Системы координат позволяют отслеживать положение и ориентацию самолета или космического аппарата в пространстве. Системы координат Aerospace Toolbox основаны на этих базовых концепциях геодезии, астрономии и физики.
В программном обеспечении Aerospace Toolbox используются правые (RH) декартовы системы координат. Самое правое правило устанавливает x-y-z последовательность координатных осей.
Инерционный кадр - это не ускоряющийся опорный кадр движения. Мягко говоря, ускорение определяется относительно далекого космоса. В инерционном кадре второй закон Ньютона (сила = ускорение массы X) удерживается.
Строго определяемый инерционный кадр является элементом набора всех кадров, не ускоряющихся относительно друг друга. Неинерциальный кадр - это любой кадр, ускоряющийся относительно инерционного кадра. Его ускорение, в общем, включает в себя как поступательные, так и вращательные компоненты, приводящие к псевдосилам (псевдогравитации, а также кориолисовским и центробежным силам).
Инструментарий моделирует форму Земли (геоид) как сплюснутый сфероид, особый тип эллипсоида с двумя более длинными осями, равными (определяющими экваториальную плоскость) и третьей, немного более короткой (геополитической) осью симметрии. Экватор - пересечение экваториальной плоскости и поверхности Земли. Географические полюса являются пересечением земной поверхности и геополитической оси. В целом геополяры Земли и оси вращения не идентичны.
Широты параллельны экватору. Долготы параллельны геополитической оси. Нулевая долгота или простой меридиан проходит через Гринвич, Англия.
Программа Aerospace Toolbox выполняет три стандартных аппроксимации при определении систем координат относительно Земли.
Земная поверхность или геоид представляет собой сплюснутый сфероид, определяемый его более длинными экваториальными и более короткими геополитическими осями. В реальности Земля слегка деформирована по отношению к стандартному геоиду.
Ось вращения Земли и экваториальная плоскость перпендикулярны, так что оси вращения и геополитические оси идентичны. На самом деле эти оси слегка смещены, и экваториальная плоскость колеблется по мере вращения Земли. Этот эффект незначителен в большинстве применений.
Единственный неинерциальный эффект в фиксированных на Земле координатах обусловлен вращением Земли вокруг своей оси. Это вращающаяся геоцентрическая система. Панель инструментов игнорирует движение Земли вокруг Солнца, движение Солнца в Галактике и движение Галактики через космос. В большинстве применений имеет значение только вращение Земли.
Это приближение должно быть изменено для космических аппаратов, отправляемых в глубокий космос, то есть вне системы Земля-Луна, и предпочтительна гелиоцентрическая система.
Программное обеспечение Aerospace Toolbox использует стандартный геоид WGS-84 для моделирования Земли. Можно изменить длину экваториальной оси, сведение и скорость вращения.
Можно представить движение космического аппарата относительно любого небесного тела, которое хорошо аппроксимируется сплюснутым сфероидом, изменяя размер сфероида, сплющивание и скорость вращения. Если небесное тело вращается на запад (ретроградно), сделайте скорость вращения отрицательной.
Рекомендуемая практика в отношении систем координат аппаратов для атмосферных и космических полетов, R-004-1992, ANSI/AIAA, февраль 1992 года.
Картографическая Toolbox™ документация, The MathWorks, Inc., Натик, Массачусетс. Сопоставление панели инструментов.
Роджерс, Р. М., Прикладная математика в интегрированных навигационных системах, AIAA, Рестон, Вирджиния, 2000.
Стивенс, Б. Л., и Ф. Л. Льюис, управление самолетами и симуляция, 2-е изд., Wiley-Interscience, Нью-Йорк, 2003.
Томсон, У. Т., Введение в космическую динамику, Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк, 1961/Dover Publications, Минеола, Нью-Йорк, 1986.
Всемирная геодезическая система 1984 (WGS 84), https://earth-info.nga.mil/GandG/update/index.php.