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c15de91154
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| c15de91154 | |||
| 77c7a6f9ab |
@@ -12,29 +12,7 @@ from numpy.typing import NDArray
|
|||||||
from GHA_triaxial.utils import alpha_ell2para, pq_ell
|
from GHA_triaxial.utils import alpha_ell2para, pq_ell
|
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||||||
def gha1_num(ell: EllipsoidTriaxial, point: NDArray, alpha0: float, s: float, num: int, all_points: bool = False) -> Tuple[NDArray, float] | Tuple[NDArray, float, List]:
|
def buildODE(ell: EllipsoidTriaxial) -> Callable:
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"""
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||||||
Panou, Korakitits 2019
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||||||
:param ell: Ellipsoid
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:param point: Punkt in kartesischen Koordinaten
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||||||
:param alpha0: Azimut im Startpunkt
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:param s: Strecke
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||||||
:param num: Anzahl Zwischenpunkte
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:param all_points: Ausgabe aller Punkte?
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||||||
:return: Zielpunkt, Azimut im Zielpunkt (, alle Punkte)
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||||||
"""
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||||||
phi, lam, _ = ell.cart2geod(point, "ligas3")
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p0 = ell.geod2cart(phi, lam, 0)
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x0, y0, z0 = p0
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p, q = pq_ell(ell, p0)
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dxds0 = p[0] * sin(alpha0) + q[0] * cos(alpha0)
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||||||
dyds0 = p[1] * sin(alpha0) + q[1] * cos(alpha0)
|
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||||||
dzds0 = p[2] * sin(alpha0) + q[2] * cos(alpha0)
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||||||
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||||||
v_init = np.array([x0, dxds0, y0, dyds0, z0, dzds0])
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||||||
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||||||
def buildODE(ell: EllipsoidTriaxial) -> Callable:
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||||||
"""
|
"""
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||||||
Aufbau des DGL-Systems
|
Aufbau des DGL-Systems
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||||||
:param ell: Ellipsoid
|
:param ell: Ellipsoid
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||||||
@@ -61,6 +39,28 @@ def gha1_num(ell: EllipsoidTriaxial, point: NDArray, alpha0: float, s: float, nu
|
|||||||
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return ODE
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return ODE
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||||||
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||||||
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def gha1_num(ell: EllipsoidTriaxial, point: NDArray, alpha0: float, s: float, num: int, all_points: bool = False) -> Tuple[NDArray, float] | Tuple[NDArray, float, List]:
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||||||
|
"""
|
||||||
|
Panou, Korakitits 2019
|
||||||
|
:param ell: Ellipsoid
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||||||
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:param point: Punkt in kartesischen Koordinaten
|
||||||
|
:param alpha0: Azimut im Startpunkt
|
||||||
|
:param s: Strecke
|
||||||
|
:param num: Anzahl Zwischenpunkte
|
||||||
|
:param all_points: Ausgabe aller Punkte?
|
||||||
|
:return: Zielpunkt, Azimut im Zielpunkt (, alle Punkte)
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
phi, lam, _ = ell.cart2geod(point, "ligas3")
|
||||||
|
p0 = ell.geod2cart(phi, lam, 0)
|
||||||
|
x0, y0, z0 = p0
|
||||||
|
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||||||
|
p, q = pq_ell(ell, p0)
|
||||||
|
dxds0 = p[0] * sin(alpha0) + q[0] * cos(alpha0)
|
||||||
|
dyds0 = p[1] * sin(alpha0) + q[1] * cos(alpha0)
|
||||||
|
dzds0 = p[2] * sin(alpha0) + q[2] * cos(alpha0)
|
||||||
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||||||
|
v_init = np.array([x0, dxds0, y0, dyds0, z0, dzds0])
|
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||||||
ode = buildODE(ell)
|
ode = buildODE(ell)
|
||||||
|
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||||||
_, werte = rk.rk4(ode, 0, v_init, s, num)
|
_, werte = rk.rk4(ode, 0, v_init, s, num)
|
||||||
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|||||||
@@ -1,42 +1,13 @@
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|||||||
import numpy as np
|
import numpy as np
|
||||||
from ellipsoide import EllipsoidTriaxial
|
from ellipsoide import EllipsoidTriaxial
|
||||||
import runge_kutta as rk
|
import runge_kutta as rk
|
||||||
import GHA_triaxial.numeric_examples_karney as ne_karney
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||||||
import GHA_triaxial.numeric_examples_panou as ne_panou
|
|
||||||
import winkelumrechnungen as wu
|
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||||||
from typing import Tuple
|
from typing import Tuple
|
||||||
from numpy.typing import NDArray
|
from numpy.typing import NDArray
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||||||
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||||||
# Panou 2013
|
from utils_angle import arccot, cot, wrap_to_pi
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||||||
def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float, lamb_2: float,
|
|
||||||
n: int = 16000, epsilon: float = 10**-12, iter_max: int = 30, all_points: bool = False
|
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||||||
) -> Tuple[float, float, float] | Tuple[float, float, float, NDArray, NDArray]:
|
|
||||||
"""
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||||||
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||||||
:param ell: triaxiales Ellipsoid
|
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||||||
:param beta_1: reduzierte ellipsoidische Breite Punkt 1
|
|
||||||
:param lamb_1: elllipsoidische Länge Punkt 1
|
|
||||||
:param beta_2: reduzierte ellipsoidische Breite Punkt 2
|
|
||||||
:param lamb_2: elllipsoidische Länge Punkt 2
|
|
||||||
:param n: Anzahl Schritte
|
|
||||||
:param epsilon:
|
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||||||
:param iter_max: Maximale Anzhal Iterationen
|
|
||||||
:param all_points:
|
|
||||||
:return:
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
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||||||
# h_x, h_y, h_e entsprechen E_x, E_y, E_e
|
def sph_azimuth(beta1, lam1, beta2, lam2):
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def arccot(x):
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return np.arctan2(1.0, x)
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def cot(a):
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return np.cos(a) / np.sin(a)
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def wrap_to_pi(x):
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return (x + np.pi) % (2 * np.pi) - np.pi
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||||||
def sph_azimuth(beta1, lam1, beta2, lam2):
|
|
||||||
# sphärischer Anfangsazimut (von Norden/meridian, im Bogenmaß)
|
# sphärischer Anfangsazimut (von Norden/meridian, im Bogenmaß)
|
||||||
dlam = wrap_to_pi(lam2 - lam1)
|
dlam = wrap_to_pi(lam2 - lam1)
|
||||||
y = np.sin(dlam) * np.cos(beta2)
|
y = np.sin(dlam) * np.cos(beta2)
|
||||||
@@ -46,7 +17,7 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
a += 2 * np.pi
|
a += 2 * np.pi
|
||||||
return a
|
return a
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||||||
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||||||
def BETA_LAMBDA(beta, lamb):
|
def BETA_LAMBDA(beta, lamb):
|
||||||
|
|
||||||
BETA = (ell.ay**2 * np.sin(beta)**2 + ell.b**2 * np.cos(beta)**2) / (ell.Ex**2 - ell.Ey**2 * np.sin(beta)**2)
|
BETA = (ell.ay**2 * np.sin(beta)**2 + ell.b**2 * np.cos(beta)**2) / (ell.Ex**2 - ell.Ey**2 * np.sin(beta)**2)
|
||||||
LAMBDA = (ell.ax**2 * np.sin(lamb)**2 + ell.ay**2 * np.cos(lamb)**2) / (ell.Ex**2 - ell.Ee**2 * np.cos(lamb)**2)
|
LAMBDA = (ell.ax**2 * np.sin(lamb)**2 + ell.ay**2 * np.cos(lamb)**2) / (ell.Ex**2 - ell.Ee**2 * np.cos(lamb)**2)
|
||||||
@@ -86,7 +57,7 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
E_beta_beta, E_beta_lamb, E_lamb_lamb,
|
E_beta_beta, E_beta_lamb, E_lamb_lamb,
|
||||||
G_beta_beta, G_beta_lamb, G_lamb_lamb)
|
G_beta_beta, G_beta_lamb, G_lamb_lamb)
|
||||||
|
|
||||||
def p_coef(beta, lamb):
|
def p_coef(beta, lamb):
|
||||||
|
|
||||||
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
||||||
BETA_, LAMBDA_, BETA__, LAMBDA__,
|
BETA_, LAMBDA_, BETA__, LAMBDA__,
|
||||||
@@ -108,7 +79,24 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
p_3, p_2, p_1, p_0,
|
p_3, p_2, p_1, p_0,
|
||||||
p_33, p_22, p_11, p_00)
|
p_33, p_22, p_11, p_00)
|
||||||
|
|
||||||
def q_coef(beta, lamb):
|
def buildODElamb():
|
||||||
|
def ODE(lamb, v):
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|
beta, beta_p, X3, X4 = v
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||||||
|
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
||||||
|
p_3, p_2, p_1, p_0,
|
||||||
|
p_33, p_22, p_11, p_00) = p_coef(beta, lamb)
|
||||||
|
|
||||||
|
dbeta = beta_p
|
||||||
|
dbeta_p = p_3 * beta_p ** 3 + p_2 * beta_p ** 2 + p_1 * beta_p + p_0
|
||||||
|
dX3 = X4
|
||||||
|
dX4 = (p_33 * beta_p ** 3 + p_22 * beta_p ** 2 + p_11 * beta_p + p_00) * X3 + \
|
||||||
|
(3 * p_3 * beta_p ** 2 + 2 * p_2 * beta_p + p_1) * X4
|
||||||
|
return np.array([dbeta, dbeta_p, dX3, dX4])
|
||||||
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||||||
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return ODE
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|
||||||
|
def q_coef(beta, lamb):
|
||||||
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||||||
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
||||||
BETA_, LAMBDA_, BETA__, LAMBDA__,
|
BETA_, LAMBDA_, BETA__, LAMBDA__,
|
||||||
@@ -130,49 +118,46 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
q_3, q_2, q_1, q_0,
|
q_3, q_2, q_1, q_0,
|
||||||
q_33, q_22, q_11, q_00)
|
q_33, q_22, q_11, q_00)
|
||||||
|
|
||||||
if lamb_1 != lamb_2:
|
def buildODEbeta():
|
||||||
# def functions():
|
def ODE(beta, v):
|
||||||
# def f_beta(lamb, beta, beta_p, X3, X4):
|
lamb, lamb_p, Y3, Y4 = v
|
||||||
# return beta_p
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# def f_beta_p(lamb, beta, beta_p, X3, X4):
|
|
||||||
# (BETA, LAMBDA, E, G,
|
|
||||||
# p_3, p_2, p_1, p_0,
|
|
||||||
# p_33, p_22, p_11, p_00) = p_coef(beta, lamb)
|
|
||||||
# return p_3 * beta_p ** 3 + p_2 * beta_p ** 2 + p_1 * beta_p + p_0
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# def f_X3(lamb, beta, beta_p, X3, X4):
|
|
||||||
# return X4
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# def f_X4(lamb, beta, beta_p, X3, X4):
|
|
||||||
# (BETA, LAMBDA, E, G,
|
|
||||||
# p_3, p_2, p_1, p_0,
|
|
||||||
# p_33, p_22, p_11, p_00) = p_coef(beta, lamb)
|
|
||||||
# return (p_33 * beta_p ** 3 + p_22 * beta_p ** 2 + p_11 * beta_p + p_00) * X3 + \
|
|
||||||
# (3 * p_3 * beta_p ** 2 + 2 * p_2 * beta_p + p_1) * X4
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# return [f_beta, f_beta_p, f_X3, f_X4]
|
|
||||||
|
|
||||||
def buildODElamb():
|
|
||||||
def ODE(lamb, v):
|
|
||||||
beta, beta_p, X3, X4 = v
|
|
||||||
|
|
||||||
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
||||||
p_3, p_2, p_1, p_0,
|
q_3, q_2, q_1, q_0,
|
||||||
p_33, p_22, p_11, p_00) = p_coef(beta, lamb)
|
q_33, q_22, q_11, q_00) = q_coef(beta, lamb)
|
||||||
|
|
||||||
dbeta = beta_p
|
dlamb = lamb_p
|
||||||
dbeta_p = p_3 * beta_p ** 3 + p_2 * beta_p ** 2 + p_1 * beta_p + p_0
|
dlamb_p = q_3 * lamb_p ** 3 + q_2 * lamb_p ** 2 + q_1 * lamb_p + q_0
|
||||||
dX3 = X4
|
dY3 = Y4
|
||||||
dX4 = (p_33 * beta_p ** 3 + p_22 * beta_p ** 2 + p_11 * beta_p + p_00) * X3 + \
|
dY4 = (q_33 * lamb_p ** 3 + q_22 * lamb_p ** 2 + q_11 * lamb_p + q_00) * Y3 + \
|
||||||
(3 * p_3 * beta_p ** 2 + 2 * p_2 * beta_p + p_1) * X4
|
(3 * q_3 * lamb_p ** 2 + 2 * q_2 * lamb_p + q_1) * Y4
|
||||||
|
|
||||||
return np.array([dbeta, dbeta_p, dX3, dX4])
|
return np.array([dlamb, dlamb_p, dY3, dY4])
|
||||||
|
|
||||||
return ODE
|
return ODE
|
||||||
|
|
||||||
N = n
|
# Panou 2013
|
||||||
|
def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float, lamb_2: float,
|
||||||
|
n: int = 16000, epsilon: float = 10**-12, iter_max: int = 30, all_points: bool = False
|
||||||
|
) -> Tuple[float, float, float] | Tuple[float, float, float, NDArray, NDArray]:
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
:param ell: triaxiales Ellipsoid
|
||||||
|
:param beta_1: reduzierte ellipsoidische Breite Punkt 1
|
||||||
|
:param lamb_1: elllipsoidische Länge Punkt 1
|
||||||
|
:param beta_2: reduzierte ellipsoidische Breite Punkt 2
|
||||||
|
:param lamb_2: elllipsoidische Länge Punkt 2
|
||||||
|
:param n: Anzahl Schritte
|
||||||
|
:param epsilon:
|
||||||
|
:param iter_max: Maximale Anzhal Iterationen
|
||||||
|
:param all_points:
|
||||||
|
:return:
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
# h_x, h_y, h_e entsprechen E_x, E_y, E_e
|
||||||
|
|
||||||
|
if lamb_1 != lamb_2:
|
||||||
|
N = n
|
||||||
dlamb = lamb_2 - lamb_1
|
dlamb = lamb_2 - lamb_1
|
||||||
alpha0_sph = sph_azimuth(beta_1, lamb_1, beta_2, lamb_2)
|
alpha0_sph = sph_azimuth(beta_1, lamb_1, beta_2, lamb_2)
|
||||||
|
|
||||||
@@ -182,10 +167,6 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
(_, _, E1, G1, *_) = BETA_LAMBDA(beta_1, lamb_1)
|
(_, _, E1, G1, *_) = BETA_LAMBDA(beta_1, lamb_1)
|
||||||
beta_0 = np.sqrt(G1 / E1) * cot(alpha0_sph)
|
beta_0 = np.sqrt(G1 / E1) * cot(alpha0_sph)
|
||||||
|
|
||||||
converged = False
|
|
||||||
iterations = 0
|
|
||||||
|
|
||||||
# funcs = functions()
|
|
||||||
ode_lamb = buildODElamb()
|
ode_lamb = buildODElamb()
|
||||||
|
|
||||||
def solve_newton(beta_p0_init: float):
|
def solve_newton(beta_p0_init: float):
|
||||||
@@ -307,11 +288,10 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
return alpha_1, alpha_2, s
|
return alpha_1, alpha_2, s
|
||||||
|
|
||||||
else: # lamb_1 == lamb_2
|
else: # lamb_1 == lamb_2
|
||||||
|
|
||||||
N = n
|
N = n
|
||||||
dbeta = beta_2 - beta_1
|
dbeta = beta_2 - beta_1
|
||||||
|
|
||||||
if abs(dbeta) < 10**-15:
|
if abs(dbeta) < 1e-15:
|
||||||
if all_points:
|
if all_points:
|
||||||
return 0, 0, 0, np.array([]), np.array([])
|
return 0, 0, 0, np.array([]), np.array([])
|
||||||
else:
|
else:
|
||||||
@@ -319,68 +299,20 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
|
|||||||
|
|
||||||
lamb_0 = 0
|
lamb_0 = 0
|
||||||
|
|
||||||
converged = False
|
|
||||||
iterations = 0
|
|
||||||
|
|
||||||
# def functions_beta():
|
|
||||||
# def g_lamb(beta, lamb, lamb_p, Y3, Y4):
|
|
||||||
# return lamb_p
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# def g_lamb_p(beta, lamb, lamb_p, Y3, Y4):
|
|
||||||
# (BETA, LAMBDA, E, G,
|
|
||||||
# q_3, q_2, q_1, q_0,
|
|
||||||
# q_33, q_22, q_11, q_00) = q_coef(beta, lamb)
|
|
||||||
# return q_3 * lamb_p ** 3 + q_2 * lamb_p ** 2 + q_1 * lamb_p + q_0
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# def g_Y3(beta, lamb, lamb_p, Y3, Y4):
|
|
||||||
# return Y4
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# def g_Y4(beta, lamb, lamb_p, Y3, Y4):
|
|
||||||
# (BETA, LAMBDA, E, G,
|
|
||||||
# q_3, q_2, q_1, q_0,
|
|
||||||
# q_33, q_22, q_11, q_00) = q_coef(beta, lamb)
|
|
||||||
# return (q_33 * lamb_p ** 3 + q_22 * lamb_p ** 2 + q_11 * lamb_p + q_00) * Y3 + \
|
|
||||||
# (3 * q_3 * lamb_p ** 2 + 2 * q_2 * lamb_p + q_1) * Y4
|
|
||||||
#
|
|
||||||
# return [g_lamb, g_lamb_p, g_Y3, g_Y4]
|
|
||||||
|
|
||||||
def buildODEbeta():
|
|
||||||
def ODE(beta, v):
|
|
||||||
lamb, lamb_p, Y3, Y4 = v
|
|
||||||
|
|
||||||
(BETA, LAMBDA, E, G,
|
|
||||||
q_3, q_2, q_1, q_0,
|
|
||||||
q_33, q_22, q_11, q_00) = q_coef(beta, lamb)
|
|
||||||
|
|
||||||
dlamb = lamb_p
|
|
||||||
dlamb_p = q_3 * lamb_p ** 3 + q_2 * lamb_p ** 2 + q_1 * lamb_p + q_0
|
|
||||||
dY3 = Y4
|
|
||||||
dY4 = (q_33 * lamb_p ** 3 + q_22 * lamb_p ** 2 + q_11 * lamb_p + q_00) * Y3 + \
|
|
||||||
(3 * q_3 * lamb_p ** 2 + 2 * q_2 * lamb_p + q_1) * Y4
|
|
||||||
|
|
||||||
return np.array([dlamb, dlamb_p, dY3, dY4])
|
|
||||||
return ODE
|
|
||||||
|
|
||||||
# funcs_beta = functions_beta()
|
|
||||||
ode_beta = buildODEbeta()
|
ode_beta = buildODEbeta()
|
||||||
|
|
||||||
for i in range(iter_max):
|
for i in range(iter_max):
|
||||||
iterations = i + 1
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startwerte = [lamb_1, lamb_0, 0.0, 1.0]
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startwerte = [lamb_1, lamb_0, 0.0, 1.0]
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# werte = rk.verfahren(funcs_beta, startwerte, dbeta, N, False)
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beta_list, werte = rk.rk4(ode_beta, beta_1, startwerte, dbeta, N, False)
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beta_list, werte = rk.rk4(ode_beta, beta_1, startwerte, dbeta, N, False)
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beta_end = beta_list[-1]
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beta_end = beta_list[-1]
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# beta_end, lamb_end, lamb_p_end, Y3_end, Y4_end = werte[-1]
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lamb_end, lamb_p_end, Y3_end, Y4_end = werte[-1]
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lamb_end, lamb_p_end, Y3_end, Y4_end = werte[-1]
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d_lamb_end_d_lambda0 = Y3_end
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d_lamb_end_d_lambda0 = Y3_end
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delta = lamb_end - lamb_2
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delta = lamb_end - lamb_2
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if abs(delta) < epsilon:
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if abs(delta) < epsilon:
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converged = True
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break
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break
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if abs(d_lamb_end_d_lambda0) < 1e-20:
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if abs(d_lamb_end_d_lambda0) < 1e-20:
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@@ -393,7 +325,6 @@ def gha2_num(ell: EllipsoidTriaxial, beta_1: float, lamb_1: float, beta_2: float
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lamb_0 = lamb_0 - step
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lamb_0 = lamb_0 - step
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# werte = rk.verfahren(funcs_beta, [beta_1, lamb_1, lamb_0, 0.0, 1.0], dbeta, N, False)
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beta_list, werte = rk.rk4(ode_beta, beta_1, np.array([lamb_1, lamb_0, 0.0, 1.0]), dbeta, N, False)
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beta_list, werte = rk.rk4(ode_beta, beta_1, np.array([lamb_1, lamb_0, 0.0, 1.0]), dbeta, N, False)
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# beta_arr = np.zeros(N + 1)
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# beta_arr = np.zeros(N + 1)
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13
utils_angle.py
Normal file
13
utils_angle.py
Normal file
@@ -0,0 +1,13 @@
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import numpy as np
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def arccot(x):
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return np.arctan2(1.0, x)
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def cot(a):
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return np.cos(a) / np.sin(a)
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def wrap_to_pi(x):
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return (x + np.pi) % (2 * np.pi) - np.pi
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