Системы координат позволяют вам отслеживать положение и ориентацию самолета или космического аппарата в пространстве. Системы координат Aerospace Toolbox основаны на этих базовых концепциях из геодезии, астрономии и физики.
Программное обеспечение Aerospace Toolbox использует right-handed (RH) Декартовы системы координат. rightmost rule устанавливает x- y- z последовательность координатных осей.
inertial frame является неакселерационной системой координат движения. Свободно говоря, ускорение задается относительно далекого космоса. В инерционной системе координат выполняется второй закон Ньютона (сила = ускорение массы X).
Строго заданная, инерционная система координат является представителем множества всех систем координат, не ускоряющихся относительно друг друга. А noninertial frame - это любая система координат, ускоряющаяся относительно инерционной системы координат. Его ускорение, в целом, включает как поступательные так и вращательные компоненты, приводя к pseudoforces (pseudogravity, а также Coriolis и centrifugal forces).
Тулбокс моделирует форму Земли (geoid) как облатный сфероид, особый тип эллипсоида с двумя более длинными осями равными (определяющими equatorial plane) и третьей, несколько более короткой (geopolar) осью симметрии. Экватор является пересечением экваториальной плоскости и поверхности Земли. Географические полюса являются пересечением поверхности Земли и геополярной оси. В целом геополярность Земли и оси вращения не идентичны.
Широты параллельны экватору. Долготы параллельны геополярной оси. zero longitude или prime meridian проходит через Гринвич, Англия.
Программное обеспечение Aerospace Toolbox делает три стандартных приближения при определении систем координат относительно Земли.
Земная поверхность или геоид представляет собой косой сфероид, заданный своими более длинными экваториальными и более короткими геополярными осями. В действительности Земля слегка деформирована относительно стандартного геоида.
Ось вращения Земли и экваториальная плоскость перпендикулярны, так что вращение и геополярные оси идентичны. В действительности эти оси слегка рассогласованы, и экваториальная плоскость колеблется, когда Земля вращается. Этот эффект незначителен в большинстве приложений.
Единственный неинерционный эффект в фиксированных Землей координатах обусловлен вращением Земли вокруг своей оси. Это вращающаяся, геоцентрическая система. Тулбокс 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, отправленных в глубокое пространство, то есть за пределы системы Земля-Луна, и предпочтительна гелиоцентрическая система.
Программное обеспечение Aerospace Toolbox использует стандартный WGS-84 геоид для моделирования Земли. Можно изменить длину экваториальной оси, уплощение и скорость вращения.
Можно представлять движение космического аппарата относительно любого небесного тела, которое хорошо аппроксимируется облатным сфероидом путем изменения размера сфероида, уплощения и скорости вращения. Если небесное тело вращается на запад (задним числом), делайте скорость вращения отрицательной.
Рекомендуемая практика для атмосферных и космических Рейсов Транспортного средства систем координат, R-004-1992, ANSI/AIAA, февраль 1992 года.
Mapping Toolbox™ документация, The MathWorks, Inc., Натик, Массачусетс. Mapping Toolbox.
Роджерс, Р. М., Прикладная математика в интегрированных навигационных системах, AIAA, Рестон, Вирджиния, 2000.
Stevens, B. L., and F. L. Lewis, Aircraft Control, and Simulation, 2nd ed., Wiley-Interscience, New York, 2003.
Thomson, W. T., Introduction to Space Dynamics, John Wiley & Sons, New York, 1961/Dover Publications, Mineola, New York, 1986.
Мировая геодезическая система 1984 (WGS 84), https://earth-info.nga.mil/GandG/update/index.php.