空间基础坐标系

天球坐标系(Celestial Sphere)

天球是研究天梯位置和运动而引进的一个假想圆球,它以观察点为中心(一般是地球中心),以一个单位矢量为半径的球面。

卫星等空间天体,无论远近,都投影到天球面上,用球面上的点表示出他们位置矢量的指向,便于用球面三角结算他们在空间的关系。

天球坐标系用赤经和赤维来表示天体的位置,这与地球上的经纬度坐标基本类似。

黄道坐标系(Ecliptic Coordinates System)

黄道坐标系是以太阳为中心简历的坐标系。主要用于航天器脱离地球引力,太阳引力起主导作用情况下的星际空间飞行轨道计算分析。

黄道坐标系的中心原点是太阳,以地球绕太阳公转的轨道平面作为基准平面(黄道面)。黄道面与地球赤道夹角大约23.44°。

地心惯性坐标系(Earth Centered inertial coordinate system)

地心惯性坐标系简称ECI坐标系,它是使用最多的一种坐标系。地心惯性坐标系是一个惯性坐标系,它在惯性空间中保持不动。坐标系的原点为地心,基本面为地球赤道平面,z轴是垂直于赤道面的地球自转轴,指向地球北极,目前是靠近北极星的方向。x轴指向春分点,y轴与x轴垂直。

航天器的位置用赤经和赤纬表示。赤经是卫星相对于春分圈的角距离,赤经从春分点开始沿大赤道面向东度量,从0°到360°,赤维是卫星相对赤道面的角距离,即与赤道面的夹角,以赤道面为0°开始度量,向北到+90°,向南到-90°。

地心轨道坐标系

地心轨道坐标系是以地球中心为坐标原点,在航天器运行的轨道平面内简历的坐标系。

此外,还有发射坐标系、本地坐标系等,是用来分析火箭运动轨迹和自身形态的。

STK中的常用坐标系

STK中采用了多种类型的笛卡尔坐标系统(Cartesian Coordinate System),包括天球坐标系、中心天体坐标系和对象本体坐标系三个层次。

天球坐标系:

STK中能设置和显示以地球为中心的天球坐标系统(天球网格),天球以地球为中心,地球的北极指向与天球的北极指向基本重合,所有的恒星都投影到了天球上。天球坐标系基本用于深空导航和探测的应用。

中心天体坐标系:

STK为每个中心天体定义了相关的坐标系,这些坐标系的原点都在中心天体的质心,但坐标轴选择不尽相同。中心天体坐标系可分为2类:一种为固连坐标系(即地心地固坐标系),一种为惯性坐标系
固连坐标系是随着中心天体一起旋转的坐标系统,儿惯性坐标系是不随着中心天体旋转的一种坐标系。

地心固连坐标系(ECF):

地心固连坐标系,又称地心地固坐标系(Earth-Centered Fixed Coordinate System,ECF),它是随着地球一起转动的坐标系。坐标系的原点为地心,基本面为地球赤道平面,z轴是垂直赤道面的地球自转轴,指向北极。x轴指向0精度点,y轴在赤道面上与x轴垂直。x,y,z三个轴复合右手螺旋法则。

地心惯性坐标系(ECI)

地心惯性坐标系(Earth-Centered Inertial Coordinate System),即ECI坐标系。
它是不随地球一起转动的坐标系。坐标系的原点为地心,基本面为地球赤道平面。z轴为垂直于赤道面的地球自转轴,指向北极。x轴在赤道平面内,指向春分点。y轴在赤道平面上,与x轴垂直。x,y,x三个轴符合右手螺旋法则。

STK中使用比较广泛的ECI坐标系统主要为 ICRF国际天球参考框架、J2000和B1950坐标系统

ICRF国际天球参考框架

ICRF全称为国际天球参考框架(International Celestial Reference Framework,ICRF)。为了描述天体的位置,包括地球自转轴的定向和自转速度的测定,必须以天球上的恒星作为参考系,称为国际天球参考系(International Celestial Reference System, ICRS)。ICRS是惯性系,可以用于描述满足牛顿万有引力的天体运动,主要用于描述空间飞行器的轨道。基于ICRS的地心惯性坐标系(ECI)主要是确定赤道和春分点的位置,即坐标系的x和z轴参考方位。ICRF坐标轴以ICRS为基础,根据中心在太阳系质心的广义相对论参考架有关的惯性轴(BCRF)来定义。ICRF反映了对J2000参考架理论基础的改进,ICRF是由VLBI观测的300多颗FK5恒星的位置实现的。ICRF坐标系统是目前定义的最好的地心惯性坐标系统。

J2000坐标系统

国际天文协会IAU曾定义了B1950、J2000两个地心惯性坐标系。J2000坐标系统以地球质心为坐标原点,选用2000年1月1日UT12:00为标准历元的经过该瞬时的岁差和章动改正后的北天极和春分点分别确定z轴和x轴。在STK中,J2000坐标系统不仅指坐标原点为地心的坐标系统,还可以表示坐标原点在相应中心天体质心的坐标系统,其坐标轴定义与地球上的J2000定义的坐标轴平行,如月心J2000坐标系统。

B1950坐标系统

在J2000坐标系之前,IAU定义了B1950坐标系。B1950坐标系选用了1949年12月31日UT22:09为标准历元,经过该瞬时的岁差和章动改正后的北天极和春分点分别确定z轴和x轴。B1950曾经是J2000之前定义的最好的地心惯性坐标系统。B1950和J2000可以通过两历元的岁差和章动进行转换。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,271评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,275评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,151评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,550评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,553评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,559评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,924评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,580评论 0 257
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,826评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,578评论 2 320
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,661评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,363评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,940评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,926评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,156评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,872评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,391评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容