Angenommen, wir haben ein Raumschiff, das die Erde umkreist, und wir vernachlässigen alle Auswirkungen der Erde -Achsenbewegung, dh kein Wackeln, keine Präzession oder Nutation. Der Einfachheit halber nehmen wir nur eine Rotationsrate an über die -Achse.
Meine Frage bezieht sich darauf, wie man einen Vektor in einem ECEF-Frame im Vergleich zu einem ECI-Frame ausdrückt. In meinem Umlaufbahnausbreitungsmodus verwende ich Ordnung Gravitation, gegeben durch die sphärische harmonische Entwicklung
Natürlich, da die sphärische harmonische Entwicklung in Bezug auf ist ergibt sich die Beschleunigung in einem erdfesten ( ECEF ) Koordinatensystem als Funktion des erdfesten Ortsvektors da für einen bestimmten Breitengrad , der Längengrad variiert mit der Zeit, d. h. .
In dem Buch Montebruck & Gill stellen sie fest, dass die Transformation in raumfeste Koordinaten einfach ist
Ich habe jedoch Probleme, dies aus Sicht der Referenzrahmen zu verstehen. Aus meinem Verständnis der Dynamik heraus dachte ich, dass man, um eine Beschleunigung von einem rotierenden Rahmen in einen (lokalen) Trägheitsrahmen umzuwandeln, auch Begriffe wie Zentrifugal- und Coriolisbeschleunigung berücksichtigen muss. Aber das Buch behauptet, dass alles, was benötigt wird, eine Transformation ist, die die Rotation der Erde beschreibt.
Meine Frage lautet also: Was ist der Unterschied zwischen einer Beschleunigung (oder Geschwindigkeit) in Bezug auf den ECEF-Rahmen, aber ausgedrückt in Trägheitskoordinaten, und einer Beschleunigung (oder Geschwindigkeit) in Bezug auf den ECEF-Rahmen, aber ausgedrückt in ECEF-Koordinaten?
Die Beschleunigung aufgrund der sphärischen Harmonischen ist ein Vektor im 3D-Raum. Wie Sie es beschreiben (mit einem Trägheits- oder Nicht-Trägheitsrahmen) ändert den Vektor selbst nicht. Wenn es jedoch darum geht, diese Beschleunigung einzustecken, um die Umlaufbahn fortzupflanzen (die Differentialgleichung zu lösen), ist es wichtig, in welchem Rahmen Sie sie beschreiben, weil (oft vereinfacht zu ) gilt nur in einem Inertialsystem. Aus diesem Grund möchten Sie diesen Beschleunigungsvektor in ECI-Koordinaten beschreiben, damit Sie ihn mit F = ma propagieren können.
Ein Beispiel für die Ausbreitung in einem Nicht-Trägheitsrahmen ist die Lageregelung von Raumfahrzeugen, wenn Sie die Euler-Gleichung verwenden (umgestellt, um sie zu lösen ): Wo ist die Winkelgeschwindigkeit des Raumfahrzeugs, die Trägheitsmatrix des Raumfahrzeugs ist, und sind äußere Drehmomente. Diese Gleichung berücksichtigt die Winkelgeschwindigkeit des Raumfahrzeugs, um alles im Referenzrahmen des nicht trägen Körpers des Raumfahrzeugs auszubreiten. Die Winkelgeschwindigkeit selbst ist immer noch nur ein Vektor im 3D-Raum, aber in diesem Fall entscheiden Sie sich dafür, sie im Nicht-Trägheitsrahmen zu beschreiben, da sich die Trägheitsmatrix im Körperreferenzrahmen befindet, wo Sie sie in vielen Fällen annehmen können konstant sein (allerdings nicht immer). In Bezug auf den Trägheitsrahmen ändert sich die J-Matrix, wenn der Raumfahrzeugkörper nicht trägheitsfest ist, weshalb es in vielen Fällen bequemer ist, sich im Nicht-Trägheitsrahmen auszubreiten. Ich hoffe das hilft.
Litho
Benutzer39728
Josh Pilipovsky