卫星场景关键概念
卫星通信工具箱SatelliteScenario.Object提供了在轨道上模拟和可视化卫星的能力，计算与地面站的访问，并可视化和分析通信链路。本主题概述了场景可视化中经常遇到的技术术语。
坐标系统
大地坐标
大地测量系统使用坐标（拉特，lon，h）表示相对于参考椭圆体的位置。卫星情景中的所有大地坐标都使用WGS 84作为参考椭圆体。WGS 84的坐标起源位于地球的质心。
拉特是纬度，起源于赤道。更具体地说，一个点的纬度是该点上一条法线与椭球面的夹角，赤道面包含椭球的中心和赤道。纬度的角度在范围[-90°，90°]内。正纬度对应北方，负纬度对应南方。
lon是经度，它起源于本初子午线。更具体地说，点的经度是包含椭球中心和包含该点的子午线的平面与包含椭球中心和本初子午线的平面的夹角。正经度是从北极上方的有利位置以逆时针方向测量的。一般情况下，经度范围为[-180°，180°]或[0°，360°]。
h是椭圆形高度，其沿着基准球体的正常测量。
以地环的地球固定坐标
以地球为中心的地球固定(ECEF)系统使用笛卡尔坐标(X，Y，Z)表示相对于参考椭球体中心的位置。椭球中心与地球中心之间的距离取决于参考椭球。卫星方案采用WGS 84参考椭球，其中心与地球质心重合。
积极的X在赤道和本初子午线的交汇处，-轴与椭球面相交于0°纬度和0°经度。
积极的Y-轴与椭球面相交于0°纬度和90°经度。
积极的Z-axis在90°纬度下与椭圆体的表面相交。
［1］
参照系和东北向下(NED)框架
为了描述空间中的一点，你需要一个相对于恒星不旋转的参照系。的地心天体参照系，在地球中心和正交向量的起源我，J， 和K，作为添加时的参照系卫星对象SatelliteScenario.目的。基本飞机是IJ- 平面，与赤道紧密对齐，具有小的偏移，随着地球的旋转轴的出现和剥离而随时间而变化。当使用轨道元素来向卫星场景添加卫星时，假设它们在地区entric天体参考帧中定义。
当提到位置、速度、加速度、方向和角速度时，你必须总是提到表示这些量的坐标系。全球系统，如GCRF和大地测量系统，使用三重坐标描述物体的位置。本地系统，如NED和方位角高程范围(AER)系统需要两个三重坐标:一个三重坐标描述原点的位置，另一个三重坐标描述物体相对原点的位置。
NED系统使用笛卡尔坐标（xNorth，酵母，zDown)来表示相对于局部原点的位置。局部原点用大地坐标(lat0，lon0，h0）.典型地，NED系统的本地起源是在地球表面以上。
积极的xNorth-axis指的是沿着经度子午线的北方lon0．
积极的酵母-轴沿纬度平行线指向东方lat0．
积极的zDown轴沿椭球法线指向南方。
NED坐标系通常用于指定相对于移动卫星的位置。在这种情况下，座标不是固定在卫星的坐标系上，而是固定在WGS 84椭球面上对应卫星经纬度的点上。
横摇、俯仰和偏航
三条线穿过卫星，并在卫星的质心处成直角相交。这些轴相对于卫星是固定的，用于定义卫星相对于NED坐标系的方向。方向由以下顺序的旋转定义:
旋转的偏航轴通过偏航角。
旋转的球场轴由俯仰角度。
旋转的卷轴由滚角。
偏航、俯仰和滚转角度有正的顺时针方向时，在轴线的正方向。除非另有说明，默认情况下卫星通信工具箱使用这些角度的偏航卷旋转顺序。
Azimuth-Elevation-Range (AER)坐标
AER系统使用球形坐标（阿兹，提升，范围)来表示相对于局部原点的位置。局部原点用大地坐标(lat0，lon0，h0）.方位角，高度和倾斜范围取决于当地的笛卡尔系统（例如，一个NED系统），该系统以卫星的质量中心为中心。
阿兹是方位角，是(xEast）(yNorth） - 从积极的飞机yNorth轴指向物体在平面上的投影。
提升为仰角，即从(xEast）(yNorth) -平面到对象。
范围是倾斜范围，也就是物体和局域原点之间的欧氏距离。
轨道要素
轨道元素是唯一确定特定轨道所需的参数。唯一地定义一个轨道和卫星在卫星轨道中的位置需要至少六个参数。其中三个参数描述了轨道平面的样子以及卫星在椭圆中的位置。其他三个参数描述了该平面在天体惯性参照系中的定位以及卫星在该平面中的位置。这六个参数称为开普勒的元素或者轨道要素．
在这个图中轨道飞机（黄色）相交参考面(灰色)。对于地球轨道卫星，参考平面通常是GCRF的IJ平面。
这两个元素定义了椭圆的形状和大小:
偏心（e） - 椭圆形状，描述它与圆圈的伸长程度。
半joor轴（a） -Periapsis.和最远点距离除以2。绕点是绕轨道运行的物体最接近其绕轨道运行的物体的质心的点。远地点是一个绕轨道运行的物体离它所绕轨道运行的物体的质心最远的一点。对于经典的两体轨道，半长轴是两体中心之间的距离。
这两个元素定义了嵌入椭圆的轨道平面的方向:
倾角(i) -椭圆相对于参考平面的垂直倾角，在升交点．升序节点是轨道通过参考平面向上传递的位置（绿色角度我在图中)。倾斜角的测量垂直于轨道面与参考面相交的直线。椭圆上的任意三个点定义了椭圆轨道平面。
从赤道轨道开始，轨道平面可以向上倾斜。它从赤道向上倾斜的角度被称为倾斜角度，我，在范围内[0,180]。因为地球的中心必须始终处于轨道平面中，所以轨道在轨道上通过赤道通过轨道通过轨道的轨道的点是上升节点，卫星通过赤道的点它向下南边的方式是降序节点．通过赤道上的这两点绘制一条线定义了节点线．
升高节点（ω）的右提升 - 椭圆的上升节点的水平方向（轨道通过参考平面向上通过参考平面），相对于参考帧的I轴。
升节点的赤经旋转(RAAN)可以是0到360°之间的任意数字。
剩下的两个要素是:
柱顶参数(ω) -椭圆在轨道平面上的方向，在[0,360]范围内从上升节点到柱顶测量的角度。
真异常(v) -轨道体在特定时间沿椭圆的位置。卫星在这条路径上的位置是以逆时针方向从近尖点开始测量的，称为近尖点真正的异常，ν，在范围内[0,360）。
两个行元素（TLE）文件
的卫星通信工具箱卫星函数接受一个TLE文件作为初始化卫星的可能输入。要下载TLE文件，请参见太空轨道的网站。
TLE SET是编码地球轨道对象的轨道元素列表的数据格式，用于给定时间点，时代．轨道元素参数可以以各种格式编码为文本。最常见的格式是NASA/NORAD的TLE格式。在这种格式中，每个卫星有三行:第一行包含卫星的名称，下两行是标准的两行元素。
每个卫星的数据由三行组成，如下例所示。
卫星1 1 25544U 98067A 04236.56031392 .00020137 00000-0 16538-3 0 9993 2 25544 51.6335 344.7760 0007976 126.2523 325.9359 15.70406856328906
第1行是一个11个字符的附属名称。
第2行和第3行是标准的TLE集合格式，与NORAD和NASA使用的相同。
柱子 描述 例子 1 行号
13 - 7 卫星号码
255448 Elset分类
U10 - 17 国际指定者
98067A.19 - 32 元素集Epoch (UTC)
04236.5603139234 - 43 关于时间的平均运动的第一个衍生
.0002013745 - 52. 平均运动对时间的二阶导数(假定为小数点)
00000 - 054 - 61. BSTAR阻力项。
16538 - 363 元素集类型
065 - 68 元素数量
99969 校验和(模10)
3.该表描述了第3行中的列。
柱子 描述 例子 1 元素数据的行号
23 - 7 卫星号码
255449 - 16 倾向[度]
51.633518 - 25 升高的节点[度]
344.7760.27 - 33. 偏心率(假设前导小数点)
000797635 - 42 近地点的参数[度]
126.252344 - 51 平均异常[度]
325.9359.53 - 63. 平均动作[每天重新升值]
15.70406856.64 - 68. 时代革命次数
3289069 校验和(模10)
6
根据应用程序和对象轨道，源自30天的TLES的数据可能会变得不可靠。可以通过使用SGP4和SDP4算法从TLES计算轨道位置。
参考
HSF -轨道元素。2020年11月30日。https://spaceflight.nasa.gov/realdata/elements/graphs.html。
[2]“CelesTrak:‘FAQs: Two-Line Element Set Format”，2016年3月26日。https://web.archive.org/web/20160326061740/http: / / celestrak.com/columns/v04n03/。
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