【原】STK姿态分析(二)姿态设置

【原】STK姿态分析(二)姿态设置

简介

本篇对STK中各种载体坐标系定义以及姿态的设置进行介绍。有帮助的话希望可以点赞支持~

创建目标(卫星、导弹、火箭、飞机、船舶等)后,在Basic—Attitude中,定义了当前目标的载体坐标系,通过更改参数,可以对姿态进行设置。

首先可以看到,Attitude下包含三种类型:Standard、Real Time、Multi Segment。其中标准类型(Standard)最为常用,可以设置载体基本类型姿态(Basic,在各种坐标系下的姿态)、目标指向型姿态(Target Pointing)以及预置文件中的姿态(Precomputed)。实时类型(Real Time)通过外部连接的数据进行实时设置。多段类型(Multi Segment)按照时间进行分段,每一段中姿态仍然是通过基本类型(Basic)设置。

接下来对Basic、目标指向型姿态(Target Pointing)以及预置文件中的姿态(Precomputed)进行介绍。

一、基本类型姿态设置(Basic)

Basic中,可以在二十多种类型的载体坐标系下,对目标姿态进行设置。

接下来一一介绍。

1.1 Nadir alignment with ECF velocity constraint

该载体坐标系Z轴指向天底(地心),X轴默认指向ECF速度(地球地固系速度)在垂直于Z轴平面内的投影方向。图中粉色、黄色、蓝色箭头分为为载体X、Y、Z轴,白色箭头为天底方向,绿色为ECF速度方向。可以看到Z轴与天底方向重合,X轴与ECF速度投影方向重合。

通过设置Constraint Offset,可以用来引入一个关于Z轴矢量的额外旋转偏移。该旋转角度是以左手方向测量的。例如,设置Constraint Offset为90°,可以将飞行器姿态旋转至Y轴与ECF速度投影方向重合:

1.2 Nadir alignment with ECI velocity constraint

该载体坐标系Z轴指向天底(地心),X轴默认指向ECI速度(地球惯性系速度)在垂直于Z轴平面内的投影方向。下图绿色为ECI速度方向,可以看出,X轴方向与ECI速度投影方向重合。

同理,Constraint Offset可以引入一个关于Z轴矢量的左手方向旋转偏移。例如,设置Constraint Offset为90°后姿态改变如下:

1.3 Nadir alignment with orbit normal

constraint

该载体坐标系Z轴指向天底(地心),X轴指向轨道面法向方向,设置Constraint Offset可以约束X指向。

1.4 Nadir alignment with sun constraint

该载体坐标系Z轴指向天底(地心),X轴指向太阳在垂直于Z轴平面内的投影方向,设置Constraint Offset可以在天底方向与太阳方向确定的平面内约束X指向。(可以看到,白色为太阳矢量方向,X指向白色箭头的投影方向)

1.5 ECF velocity alignment with radial constraint

该载体坐标系X轴指向ECF速度,Z轴指向天顶方向在垂直于X轴平面内的投影方向。(可以看到,X轴方向粉色与绿色ECF速度完全重合)

设置Constraint Offset可以设置对ECF速度矢量的旋转偏移,该角度以右旋方式定义(例如,设置Constraint Offset为90°,则 Y 轴指向原先Z轴方向):

1.6 ECF velocity alignment with nadir constraint

该载体坐标系X轴指向ECF速度,Z轴指向天底方向在垂直于X轴平面内的投影方向,并由Constraint Offset设置绕X轴的旋转偏移角度。

1.7 ECI velocity alignment with nadir constraint

该载体坐标系X轴指向ECI速度,Z轴指向天顶方向在垂直于X轴平面内的投影方向(可以看到,X轴方向粉色与Velocity CBF(即ECF速度)不重合,与Velocity重合)。Constraint Offset设置绕X轴的旋转偏移角度。

1.8 ECI velocity alignment with sun constraint

该载体坐标系X轴指向ECI速度,Z轴指向太阳方向在垂直于X轴平面内的投影方向。Constraint Offset设置绕Z轴的旋转偏移角度。

1.9 Sun alignment with nadir constraint

该载体坐标系X轴指向太阳方向,Z轴指向天底方向在垂直于X轴平面内的投影方向。

Constraint Offset设置绕Z轴的旋转偏移角度。设置其为90°,则有

1.10 Sun alignment with ecliptic

normal constraint

该载体坐标系X轴指向太阳方向,Z轴指向黄道面法向在垂直于X轴平面内的投影方向。Constraint Offset设置绕Z轴的旋转偏移角度。

1.11 Sun alignment with ECI Z axis constraint

该载体坐标系X轴指向太阳方向,Z轴受如下约束:设P是由卫星、太阳和地球质心定义的平面。设T是一条与地球相切的直线,从卫星的质心引出,位于平面P上,使得T比任何其他如此定义的直线更靠近卫星-太阳方向。那么Z轴约束在指向T与地球相切的位置的地表法线方向。

1.12 Sun alignment with ecliptic normal constraint

该载体坐标系X轴指向太阳方向,Z轴约束在轨道平面内。Constraint Offset设置绕Z轴的旋转偏移角度。

1.13 Fixed in Axes

姿态保持相对于指定坐标系的恒定夹角方向。例如,参考坐标系选为J2000,将Roll设置为30°,结果如下:

载体Z轴与J2000 Z轴呈现30°夹角。

1.14 Aligned and Constrained

根据自定义指向方向与约束方向确定目标姿态。设置如下图所示。Aligned Vector中,设置XYZ值调整姿态使得创建的向量与参考向量对齐。在Constrained Vector中,调整姿态使得创建的向量与参考向量投影对齐(即对指向进行约束)。

例如,根据上图参数,姿态设置结果如下:

即载体Z轴与天底方向重合,X指向与约束向量(速度方向)投影对齐。

1.15 XPOP Inertial Attitude

当β<0时,载体正X轴对准轨道法向,当β>0时,载体负X轴对准轨道法向。β定义为太阳指向矢量在轨道平面外的夹角,沿轨道法线方向测量为正值。Y 轴被定义为垂直于 X 轴和太阳方向。

1.16 Yaw to Nadir

在惯性空间中固定载体坐标系 Z 轴。然后,X 轴通过绕Z轴的偏航运动,朝天底方向。

更改pitch为30°,则姿态变为

1.17 Inertially fixed

载体坐标系保持与惯性坐标系固定夹角的姿态。例如,设置Yaw为20°,其余为0,则有

1.18 Spinning

目标是以恒定的自旋速率围绕固定的惯性系自旋轴旋转。自旋速率值(Spin Rate)为正,表示相对于自旋轴的右旋旋转速度。初始方位通过 自旋偏移(Spin Offset)和 偏移历元(offset Epoch)来指定。

1.19 Spinning about nadir

指向天底方向的Z轴为自旋轴,其他自旋相关的定义方式与Spinning相同。

1.20 Spinning about Sun vector

指向太阳方向的Z轴为自旋轴,其他自旋相关的定义方式与Spinning相同。

1.21 Precessing Spin

这种姿态将姿态为两个旋转的组合:自旋和前冲。

自旋和前冲均以恒定速率发生。自旋围绕飞行器固定坐标系中指定的自旋轴进行。前冲围绕惯性系中指定的前冲轴发生。自旋轴和前冲轴通过可配置的突变角 (Nutation Angle)相关联。自旋轴和前冲轴均包含指定时间点的旋转速率和初始偏移量。速率和偏移的定义与Spinning类型的定义类似。

后续将对目标指向型以及预置类型姿态设置进行介绍,未完待续~

相关推荐

你必须要了解的魔声(魔音)BEATS耳机基础知识
365bet足球实时动画

你必须要了解的魔声(魔音)BEATS耳机基础知识

📅 07-10 👁️ 2966
剡章的意思
爱彩365彩票官方app下载

剡章的意思

📅 08-29 👁️ 4472
在中国,寻找鲸鱼
365bet足球实时动画

在中国,寻找鲸鱼

📅 07-26 👁️ 6473
如何在QQ炫舞名字中添加空格?超实用方法大公开
mobile365bet365com

如何在QQ炫舞名字中添加空格?超实用方法大公开

📅 07-25 👁️ 4696
迈克尔·欧文
365bet足球实时动画

迈克尔·欧文

📅 07-12 👁️ 1723
拳皇98终极之战ol会出新区吗 拳皇98终极之战ol多久一个新区
石狮苹果专卖店查询
365bet足球实时动画

石狮苹果专卖店查询

📅 07-30 👁️ 2644
cgw的排气怎么样
mobile365bet365com

cgw的排气怎么样

📅 07-17 👁️ 1412
部落冲突8本资源需求汇总 8本升级所需资源时间数据表
爱彩365彩票官方app下载

部落冲突8本资源需求汇总 8本升级所需资源时间数据表

📅 09-06 👁️ 8756