簡(jiǎn)介

本篇對(duì)STK中各種載體坐標(biāo)系定義以及姿態(tài)的設(shè)置進(jìn)行介紹,。有幫助的話希望可以點(diǎn)贊支持~

創(chuàng)建目標(biāo)（衛(wèi)星,、導(dǎo)彈、火箭,、飛機(jī),、船舶等）后，在Basic—Attitude中,，定義了當(dāng)前目標(biāo)的載體坐標(biāo)系，通過(guò)更改參數(shù),，可以對(duì)姿態(tài)進(jìn)行設(shè)置,。

首先可以看到，Attitude下包含三種類型：Standard,、Real Time,、Multi Segment。其中標(biāo)準(zhǔn)類型（Standard）最為常用,，可以設(shè)置載體基本類型姿態(tài)（Basic,，在各種坐標(biāo)系下的姿態(tài)）、目標(biāo)指向型姿態(tài)（Target Pointing）以及預(yù)置文件中的姿態(tài)（Precomputed）,。實(shí)時(shí)類型（Real Time）通過(guò)外部連接的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置,。多段類型（Multi Segment）按照時(shí)間進(jìn)行分段，每一段中姿態(tài)仍然是通過(guò)基本類型（Basic）設(shè)置,。

接下來(lái)對(duì)Basic,、目標(biāo)指向型姿態(tài)（Target Pointing）以及預(yù)置文件中的姿態(tài)（Precomputed）進(jìn)行介紹。

一,、基本類型姿態(tài)設(shè)置（Basic）

Basic中,，可以在二十多種類型的載體坐標(biāo)系下，對(duì)目標(biāo)姿態(tài)進(jìn)行設(shè)置,。

接下來(lái)一一介紹,。

1.1 Nadir alignment with ECF velocity constraint

該載體坐標(biāo)系Z軸指向天底（地心），X軸默認(rèn)指向ECF速度（地球地固系速度）在垂直于Z軸平面內(nèi)的投影方向,。圖中粉色,、黃色,、藍(lán)色箭頭分為為載體X、Y,、Z軸,，白色箭頭為天底方向，綠色為ECF速度方向,?？梢钥吹絑軸與天底方向重合，X軸與ECF速度投影方向重合,。

通過(guò)設(shè)置Constraint Offset,，可以用來(lái)引入一個(gè)關(guān)于Z軸矢量的額外旋轉(zhuǎn)偏移。該旋轉(zhuǎn)角度是以左手方向測(cè)量的,。例如,，設(shè)置Constraint Offset為90°，可以將飛行器姿態(tài)旋轉(zhuǎn)至Y軸與ECF速度投影方向重合：

1.2 Nadir alignment with ECI velocity constraint

該載體坐標(biāo)系Z軸指向天底（地心）,，X軸默認(rèn)指向ECI速度（地球慣性系速度）在垂直于Z軸平面內(nèi)的投影方向,。下圖綠色為ECI速度方向，可以看出,，X軸方向與ECI速度投影方向重合,。

同理，Constraint Offset可以引入一個(gè)關(guān)于Z軸矢量的左手方向旋轉(zhuǎn)偏移,。例如,，設(shè)置Constraint Offset為90°后姿態(tài)改變?nèi)缦拢?/span>

1.3 Nadir alignment with orbit normal constraint

該載體坐標(biāo)系Z軸指向天底（地心），X軸指向軌道面法向方向,，設(shè)置Constraint Offset可以約束X指向,。

1.4 Nadir alignment with sun constraint

該載體坐標(biāo)系Z軸指向天底（地心），X軸指向太陽(yáng)在垂直于Z軸平面內(nèi)的投影方向,，設(shè)置Constraint Offset可以在天底方向與太陽(yáng)方向確定的平面內(nèi)約束X指向,。（可以看到，白色為太陽(yáng)矢量方向,，X指向白色箭頭的投影方向）

1.5 ECF velocity alignment with radial constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向ECF速度,，Z軸指向天頂方向在垂直于X軸平面內(nèi)的投影方向。（可以看到,，X軸方向粉色與綠色ECF速度完全重合）

設(shè)置Constraint Offset可以設(shè)置對(duì)ECF速度矢量的旋轉(zhuǎn)偏移,，該角度以右旋方式定義（例如，設(shè)置Constraint Offset為90°,，則 Y 軸指向原先Z軸方向）：

1.6 ECF velocity alignment with nadir constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向ECF速度,，Z軸指向天底方向在垂直于X軸平面內(nèi)的投影方向，并由Constraint Offset設(shè)置繞X軸的旋轉(zhuǎn)偏移角度。

1.7 ECI velocity alignment with nadir constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向ECI速度,，Z軸指向天頂方向在垂直于X軸平面內(nèi)的投影方向（可以看到,，X軸方向粉色與Velocity CBF（即ECF速度）不重合，與Velocity重合）,。Constraint Offset設(shè)置繞X軸的旋轉(zhuǎn)偏移角度,。

1.8 ECI velocity alignment with sun constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向ECI速度，Z軸指向太陽(yáng)方向在垂直于X軸平面內(nèi)的投影方向,。Constraint Offset設(shè)置繞Z軸的旋轉(zhuǎn)偏移角度,。

1.9 Sun alignment with nadir constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向太陽(yáng)方向，Z軸指向天底方向在垂直于X軸平面內(nèi)的投影方向,。

Constraint Offset設(shè)置繞Z軸的旋轉(zhuǎn)偏移角度,。設(shè)置其為90°，則有

1.10 Sun alignment with ecliptic normal constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向太陽(yáng)方向,，Z軸指向黃道面法向在垂直于X軸平面內(nèi)的投影方向,。Constraint Offset設(shè)置繞Z軸的旋轉(zhuǎn)偏移角度。

1.11 Sun alignment with ECI Z axis constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向太陽(yáng)方向,，Z軸受如下約束：設(shè)P是由衛(wèi)星,、太陽(yáng)和地球質(zhì)心定義的平面。設(shè)T是一條與地球相切的直線,，從衛(wèi)星的質(zhì)心引出,，位于平面P上，使得T比任何其他如此定義的直線更靠近衛(wèi)星-太陽(yáng)方向,。那么Z軸約束在指向T與地球相切的位置的地表法線方向。

1.12 Sun alignment with ecliptic normal constraint

該載體坐標(biāo)系X軸指向太陽(yáng)方向,，Z軸約束在軌道平面內(nèi),。Constraint Offset設(shè)置繞Z軸的旋轉(zhuǎn)偏移角度。

1.13 Fixed in Axes

姿態(tài)保持相對(duì)于指定坐標(biāo)系的恒定夾角方向,。例如,，參考坐標(biāo)系選為J2000，將Roll設(shè)置為30°,，結(jié)果如下：

載體Z軸與J2000 Z軸呈現(xiàn)30°夾角,。

1.14 Aligned and Constrained

根據(jù)自定義指向方向與約束方向確定目標(biāo)姿態(tài)。設(shè)置如下圖所示,。Aligned Vector中,，設(shè)置XYZ值調(diào)整姿態(tài)使得創(chuàng)建的向量與參考向量對(duì)齊。在Constrained Vector中,，調(diào)整姿態(tài)使得創(chuàng)建的向量與參考向量投影對(duì)齊（即對(duì)指向進(jìn)行約束）,。

例如，根據(jù)上圖參數(shù),，姿態(tài)設(shè)置結(jié)果如下：

即載體Z軸與天底方向重合,，X指向與約束向量（速度方向）投影對(duì)齊,。

1.15 XPOP Inertial Attitude

當(dāng)β<0時(shí)，載體正X軸對(duì)準(zhǔn)軌道法向,，當(dāng)β>0時(shí),，載體負(fù)X軸對(duì)準(zhǔn)軌道法向。β定義為太陽(yáng)指向矢量在軌道平面外的夾角,，沿軌道法線方向測(cè)量為正值,。Y 軸被定義為垂直于 X 軸和太陽(yáng)方向。

1.16 Yaw to Nadir

在慣性空間中固定載體坐標(biāo)系 Z 軸,。然后,，X 軸通過(guò)繞Z軸的偏航運(yùn)動(dòng)，朝天底方向,。

更改pitch為30°,，則姿態(tài)變?yōu)?/span>

1.17 Inertially fixed

載體坐標(biāo)系保持與慣性坐標(biāo)系固定夾角的姿態(tài)。例如,，設(shè)置Yaw為20°,，其余為0，則有

1.18 Spinning

目標(biāo)是以恒定的自旋速率圍繞固定的慣性系自旋軸旋轉(zhuǎn),。自旋速率值（Spin Rate）為正,，表示相對(duì)于自旋軸的右旋旋轉(zhuǎn)速度,。初始方位通過(guò) 自旋偏移（Spin Offset）和 偏移歷元（offset Epoch）來(lái)指定。

1.19 Spinning about nadir

指向天底方向的Z軸為自旋軸,，其他自旋相關(guān)的定義方式與Spinning相同,。

1.20 Spinning about Sun vector

指向太陽(yáng)方向的Z軸為自旋軸，其他自旋相關(guān)的定義方式與Spinning相同,。

1.21 Precessing Spin

這種姿態(tài)將姿態(tài)為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的組合：自旋和前沖,。

自旋和前沖均以恒定速率發(fā)生。自旋圍繞飛行器固定坐標(biāo)系中指定的自旋軸進(jìn)行,。前沖圍繞慣性系中指定的前沖軸發(fā)生,。自旋軸和前沖軸通過(guò)可配置的突變角 （Nutation Angle）相關(guān)聯(lián)。自旋軸和前沖軸均包含指定時(shí)間點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)速率和初始偏移量,。速率和偏移的定義與Spinning類型的定義類似,。

后續(xù)將對(duì)目標(biāo)指向型以及預(yù)置類型姿態(tài)設(shè)置進(jìn)行介紹，未完待續(xù)~