Attitude Profile
Вычислите кратчайшее вращение кватерниона
- Библиотека:
Aerospace Blockset/Космические аппараты/Динамика космических аппаратов
Описание
Блок Attitude Profile вычисляет самый короткий поворот кватерниона, который выравнивает основной вектор выравнивания с основным вектором ограничений. Кватернион определяется с помощью скалярно-первого соглашения. Аэрокосмическая Blockset™ использует кватернионы, которые заданы с помощью скалярно-первого соглашения.
Предоставьте основное ограничение как режим указания:
Point at nadirPoint at celestial bodyPoint at LatLonAlt
Или через пользовательский вектор ограничений. Затем блок максимально выравнивает векторы вторичного выравнивания и ограничения, не нарушая первичного выравнивания.
Библиотека содержит три версии блока Attitude Profile, предварительно сконфигурированные для этих распространенных режимов управления ориентацией:
Надир Указывающий -
Point at nadirГеографическое указание -
Point at LatLonAltОтслеживать Солнце -
Point at celestial bodyс Солнцем как небесной мишенью
Для получения дополнительной информации о системах координат, используемых Attitude Profile блоком, см. «Алгоритмы».
Порты
Вход
X - Положение вектора состояния скорости
3-элементный вектор
Вектор состояния космического аппарата в момент времени tutc.
Типы данных: double
V - Вектор состояния скорости
3-элементный вектор
Вектор состояния скорости космического аппарата в момент времени tutc, заданный как 3-элементный вектор.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Constraint coordinate frame (CCF) равным LVLH.
Типы данных: double
q - Ориентация космического аппарата
4-элементный вектор
Отношение космического аппарата к tutc, представленное как кватернион от каркаса кузова до порта, заданное как вектор с 4 элементами.
Типы данных: double
tutc - Текущие данные или время
скаляр
Текущая дата или время, заданные как скаляр, как юлианская дата.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:
Установите Pointing mode значение
Point at celestial bodyилиPoint at LatLonAltУстановите флажок Allow pointing mode change during run.
Типы данных: double
μ l - Геодезическая широта и долгота
2-элементный вектор
Геодезическая широта и долгота (град) интересующей наземной точки в виде 1-D массива размером 2. Этот порт используется вместе с высотой, когда Pointing mode Point at LatLongAlt. Это расположение используется в качестве основного ограничения.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:
Установите Pointing mode значение
LatLonAlt.Установите флажок Allow pointing mode change during run.
Типы данных: double
h - Высота над уровнем моря
скаляр
Высота интересующей наземной точки, заданная как скаляр. Этот порт используется вместе с геодезической широтой и долготой, когда Pointing mode Point at LatLongAlt. Это расположение используется в качестве основного ограничения.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, выполните одно из следующих действий:
Установите Pointing mode значение
LatLonAlt.Установите флажок Allow pointing mode change during run.
Типы данных: double
A1b - Основной вектор выравнивания
3-элементный вектор
Основной вектор выравнивания (в каркасе кузова), заданный как вектор с 3 элементами.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Primary alignment (body-frame) равным Port.
Типы данных: double
A2b - Вторичный вектор выравнивания
3-элементный вектор
Вторичный вектор выравнивания (в каркасе кузова), заданный как вектор с 3 элементами.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Secondary alignment (Body-frame) равным Port.
Типы данных: double
C1lvlh - Основной вектор ограничений
3-элементный вектор
Основной вектор ограничения, заданный как 3-элементный вектор, в ограничительной координатной системе координат.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите:
Pointing mode с
Custom.Primary constraint (CCF) с
Port.
Типы данных: double
C2lvlh - Вторичное ограничение
3-элементный вектор
Вторичный вектор ограничений, заданный как 3-элементный вектор.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Secondary constraint (CCF) равным Port.
Типы данных: double
Выход
qtgtb - Самый короткий кватернион
4-элементный вектор (сначала скаляр)
Кратчайший кватернион, которым можно повернуть от текущей ориентации космического аппарата к желаемой ориентации (в каркасе кузова), заданной как вектор с 3 элементами.
Типы данных: double
Параметры
Port coordinate frame - Координатная система координат для портов положения, скорости и ориентации
ICRF (по умолчанию) | Fixed-frame
Координатная система координат для портов положения, скорости и положения (q). Для получения дополнительной информации о системах координат см. «Алгоритмы».
Программное использование
Параметры блоков:
portFrame |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'ICRF''Fixed-frame' |
По умолчанию:
'ICRF' |
Pointing mode - Основной режим указателя на векторную трассировку
Point at nadir (по умолчанию) | Point at celestial body | Point at LatLonAlt | Custom
Основной вектор выравнивания режиме указания, задается как Point at nadir, Point at celestial body, Point at LatLonAlt, или Custom.
Программное использование
Параметры блоков:
pointingMode |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'Point at nadir''Point at celestial body' | 'Point at LatLonAlt' | 'Custom' |
По умолчанию:
'Point at nadir' |
Allow pointing mode change during run - Разрешить изменение режима указания во время запуска
off (по умолчанию) | on
Чтобы разрешить изменение режима указания во время запуска, установите этот флажок. В противном случае снимите этот флажок.
Программное использование
Параметры блоков:
tunablePointing |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'on''off' |
По умолчанию:
'on' |
Celestial target - Небесное тело
Sun (по умолчанию) | Mercury | Venus | Moon | Mars | Jupiter | Saturn | Uranus | Neptune | Pluto | Solar system barycenter | Earth-Moon barycenter
Небесное тело, с которым можно выровнять основной вектор выравнивания.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Pointing mode равным Point at celestial body.
Программное использование
Параметры блоков:
celestialTarget |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'Sun''Mercury' | 'Venus' | 'Moon' | 'Mars' | 'Jupiter' | 'Saturn' | 'Uranus' | 'Neptune' | 'Pluto' | 'Solar' | 'Solar system barycenter' | 'Earth-Moon barycenter' |
По умолчанию:
'Sun' |
Primary alignment (body-frame) - Основной вектор выравнивания
Dialog (по умолчанию) | Port
Первичный источник вектора выравнивания, заданный как Port или Dialog.
Port- Задайте массив выравнивания портов через A1b порт.Dialog- Задайте трехэлементный вектор выравнивания портов в прилагаемом текстовом поле (значение по умолчанию[0 0 1]).
Зависимости
Чтобы задать массив выравнивания портов в текстовом поле, установите этот параметр равным Dialog.
Программное использование
Параметры блоков:
primaryAlignmentSrc |, когда primaryAlignmentSrc является 'Dialog', использовать primaryAlignment чтобы задать основной вектор выравнивания |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'Port''Dialog' | основной вектор выравнивания, заданный трехэлементный вектор |
По умолчанию:
'Dialog' |
Secondary alignment (body-frame) - Вторичный вектор выравнивания
Dialog (по умолчанию) | Port
Вторичный источник вектора выравнивания, заданный как Port или Dialog.
Port- Задайте массив выравнивания портов через A2b порт.Dialog- Задайте трехэлементный вектор выравнивания портов в прилагаемом текстовом поле (значение по умолчанию[1 0 0]).
Зависимости
Чтобы задать массив выравнивания портов в текстовом поле, установите этот параметр равным Dialog.
Программное использование
Параметры блоков:
seconaryAlignmentSrc |, когда seconaryAlignmentSrc является 'Dialog', использовать secondaryAlignment для установки вторичного вектора выравнивания |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'Port''Dialog' | вектор выравнивания, заданный как 3-элементный вектор |
По умолчанию:
'Dialog' |
Constraint coordinate frame, CCF - Ограничительная координатная система координат
ICRF (по умолчанию) | Fixed-frame | LVLH | NED | Body-fixed
Координатная система координат, в которой предусмотрены векторы ограничений, заданная как ICRF, Fixed-frame, LVLH, NED, или Body-fixed. Для получения дополнительной информации о системах координат см. «Алгоритмы».
Программное использование
Параметры блоков:
constraintFrame |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'ICRF''Fixed-frame' | 'LVLH' | 'NED' | 'Body-fixed' |
По умолчанию:
'ICRF' |
Primary constraint (CCF) - Основное ограничение
Dialog (по умолчанию) | Port
Первичный источник вектора ограничений, заданный как Port или Dialog.
Port- Задайте основной массив ограничений через C1b порт.Dialog- Задайте 3-элементный вектор ограничения порта в прилагаемом текстовом поле (значение по умолчанию[1 0 0]).
Зависимости
Чтобы задать массив выравнивания портов в текстовом поле, установите этот параметр равным
Dialog.Этот параметр влияет, когда Constraint coordinate frame (CCF) установлено на
Custom.
Программное использование
Параметры блоков:
primaryConstraintSrc |, когда primaryConstraintSrc является 'Dialog', использовать primaryConstraint чтобы задать основной вектор ограничений |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'Port''Dialog' | основной вектор ограничений, заданный как 3-элементный вектор |
По умолчанию:
'Dialog' |
Secondary constraint (CCF) - Вторичное ограничение
Dialog (по умолчанию) | Port
Вторичный источник вектора ограничений, заданный как Port или Dialog.
Port- Задайте вторичный массив ограничений через C1b порт.Dialog- Задайте 3-элементный вектор ограничения порта в прилагаемом текстовом поле (значение по умолчанию[0 1 0]).
После того, как основной вектор выравнивания выровнен с основным вектором ограничений, чтобы полностью определить поворот, блок пытается выровнять вторичный вектор выравнивания с вектором поворота. Вектор поворота должен быть вторичным вектором ограничений.
В то время как основное ограничение включено только для пользовательского режима указания, вторичное ограничение всегда включено.
Зависимости
Чтобы задать массив выравнивания портов в текстовом поле, установите этот параметр равным Dialog.
Программное использование
Параметры блоков:
secondaryConstraintSrc |, когда secondaryConstraintSrc является 'Dialog', использовать secondaryConstraint чтобы задать вторичный вектор ограничений |
| Тип: Вектор символов |
Значения:
'Port''Dialog' | вторичный вектор ограничений, заданный как 3-элементный вектор |
По умолчанию:
'Dialog' |
Алгоритмы
Блок Attitude Profile использует ориентированные на Землю и транспортные системы координат.
Ориентированные на Землю системы координат
В ориентированной на Землю системе координат используются системы координат ICRF и фиксированной системы координат:
Международная небесная Система координат. Этот кадр можно рассматривать как равный системе координат ECI, реализованной в J2000 (1 января 2000 12:00:00 TT. Для получения дополнительной информации см. раздел «Координаты ECI».
Фиксированная-система координат - фиксированная-система координат для Земли, которую использует этот блок, является Международной наземной системой отсчета (ITRF). Эта опорная система координат реализуется сокращением IAU2000/2006 от системы координат ICRF. Эта система координат часто описывается как Earth-centred Earth-фиксированная система отсчета.
Ориентированные на транспортное средство системы координат
Ориентированная на транспортное средство система координат работает в каркасе кузова, северо-восточно-вниз (NED) и локальных вертикальных, локальных горизонтальных (LVLH) системах координат.
Каркас кузова - Фиксированная как в источник, так и в ориентации к движущемуся судну. Для получения дополнительной информации см. раздел «Координаты тела».
Северо-восток-вниз - Неинерционная система с источником, фиксированная в центре тяжести самолета или космического аппарата. Для получения дополнительной информации см. раздел «Координаты NED».
Локальная вертикальная, локальная горизонтальная - также известная как система координат космического аппарата, Гауссовская система координат или орбитальная система координат. LVLH является ускоряющим вращение системой координат, обычно используемым в исследованиях относительного движения, таких как транспортное средство маневрирование. Оси этого фрейма:
R -ось - Точки наружу от источника космического аппарата вдоль его векторов положения (относительно центра Земли). Измерения вдоль этой оси называются радиальными .
W -ось - Точки, нормальные к орбитальной плоскости. Измерения вдоль этой оси называются поперечными дорожками .
S -ось - завершает правую систему координат. Эта ось указывает в направлении вектора скорости, но только параллельна ей для круговых орбит. Измерения вдоль этой оси называются вдоль дорожки или поперечными.