一种基于OSG三维引擎的经典轨道三维空间关系构建方法

摘要

一种基于OSG三维引擎的经典轨道三维空间关系构建方法，直接基于轨道系六根数建立空间关系，可以动态展示升交点赤经、轨道倾角、近地点辐角及真近点角几何角度变化过程；轨道根数参数表示过程基于空间几何关系，卫星视角跟踪和位置计算不经过二次坐标转换；将轨道根数直观地显示出来，通过引入两层新的坐标系解决了传统模式下的轨道系(VVLH)的视角定位问题；由航天器提供相对轨道系的矩阵、欧拉角、欧拉轴角、四元数四种姿态输入接口以及航天器本体轴、轨道轴的显示和定制，可以帮助分析航天器在轨姿态的正确性，解决了轨道根数显示不直观、轨道根数需要进行二次转换、轨道系下的姿态和视角调整需要额外数据及航天器位姿表示不精确等问题。

主权项

一种基于OSG三维引擎的经典轨道三维空间关系构建方法，所述经典轨道的轨道六根数包括：升交点赤经Ω、轨道倾角i、近地点辐角ω、轨道偏心率e和轨道半长轴a；其特征在于步骤如下：(1)在OpenSceneGraph，即OSG三维渲染引擎下，建立原始地球坐标系mO，所述原始地球坐标系mO以地心为原点，X轴正方向为地心指向春分点方向，Z轴正方向为地心垂直于赤道的向上的方向，Y轴正方向由右手法则确定；(2)将步骤(1)中的原始地球坐标系mO绕其Z轴转过升交点赤经Ω，得到转动后的坐标系mΩ；(3)将步骤(2)中的坐标系mΩ绕其X轴转过轨道倾角i，得到转动后的坐标系mi；(4)将步骤(3)中的坐标系mi绕Z轴转过近地点辐角ω，得到转动后的坐标系mω；(5)将步骤(4)中的坐标系mω绕其Z轴转过真近点角f，得到转动后的坐标系mf；(6)将步骤(5)中的坐标系mf坐标系绕其Z轴转过+90°，得到转动后的坐标系mr1，再将mr1坐标系绕其X轴转过‑90°，得到转动后的坐标系mr2，作为观察视角坐标系；(7)利用经典轨道的轨道六根数，计算出航天器距离地心的距离r；(8)利用步骤(7)中航天器距离地心的距离r，将坐标系mω沿其x轴平移r cos f，沿其y轴平移r sin f，得到平移后的坐标系mp，作为航天器坐标系；(9)计算得到步骤(2)～步骤(8)中任意两个坐标系之间的变换矩阵，完成经典轨道三维空间关系的构建。