1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
<?
header 
("Content-type: image/gif" ); 

// Run the elements math and output to a gif file
//
//  ------------------------------  Constants   ---------------------------------------  //
define ("earth_grav_const" ,     3.986e5);       // Earth's Graviational Const. (Km^3/s^2)   
define ("eg_4pi"           10096.66709265246); // Earth's Graviational Const. / 4*pi^2     
define ("sideral_day_sec"  86164.0984);        // One Earth Rotation in seconds              
define ("equatorial_radius",  6378.137);         // WGS-84                                     
define ("flattening"       ,   298.257223563);   // 1/flattening per WGS-84                    
define ("ghaa_deg"         ,    99.4033);        //  The angle between the Greenwich meridian  
define ("date_of_GHAA"     "1/1/1990 00:00");  //   and 'Aries' at this date in Degrees
define ("Tropical_year"    ,   365.242197);      // Tropical Year in days                      
define ("c"                ,     2.99792458e5);  // spped of light in Km/s                     

// The amount the earth rotates during the 3 minutes and 5.59 seconds                          
// difference between the 24 hrs (Solar) day and the sideral day                               
$extra_earth_rot_per_day = (M_PI) / Tropical_year;  
// The total earth rotation in one Solar Day = 1 sideral day + the above figure                
$earth_rot_rad_sec = ($extra_earth_rot_per_day + (M_PI))/86400;  // Earth Rotation Rate (radians/sec)

// The Data from the form is needed earlier since the time array will be inside the main loop  

 
$observer_site $_GET ['loc_name'];
 
$observer_lat  $_GET ['loc_lat'];
 
$observer_long $_GET ['loc_lon'];
 
$observer_alt  $_GET ['loc_alt'];
 
$observer_alt  $observer_alt/1000;
 
$observer_lat_sign   $_GET ['lat_menu'];
 
$observer_long_sign  $_GET ['lon_menu'];
 if (
$observer_lat_sign  == South$observer_lat  = -$observer_lat;
 if (
$observer_long_sign == West $observer_long = -$observer_long;
 
$range_units   $_GET ['range_units'];
 
$symbol_rate   $_GET ['sym_rate'];
   
 
$no_steps      $_GET ['steps'];
 
$interval        $_GET ['interval'];
 
$time_unit     $_GET ['time_units'];
 
$sec_per_step    $interval $time_unit;
 
$no_steps      $no_steps 1// 2010.03.23 -  we're plotting segments, we need n+1 points for n segments
 
// Observer's UNIT vector In Geocentric Equatorial Coordinates                          
// These are NOT Inertial coordinates, they are referenced to Greenwich                 
 
$obs_lat_rad  deg2rad($observer_lat);
 
$obs_long_rad deg2rad($observer_long);
 
 
$observer_up_x   =  cos($obs_lat_rad) * cos($obs_long_rad);
 
$observer_up_y   =  cos($obs_lat_rad) * sin($obs_long_rad);
 
$observer_up_z   =  sin($obs_lat_rad);
 
$observer_east_x = -sin($obs_long_rad);
 
$observer_east_y =  cos($obs_long_rad); 
 
$observer_north_x= -sin($obs_lat_rad) * cos($obs_long_rad);
 
$observer_north_y= -sin($obs_lat_rad) * sin($obs_long_rad);
 
$observer_north_z=  cos($obs_lat_rad);
 
//Observer's XYZ coordinates on the surface of the earth.
$polar_radius equatorial_radius * (- (1/flattening));
$rx = ( pow(equatorial_radius,2) / sqrt( (pow(equatorial_radius,2) * pow(cos($obs_lat_rad),2) + (pow($polar_radius,2) * pow(sin($obs_lat_rad ),2))))) + $observer_alt;
$rz = ( pow($polar_radius,2)      / sqrt( (pow(equatorial_radius,2) * pow(cos($obs_lat_rad),2) + (pow($polar_radius,2) * pow(sin($obs_lat_rad ),2))))) + $observer_alt;
$observer_x $observer_up_x $rx;
$observer_y $observer_up_y $rx;
$observer_z $observer_up_z $rz;

$sat_no   $_GET ['sat_list'];
$slist $_GET ['list'];
//$sat_no = $sat_no+1;

if ($slist == 1$tle_data fopen('geo.txt',"r"); 
if (
$slist == 3$tle_data fopen('stations.txt',"r");
if (
$slist == 2$tle_data fopen('visual.txt'  ,"r"); 


// $tle_data = fopen ('geo.txt',"r");  // 2010.3.22 - Hosting disbaled access to off-site files, TLE file now hardcoded to 'geo.txt'   

if (!tle_datanofile($tle_url); if (!tle_data) return;

$no_of_sat=0;

 while ((!
feof ($tle_data)) and ($tle_data)) 
  {   
    
$buffer1a fgets($tle_data128);
    
$buffer2a fgets($tle_data128);
    
$buffer3a fgets($tle_data128);
    
$raw_sat_ele[$no_of_sat] = array  ('Name' => $buffer1a
                                      
'line1' => $buffer2a
                                      
'line2' => $buffer3a);  
    
$no_of_sat++;
 }

$tle_data array_sort ($raw_sat_ele'Name');
 
    
$name  $tle_data[$sat_no]['Name'];
    
$line1 $tle_data[$sat_no]['line1'];
    
$line2 $tle_data[$sat_no]['line2'];


    
$sat_name         substr ($name,   024 );
    
$sat_cata         substr ($line1,  2,  ); 
    
$sat_launch_year  substr ($line1,  9,  );
    
$sat_launch_no    substr ($line111,  );
    
$sat_payload_no   substr ($line114,  );
    
$epoch_year       substr ($line118,  );
    
$epoch_sider_day  substr ($line120,  );
    
$epoch_sider_time substr ($line123,  );
    
$sat_inclination  substr ($line2,  8,  );
    
$sat_ra_asc_node  substr ($line217,  ); 
    
$sat_eccentricity substr ($line226,  );
    
$sat_arg_perigee  substr ($line234,  );
    
$sat_mean_anomaly substr ($line243,  );
    
$sat_mean_motion  substr ($line25211 );
    
$sat_rev_at_epoch substr ($line263,  );
    
    
    
// --------------------- resolve for given satellite number of steps  -----------//

$max_az 0$min_az 360;            // used for calculating min and max 
$max_el 0$min_el 90;             //for the graph's scale

for ($step=0$step<$no_steps$step++) //-------------------------------------- //
{
 
 
// Initializing the Current Date Array                                                         

$curr_date_array getdate(time() + ($step $sec_per_step));
$curr_year $curr_date_array ['year'];    
$curr_day  $curr_date_array ['yday'] + 1;             // php counts days from 0, TLE epoch counts from 1
$curr_sec  =($curr_date_array ['hours'] * 3600) + 
            (
$curr_date_array ['minutes'] * 60) + 
             
$curr_date_array ['seconds'];         // - 3600;      // Misterious One Hour shift (20.10.03 - 26.10.03) Possible DST bug 
$curr_time_unix $curr_date_array [0];
$curr_frac_day  $curr_sec 86400;                    // This is how the sideral time appears in the TLEs, fraction of solar day
// Bringing the RA in sync with the current time.
// Seconds since reference GHAA was specified
$delta_ghaa_sec $curr_time_unix - (strtotime (date_of_GHAA));    // time is in sedconds since 1.1.70 (UNIX time)

// The current Angle to Aries from the Greenwich meridian. This is the X axis of the Geocentric Inetial coordinates
$current_ghaa_rad deg2rad(ghaa_deg) + ($delta_ghaa_sec $earth_rot_rad_sec);
$cos_ghaa cos(-$current_ghaa_rad);
$sin_ghaa sin(-$current_ghaa_rad);


// Calculating elapsed time since epoch                                           
$ep_yr $epoch_year;
 if (
$ep_yr>60$ep_yr $ep_yr 1900;
 if (
$ep_yr<60$ep_yr $ep_yr 2000;
$ep_dy $epoch_sider_day;
$ep_tm $epoch_sider_time;
$ep_tm_sec $ep_tm 86400;

$ep_unix_y getdatemktime (00011$ep_yr) );                  // Used to calcluate time since epoch taking  
$ep_unix_s $ep_unix_y[0] + (($ep_dy $ep_tm) * 86400);                // into account leap years

$delta_sec $curr_time_unix $ep_unix_s;
$delta_frac_yr $delta_sec / (86400 Tropical_year);

// Calculating Axes of the elliptic orbit                                                                              
 
$mean_motion     $sat_mean_motion;                        // Mean Motion in the TLE is given in Revolution / Day 
 
$seconds_pre_rev $mean_motion sideral_day_sec;          // Number of seconds per revolution                    
 
$eccentricity    $sat_eccentricity;
 
$eccentricity    $eccentricity/1e7;                       // Eccentricity in the TLEs assumes decimal point  
 
$semi_major_axis pow((eg_4pi*pow($seconds_pre_rev2)),(1/3));
 
$semi_minor_axis $semi_major_axis sqrt(1-pow($eccentricity,2));

// Find the 'Eccentric Anomaly' by iterating (Newton's Method)                                                          
// Mean Anomaly = Ecc Anomaly - (Eccentricity * Sin (Ecc Anomaly))                                                      
$mean_mot_rad_sec = ($mean_motion M_PI) /  86400;      // Mean Motion in RAD / sec                  
$mean_anomaly_deg =  $sat_mean_anomaly;                      // Mean Anomaly in the TLE is given in Degrees 
$mean_anomaly_rad deg2rad($mean_anomaly_deg);
$rads_since_epoch = ($mean_mot_rad_sec $delta_sec) + $mean_anomaly_rad// (Mean Motion * Elapsed time) + Mean Anomaly
$frac_rev $rads_since_epoch - (M_PI * ( floor$rads_since_epoch / (M_PI) ) )); 

// Do the iterations with this initisl value                                                                            
$ecc_an $frac_rev;                                                
do

  
$cos_ea cos ($ecc_an);
  
$sin_ea sin ($ecc_an);
  
$denom  - ($cos_ea $eccentricity);
  
$iter = ( $ecc_an - ( $eccentricity $sin_ea) - $rads_since_epoch ) / $denom;
  
$ecc_an $ecc_an $iter;
 } while (
abs($iter) > 0.0000025);

$sat_range $semi_major_axis $denom;       // Satellite range from the CENTER of the earth    

// Calculating Satellite position vector on the Orbital Plane                                                           
$sat_orb_plane_X $semi_major_axis * ($cos_ea $eccentricity);
$sat_orb_plane_Y $semi_minor_axis *  $sin_ea;

// Partial Rotation Matrix to transform from the Orbital Plane to Inertial (Celestial) Coordinates                      
$incl  $sat_inclination;
$argpg $sat_arg_perigee;
$raan  $sat_ra_asc_node;
$cos_arg_per cos (deg2rad($argpg)); 
$sin_arg_per sin (deg2rad($argpg));
$cos_raan   =  cos (deg2rad($raan));
$sin_raan   =  sin (deg2rad($raan));
$cos_incl   =  cos (deg2rad($incl));
$sin_incl   =  sin (deg2rad($incl));

$cel_x_x = ( $cos_arg_per $cos_raan) - ($sin_arg_per $sin_raan $cos_incl); $cel_x_y = (-$sin_arg_per $cos_raan) - ($cos_arg_per $sin_raan $cos_incl);
$cel_y_x = ( $cos_arg_per $sin_raan) + ($sin_arg_per $cos_raan $cos_incl); $cel_y_y = (-$sin_arg_per $sin_raan) + ($cos_arg_per $cos_raan $cos_incl);
$cel_z_x = ( $sin_arg_per $sin_incl);                                          $cel_z_y = ( $cos_arg_per $sin_incl);

// Calculatins Satellite position vector in Celestial Coordinates
$sat_celestial_X = ($sat_orb_plane_X $cel_x_x) + ($sat_orb_plane_Y $cel_x_y);
$sat_celestial_Y = ($sat_orb_plane_X $cel_y_x) + ($sat_orb_plane_Y $cel_y_y);
$sat_celestial_Z = ($sat_orb_plane_X $cel_z_x) + ($sat_orb_plane_Y $cel_z_y);

// Satellite Coordinates in Geocentric Equatorial Coordinates (from RA to LONG, etc.)

$sat_geoc_x = ( $sat_celestial_X $cos_ghaa ) - ( $sat_celestial_Y $sin_ghaa );
$sat_geoc_y = ( $sat_celestial_X $sin_ghaa ) + ( $sat_celestial_Y $cos_ghaa );
$sat_geoc_z =   $sat_celestial_Z ;

// Calculate Subsatellite Point                                                    
$sub_sat_long rad2deg(atan2($sat_geoc_y$sat_geoc_x));    //  East  / West      
$sub_sat_lat  rad2deg(asin ($sat_geoc_z/$sat_range ));     //  North / Souht     

// Calculating Range Vector

  
$range_x $sat_geoc_x $observer_x;
  
$range_y $sat_geoc_y $observer_y;
  
$range_z $sat_geoc_z $observer_z;
  
$range_magnitude sqrt(pow($range_x,2)+pow($range_y,2)+pow($range_z,2));
  
$range_norm_x $range_x $range_magnitude;                  //Normalized Range Vector
  
$range_norm_y $range_y $range_magnitude
  
$range_norm_z $range_z $range_magnitude
   
  
$range_up   = ($range_norm_x $observer_up_x)   + ($range_norm_y $observer_up_y) + ($range_norm_z $observer_up_z);
  
$range_east = ($range_norm_x $observer_east_x) + ($range_norm_y $observer_east_y);
  
$range_north= ($range_norm_x $observer_north_x)+ ($range_norm_y $observer_north_y) + ($range_norm_z $observer_north_z);
  
// Calculating the Look Angles                  
   
$obs_elevation rad2deg(asin($range_up));
   if (
$obs_elevation 0) {$obs_elevation 0;}
   
$obs_azimuth   rad2deg(atan2($range_east,$range_north));
   if ( 
$obs_azimuth )  $obs_azimuth 360 $obs_azimuth;
   if ( 
$obs_azimuth >360)  $obs_azimuth $obs_azimuth 360;

// Calculating the range according to the units 
//     if ($range_units == 'Kilometers' )   $range_print = round ($range_magnitude,2);
//     if ($range_units == 'milliseconds' ) $range_print = round ((($range_magnitude * 1000) / c) , 2) ;
//     if ($range_units == 'symbols' )      $range_print = round ((($range_magnitude * 1000 * $symbol_rate) / c) , 2) ;


//  -- Filling an Array with the results  --

$results[$step] = array ('Az' => $obs_azimuth,
                         
'El' => $obs_elevation );

if (
$obs_azimuth >= $max_az$max_az $obs_azimuth;
if (
$obs_azimuth <  $min_az$min_az $obs_azimuth;
if (
$obs_elevation >= $max_el$max_el $obs_elevation;
if (
$obs_elevation <  $min_el$min_el $obs_elevation;




//  -----------------------  END of main Loop  ------------------------------  //

//  -----------------------  Graph the analema  ------------------------------  //

$width     460$height $width;
$reduce    0.85;
$analema   imageCreate($width,$width);
$color_bkg imageColorAllocate($analema,   0,  0,  0);
$color_plotimageColorAllocate($analema255,  0,  0);
$color_gridimageColorAllocate($analema255,255,255);
$colo2_plotimageColorAllocate($analema,   0,255,  0);

imageFilledRectangle ($analema00$width-1$height-1$color_bkg); 

imageLine   ($analema 0       $height/2$width  $height/2$color_grid);
imageLine   ($analema $width/2,         0$width/2$height  $color_grid);
imageString ($analema 533"Analema for $sat_name"$color_grid);

$lon_pr abs(round($observer_long,2));
$lat_pr abs(round($observer_lat2));

if (
$observer_lat_sign == North$lat_pr .= " N"
if (
$observer_lat_sign == South$lat_pr .= " S";
if (
$observer_long_sign == West$lon_pr .= " W";
if (
$observer_long_sign == East$lon_pr .= " E";

imageString ($analema 3418"Observed from $lat_pr  $lon_pr"$color_grid); 

$per_pr round ((( $no_steps $interval $time_unit )  / 3600),1);

imageString ($analema 2430"Period: $per_pr hr."$color_grid); 

// imageString ($analema , 2, 8, 40, "Min AZ $min_az  Max AZ $max_az", $color_grid);
// imageString ($analema , 2, 8, 50, "Min EL $min_el  Max EL $max_el", $color_grid);

$az_origin round (($min_az + (($max_az $min_az)/2)),3);
$el_origin round (($min_el + (($max_el $min_el)/2)),3);


$x_min = ($results[0]['Az']) - $az_origin;
$x_max $x_min 0.01;
$y_min = ($results[0]['El']) - $el_origin;
$y_max $y_min 0.01;

for (
$step=0$step<($no_steps); $step++)   // First pass to calculate scale
{

$az_step $results[$step]['Az'];
$el_step $results[$step]['El'];
$x = ($az_step $az_origin );
$y = ($el_step $el_origin );

if (
$x $x_max$x_max $x;
if (
$x $x_min$x_min $x;
if (
$y $y_max$y_max $y;
if (
$y $y_min$y_min $y;

$plot[$step] = array ('x' => $x'y' => $y );
}


$scale_x =  $reduce * ($width  / ( $x_max $x_min ));  //pixels per degree
$scale_y =  $reduce * ($height / ( $y_max $y_min ));

// 2010.03.23 - using same scale for both axis

//imageString ($analema , 2, 8, 40, "scale  $scale_x $scale_y", $color_grid);

if ($scale_x $scale_y)
   {
$scale_y=$scale_x;} else 
   {
$scale_x=$scale_y;}

//imageString ($analema , 2, 8, 50, "scale  $scale_x_ratio $scale_y_ratio", $color_grid);

$min_az_pr round ($az_origin - (($width /2)/$scale_x),2);
$max_el_pr round ($el_origin + (($height/2)/$scale_y),2); 

imageString ($analema 13,            $height 15"$min_az_pr"$color_grid);
imageString ($analema 1, ($width/2)+8$height 15"$az_origin"$color_grid);
imageString ($analema 1, ($width-36),             3"$max_el_pr"$color_grid);
imageString ($analema 1, ($width-36),($height/2)-15"$el_origin"$color_grid);

for (
$step=1$step<$no_steps$step++) 
{
$x1 = ($width  2) + ( ($plot[$step]['x']) * $scale_x );
$y1 = ($height 2) - ( ($plot[$step]['y']) * $scale_y );  // Elevation was being ploted from as mirror, 0 on top
$x0 = ($width  2) + ( ($plot[$step-1]['x']) * $scale_x );
$y0 = ($height 2) - ( ($plot[$step-1]['y']) * $scale_y );

//imageString ($analema, 3, 5, 90+($step*12), "x {$plot[$step]['x']} y {$plot[$step]['y']}",  $colo2_plot);

if  ( abs($x1-$x0) < ($width*0.52) )  
{
imageLine ($analema$x0$y0$x1$y1$colo2_plot);

// imageLine ($analema, $x0, $y0, $x1, $y1, $color_plot);
// $tmp_print=$x1-$x0;
// imageString ($analema, 3, 5, 90+($step*12), "$tmp_print",  $color_plot);
}
}
imagefilledellipse ($analema$x1$y166$color_plot);
imageInterlace ($analema 1); 
imageGIF ($analema ); 

function 
array_sort($array$key
 {
  for (
$i 0$i sizeof($array); $i++) 
   { 
$sort_values[$i] = $array[$i][$key]; } 
  
asort ($sort_values); 
  
reset ($sort_values); 
  while (list (
$arr_key$arr_val) = each ($sort_values)) 

   { 
$sorted_arr[] = $array[$arr_key]; } 
return 
$sorted_arr
}
function 
rarray_sort($array$key
 {
  for (
$i 0$i sizeof($array); $i++) 
   { 
$sort_values[$i] = $array[$i][$key]; } 
  
arsort ($sort_values); 
  
reset ($sort_values); 
  while (list (
$arr_key$arr_val) = each ($sort_values)) 
   { 
$sorted_arr[] = $array[$arr_key]; } 
return 
$sorted_arr
}
?>