 * $F ) +
 486                     8822 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp - 1 * $F ) +
 487                     8216 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 488                     4324 *sindeg(2 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp - 1 * $F ) +
 489                     4200 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 1 * $F ) +
 490                    -3359 *sindeg(2 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 491                     2463 *sindeg(2 * $D - 1 * $M - 1 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 492                     2211 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 493                     2065 *sindeg(2 * $D - 1 * $M - 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 494                    -1870 *sindeg(0 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 495                     1828 *sindeg(4 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp - 1 * $F ) +
 496                    -1794 *sindeg(0 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 497                    -1749 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp + 3 * $F ) +
 498                    -1565 *sindeg(0 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 499                    -1491 *sindeg(1 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F ) +
 500                    -1475 *sindeg(0 * $D + 1 * $M + 1 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 501                    -1410 *sindeg(0 * $D + 1 * $M + 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 502                    -1344 *sindeg(0 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 503                    -1335 *sindeg(1 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F ) +
 504                     1107 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 3 * $Mp + 1 * $F ) +
 505                     1021 *sindeg(4 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F ) +
 506                      833 *sindeg(4 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp + 1 * $F ) +
 507                      777 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp - 3 * $F ) +
 508                      671 *sindeg(4 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 1 * $F ) +
 509                      607 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp - 3 * $F ) +
 510                      596 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp - 1 * $F ) +
 511                      491 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 512                     -451 *sindeg(2 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp + 1 * $F ) +
 513                      439 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 3 * $Mp - 1 * $F ) +
 514                      422 *sindeg(2 * $D + 0 * $M + 2 * $Mp + 1 * $F ) +
 515                      421 *sindeg(2 * $D + 0 * $M - 3 * $Mp - 1 * $F ) +
 516                     -366 *sindeg(2 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 517                     -351 *sindeg(2 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 518                      331 *sindeg(4 * $D + 0 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F ) +
 519                      315 *sindeg(2 * $D - 1 * $M + 1 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 520                      302 *sindeg(2 * $D - 2 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F )*$E*$E +
 521                     -283 *sindeg(0 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 3 * $F ) +
 522                     -229 *sindeg(2 * $D + 1 * $M + 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 523                      223 *sindeg(1 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 524                      223 *sindeg(1 * $D + 1 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 525                     -220 *sindeg(0 * $D + 1 * $M - 2 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 526                     -220 *sindeg(2 * $D + 1 * $M - 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 527                     -185 *sindeg(1 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp + 1 * $F ) +
 528                      181 *sindeg(2 * $D - 1 * $M - 2 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 529                     -177 *sindeg(0 * $D + 1 * $M + 2 * $Mp + 1 * $F )*$E +
 530                      176 *sindeg(4 * $D + 0 * $M - 2 * $Mp - 1 * $F ) +
 531                      166 *sindeg(4 * $D - 1 * $M - 1 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 532                     -164 *sindeg(1 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp - 1 * $F ) +
 533                      132 *sindeg(4 * $D + 0 * $M + 1 * $Mp - 1 * $F ) +
 534                     -119 *sindeg(1 * $D + 0 * $M - 1 * $Mp - 1 * $F ) +
 535                      115 *sindeg(4 * $D - 1 * $M + 0 * $Mp - 1 * $F )*$E +
 536                      107 *sindeg(2 * $D - 2 * $M + 0 * $Mp + 1 * $F )*$E*$E
 537                    -2235 *sindeg($Lp) + 382*sindeg($A3) +
 538                      175 *sindeg($A1-$F) + 175*sindeg($A1+$F) +
 539                      127 *sindeg($Lp-$Mp) - 115*sindeg($Lp+$Mp);
 540
 541         my $lambda=$Lp+$Sl/1000000.;
 542
 543         my $beta=$Sb/1000000.;
 544
 545         my $distance=385000.56 + $Sr/1000.;
 546
 547         my $epsilon = 23+26./60.+21.448/(60.*60.);
 548
 549         my $alpha=atan2(cosdeg($epsilon)*sindeg($lambda)-tandeg($beta)*sindeg($epsilon),cosdeg($lambda))*$r2d;
 550         $alpha = reduce_angle_to_360($alpha);
 551
 552         my $delta=asin(cosdeg($beta)*sindeg($epsilon)*sindeg($lambda)+sindeg($beta)*cosdeg($epsilon))*$r2d;
 553         $delta = reduce_angle_to_360($delta);
 554
 555 # $phase will be the "moon phase angle" from p. 346 of Meeus' book...
 556         my $phase=180.0 - $D - 6.289 *sindeg($Mp)
 557                                 + 2.100 *sindeg($M)
 558                                 - 1.274 *sindeg(2.*$D - $Mp)
 559                                 - 0.658 *sindeg(2.*$D)
 560                                 - 0.214 *sindeg(2.*$Mp)
 561                                 - 0.110 *sindeg($D);
 562
 563 # $illum_frac is the fraction of the disk that is illuminated, and will be
 564 # zero at new moon and 1.0 at full moon.
 565
 566         my $illum_frac = (1.0 + cosdeg( $phase ))/2.;
 567
 568         return ($alpha,$delta,$distance,$illum_frac);
 569 }
 570
 571 sub get_sun_alpha_delta
 572 {
 573 #
 574 # Calculate Sun's right ascension and declination
 575 #
 576         my $tt = shift;
 577
 578         my $L0 = 280.46646+36000.76983*$tt+0.0003032*($tt^2);
 579         $L0=reduce_angle_to_360($L0);
 580
 581         my $M = 357.52911 + 35999.05029*$tt-0.0001537*($tt^2);
 582         $M=reduce_angle_to_360($M);
 583
 584         my $C = (1.914602 - 0.004817*$tt-0.000014*($tt^2))*sindeg($M) +
 585                 (0.019993 - 0.000101*$tt)*sindeg(2*$M) +
 586                 0.000289*sindeg(3*$M);
 587
 588         my $OMEGA = 125.04 - 1934.136*$tt;
 589
 590         my $lambda=$L0+$C-0.00569-0.00478*sindeg($OMEGA);
 591
 592         my $epsilon = 23+26./60.+21.448/(60.*60.);
 593
 594         my $alpha=atan2(cosdeg($epsilon)*sindeg($lambda),cosdeg($lambda))*$r2d;
 595         $alpha = reduce_angle_to_360($alpha);
 596
 597         my $delta=asin(sin($epsilon*$d2r)*sin($lambda*$d2r))*$r2d;
 598         $delta = reduce_angle_to_360($delta);
 599
 600         return ($alpha,$delta);
 601 }
 602 sub get_satellite_pos
 603 {
 604 #
 605 # This code was translated more-or-less directly from the Pascal
 606 # routines contained in a report compiled by TS Kelso and based on:
 607 # Spacetrack Report No. 3
 608 # "Models for Propagation of NORAD Element Sets"
 609 # Felix R. Hoots, Ronald L Roehrich
 610 # December 1980
 611 #
 612 # See TS Kelso's web site for more details...
 613 # Only the SGP propagation model is implemented.
 614 #
 615 # Steve Franke, K9AN.   9 Dec 1999.
 616
 617 #
 618 #NOAA 15
 619 #1 25338U 98030A   99341.00000000 +.00000376 +00000-0 +18612-3 0 05978
 620 #2 25338 098.6601 008.2003 0011401 112.4684 042.5140 14.23047277081382
 621 #TDRS 5
 622 #1 21639U 91054B   99341.34471854  .00000095  00000-0  10000-3 0  4928
 623 #2 21639   1.5957  88.4884 0003028 161.6582 135.4323  1.00277774 30562
 624 #OSCAR 16 (PACSAT)
 625 #1 20439U 90005D   99341.14501399 +.00000343 +00000-0 +14841-3 0 02859
 626 #2 20439 098.4690 055.0032 0012163 066.4615 293.7842 14.30320285515297
 627 #
 628 #Temporary keps database...
 629 #
 630         my $jtime = shift;
 631         my $lat = shift;
 632         my $lon = shift;
 633         my $alt = shift;
 634         my $satname = shift;
 635         my $sat_ref = $keps{$satname};
 636 #printf("$jtime $lat $lon $alt Satellite name = $satname\n");
 637
 638         my $qo=120;
 639         my $so=78;
 640         my $xj2=1.082616e-3;
 641         my $xj3=-.253881e-5;
 642         my $xj4=-1.65597e-6;
 643         my $xke=.743669161e-1;
 644         my $xkmper=6378.135;
 645         my $xmnpda=1440.;
 646         my $ae=1.;
 647         my $ck2=.5*$xj2*$ae**2;
 648         my $ck4=-.375*$xj4*$ae**4;
 649         my $qoms2t=(($qo-$so)*$ae/$xkmper)**4;
 650         my $s=$ae*(1+$so/$xkmper);
 651
 652         my $epoch = $sat_ref ->{epoch};
 653 #printf("epoch = %10.2f\n",$epoch);
 654         my $jt_epoch=Julian_Date_of_Epoch($epoch);
 655 #printf("JT for epoch = %17.12f\n",$jt_epoch);
 656         my $tsince=($jtime-$jt_epoch)*24*60;
 657 #printf("tsince (min) = %17.12f\n",$tsince);
 658
 659         my $mm1 = $sat_ref ->{mm1};
 660         my $mm2 = $sat_ref ->{mm2};
 661         my $bstar=$sat_ref ->{bstar};             # drag term for sgp4 model
 662         my $inclination=$sat_ref->{inclination};  # inclination in degrees
 663         my $raan=$sat_ref->{raan};                # right ascension of ascending node in degs
 664         my $eccentricity=$sat_ref ->{eccentricity};  # eccentricity - dimensionless
 665         my $omegao=$sat_ref ->{argperigee};          # argument of perigee in degs
 666         my $xmo=$sat_ref ->{meananomaly};            # mean anomaly in degrees
 667         my $xno=$sat_ref ->{meanmotion};             # mean motion in revs per day
 668
 669 #printf("%10.6f %10.6f %10.6f %10.6f %10.6f %10.6f %10.6f %10.6f %10.6f\n",
 670 #$mm1,$mm2,$bstar,$inclination,$raan,$eccentricity,$omegao,$xmo,$xno);
 671         $raan=$raan*$d2r;
 672         $omegao=$omegao*$d2r;
 673         $xmo=$xmo*$d2r;
 674         $inclination=$inclination*$d2r;
 675         my $temp=2*$pi/$xmnpda/$xmnpda;
 676         $xno=$xno*$temp*$xmnpda;
 677         $mm1=$mm1*$temp;
 678         $mm2=$mm2*$temp/$xmnpda;
 679
 680         my $c1=$ck2*1.5;
 681         my $c2=$ck2/4.0;
 682         my $c3=$ck2/2.0;
 683         my $c4=$xj3*$ae**3/(4*$ck2);
 684         my $cosio=cos($inclination);
 685         my $sinio=sin($inclination);
 686         my $a1=($xke/$xno)**(2./3.);
 687         my $d1=$c1/$a1/$a1*(3*$cosio*$cosio-1)/(1-$eccentricity*$eccentricity)**1.5;
 688         my $ao=$a1*(1-1./3.*$d1-$d1*$d1-134./81.*$d1*$d1*$d1);
 689         my $po=$ao*(1-$eccentricity*$eccentricity);
 690         $qo=$ao*(1-$eccentricity);
 691         my $xlo=$xmo+$omegao+$raan;
 692         my $d10=$c3*$sinio*$sinio;
 693         my $d20=$c2*(7.*$cosio*$cosio-1);
 694         my $d30=$c1*$cosio;
 695         my $d40=$d30*$sinio;
 696         my $po2no=$xno/($po*$po);
 697         my $omgdt=$c1*$po2no*(5.*$cosio*$cosio-1);
 698         my $xnodot=-2.*$d30*$po2no;
 699         my $c5=0.5*$c4*$sinio*(3+5*$cosio)/(1+$cosio);
 700         my $c6=$c4*$sinio;
 701
 702         my $a=$xno+(2*$mm1+3*$mm2*$tsince)*$tsince;
 703         $a=$ao*($xno/$a)**(2./3.);
 704         my $e=1e-6;
 705         $e =1-$qo/$a if ($a > $qo);
 706         my $p=$a*(1-$e*$e);
 707         my $xnodes=$raan+$xnodot*$tsince;
 708         my $omgas=$omegao+$omgdt*$tsince;
 709         my $xls=mod2p($xlo+($xno+$omgdt+$xnodot+($mm1+$mm2*$tsince)*$tsince)*$tsince);
 710
 711         my $axnsl=$e*cos($omgas);
 712         my $aynsl=$e*sin($omgas)-$c6/$p;
 713         my $xl=mod2p($xls-$c5/$p*$axnsl);
 714
 715         my $u=mod2p($xl-$xnodes);
 716         my $item3;
 717         my $eo1=$u;
 718         my $tem5=1;
 719         my $coseo1=0;
 720         my $sineo1=0;
 721         for ($item3=0; abs($tem5) >= 1e-6 && $item3 < 10; $item3++ )
 722         {
 723                 $sineo1=sin($eo1);
 724                 $coseo1=cos($eo1);
 725                 $tem5=1-$coseo1*$axnsl-$sineo1*$aynsl;
 726                 $tem5=($u-$aynsl*$coseo1+$axnsl*$sineo1-$eo1)/$tem5;
 727                 my $tem2=abs($tem5);
 728                 $tem5=$tem2/$tem5 if ($tem2 > 1);
 729                 $eo1=$eo1+$tem5;
 730         }
 731
 732         $sineo1=sin($eo1);
 733         $coseo1=cos($eo1);
 734         my $ecose=$axnsl*$coseo1+$aynsl*$sineo1;
 735         my $esine=$axnsl*$sineo1-$aynsl*$coseo1;
 736         my $el2=$axnsl*$axnsl+$aynsl*$aynsl;
 737         my $pl=$a*(1-$el2);
 738         my $pl2=$pl*$pl;
 739         my $r=$a*(1-$ecose);
 740         my $rdot=$xke*sqrt($a)/$r*$esine;
 741         my $rvdot=$xke*sqrt($pl)/$r;
 742         $temp=$esine/(1+sqrt(1-$el2));
 743         my $sinu=$a/$r*($sineo1-$aynsl-$axnsl*$temp);
 744         my $cosu=$a/$r*($coseo1-$axnsl+$aynsl*$temp);
 745         my $su=atan2($sinu,$cosu);
 746
 747         my $sin2u=($cosu+$cosu)*$sinu;
 748         my $cos2u=1-2*$sinu*$sinu;
 749         my $rk=$r+$d10/$pl*$cos2u;
 750         my $uk=$su-$d20/$pl2*$sin2u;
 751         my $xnodek=$xnodes+$d30*$sin2u/$pl2;
 752         my $xinck=$inclination+$d40/$pl2*$cos2u;
 753
 754         my $sinuk=sin($uk);
 755         my $cosuk=cos($uk);
 756         my $sinnok=sin($xnodek);
 757         my $cosnok=cos($xnodek);
 758         my $sinik=sin($xinck);
 759         my $cosik=cos($xinck);
 760         my $xmx=-$sinnok*$cosik;
 761         my $xmy=$cosnok*$cosik;
 762         my $ux=$xmx*$sinuk+$cosnok*$cosuk;
 763         my $uy=$xmy*$sinuk+$sinnok*$cosuk;
 764         my $uz=$sinik*$sinuk;
 765         my $vx=$xmx*$cosuk-$cosnok*$sinuk;
 766         my $vy=$xmy*$cosuk-$sinnok*$sinuk;
 767         my $vz=$sinik*$cosuk;
 768
 769         my $x=$rk*$ux*$xkmper/$ae;
 770         my $y=$rk*$uy*$xkmper/$ae;
 771         my $z=$rk*$uz*$xkmper/$ae;
 772         my $xdot=$rdot*$ux;
 773         my $ydot=$rdot*$uy;
 774         my $zdot=$rdot*$uz;
 775         $xdot=($rvdot*$vx+$xdot)*$xkmper/$ae*$xmnpda/86400;
 776         $ydot=($rvdot*$vy+$ydot)*$xkmper/$ae*$xmnpda/86400;
 777         $zdot=($rvdot*$vz+$zdot)*$xkmper/$ae*$xmnpda/86400;
 778 #printf("x=%17.6f y=%17.6f z=%17.6f \n",$x,$y,$z);
 779 #printf("xdot=%17.6f ydot=%17.6f zdot=%17.6f \n",$xdot,$ydot,$zdot);
 780         my ($sat_lat,$sat_lon,$sat_alt,$sat_theta)=Calculate_LatLonAlt($x,$y,$z,$jtime);
 781         my ($az, $el, $distance) = Calculate_Obs($x,$y,$z,$sat_theta,$xdot,$ydot,$zdot,$jtime,$lat,$lon,$alt);
 782         return ($sat_lat,$sat_lon,$sat_alt,$az,$el,$distance);
 783 }
 784
 785 sub Calculate_LatLonAlt
 786 {
 787 #
 788 # convert from ECI coordinates to latitude, longitude and altitude.
 789 #
 790         my $x=shift;
 791         my $y=shift;
 792         my $z=shift;
 793         my $time=shift;
 794
 795         my $theta=atan2($y,$x);
 796         my $lon=mod2p($theta-ThetaG_JD($time));
 797         my $range=sqrt($x**2+$y**2);
 798         my $f=1/298.26;      # earth flattening constant
 799         my $e2=$f*(2-$f);
 800         my $xkmper=6378.135;
 801         my $lat=atan2($z,$range);
 802         my ($phi,$c);
 803         do
 804         {
 805                 $phi=$lat;
 806                 $c=1/sqrt(1-$e2*sin($phi)**2);
 807                 $lat=atan2($z+$xkmper*$c*$e2*sin($phi),$range);
 808         } until abs($lat-$phi) < 1e-10;
 809         my $alt=$range/cos($lat)-$xkmper*$c;
 810         return ($lat,$lon,$alt,$theta); # radians and kilometers
 811
 812 }
 813
 814 sub Calculate_User_PosVel
 815 {
 816 # change from lat/lon/alt/time coordinates to earth centered inertial (ECI)
 817 # position and local hour angle.
 818         my $lat=shift;
 819         my $lon=shift;
 820         my $alt=shift;
 821         my $time=shift;
 822         my $theta=mod2p(ThetaG_JD($time)+$lon);
 823         my $omega_E=1.00273790934; # earth rotations per sidereal day
 824         my $secday=86400;
 825         my $mfactor=2*$pi*$omega_E/$secday;
 826         my $f=1/298.26;      # earth flattening constant
 827         my $xkmper=6378.135;
 828         my $c=1/sqrt(1+$f*($f-2)*sin($lat)**2);
 829         my $s=(1-$f)*(1-$f)*$c;
 830         my $achcp=($xkmper*$c+$alt)*cos($lat);
 831         my $x_user=$achcp*cos($theta);
 832         my $y_user=$achcp*sin($theta);
 833         my $z_user=($xkmper*$s+$alt)*sin($lat);
 834         my $xdot_user=-$mfactor*$y_user;
 835         my $ydot_user=$mfactor*$x_user;
 836         my $zdot_user=0;
 837         return ($x_user,$y_user,$z_user,$xdot_user,$ydot_user,$zdot_user,$theta);
 838 }
 839 sub Calculate_Obs
 840 {
 841 # calculate the azimuth/el of an object as viewed from observers position
 842 # with object position given in ECI coordinates and observer in lat/long/alt.
 843 #
 844 # inputs:       object ECI position vector (km)
 845 #               object velocity vector (km/s)
 846 #               julian time
 847 #               observer lat,lon,altitude (km)
 848         my $x=shift;
 849         my $y=shift;
 850         my $z=shift;
 851         my $theta_s=shift;
 852         my $xdot=shift;
 853         my $ydot=shift;
 854         my $zdot=shift;
 855         my $time=shift;
 856         my $lat=shift;
 857         my $lon=shift;
 858         my $alt=shift;
 859
 860         my ($x_o,$y_o,$z_o,$xdot_o,$ydot_o,$zdot_o,$theta)=
 861                 Calculate_User_PosVel($lat,$lon,$alt,$time);
 862         my $xx=$x-$x_o;
 863         my $yy=$y-$y_o;
 864         my $zz=$z-$z_o;
 865         my $xxdot=$xdot-$xdot_o;
 866         my $yydot=$ydot-$ydot_o;
 867         my $zzdot=$zdot-$zdot_o;
 868
 869         my $sin_lat=sin($lat);
 870         my $cos_lat=cos($lat);
 871         my $sin_theta=sin($theta);
 872         my $cos_theta=cos($theta);
 873
 874         my $top_s=$sin_lat*$cos_theta*$xx
 875                 + $sin_lat*$sin_theta*$yy
 876                 - $cos_lat*$zz;
 877
 878         my $top_e=-$sin_theta*$xx
 879                 + $cos_theta*$yy;
 880
 881         my $top_z=$cos_lat*$cos_theta*$xx
 882                 + $cos_lat*$sin_theta*$yy
 883                 + $sin_lat*$zz;
 884
 885         my $az=atan(-$top_e/$top_s);
 886         $az=$az+$pi if ( $top_s > 0 );
 887         $az=$az+2*$pi if ( $az < 0 );
 888
 889         my $range=sqrt($xx*$xx+$yy*$yy+$zz*$zz);
 890         my $el=asin($top_z/$range);
 891         return ($az, $el, $range);
 892 }
 893
 894 sub Calendar_date_and_time_from_JD
 895 {
 896         my ($jd,$z,$frac,$alpha,$a,$b,$c,$d,$e,$dom,$yr,$mon,$day,$hr,$min);
 897         $jd=shift;
 898         $jd=$jd+0.5;
 899         $z=int($jd);
 900         $frac=$jd-$z;
 901         $alpha = int( ($z-1867216.5)/36524.25 );
 902         $a=$z + 1 + $alpha - int($alpha/4);
 903         $a=$z if( $z < 2299161 );
 904         $b=$a+1524;
 905         $c=int(($b-122.1)/365.25);
 906         $d=int(365.25*$c);
 907         $e=int(($b-$d)/30.6001);
 908         $dom=$b-$d-int(30.6001*$e)+$frac;
 909         $day=int($dom);
 910         $mon=$e-1 if( $e < 14 );
 911         $mon=$e-13 if( $e == 14 || $e == 15 );
 912         $yr = $c-4716 if( $mon > 2 );
 913         $yr = $c-4715 if( $mon == 1 || $mon == 2 );
 914         $hr = int($frac*24);
 915         $min= int(($frac*24 - $hr)*60+0.5);
 916         if ($min == 60) {   # this may well prove inadequate DJK
 917                 $hr += 1;
 918                 $min = 0;
 919         }
 920         return ($yr,$mon,$day,$hr,$min);
 921 }
 922
 923
 924