关于航空航天坐标系 - Matlab＆Simulink - Mathworks Deu万博1manbetxtschland

关于航天坐标系

基本坐标系概念

坐标系允许您跟踪飞机或航天器位置和空间方向。Aerospace Blockset™坐标系基于来自大地测量，天文学和物理学的这些潜在的概念。

定义

块集使用右撇子(RH)笛卡儿坐标系。右侧规则建立了X-y-Z.坐标轴序列。

一个惯性框架是一个非卡卡化运动参考帧。在一个惯性框架中，牛顿的第二律法持有：Force = Mass X加速。松散地说，加速度被相对于远处宇宙限定，并且通常据说惯性帧相对于固定恒星是非燃烧的。因为地球和恒星相对于彼此缓慢地移动，所以这个假设是非常准确的近似。

严格定义，惯性帧是所有帧集的成员，而不是相对于彼此加速。非线性帧是相对于惯性帧加速的任何帧。通常，它的加速包括翻译和旋转部件，导致伪心（伪gravity，也科里奥利斯和离心力）。

块集模拟地球形状（大地水准面）作为扁圆形球体，一种特殊类型的椭圆形，两个轴轴相等（定义赤道飞机）和第三，稍短（鹤球粉）对称轴。赤道是赤道平面和地球表面的交叉点。地理杆是地球表面和地缘波尔轴的交叉点。通常，地缘波多拉和旋转轴不相同。

纬度地区并联赤道。纵向平行平行地缘波尔轴。这零经度或本初子午线途经英国的格林威治。

近似

块集在定义相对于地球的坐标系中进行三个标准近似。

地球表面或大线是一种由较长的赤道和较短的地缘轴线限定的扁球石。实际上，地球对标准大地区略微变形。
地球旋转轴与赤道面垂直，因此自转轴与地理极轴相同。在现实中，这些轴是略微错位的，赤道面随着地球的旋转而抖动。在大多数应用中，这种影响可以忽略不计。
距离固定坐标中的唯一的非基本效果是由于围绕其轴线的地球旋转。这是一个旋转,地心系统。块集忽略了太阳周围的地球加速，银河系中的太阳加速，以及通过宇宙的银河系加速。在大多数应用中，只有地球旋转很重要。
必须将该近似的近似用于送入深层空间的航天器，例如在地球系统外部，并且优先考虑到天学系统。

相对于其他行星的运动

该区块集使用标准的WGS-84大地水准面来模拟地球。你可以改变赤道轴的长度，平整度和旋转速率。

您可以代表航天器相对于任何天体的运动，通过改变球状尺寸，扁平率和旋转速率，通过扁圆形球体近似地近似的任何天体。如果天体旋转向西（逆行地），则使旋转率为负。

建模坐标系

如果您使用在体内固定在体内的坐标系，则建模飞机和航天器最简单。在飞机的情况下，通过风的存在修改向前方向，并且通过空气的工艺运动与相对于地面的运动不同。

看运动方程有关块集如何实现身体和风坐标的更多详细信息。

身体坐标

非线性身体坐标系在起源和方向上固定在移动工艺中。该工艺被认为是刚性的。

物体坐标轴的方向固定在物体的形状中。

这X- 通过工艺的鼻子点。
这y- XIS指向右侧X- 轴（面对飞行员的观点），垂直于X-轴。
这Z.- 轴向下来的工艺，垂直于XY.满足RH规则。

翻译自由度

通过沿距离沿着这些轴移动来定义翻译X那y,Z.来自原点。

旋转自由度

旋转是由欧拉角定义的P.那问：那R.或者Φ， Θ， Ψ。它们是:

P.或φ.	滚动X设在
问：或θ.	球场上的y设在
R.或ψ	偏航的Z.设在

除非另有说明，否则默认情况下，否则软件使用Zyx旋转顺序进行欧拉角。

风坐标

非线性风坐标系具有其原始固定在刚性飞机中。坐标系取向相对于工艺速度定义V.。

风坐标轴的方向通过速度固定V.。

这X- 轴上的方向V.。
这y- XIS指向右侧X- 轴（面对方向V.），垂直于X-轴。
这Z.-轴点垂直于XY.以任何方式来满足RH规则的任何方式X- - -y相互重合。

翻译自由度

通过沿距离沿着这些轴移动来定义翻译X那y,Z.来自原点。

旋转自由度

旋转定义为欧拉角Φ， γ， χ:

Φ	银行角度X设在
γ	航班路径y设在
χ	朝向角度Z.设在

除非另有说明，否则默认情况下，否则软件使用Zyx旋转顺序进行欧拉角。

导航坐标系

造型航空航天轨迹需要定位和定向飞机或航天器相对于旋转地球。导航坐标相对于地球的中心和表面来定义。

地心和大地纬度

这地理身纬度地面表面上的λ由由地球中心向地面向量的半径向量与具有赤道平面的表面点的角度限定。

这大地纬度地球表面上的µ是由表面法向量n与赤道平面的夹角来定义的。

坐标

东北（NED）系统是一个非线性系统，其起源固定在飞机或航天器重心。其轴线沿着地面表面定义的大地测量方向定向。

这X- 在极地方向上平行于大麻地面北部的轴。
这y轴指向与大地水准面平行的东方，沿着纬度曲线。
这Z.-轴指向向下，朝向地球表面，与地球表面向外的法线反平行N。
在恒定的高度飞行意味着以常数飞行Z.在地球表面之上。

ECI坐标

以地环形的惯性（ECI）系统无旋转。对于大多数应用，假设该框架是惯性的，尽管昼夜平行平面随着时间的推移非常略微移动。ECI系统被认为是在特定时期（例如J2000）中定义赤道和昼夜昼夜分支时的高精度轨道计算真正惯性。使用ECI坐标系的特定实现的航空航天功能和块在其文档中提供了该信息。ECI系统原点固定在地球的中心（见图）。