坎巴拉太空计划中的坐标系简介(KRPC)

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

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

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

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

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

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。