Celestia/參考系

參考系

參考系是用於定義天體軌跡和方向的座標系的原點和座標軸集。原點是目錄檔案中定義的其他天體。有很多方法可以設定座標系軸。

用於定義天體軌跡和方向的參考系不需要相同。這在某些情況下很有用。例如，衛星的軌道可以用地心赤道座標系給出，而姿態可以用當地垂直-當地水平座標系給出。

所有參考系關鍵字都需要 Celestia 1.5。 它們會被早期版本忽略。

OrbitFrame 屬性

設定軌跡的參考系

預設值：對於以恆星為父天體的星體，軌道的預設參考系以恆星為中心。基本面是 J2000 地球黃道，首選方向（x 軸）是 J2000 春分點。對於所有其他天體，預設參考系是父天體的赤道系。

用法

OrbitFrame <reference frame>

BodyFrame 屬性

設定方向的參考系

預設值：對於以恆星為父天體的星體，方向的預設參考系是 J2000 黃道和春分點。對於所有其他天體，預設參考系是父天體的赤道系（這反過來可能預設為 J2000 黃道，依此類推）。

用法

BodyFrame <reference frame>

參考系物件

參考系是一個列表，包含一個屬性，該屬性是特定參考系型別之一。

用法

{
    <J2000 ecliptic frame> | 
    <J2000 equator frame> |
    <body mean equator frame> |
    <body-fixed frame> |
    <two-vector frame>
}

EclipticJ2000 屬性

EclipticJ2000 是一個參考系，其基本面是 J2000 曆元的地球黃道。x 軸指向 J2000 春分點，z 軸垂直於黃道指向北，y 軸完成右手系。

用法

EclipticJ2000
{
    Center <object name>
}

EquatorJ2000 屬性

EquatorJ2000 是一個參考系，其基本面是 J2000 曆元的地球赤道。x 軸指向 J2000 春分點，z 軸是平均北極，y 軸完成右手系。

用法

EquatorJ2000
{
    Center <object name>
}

MeanEquator 屬性

MeanEquator 定義了一個參考系，其中天體的當天赤道是 xy 平面。z 軸垂直於 xy 平面，指向天體逆時針旋轉的方向。x 軸是赤道平面在 J2000 黃道平面上的升交點。

用法

MeanEquator
{
    Center <object name>
    Object <object name>
    Freeze <date>
}

屬性

Object: 基本面是該天體的赤道平面
Freeze: 如果設定，則使用凍結曆元的赤道，而不是當天赤道

BodyFixed 屬性

BodyFixed 參考系與指定天體一起旋轉。

用法

BodyFixed
{
    Center <object name>
}

TwoVector 屬性

用法

TwoVector
{
    Center <object name>
    Primary <axis>
    Secondary <axis>
}

軸物件

軸物件是一個列表，包含一個方向屬性和一個軸標籤。

用法

{
    Axis "x" | "y" | "z" | "-x" | "-y" | "-z"
    <RelativePosition> | <RelativeVelocity> | <ConstantVector>
}

RelativePosition 屬性

用法

RelativePosition
{
    Observer <object name>
    Target <object name>
}

預設觀察者物件是座標系中心。目標物件沒有預設值，必須始終指定。

RelativeVelocity 屬性

用法

RelativeVelocity
{
    Observer <object name>
    Target <object name>
}

預設觀察者物件是座標系中心。目標物件沒有預設值，必須始終指定。

ConstantVector 屬性

用法

ConstantVector
{
    Vector <vector>
    Frame <reference frame>
}

示例

地球的北極旋轉軸

ConstantVector
{
    Vector [ 0 0 1 ]
    Frame {
        EquatorJ2000 { Center "Sol/Earth" }
    }
}

參考系示例

日心地球赤道

OrbitFrame {
    EquatorJ2000 { Center "Sol" }
}

地心太陽黃道

該參考系基於 SPICE Frames Required Reading 文件中的一個示例。原點是地球，xy 平面是地球的軌道平面，x 軸指向從地球到太陽的方向。

OrbitFrame {
    TwoVector {
        Center "Sol/Earth"
        Primary {
            Axis "x"
            RelativePosition { Target "Sol" }
        }
        Secondary {
            Axis "y"
            RelativeVelocity { Target "Sol" }
        }
    }
}

太陽鎖定

該參考系用於一個名為“Test”的繞太陽執行的天體，其 z 軸指向太陽，x 軸指向運動方向。在該參考系中具有固定方向的天體始終保持相同的一面朝向太陽。

BodyFrame {
    TwoVector {
        Center "Sol/Test"
        Primary {
            Axis "z"
            RelativePosition { Target "Sol" }
        }
        Secondary {
            Axis "x"
            RelativeVelocity { Target "Sol" }
        }
    }
}

JPL 太陽系動力學頁面

JPL 太陽系動力學頁面https://ssd.jpl.nasa.gov/?sat_elem 提供了使用各種參考系計算的行星衛星平均軌道引數。將這些引數輸入到solarsys.ssc可能會很困難。

當給出平均黃道元素（對於“物體”的衛星）時

EllipticalOrbit {
...
}

OrbitFrame { EclipticJ2000 {
        Center "object"
} }

當元素以主星赤道為參考時

EllipticalOrbit {
...
}

OrbitFrame { BodyMeanEquator {
   Center "object"
   Object "object"
   [Freeze <date>]
} }

當元素以 ICRF 為參考時（非常接近地球赤道系）

EllipticalOrbit {
...
}

OrbitFrame { EquatorJ2000 {
    Center "object"
} }

當元素以區域性拉普拉斯平面為參考時

這是最壞的情況。每個衛星的拉普拉斯平面由其極地赤經和赤緯（在赤道 J2000 系中）定義；這定義了局部拉普拉斯平面的升交點經度（90° 加上極地赤經）和傾角（餘赤緯，即 90° 減去赤緯）。

EllipticalOrbit {
...
}

OrbitFrame { TwoVector {
    Center "object"
    Primary { Axis "x"
        ConstantVector { Vector [<Laplace plane ascending node>] Frame { EquatorJ2000 { Center "object" } } }
    }
    Secondary { Axis "z"
        ConstantVector { Vector [<Laplace plane pole>] Frame { EquatorJ2000 { Center "object" } } }
    }
} }

其他示例

將多個物體相同地放置在地球表面上

以下是如何定義相對於地球的位置和方向的示例。然後，可以在放置多個模型時參考此定義，而不是為每個模型複製相同的定義：只需在一個位置修改位置修正，而不是多個位置。

請注意，此示例中包含的一些宣告可以省略，因為它們的預設值將適當地放置物體。

"Hale_position" "Sol/Earth"
{
 Class "invisible"
 Radius 0.0001

# Place the Hale Telescope on the peak of Mount Palomar

 OrbitFrame { BodyFixed { Center "Sol/Earth" }}
 FixedPosition  [ -2407.99 -4753.86 3507.91 ]

# Orient it appropriately with respect to the surface
 
 BodyFrame { BodyFixed { Center "Sol/Earth" }}
 FixedRotation { MeridianAngle -116.86 AscendingNode 90 }

}

"Hale_model" "Sol/Earth/Hale_position"
{
  Mesh "telescope.3ds"
  Radius 0.3

  OrbitFrame { BodyFixed { Center "Sol/Earth/Hale_position" }}
  FixedPosition  [ 0 0 0 ]

  BodyFrame { BodyFixed { Center "Sol/Earth/Hale_position" }}
  FixedRotation { }

  Albedo 0.1

}

"Dome_model" "Sol/Earth/Hale_position"
{
  Mesh "dome.3ds"
  Radius 0.3

  OrbitFrame { BodyFixed { Center "Sol/Earth/Hale_position" }}
  FixedPosition  [ 0 0 0 ]

  BodyFrame { BodyFixed { Center "Sol/Earth/Hale_position" }}
  FixedRotation { }

  Albedo 0.1

}

外部連結

http://www.gps.caltech.edu/~marsdata/req/frames.html - SPICE 必備閱讀文件：參考系