GMAT Architectural Specification

7/31/2019 GMAT Architectural Specification

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D r a f t f o r R e l e a s e 2 0 1 1 a B e t a

D R A F T

G e n e r a l M i s s i o n A n a l y s i s T o o l ( G M A T )

A r c h i t e c t u r a l S p e c i c a t i o n

T h e G M A T D e v e l o p m e n t T e a m

G o d d a r d S p a c e F l i g h t C e n t e r T h i n k i n g S y s t e m s , I n c .

C o d e s 5 8 3 a n d 5 9 5 6 4 4 1 N C a m i n o L i b b y

G r e e n b e l t , M a r y l a n d 2 0 7 7 1 T u c s o n , A r i z o n a 8 5 7 1 8

A p r i l 2 1 , 2 0 1 1


2/383



3/383


C o n t e n t s

P r e f a c e x v

I S y s t e m A r c h i t e c t u r e O v e r v i e w 1

1 I n t r o d u c t i o n 3

1 . 1 T h e T o o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1 . 2 D e s i g n C r i t e r i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 . 2 . 1 M A T L A B A c c e s s i b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 . 2 . 2 U s e r E x t e n s i b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 . 2 . 3 F o r m a t i o n M o d e l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 . 2 . 4 P a r a l l e l P r o c e s s i n g C a p a b i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 . 2 . 5 O p e n S o u r c e A v a i l a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 . 3 D e s i g n A p p r o a c h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 . 3 . 1 M o d u l a r i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 . 3 . 2 L o o s e C o u p l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 . 3 . 3 L a t e B i n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1 . 3 . 4 G e n e r i c A c c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1 . 4 D o c u m e n t S t r u c t u r e a n d N o t a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 T h e G M A T D e s i g n A p p r o a c h 7

2 . 1 A p p r o a c h t o M e e t i n g R e q u i r e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 . 2 G M A T ' s D e s i g n P h i l o s o p h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 . 3 E x t e n d a b i l i t y C o n s i d e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 . 4 P l a t f o r m C o n s i d e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3 S y s t e m A r c h i t e c t u r e O v e r v i e w 9

3 . 1 T h e G M A T S y s t e m F r a m e w o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3 . 1 . 1 P a c k a g e a n d S u b p a c k a g e D e s c r i p t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1

3 . 1 . 2 P a c k a g e C o m p o n e n t I n t e r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4

3 . 2 G M A T W o r k o w O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

3 . 2 . 1 T h e G M A T S t a r t u p P r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

3 . 2 . 2 C o n g u r i n g R e s o u r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8

3 . 2 . 3 C o n g u r i n g C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

3 . 2 . 4 M o d e l a n d M i s s i o n P e r s i s t e n c e : S c r i p t F i l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9

3 . 2 . 5 R u n n i n g a M i s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1

3 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3

i


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i iC O N T E N T S

I I E n g i n e C o m p o n e n t s 3 5

4 T h e M o d e r a t o r 3 9

4 . 1 M o d e r a t o r D e s i g n P r i n c i p l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9

4 . 1 . 1 M o d e r a t o r R e s p o n s i b i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9

4 . 1 . 2 T h e M e d i a t o r P a t t e r n E m p l o y e d i n t h e M o d e r a t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0

4 . 2 M o d e r a t o r D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2

4 . 2 . 1 C l a s s D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2

4 . 3 U s a g e a n d M o d i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6

5 T h e S a n d b o x 4 7

5 . 1 D e s i g n P r i n c i p l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7

5 . 1 . 1 S a n d b o x R e s p o n s i b i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7

5 . 2 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7

5 . 2 . 1 C l a s s D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7

5 . 2 . 2 T h e L a t e B i n d i n g S t r a t e g y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7

5 . 2 . 3 I n t e r r u p t P o l l i n g D u r i n g a R u n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7


6 T h e F a c t o r y M a n a g e r 4 9


6 . 1 . 1 F a c t o r y M a n a g e r R e s p o n s i b i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9

6 . 1 . 2 T h e A b s t r a c t F a c t o r y P a t t e r n , F a c t o r y S u b c l a s s e s , a n d t h e F a c t o r y M a n a g e r . . . . . 4 9

6 . 2 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9

6 . 2 . 1 C l a s s D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9

6 . 2 . 2 D e s i g n o f t h e F a c t o r y C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9


7 T h e C o n g u r a t i o n M a n a g e r 5 1


7 . 1 . 1 C o n g u r a t i o n M a n a g e r R e s p o n s i b i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1

7 . 2 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1

7 . 2 . 1 C l a s s D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1


8 T h e P u b l i s h e r 5 3


8 . 1 . 1 P u b l i s h e r R e s p o n s i b i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3

8 . 2 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3

8 . 2 . 1 C l a s s D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3


I I I M o d e l C o m p o n e n t s 5 5

9 T h e G m a t B a s e C l a s s , C o n s t a n t s , a n d D e n e d T y p e s 5 7

9 . 1 D e n e d D a t a T y p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7

9 . 2 E r r o r H a n d l i n g i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7

9 . 3 G m a t B a s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8

9 . 3 . 1 G m a t B a s e A t t r i b u t e s a n d M e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8

9 . 3 . 2 S e t t i n g G m a t B a s e P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8

9 . 3 . 3 S e r i a l i z i n g G m a t B a s e O b j e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0


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C O N T E N T S i i i

9 . 3 . 4 G m a t B a s e D e r i v a t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3

9 . 4 N a m e s p a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5

9 . 5 E n u m e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5

9 . 5 . 1 T h e P a r a m e t e r T y p e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5

9 . 5 . 2 T h e W r a p p e r D a t a T y p e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6

9 . 5 . 3 T h e O b j e c t T y p e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6

9 . 5 . 4 T h e R u n S t a t e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6

1 0 U t i l i t y C l a s s e s a n d H e l p e r F u n c t i o n s 7 9

1 0 . 1 T h e M e s s a g e I n t e r f a c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9

1 0 . 2 E x c e p t i o n C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9

1 0 . 3 M a t h e m a t i c a l U t i l i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9

1 0 . 3 . 1 T h e R v e c t o r a n d R m a t r i x C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9

1 0 . 3 . 2 I n t e r p o l a t o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9

1 0 . 4 T h e G m a t S t r i n g U t i l N a m e s p a c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9

1 1 F a c t o r i e s a n d S u b s c r i b e r s 8 1

1 1 . 1 T h e F a c t o r y C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1

1 1 . 1 . 1 F a c t o r y A t t r i b u t e s a n d I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1

1 1 . 1 . 2 A n e x a m p l e : T h e B u r n F a c t o r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4

1 1 . 1 . 3 T w e n t y - O n e F a c t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5

1 1 . 1 . 4 E x t e n d i n g G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5

1 1 . 2 S u b s c r i b e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6

1 1 . 2 . 1 S t r u c t u r e o f t h e S u b s c r i b e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6

1 1 . 2 . 2 S u b s c r i b e r I n i t i a l i z a t i o n a n d E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8

1 2 T h e S p a c e E n v i r o n m e n t 9 1

1 2 . 1 C o m p o n e n t s o f t h e M o d e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1

1 2 . 2 T h e S p a c e P o i n t C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2

1 2 . 3 T h e S o l a r S y s t e m E l e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4

1 2 . 3 . 1 T h e S o l a r S y s t e m C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4

1 2 . 3 . 2 T h e C e l e s t i a l B o d y C l a s s H i e r a r c h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4

1 2 . 4 T h e P l a n e t a r y E p h e m C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4

1 3 C o o r d i n a t e S y s t e m s 9 5

1 3 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5

1 3 . 2 C o o r d i n a t e S y s t e m C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5

1 3 . 2 . 1 T h e C o o r d i n a t e S y s t e m C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6

1 3 . 2 . 2 T h e A x i s S y s t e m C l a s s H i e r a r c h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7

1 3 . 2 . 3 C o o r d i n a t e S y s t e m a n d A x i s S y s t e m C o l l a b o r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9

1 3 . 2 . 4 T h e S p a c e P o i n t C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1

1 3 . 3 C o n g u r i n g C o o r d i n a t e S y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1

1 3 . 3 . 1 S c r i p t i n g a C o o r d i n a t e S y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1

1 3 . 3 . 2 D e f a u l t C o o r d i n a t e S y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4

1 3 . 4 C o o r d i n a t e S y s t e m I n t e g r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4

1 3 . 4 . 1 G e n e r a l C o n s i d e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5

1 3 . 4 . 2 C r e a t i o n a n d C o n g u r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5

1 3 . 4 . 3 S a n d b o x I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5

1 3 . 4 . 4 I n i t i a l S t a t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 6

1 3 . 4 . 5 F o r c e s a n d P r o p a g a t o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 7

1 3 . 4 . 6 M a n e u v e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9

1 3 . 4 . 7 P a r a m e t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9


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i vC O N T E N T S

1 3 . 4 . 8 C o o r d i n a t e S y s t e m s a n d t h e G U I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9

1 3 . 5 V a l i d a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0

1 3 . 5 . 1 T e s t s f o r a L E O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0

1 3 . 5 . 2 T e s t s f o r a L i b r a t i o n P o i n t S t a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2

1 3 . 5 . 3 T e s t s f o r a n E a r t h - T r a i l i n g S t a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2

1 3 . 6 S o m e M a t h e m a t i c a l D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2

1 3 . 6 . 1 D e n i n g t h e C o o r d i n a t e A x e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2

1 3 . 6 . 2 S e t t i n g D i r e c t i o n s i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2

1 4 S p a c e O b j e c t s : S p a c e c r a f t a n d F o r m a t i o n C l a s s e s 1 1 5

1 4 . 1 C o m p o n e n t O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5

1 4 . 2 C l a s s e s U s e d f o r S p a c e c r a f t a n d F o r m a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 7

1 4 . 2 . 1 D e s i g n C o n s i d e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 8

1 4 . 2 . 2 T h e S p a c e O b j e c t C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 0

1 4 . 2 . 3 T h e P r o p S t a t e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3

1 4 . 3 T h e S p a c e c r a f t C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3

1 4 . 3 . 1 I n t e r n a l S p a c e c r a f t M e m b e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 4

1 4 . 3 . 2 S p a c e c r a f t M e m b e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 4

1 4 . 4 F o r m a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 6

1 4 . 5 C o n v e r s i o n C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 6

1 4 . 5 . 1 T h e C o n v e r t e r B a s e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7

1 4 . 5 . 2 T i m e C o n v e r s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9

1 4 . 5 . 3 C o o r d i n a t e S y s t e m C o n v e r s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 0

1 4 . 5 . 4 S t a t e R e p r e s e n t a t i o n C o n v e r s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2

1 4 . 6 C o n v e r s i o n s i n S p a c e O b j e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4

1 4 . 6 . 1 S p a c e O b j e c t C o n v e r s i o n F l o w f o r E p o c h D a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4

1 4 . 6 . 2 S p a c e O b j e c t C o n v e r s i o n F l o w f o r S t a t e D a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5

1 5 S p a c e c r a f t H a r d w a r e 1 3 9

1 5 . 1 T h e H a r d w a r e C l a s s S t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9

1 5 . 2 F i n i t e M a n e u v e r E l e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9

1 5 . 2 . 1 F u e l t a n k s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9

1 5 . 2 . 2 T h r u s t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9

1 5 . 3 S e n s o r M o d e l i n g i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9

1 5 . 4 S i x D e g r e e o f F r e e d o m M o d e l C o n s i d e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9

1 6 A t t i t u d e 1 4 1

1 6 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1

1 6 . 2 D e s i g n O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1

1 6 . 3 C l a s s H i e r a r c h y S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2

1 6 . 4 P r o g r a m F l o w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5

1 6 . 4 . 1 I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5

1 6 . 4 . 2 C o m p u t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6

1 7 S c r i p t R e a d i n g a n d W r i t i n g 1 4 7

1 7 . 1 L o a d i n g a S c r i p t i n t o G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7

1 7 . 1 . 1 C o m m e n t L i n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 9

1 7 . 1 . 2 O b j e c t D e n i t i o n L i n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 0

1 7 . 1 . 3 C o m m a n d L i n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 1

1 7 . 1 . 4 A s s i g n m e n t L i n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2

1 7 . 2 S a v i n g a G M A T M i s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 3

1 7 . 3 C l a s s e s U s e d i n S c r i p t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4


7/383


C O N T E N T S v

1 7 . 3 . 1 T h e S c r i p t I n t e r p r e t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5

1 7 . 3 . 2 T h e S c r i p t R e a d W r i t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 9

1 7 . 3 . 3 T h e T e x t P a r s e r C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2

1 7 . 4 C a l l S e q u e n c i n g f o r S c r i p t R e a d i n g a n d W r i t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4

1 7 . 4 . 1 S c r i p t R e a d i n g C a l l S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4

1 7 . 4 . 2 S c r i p t W r i t i n g C a l l S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 0

1 7 . 5 I n t e r p r e t i n g G M A T F u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 3

1 8 T h e G r a p h i c a l U s e r I n t e r f a c e 1 7 5

1 8 . 1 w x W i d g e t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 5

1 8 . 2 G m a t D i a l o g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 5

1 8 . 3 T h e I n t e r p r e t e r C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 5

1 9 E x t e r n a l I n t e r f a c e s 1 7 7

1 9 . 1 T h e M A T L A B I n t e r f a c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 7

1 9 . 2 G M A T E p h e m e r i s F i l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 7

2 0 C a l c u l a t e d P a r a m e t e r s a n d S t o p p i n g C o n d i t i o n s 1 7 9

2 0 . 1 P a r a m e t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 9

2 0 . 2 S t o p p i n g C o n d i t i o n s a n d I n t e r p o l a t o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 9

2 0 . 2 . 1 S t o p p i n g C o n d i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 9

2 0 . 2 . 2 I n t e r p o l a t o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 1

2 1 P r o p a g a t i o n i n G M A T 1 8 3

2 1 . 1 P r o p a g a t o r O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3

2 1 . 2 P r o p a g a t o r O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3

2 1 . 3 P r o p a g a t i o n V e c t o r O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5

2 1 . 4 S c r i p t i n g P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 6

2 1 . 4 . 1 E x a m p l e : T h e P r o p a g a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 6

2 2 G M A T ' s P r o p a g a t o r s 1 9 1

2 2 . 1 T h e P r o p a g a t o r C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1

2 2 . 2 T h e P r o p a g a t o r B a s e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1

2 2 . 2 . 1 C l a s s A t t r i b u t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1

2 2 . 2 . 2 C l a s s M e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1

2 2 . 3 N u m e r i c a l I n t e g r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 3 . 1 T h e D e r i v a t i v e M o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 3 . 2 I n i t i a l i z a t i o n o f t h e D e r i v a t i v e M o d e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 3 . 3 F i n a l i z i n g I n i t i a l i z a t i o n : T h e P r e p a r e T o P r o p a g a t e ( ) M e t h o d . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 3 . 4 P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 3 . 5 C o m p l e t i n g P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 4 A n a l y t i c P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 5 F i l e B a s e d P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 6 P r o p a g a t i o n E x a m p l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 6 . 1 A N u m e r i c a l I n t e g r a t i o n E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 6 . 2 A S P I C E F i l e P r o p a g a t i o n E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 6 . 3 A M i x e d M o d e E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 3 T h e S t a t e V e c t o r f o r P r o p a g a t i o n 1 9 7

2 3 . 1 T h e M i s s i o n S t a t e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 7

2 3 . 1 . 1 E n u m e r a t i o n s u s e d i n t h e M i s s i o n S t a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 7

2 3 . 1 . 2 M i s s i o n S t a t e A t t r i b u t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 8


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v iC O N T E N T S

2 3 . 2 T h e P r o p V e c t o r C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 8

2 4 F o r c e M o d e l i n g i n G M A T 2 0 1

2 4 . 1 C o m p o n e n t F o r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1

2 4 . 1 . 1 G r a v i t y f r o m P o i n t M a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1

2 4 . 1 . 2 A s p h e r i c a l G r a v i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1

2 4 . 1 . 3 S o l a r R a d i a t i o n P r e s s u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1

2 4 . 1 . 4 A t m o s p h e r i c D r a g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1

2 4 . 1 . 5 E n g i n e T h r u s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1

2 5 M a n e u v e r M o d e l s 2 0 3

2 6 M i s s i o n C o n t r o l S e q u e n c e C o m m a n d s 2 0 5

2 6 . 1 C o m m a n d O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5

2 6 . 2 S t r u c t u r e o f t h e S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5

2 6 . 2 . 1 C o m m a n d C a t e g o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5

2 6 . 2 . 2 C o m m a n d S e q u e n c e S t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 6

2 6 . 2 . 3 C o m m a n d S a n d b o x I n t e r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 7

2 6 . 3 T h e C o m m a n d B a s e C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 7

2 6 . 3 . 1 L i s t I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 7

2 6 . 3 . 2 O b j e c t I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9

2 6 . 3 . 3 O t h e r I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9

2 6 . 4 S c r i p t I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9

2 6 . 4 . 1 D a t a E l e m e n t s i n C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 9

2 6 . 4 . 2 C o m m a n d S u p p o r t f o r P a r s i n g a n d W r a p p e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2

2 6 . 4 . 3 D a t a T y p e W r a p p e r C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2

2 6 . 4 . 4 C o m m a n d S c r i p t i n g S u p p o r t M e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3

2 6 . 5 E x e c u t i n g t h e S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3

2 6 . 5 . 1 I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3

2 6 . 5 . 2 E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3

2 6 . 5 . 3 F i n a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4

2 6 . 5 . 4 O t h e r D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4

2 7 S p e c i c C o m m a n d D e t a i l s 2 1 5

2 7 . 1 C o m m a n d C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5

2 7 . 1 . 1 T h e G m a t C o m m a n d C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5

2 7 . 1 . 2 B r a n c h C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 6

2 7 . 1 . 3 F u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7

2 7 . 2 C o m m a n d D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7

2 7 . 2 . 1 T h e A s s i g n m e n t C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7

2 7 . 2 . 2 T h e P r o p a g a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 8

2 7 . 2 . 3 T h e C r e a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 5

2 7 . 2 . 4 T h e T a r g e t C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 5

2 7 . 2 . 5 T h e O p t i m i z e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 5

2 8 S o l v e r s 2 2 7

2 8 . 1 O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 7

2 8 . 2 S o l v e r C l a s s H i e r a r c h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 7

2 8 . 3 T h e S o l v e r B a s e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8

2 8 . 3 . 1 S o l v e r E n u m e r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 9

2 8 . 3 . 2 S o l v e r M e m b e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 0

2 8 . 4 S c a n n e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 2


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C O N T E N T S v i i

2 8 . 5 T a r g e t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 2

2 8 . 5 . 1 D i e r e n t i a l C o r r e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 3

2 8 . 5 . 2 B r o y d e n ' s M e t h o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 5

2 8 . 6 O p t i m i z e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 5

2 8 . 6 . 1 T h e O p t i m i z e r B a s e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 6

2 8 . 6 . 2 I n t e r n a l G M A T o p t i m i z e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 8

2 8 . 6 . 3 E x t e r n a l O p t i m i z e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 8

2 8 . 7 C o m m a n d I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3

2 8 . 7 . 1 C o m m a n d s U s e d b y A l l S o l v e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3

2 8 . 7 . 2 C o m m a n d s U s e d b y S c a n n e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 7

2 8 . 7 . 3 C o m m a n d s U s e d b y T a r g e t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8

2 8 . 7 . 4 C o m m a n d s U s e d b y O p t i m i z e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 9

2 9 S o l v e r U t i l i t i e s 2 6 3

2 9 . 1 O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3

2 9 . 2 G r a d i e n t C a l c u l a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3

2 9 . 3 J a c o b i a n C a l c u l a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3

2 9 . 4 H e s s i a n C a l c u l a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3

2 9 . 5 L i n e S e a r c h e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3

3 0 I n l i n e M a t h e m a t i c s i n G M A T 2 6 5

3 0 . 1 S c r i p t i n g G M A T M a t h e m a t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 5

3 0 . 2 D e s i g n O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 7

3 0 . 3 C o r e C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0

3 0 . 3 . 1 M a t h T r e e a n d M a t h N o d e C l a s s H i e r a r c h y S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1

3 0 . 3 . 2 H e l p e r C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3

3 0 . 4 B u i l d i n g t h e M a t h T r e e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5

3 0 . 5 P r o g r a m F l o w a n d C l a s s I n t e r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5

3 0 . 5 . 1 I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 7

3 0 . 5 . 2 E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8

3 1 G M A T a n d M A T L A B F u n c t i o n s 2 8 1

3 1 . 1 G e n e r a l D e s i g n P r i n c i p l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2

3 1 . 1 . 1 T h e F u n c t i o n c l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4

3 1 . 1 . 2 T h e F u n c t i o n M a n a g e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4

3 1 . 2 G M A T F u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 5

3 1 . 2 . 1 G M A T F u n c t i o n D e s i g n P r i n c i p l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 5

3 1 . 2 . 2 S t e p s F o l l o w e d f o r t h e S a m p l e S c r i p t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 1

3 1 . 2 . 3 G l o b a l D a t a H a n d l i n g : A n o t h e r S h o r t E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 6

3 1 . 2 . 4 A d d i t i o n a l N o t e s a n d C o m m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 9

3 1 . 2 . 5 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 2

3 1 . 2 . 6 G m a t F u n c t i o n D e t a i l s : C o n s t r u c t i o n , I n i t i a l i z a t i o n , a n d E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . 3 3 4

3 1 . 2 . 7 U s a g e a n d M o d i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 1 . 3 M A T L A B F u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 1 . 3 . 1 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2


3 1 . 4 I n t e r n a l F u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 1 . 4 . 1 D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2


3 1 . 5 R e l a t e d C l a s s e s : C o m m a n d C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 1 . 5 . 1 D e s i g n f o r t h e C a l l F u n c t i o n C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2


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v i i i C O N T E N T S

3 1 . 5 . 2 D e s i g n f o r t h e C r e a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 1 . 5 . 3 D e s i g n f o r t h e G l o b a l C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 1 . 6 R e l a t e d C l a s s e s : E n g i n e C o m p o n e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2

3 2 A d d i n g N e w O b j e c t s t o G M A T 3 4 3

3 2 . 1 S h a r e d L i b r a r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3

3 2 . 2 A d d i n g C l a s s e s t o G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3

3 2 . 2 . 1 D e s i g n i n g Y o u r C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3

3 2 . 2 . 2 C r e a t i n g t h e F a c t o r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3

3 2 . 2 . 3 B u n d l i n g t h e C o d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 4

3 2 . 2 . 4 R e g i s t e r i n g w i t h G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 4

3 2 . 3 A n E x t e n s i v e E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 4

I V A p p e n d i c e s 3 4 5

A U n i e d M o d e l i n g L a n g u a g e ( U M L ) D i a g r a m N o t a t i o n 3 4 7

A . 1 P a c k a g e D i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 7

A . 2 C l a s s D i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 8

A . 3 S e q u e n c e D i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0

A . 4 A c t i v i t y D i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0

A . 5 S t a t e D i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2

B D e s i g n P a t t e r m s U s e d i n G M A T 3 5 3

B . 1 T h e S i n g l e t o n P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3

B . 1 . 1 M o t i v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3

B . 1 . 2 I m p l e m e n t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4

B . 1 . 3 N o t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4

B . 2 T h e F a c t o r y P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4

B . 2 . 1 M o t i v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4


B . 3 T h e O b s e r v e r P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4

B . 4 T h e M e d i a t o r P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4

B . 4 . 1 M o t i v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4


B . 4 . 3 N o t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5

B . 5 T h e A d a p t e r P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5

B . 6 T h e M o d e l - V i e w - C o n t r o l l e r ( M V C ) P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5

C C o m m a n d I m p l e m e n t a t i o n : S a m p l e C o d e 3 5 7

C . 1 S a m p l e U s a g e : T h e M a n e u v e r C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 7

C . 2 S a m p l e U s a g e : T h e V a r y C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8

D G M A T S o f t w a r e D e v e l o p m e n t T o o l s 3 6 1

D . 1 W i n d o w s B u i l d E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 1

D . 2 M a c i n t o s h B u i l d E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 1

D . 3 L i n u x B u i l d E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 1

E D e n i t i o n s a n d A c r o n y m s 3 6 3

E . 1 D e n i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 3

E . 2 A c r o n y m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 4


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L i s t o f F i g u r e s

1 . 1 A S a m p l e G M A T R u n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 . 1 T o p L e v e l G M A T P a c k a g e s : L o g i c a l G r o u p i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0

3 . 2 P a c k a g e s , S u b p a c k a g e s , a n d S o m e D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2

3 . 3 S u b s y s t e m I n t e r a c t i o n s i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5

3 . 4 U s e r I n t e r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6

3 . 5 T h e S t a r t u p P r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

3 . 6 C o n g u r a t i o n E x a m p l e : S p a c e c r a f t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

3 . 7 T h e S p a c e c r a f t C o n g u r a t i o n P a n e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0

3 . 8 C o n g u r a t i o n E x a m p l e : C r e a t i n g t h e S p a c e c r a f t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1

3 . 9 C o n g u r a t i o n E x a m p l e : S e t t i n g S p a c e c r a f t P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

3 . 1 0 C o n g u r a t i o n E x a m p l e : S a v i n g t h e S p a c e c r a f t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

3 . 1 1 T h e M i s s i o n T r e e i n G M A T ' s G U I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4

3 . 1 2 C o n g u r a t i o n E x a m p l e : A M i s s i o n C o n t r o l S e q u e n c e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4

3 . 1 3 C o m m a n d C r e a t i o n E x a m p l e : C r e a t i n g a M a n e u v e r C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6

3 . 1 4 T h e M a n e u v e r C o m m a n d C o n g u r a t i o n P a n e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7

3 . 1 5 C o m m a n d C o n g u r a t i o n E x a m p l e : C o n g u r i n g t h e M a n e u v e r C o m m a n d . . . . . . . . . . . 2 8

3 . 1 6 T h e S e q u e n c e f o l l o w e d t o R u n a M i s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2

3 . 1 7 R e s u l t s o f t h e S c r i p t E x a m p l e , R u n o n L i n u x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3

4 . 1 P r o g r a m F l o w a n d t h e M o d e r a t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0

4 . 2 T h e M o d e r a t o r i n i t s E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2

4 . 3 S t a t e T r a n s i t i o n s i n t h e M o d e r a t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5

5 . 1 I n i t i a l i z a t i o n o f a C o n t r o l S e q u e n c e i n t h e S a n d b o x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8

6 . 1 T h e F a c t o r y M a n a g e r a n d S o m e F a c t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0

9 . 1 C l a s s H i e r a r c h y f o r G m a t ' s B u r n R e s o u r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9

9 . 2 P a r a m e t e r S e t t i n g f o r L i s t i n g 9 . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0

9 . 3 F l o w i n t h e G e t G e n e r a t i n g S t r i n g ( ) M e t h o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2

9 . 4 C l a s s e s D e r i v e d f r o m G m a t B a s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3

1 1 . 1 C l a s s H i e r a r c h y f o r 2 1 G M A T F a c t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5

1 1 . 2 T h e S u b s c r i b e r C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 9

1 2 . 1 O b j e c t s i n t h e G M A T M o d e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2

1 2 . 2 T h e S p a c e P o i n t C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3

1 3 . 1 C o o r d i n a t e S y s t e m C l a s s e s i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6

1 3 . 2 T o p l e v e l A x i s S y s t e m D e r i v e d C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7

1 3 . 3 I n e r t i a l A x i s C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8

i x


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xL I S T O F F I G U R E S

1 3 . 4 D y n a m i c A x i s C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8

1 3 . 5 G M A T P r o c e d u r e f o r a G e n e r i c C o o r d i n a t e T r a n s f o r m a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 0

1 3 . 6 T h e S p a c e P o i n t C l a s s H i e r a r c h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2

1 3 . 7 C o o r d i n a t e S y s t e m C r e a t i o n a n d C o n g u r a t i o n S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 6

1 3 . 8 C o n t r o l F l o w f o r T r a n s f o r m a t i o n s D u r i n g P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 8

1 3 . 9 C a l c u l a t i n g t h e D i r e c t i o n U s e d f o r M a n e u v e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9

1 3 . 1 0 T h e U p d a t e d P a r a m e t e r S u b p a n e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0

1 3 . 1 1 A d d i t i o n o f t h e P r o p a g a t i o n O r i g i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1

1 4 . 1 C l a s s S t r u c t u r e f o r S p a c e c r a f t a n d F o r m a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 9

1 4 . 2 C l a s s e s U s e d t o P r o v i d e V i e w s o f t h e S p a c e O b j e c t S t a t e D a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 8

1 4 . 3 C l a s s e s U s e d t o C o n v e r t E p o c h D a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9

1 4 . 4 C l a s s e s U s e d t o C o n v e r t B e t w e e n C o o r d i n a t e S y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1

1 4 . 5 C l a s s e s U s e d t o C o n v e r t S t a t e R e p r e s e n t a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 3

1 4 . 6 P r o c e d u r e f o r R e t r i e v i n g o r S e t t i n g a F o r m a t t e d E p o c h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5

1 4 . 7 P r o c e d u r e f o r R e t r i e v i n g o r S e t t i n g a F o r m a t t e d S t a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6

1 4 . 8 P r o c e d u r e f o r S e t t i n g a S i n g l e E l e m e n t i n t h e S t a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7

1 6 . 1 A t t i t u d e C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3

1 7 . 1 S e q u e n c e F o l l o w e d w h e n L o a d i n g a S c r i p t i n t o G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 8

1 7 . 2 S c r i p t i n g I n t e r f a c e s i n t h e U s e r C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 0

1 7 . 3 S e q u e n c e F o l l o w e d w h e n W r i t i n g a S c r i p t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4

1 7 . 4 S e q u e n c e F o l l o w e d b y G m a t B a s e : : G e t G e n e r a t i n g S t r i n g ( ) w h e n W r i t i n g a S c r i p t . . . . . 1 5 5

1 7 . 5 C l a s s e s i n t h e S c r i p t I n t e r p r e t e r S u b s y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 6

1 7 . 6 O v e r v i e w o f I n t e r p r e t e r C l a s s I n t e r a c t i o n s w h e n R e a d i n g a S c r i p t . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 5

1 7 . 7 I n t e r p r e t e r C l a s s I n t e r a c t i o n s w h e n R e a d i n g a C o m m e n t B l o c k . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 6

1 7 . 8 I n t e r p r e t e r C l a s s I n t e r a c t i o n s w h e n R e a d i n g a n O b j e c t D e n i t i o n B l o c k . . . . . . . . . . . 1 6 7

1 7 . 9 I n t e r p r e t e r C l a s s I n t e r a c t i o n s w h e n R e a d i n g a C o m m a n d B l o c k . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 9

1 7 . 1 0 I n t e r p r e t e r C l a s s I n t e r a c t i o n s w h e n R e a d i n g a n A s s i g n m e n t B l o c k . . . . . . . . . . . . . . 1 7 1

1 7 . 1 1 C a l l s M a d e w h e n W r i t i n g a S c r i p t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2

1 7 . 1 2 I n t e r p r e t i n g a F u n c t i o n C o n t r o l S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 4

2 0 . 1 S t o p p i n g C o n d i t i o n C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 0

2 1 . 1 C o m m a n d a n d P r o p a g a t i o n P r o c e s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7

2 2 . 1 C l a s s e s U s e d t o P r o p a g a t e S t a t e D a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2

2 2 . 2 T h e D e r i v a t i v e M o d e l C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3

2 2 . 3 P r o p a g a t o r I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4

2 2 . 4 D e r i v a t i v e M o d e l I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 5

2 2 . 5 F i n a l P r o p a g a t o r I n i t i a l i z a t i o n : P r e p a r e T o P r o p a g a t e ( ) ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 6

2 3 . 1 R e p r e s e n t a t i v e E l e m e n t s o f a P r o p V e c t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9

2 3 . 2 E l e m e n t A r r a n g e m e n t o f a P r o p V e c t o r f o r T h r e e S p a c e c r a f t . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9

2 3 . 3 T h r e e S p a c e c r a f t A r r a n g e m e n t f o r S e l e c t P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 0

2 3 . 4 P r o p V e c t o r f o r A t t i t u d e O n l y P r o p a g a t i o n o n T h r e e S p a c e c r a f t . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 0

2 6 . 1 G M A T C o m m a n d S e q u e n c e i n t h e G U I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 7

2 6 . 2 B a s e C l a s s e s i n t h e C o m m a n d S u b s y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 8

2 6 . 3 C a l l s M a d e t o B u i l d a n d V a l i d a t e C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0

2 6 . 4 P a r a m e t e r W r a p p e r s U s e d b y C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4


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L I S T O F F I G U R E S x i

2 7 . 1 G M A T C o m m a n d C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 6

2 7 . 2 E x e c u t i n g t h e P r o p a g a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1

2 7 . 3 A l g o r i t h m U s e d t o S t o p P r o p a g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2

2 7 . 4 P r o p a g a t e C o m m a n d D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4

2 8 . 1 T h e S o l v e r S u b s y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8

2 8 . 2 T h e S o l v e r B a s e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 9

2 8 . 3 S t a t e T r a n s i t i o n s f o r t h e D i e r e n t i a l C o r r e c t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 3

2 8 . 4 S t a t e T r a n s i t i o n s f o r O p t i m i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 6

2 8 . 5 T h e O p t i m i z e r B a s e C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 7

2 8 . 6 G M A T s t a t e t r a n s i t i o n s w h e n r u n n i n g t h e F m i n c o n O p t i m i z e r O p t i m i z e r . . . . . . . . . . . 2 3 8

2 8 . 7 G M A T C l a s s e s U s e d w i t h E x t e r n a l O p t i m i z e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 0

2 8 . 8 I n t e r f a c e C l a s s e s u s e d b y t h e F m i n c o n O p t i m i z e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 2

2 8 . 9 a I n i t i a l i z a t i o n C a l l S e q u e n c e f o r M A T L A B ' s f m i n c o n O p t i m i z e r . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 4

2 8 . 9 b E x e c u t i o n C a l l S e q u e n c e f o r M A T L A B ' s f m i n c o n O p t i m i z e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 5

2 8 . 9 c F m i n c o n O p t i m i z e r N e s t e d S t a t e T r a n s i t i o n D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6

2 8 . 1 0 C o m m a n d C l a s s e s u s e d b y t h e S o l v e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4

2 8 . 1 1 C o m m a n d C l a s s e s R e q u i r e d b y A l l S o l v e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5

2 8 . 1 2 C o m m a n d C l a s s e s U s e d b y S c a n n e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8

2 8 . 1 3 C o m m a n d C l a s s e s U s e d b y T a r g e t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8

2 8 . 1 4 C o m m a n d C l a s s e s U s e d b y O p t i m i z e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0

3 0 . 1 T r e e V i e w o f t h e L o n g i t u d e o f P e r i a p s i s C a l c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 7

3 0 . 2 T r e e V i e w o f t h e S a t e l l i t e S e p a r a t i o n C a l c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 8

3 0 . 3 T r e e V i e w o f t h e M a t r i x C a l c u l a t i o n i n E x a m p l e 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 9

3 0 . 4 C l a s s e s U s e d t o I m p l e m e n t G M A T M a t h e m a t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0

3 0 . 5 C o n t r o l F l o w f o r P a r s i n g a n E q u a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5

3 0 . 6 P a r s e r R e c u r s i o n S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6

3 0 . 7 M a t h T r e e I n i t i a l i z a t i o n i n t h e S a n d b o x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 7

3 0 . 8 E v a l u a t i o n o f a M a t h T r e e A s s i g n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8

3 1 . 1 C l a s s e s U s e d i n t h e F u n c t i o n I m p l e m e n t a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2

3 1 . 2 C l a s s d i a g r a m f o r t h e F u n c t i o n C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3

3 1 . 3 A M a t h T r e e w i t h T w o F u n c t i o n C a l l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 6

3 1 . 4 I n i t i a l i z i n g a C o n t r o l S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 0

3 1 . 5 T h e M a t h T r e e f o r t h e A s s i g n m e n t c o m m a n d i n t h e m a g n i t u d e G m a t F u n c t i o n . . . . . . . . 3 0 9

3 1 . 6 C l a s s d i a g r a m f o r t h e G m a t F u n c t i o n C l a s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 3

3 1 . 7 C a l l F u n c t i o n I n i t i a l i z a t i o n D e t a i l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 4

3 1 . 8 M e s s a g e F l o w f o r I n t e r p r e t i n g t h e F u n c t i o n C o n t r o l S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6

3 1 . 9 I n i t i a l i z a t i o n o f a C o n t r o l S e q u e n c e i n t h e S a n d b o x ( C o p i e d f r o m F i g u r e 5 . 1 ) . . . . . . . . 3 3 7

3 1 . 1 0 M e s s a g e F l o w f o r I n i t i a l i z i n g i n t h e F u n c t i o n M a n a g e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 8

3 1 . 1 1 T h e S e q u e n c e F o l l o w e d t o R u n a G m a t F u n c t i o n C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 0

A . 1 G M A T P a c k a g i n g , S h o w i n g S o m e S u b p a c k a g i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 8

A . 2 S o l v e r C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 9

A . 3 A S e q u e n c e D i a g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0

A . 4 A n A c t i v i t y D i a g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 1

A . 5 A S t a t e D i a g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2

B . 1 S t r u c t u r e o f a S i n g l e t o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3


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L i s t o f T a b l e s

3 . 1 K e y E l e m e n t s o f t h e G M A T E n g i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7

9 . 1 D a t a T y p e s D e n e d f o r G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7

9 . 2 A r r a y s H o l d i n g D e n e d T y p e N a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3

9 . 3 C o n s t a n t s H o l d i n g U n d e n e d V a l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4

9 . 4 T h e W r i t e M o d e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1

9 . 5 T h e P a r a m e t e r T y p e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5

9 . 6 T h e W r a p p e r D a t a T y p e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6

9 . 7 T h e O b j e c t T y p e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7

9 . 8 T h e R u n S t a t e E n u m e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8

1 3 . 1 C o o r d i n a t e S y s t e m P a r a m e t e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 3

1 3 . 2 D e f a u l t C o o r d i n a t e S y s t e m s d e n e d i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5

1 3 . 3 C o o r d i n a t e S y s t e m s U s e d b y I n d i v i d u a l F o r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 8

1 3 . 4 C o o r d i n a t e C o n v e r s i o n s f o r a n o r b i t n e a r t h e E a r t h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1

1 3 . 5 C o o r d i n a t e C o n v e r s i o n s f o r a n o r b i t n e a r t h e E a r t h / M o o n - S u n L 2 P o i n t . . . . . . . . . . . . 1 1 2

1 3 . 6 C o o r d i n a t e C o n v e r s i o n s f o r a n E a r t h - T r a i l i n g s t a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3

2 6 . 1 S c r i p t E x a m p l e s o f P a r a m e t e r s U s e d i n C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3

2 7 . 1 A s s i g n m e n t C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7

2 7 . 2 P r o p a g a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 8

2 8 . 1 O p t i o n s f o r t h e F m i n c o n O p t i m i z e r S o l v e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 3

3 0 . 1 O p e r a t o r s a n d O p e r a t o r P r e c e d e n c e i n G M A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6

3 1 . 1 S t a t u s a t S t a r t o f S c r i p t P a r s i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 1

3 1 . 2 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e O b j e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 2

3 1 . 3 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e F i r s t C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 3

3 1 . 4 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e P r o p a g a t e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 3

3 1 . 5 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e C a l l F u n c t i o n C o m m a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4

3 1 . 6 F u n c t i o n P r o p e r t i e s a f t e r P a r s i n g t h e F i r s t C a l l F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4

3 1 . 7 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e n e x t t w o C o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 5

3 1 . 8 F u n c t i o n P r o p e r t i e s a f t e r P a r s i n g t h e F i r s t T w o A s s i g n m e n t L i n e s . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 5

3 1 . 9 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e A s s i g n m e n t L i n e c o n t a i n i n g T w o C a l l s t o t h e c r o s s F u n c t i o n . . . . . 2 9 6

3 1 . 1 0 F u n c t i o n P r o p e r t i e s a f t e r P a r s i n g t h e c r o s s A s s i g n m e n t L i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 7

3 1 . 1 1 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e C a l l t o t h e m a g n i t u d e F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 7

3 1 . 1 2 F u n c t i o n P r o p e r t i e s a f t e r P a r s i n g t h e m a g n i t u d e L i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 8

3 1 . 1 3 S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e S c r i p t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 8

3 1 . 1 4 F u n c t i o n P r o p e r t i e s a f t e r P a r s i n g t h e S c r i p t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 9

3 1 . 1 5 S t a t u s I m m e d i a t e l y B e f o r e I n i t i a l i z a t i o n S t a r t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 1

x i i


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L I S T O F T A B L E S x i i i

3 1 . 1 6 S t a t u s I m m e d i a t e l y A f t e r C l o n i n g i n t o t h e S a n d b o x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2

3 1 . 1 7 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a t t h e S t a r t o f C o n t r o l S e q u e n c e I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . 3 0 3

3 1 . 1 8 T h e S a n d b o x M a p s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 5

3 1 . 1 9 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r S e t t i n g t h e G O S a n d S O M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 6

3 1 . 2 0 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r B u i l d i n g t h e L o a d C a r t S t a t e F C S . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 7

3 1 . 2 1 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r D e t e c t i n g t h e F i r s t N e s t e d C a l l F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . 3 0 8

3 1 . 2 2 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r P a r s i n g t h e F i r s t N e s t e d C a l l F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 8

3 1 . 2 3 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r C r e a t i n g t h e d o t F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 9

3 1 . 2 4 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r I n t e r p r e t i n g t h e d o t F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 0

3 1 . 2 5 G m a t F u n c t i o n S t a t u s a f t e r I n t e r p r e t i n g t h e c r o s s F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 1

3 1 . 2 6 S u m m a r y o f t h e F u n c t i o n I n t e r f a c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3

3 1 . 2 7 C a l l F u n c t i o n A t t r i b u t e s P r i o r t o F i r s t E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6

3 1 . 2 8 C a l l F u n c t i o n A t t r i b u t e s A f t e r B u i l d i n g t h e F u n c t i o n O b j e c t S t o r e . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7

3 1 . 2 9 C a l l F u n c t i o n A t t r i b u t e s A f t e r E x e c u t i n g t h e C r e a t e c o m m a n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7

3 1 . 3 0 C a l l F u n c t i o n A t t r i b u t e s A f t e r E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8

3 1 . 3 1 C a l l F u n c t i o n A t t r i b u t e s A f t e r E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8

3 1 . 3 2 A t t r i b u t e s o f t h e L o a d C a r t S t a t e G m a t F u n c t i o n a n d S u b f u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 0

3 1 . 3 3 A t t r i b u t e s o f t h e L o a d C a r t S t a t e G m a t F u n c t i o n A f t e r t h e E x e c u t i n g t h e F i r s t C r e a t e C o m m a n d 3 2 0

3 1 . 3 4 A t t r i b u t e s o f t h e L o a d C a r t S t a t e F u n c t i o n A f t e r t h e E x e c u t i n g t h e S i x A s s i g n m e n t C o m m a n d s 3 2 1

3 1 . 3 5 T h e L o a d C a r t S t a t e F u n c t i o n a f t e r I n i t i a l i z i n g t h e F i r s t C a l l F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . 3 2 2

3 1 . 3 6 A t t r i b u t e s o f t h e F u n c t i o n A f t e r R u n n i n g t h e F i r s t m a g n i t u d e C o m m a n d . . . . . . . . . . . 3 2 2

3 1 . 3 7 L o a d C a r t S t a t e A t t r i b u t e s A f t e r R u n n i n g t h e F i r s t m a g n i t u d e C o m m a n d . . . . . . . . . . . . 3 2 3

3 1 . 3 8 L o a d C a r t S t a t e A t t r i b u t e s A f t e r E v a l u a t i n g t h e d o t F u n c t i o n i n t h e m a g n i t u d e F u n c t i o n . . . 3 2 3

3 1 . 3 9 L o a d C a r t S t a t e A t t r i b u t e s A f t e r E v a l u a t i n g t h e m a g n i t u d e A s s i g n m e n t C o m m a n d . . . . . . . 3 2 4

3 1 . 4 0 L o a d C a r t S t a t e A t t r i b u t e s A f t e r C l e a r i n g t h e m a g n i t u d e F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 4

3 1 . 4 1 A t t r i b u t e s a f t e r r u n n i n g t h e L o a d C a r t S t a t e F u n c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5

3 1 . 4 2 T h e O b j e c t s i n t h e G l o b a l s E x a m p l e a t t h e S t a r t o f I n i t i a l i z a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 6

3 1 . 4 3 T h e O b j e c t s i n t h e G l o b a l s E x a m p l e a f t e r m o v i n g t h e G l o b a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 7

3 1 . 4 4 T h e O b j e c t s i n t h e G l o b a l s E x a m p l e o n r e t u r n f r o m I n t e r p r e t G m a t F u n c t i o n . . . . . . . . . . 3 2 8

3 1 . 4 5 T h e O b j e c t s i n t h e G l o b a l s E x a m p l e a f t e r E x e c u t i n g t h e G l o b a l C o m m a n d i n t h e M i s s i o n

C o n t r o l S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 9

3 1 . 4 6 O b j e c t M a p s u s e d t o S e t R e f e r e n c e s i n C o n t r o l S e q u e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 1


16/383


x i vL I S T O F T A B L E S


17/383


P r e f a c e

W e l c o m e t o t h e p r o g r a m m i n g s i d e o f t h e G e n e r a l M i s s i o n A n a l y s i s T o o l , G M A T ! T h i s d o c u m e n t d e s c r i b e s

t h e d e s i g n o f t h e G M A T s y s t e m , s t a r t i n g f r o m a n o v e r v i e w o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e s y s t e m a n d t h e

a r c h i t e c t u r e b u i l t t o m e e t t h e s e r e q u i r e m e n t s , a n d p r o c e e d i n g t h r o u g h d e s c r i p t i o n s o f t h e d e s i g n f o r t h e

c o m p o n e n t s t h a t t i n t o t h i s a r c h i t e c t u r e .

T h e p u r p o s e o f t h i s d o c u m e n t i s t o g i v e t h e r e a d e r a n u n d e r s t a n d i n g o f t h e d e s i g n g o a l s a n d i m p l e m e n t a -

t i o n o f G M A T . I t i s w r i t t e n t o p r e p a r e y o u t o w o r k w i t h G M A T a t a s o u r c e c o d e l e v e l . I n t h i s d o c u m e n t w e

p r e s e n t t h e r a t i o n a l e f o r G M A T ' s a r c h i t e c t u r a l d e s i g n b a s e d o n t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e s y s t e m , a n d t h e n

c o n s t r u c t t h e a r c h i t e c t u r e b a s e d o n t h a t r a t i o n a l e .

T h e a r c h i t e c t u r a l f r a m e w o r k i s p r e s e n t e d t a k i n g a t o p - d o w n a p p r o a c h . F i r s t w e d e n e a w a y t o t h i n k

a b o u t G M A T ' s s t r u c t u r e i n t e r m s o f h i g h l e v e l f u n c t i o n a l i t y , g r o u p e d i n t o l o g i c a l p a c k a g e s . T h e n w e e x a m i n e

k e y e l e m e n t s o f t h e s e p a c k a g e s , a n d e x p l a i n h o w t h e y i n t e r a c t t o c o m p l e t e a f e w t y p i c a l t a s k s . W i t h a f e w

e x c e p t i o n s , w e d o n o t d o c u m e n t t h e d e t a i l s o f t h e c l a s s e s a n d o b j e c t s i n t h e s y s t e m . T h a t t a s k i s l e f t t o t h e

G M A T A P I , g e n e r a t e d u s i n g t h e D o x y g e n [ d o x y g e n ] o p e n s o u r c e t o o l .

I n t e n d e d A u d i e n c e

T h i s d o c u m e n t i s w r i t t e n p r i m a r i l y f o r p e o p l e i n t e r e s t e d i n w o r k i n g w i t h G M A T ' s s o u r c e c o d e , e i t h e r t o

e n h a n c e t h e s y s t e m b y a d d i n g n e w c o m p o n e n t s , t o d e b u g e x i s t i n g f e a t u r e s i n a w a y c o n s i s t e n t w i t h G M A T ' s

d e s i g n , t o g a i n i n s i g h t i n t o p i e c e s o f t h e s y s t e m t h a t t h e y m a y w a n t t o u s e e l s e w h e r e , o r t o l e a r n h o w G M A T

w a s a s s e m b l e d t o h e l p d e s i g n a s i m i l a r s y s t e m . T h e p r i m a r y a u d i e n c e f o r t h i s d o c u m e n t i s t h e s o f t w a r e

d e v e l o p m e n t c o m m u n i t y p r o g r a m m e r s , s y s t e m a n a l y s t s , a n d s o f t w a r e a r c h i t e c t s .

A n a l y s t s t h a t a r e i n t e r e s t e d i n u n d e r s t a n d i n g h o w G M A T p e r f o r m s i t s t a s k s c a n g a i n a n u n d e r s t a n d i n g o f

t h e s y s t e m b y r e a d i n g t h e r s t f e w c h a p t e r s o f t h i s d o c u m e n t . I f s o m e e l e m e n t o f G M A T i s n o t b e h a v i n g t h e

w a y y o u e x p e c t , y o u m i g h t a l s o w a n t t o l o o k u p t h e d e s c r i p t i o n o f t h a t o b j e c t i n l a t e r c h a p t e r s . I n a d d i t i o n ,

m a n y o f t h e d e t a i l s a b o u t h o w c a l c u l a t i o n s a r e p e r f o r m e d i n G M A T a r e c o n t a i n e d i n t h e M a t h e m a t i c a l

S p e c i c a t i o n s [ M a t h S p e c ] . I f y o u a r e m o r e i n t e r e s t e d i n u n d e r s t a n d i n g h o w t o u s e G M A T a s a n a n a l y s t , y o u

m i g h t w a n t t o r e a d t h e U s e r ' s G u i d e [ U s e r s G u i d e ] r a t h e r t h a n t h i s d o c u m e n t .

A s s u m e d B a c k g r o u n d

T h e G M A T d e s i g n w a s d e v e l o p e d u s i n g o b j e c t - o r i e n t e d t e c h n o l o g i e s . T h e d e s i g n i s p r e s e n t e d u s i n g U n i e d

M o d e l i n g L a n g u a g e ( U M L ) d i a g r a m s , u s i n g a s t y l e s i m i l a r t o t h a t p r e s e n t e d i n U M L D i s t i l l e d [ f o w l e r ] .

Y o u c a n n d a d e s c r i p t i o n o f t h e u s e o f U M L d i a g r a m s a s u s e d i n t h i s d o c u m e n t i n A p p e n d i x A . W h i l e y o u

d o n ' t n e e d t o b e a n e x p e r t i n e i t h e r o f t h e s e e l d s t o u n d e r s t a n d t h e c o n t e n t p r e s e n t e d h e r e , y o u w i l l b e n e t

f r o m s o m e p r e l i m i n a r y r e a d i n g a t a n i n t r o d u c t o r y l e v e l .

T h e G M A T d e s i g n l e v e r a g e s s e v e r a l i n d u s t r y s t a n d a r d d e s i g n p a t t e r n s . T h e p a t t e r n s u s e d a r e s u m m a r i z e d

i n A p p e n d i x B . I f y o u a r e u n f a m i l i a r w i t h t h e d e s i g n p a t t e r n l i t e r a t u r e , y o u ' d b e n e t f r o m r e a d i n g o r a t

l e a s t s k i m m i n g s o m e o f t h e s t a n d a r d t e x t s ( s e e , f o r e x a m p l e , D e s i g n P a t t e r n s [ G o F ] ) .

x v


18/383


x v iP R E F A C E

G M A T i s w r i t t e n i n C + + . O n t h e r a r e o c c a s i o n s t h a t a c t u a l c o d e i s p r e s e n t e d i n t h i s d o c u m e n t , t h a t

c o d e i s i n C + + . A s y o u g o d e e p e r i n t o t h e G M A T ' s d e s i g n , t h e u n d e r l y i n g c o d i n g l a n g u a g e w i l l b e c o m e m o r e

i m p o r t a n t . T h e r e f o r e , i f y o u p l a n t o w o r k w i t h t h e G M A T s o u r c e c o d e , y o u ' l l n e e d t o h a v e a n u n d e r s t a n d i n g

o f t h e C + + p r o g r a m m i n g l a n g u a g e .

I n a d d i t i o n , t h e s t a n d a r d G M A T G U I i s w r i t t e n u s i n g t h e w x W i d g e t s [ w x ] G U I t o o l k i t . I f y o u p l a n t o

w o r k w i t h G M A T ' s G U I c o d e , y o u ' l l w a n t t o b o s o m e p r e l i m i n a r y e x p l o r a t i o n o f w x W i d g e t s . A g o o d p l a c e

t o s t a r t i s t h e w x W i d g e t s b o o k [ s m a r t ] , w h i c h , w h i l e s l i g h t l y o u t o f d a t e a t t h i s w r i t i n g , d o e s p r e s e n t a r a t h e r

c o m p l e t e d e s c r i p t i o n o f w x W i d g e t s .

U s e f u l P r e l i m i n a r i e s

T h i s d o c u m e n t d e s c r i b e s t h e G M A T s o u r c e c o d e s o m e t i m e s a t a v e r y h i g h l e v e l , b u t a l s o a t t i m e s a t a

r a t h e r l o w l e v e l o f d e t a i l . Y o u ' l l b e n e t f r o m h a v i n g a c o p y o f t h e c u r r e n t s o u r c e a v a i l a b l e f o r v i e w i n g a t

t i m e s w h e n t h e d e s c r i p t i o n s f o u n d h e r e a r e n o t a s c l e a r a s y o u ' d l i k e . Y o u c a n r e t r i e v e t h e s o u r c e c o d e e i t h e r

a t t h e G M A T w e b s i t e ( h t t p : / / g m a t . g s f c . n a s a . g o v / d o w n l o a d s / s o u r c e . h t m l ) o r f r o m t h e d o w n l o a d p a g e s o r

t h e c o d e r e p o s i t o r y a t S o u r c e F o r g e ( h t t p : / / s o u r c e f o r g e . n e t / p r o j e c t s / g m a t ) .

T h i s d o c u m e n t d o e s n o t d e s c r i b e t h e d e t a i l e d d e s i g n o f e v e r y c l a s s i n G M A T , i n p a r t b e c a u s e t h e r e s u l t i n g

d o c u m e n t w o u l d b e e x t r e m e l y l a r g e , b u t a l s o b e c a u s e G M A T i s a n e v o l v i n g s y s t e m . N e w f e a t u r e s a r e b e i n g

a d d e d t o t h e p r o g r a m a s t h e s y s t e m g r o w s , s o t h e b e s t v i e w o f t h e d e t a i l s o f G M A T c a n b e s e e n b y e x a m i n i n g

t h e c u r r e n t c o d e b a s e . I f y o u w a n t a s t r u c t u r e d v i e w i n t o t h e s e d e t a i l s , y o u s h o u l d r u n t h e o p e n s o u r c e t o o l

D o x y g e n [ d o x y g e n ] o n t h e s o u r c e c o d e t r e e . D o x y g e n w i l l c r e a t e a n e x t e n s i v e h y p e r l i n k e d r e f e r e n c e f o r t h e

G M A T c o d e t h a t y o u c a n b r o w s e u s i n g a n y H T M L b r o w s e r .


19/383


P a r t I

S y s t e m A r c h i t e c t u r e O v e r v i e w

1


20/383



21/383


C h a p t e r 1

I n t r o d u c t i o n

D a r r e l J . C o n w a y

T h i n k i n g S y s t e m s , I n c .

E a r l y i n 2 0 0 2 , G o d d a r d S p a c e F l i g h t C e n t e r ( G S F C ) b e g a n t o i d e n t i f y r e q u i r e m e n t s f o r t h e i g h t d y -

n a m i c s s o f t w a r e n e e d e d t o y u p c o m i n g m i s s i o n s t h a t u s e f o r m a t i o n s o f s p a c e c r a f t t o c o l l e c t d a t a . T h e s e

r e q u i r e m e n t s r a n g e d f r o m l o w l e v e l m o d e l i n g f e a t u r e s t o l a r g e s c a l e i n t e r o p e r a b i l i t y r e q u i r e m e n t s . I n 2 0 0 3

w e b e g a n w o r k o n a s y s t e m d e s i g n e d t o m e e t t h e s e r e q u i r e m e n t s ; t h i s s y s t e m i s G M A T .

T h e G e n e r a l M i s s i o n A n a l y s i s T o o l ( G M A T ) i s a g e n e r a l p u r p o s e i g h t d y n a m i c s m o d e l i n g t o o l b u i l t o n

o p e n s o u r c e p r i n c i p l e s . T h e G M A T c o d e i s w r i t t e n i n C + + , a n d u s e s m o d e r n C + + c o n s t r u c t s e x t e n s i v e l y .

G M A T c a n b e r u n t h r o u g h e i t h e r a f u l l y f u n c t i o n a l G r a p h i c a l U s e r I n t e r f a c e ( G U I ) o r a s a c o m m a n d

l i n e p r o g r a m w i t h m i n i m a l u s e r f e e d b a c k . T h e s y s t e m i s b u i l t a n d r u n s o n M i c r o s o f t W i n d o w s , L i n u x ,

a n d M a c i n t o s h O S X p l a t f o r m s . T h e G M A T G U I i s w r i t t e n u s i n g w x W i d g e t s , a c r o s s p l a t f o r m l i b r a r y o f

c o m p o n e n t s t h a t s t r e a m l i n e s t h e d e v e l o p m e n t a n d e x t e n s i o n o f t h e u s e r i n t e r f a c e .

F l i g h t d y n a m i c s m o d e l i n g i s p e r f o r m e d i n G M A T b y b u i l d i n g c o m p o n e n t s t h a t r e p r e s e n t t h e p l a y e r s i n

t h e a n a l y s i s p r o b l e m t h a t i s b e i n g m o d e l e d . T h e s e c o m p o n e n t s i n t e r a c t t h r o u g h t h e s e q u e n t i a l e x e c u t i o n

o f i n s t r u c t i o n s , e m b o d i e d i n t h e G M A T M i s s i o n S e q u e n c e . A t y p i c a l M i s s i o n S e q u e n c e w i l l m o d e l t h e

t r a j e c t o r i e s o f a s e t o f s p a c e c r a f t e v o l v i n g o v e r t i m e , c a l c u l a t i n g r e l e v a n t p a r a m e t e r s d u r i n g t h i s p r o p a g a t i o n ,

a n d m a n e u v e r i n g i n d i v i d u a l s p a c e c r a f t t o m a i n t a i n a s e t o f m i s s i o n c o n s t r a i n t s a s e s t a b l i s h e d b y t h e m i s s i o n

a n a l y s t .

A l l o f t h e e l e m e n t s u s e d i n G M A T f o r m i s s i o n a n a l y s i s c a n b e v i e w e d i n t h e G M A T G U I o r t h r o u g h a

c u s t o m s c r i p t i n g l a n g u a g e . A n a l y s i s p r o b l e m s m o d e l e d i n G M A T a r e s a v e d a s s c r i p t l e s , a n d t h e s e l e s c a n

b e r e a d i n t o G M A T . W h e n a s c r i p t i s r e a d i n t o t h e G M A T G U I , t h e c o r r e s p o n d i n g u s e r i n t e r f a c e e l e m e n t s

a r e c o n

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