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坎巴拉太空计划中的坐标系简介(KRPC)

2022-11-26 18:23 作者:老咩要上天  | 我要投稿

        航空航天中不可避免的要涉及到坐标系的选取和转换,Up主最近学python感觉找不到应用方向结合,于是打算结合KSP来学习。由于坎巴拉中使用的坐标系与现实中有一定差别,这里简要介绍一下常用的几个坐标系。

        需要注意的是,坎巴拉太空计划中使用的全部都是左手坐标系,这与现实中常用的右手笛卡尔坐标系的区别是z轴的方向相反,大家可以用手自己比划一下,非常简单。下面主要介绍Kerbin的坐标系和各类机体坐标系,其他天体的坐标系建立方法与Kerbin相同。

    1 天体坐标系

    1.1 Kerbin心坐标系

  • 坐标原点位于Kerbin的形心(形心与质心相同)。

  • 坐标系不随Kerbin自转。

  • x轴指向天球赤道上某一固定的点。

  • y轴与自转轴重合,指向北极。

  • z轴指向天球赤道上某一固定的点,且与x轴正交。

        天球是在天文学和导航上想出的一个与天体同球心,与天体有相同的自转轴,半径无限大。天体的的赤道和地理极点投射到天球上,就是天球赤道和天极。Kerbin心坐标系在KRPC中就是CelestialBody.non_rotating_reference_frame。

    1.2 Kerbin坐标系

Kerbin坐标系
  • 坐标原点位于Kerbin的形心(形心与质心相同)。

  • 坐标系随Kerbin自转。

  • x轴指向经度0°,纬度0°的点。

  • y轴与自转轴重合,指向北极。

  • z轴指向经度90°,维度0°的点。

        对应在KRPC中是CelestialBody.reference_frame。

    1.3 kerbin轨道坐标系

  • 坐标原点位于Kerbin的形心(形心与质心相同)。

  • 坐标系随Kerbin公转而变化,固定于Kerbin上。

  • x轴指向公转反径向。

  • y轴指向公转顺向。

  • z轴指向公转法向。

    对应与KRPC中的CelestialBody.orbital_reference_frame。

    2 机体固连坐标系(非惯性系)

    2.1 机体坐标系

机体坐标系
  • 原点位于机体质心。

  • 坐标系随机体运动。

  • x轴指向机体右方。

  • y轴指向机体前方。

  • z轴指向机体下方。

    对应于KRPC中的Vessel.reference_frame。

    2.2 机体轨道坐标系

机体轨道坐标系

    与天体的公转轨道坐标系完全相同。

  • 坐标原点位于机体的质心。

  • 坐标系随机体而变化。

  • x轴指向轨道反径向。

  • y轴指向轨道顺向。

  • z轴指向轨道法向。

    在KRPC中表示为Vessel.orbital_reference_frame。

    2.3 机体天北东坐标系

机体天北东坐标系
  • 坐标原点位于机体的质心。

  • x轴竖直向上,指向天球。

  • y轴指向东方。

  • z轴指向北方。

    在KRPC中对应于Vessel.surface_reference_frame。

    2.4 地速坐标系

地速坐标系
  • 坐标原点位于机体的质心。

  • 坐标系跟随机体运动。

  • x轴与y轴和z轴正交。

  • y轴指向速度方向(地速)。

  • z轴位于天文地平面内,与y轴正交。

    即KRPC中的Vessel.surface_velocity_reference_frame。

    以上就是坎巴拉太空计划中常用的坐标系介绍。

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