[发明专利]一种用户自定义坐标系的实现方法

说明书

本发明公开了一种用户自定义坐标系的实现方法，包括以下步骤：建立场景；在场景中构建对象，同时计算地心地固坐标系到该对象本体坐标系的旋转矩阵；当用户首次自定义坐标系A时，选择对象的本体坐标系作为参考矢量；再次自定义坐标系B，并选择首次自定义坐标系A作为参考矩阵；以此类推，再定义以用户再次自定义坐标系B为参考坐标系的新的用户自定义坐标系C；对自定义坐标系C进行计算/绘图。本发明的用户自定义坐标系的实现方法，用户在自定义坐标系时，参考坐标系嵌套的用户自定义坐标系越多，越能够提高运算效率。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种用户自定义坐标系的实现方法。

背景技术

在进行航空航天领域飞行轨迹设计、姿态设计等过程中，通常会需要基于已有坐标系(如飞行器本体坐标系、发射站本体坐标系等)或历史自定义的坐标系来自定义新坐标系。在用自定义坐标系进行计算或者绘图时，需要将该自定义坐标系转换到地心地固坐标系下，如果用户自定义坐标系是基于已有坐标系则比较容易处理；如果是基于历史自定义坐标系则会带来一些问题。因为历史自定义坐标系本身可能也是一个基于其他历史自定义坐标系来定义的。这种“嵌套式”自定义坐标系计算起来相对较复杂，如图1所示。目前多采用将多个关联坐标系的信息在数据库中关联起来，待使用时通过查询所有的关联坐标系，然后计算新坐标系的参数值，这种计算方法如果轨迹参数较大则会耗时较长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用户自定义坐标系的实现方法，包括以下步骤：

(1)建立场景；

(2)在场景中构建发射站或航天器对象，同时计算地心地固坐标系到该对象本体坐标系的旋转矩阵，并将该旋转矩阵存入数据库中；

(3)当用户首次自定义坐标系A时，选择场景中对象的本体坐标系作为参考矢量，此时从数据库中读取地心地固坐标系到参考坐标系的旋转矩阵，再左乘新坐标系基于参考坐标系的旋转矩阵，得到地心地固坐标系到用户首次自定义坐标系A的旋转矩阵，并存入数据库待后续使用；

(4)当用户再次自定义坐标系B，并选择首次自定义坐标系A作为参考矩阵时，从数据库中读取地心地固坐标系到自定义坐标系A的旋转矩阵，然后左乘自定义坐标系B基于自定义坐标系A的旋转矩阵，并存入数据库待后续使用；

(5)重复步骤(4)，再定义以用户再次自定义坐标系B为参考坐标系的新的用户自定义坐标系C；

(6)对自定义坐标系C进行计算/绘图。

作为上述技术方案的优选，所述地心地固坐标系为：原点为地球质心，Z轴与地轴平行指向北极点，X轴指向本初子午线与赤道的焦点，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。

作为上述技术方案的优选，所述对象为发射站时，对象本体坐标系为发射站本体坐标系；对象为航天器时，对象本体坐标系为飞行器本体坐标系。

作为上述技术方案的优选，所述发射站本体坐标系为：发射点所在地的北天东坐标系。

作为上述技术方案的优选，所述飞行器本体坐标系为：原点O在飞行器质心，OX轴沿飞行器纵轴指向头部；OY轴在飞行器的纵对称面内垂直于OX轴，指向上；OZ轴与OX轴、OY轴构成右手直角坐标系。

本发明的有益效果是：本发明的用户自定义坐标系的实现方法，用户在自定义坐标系时，参考坐标系嵌套的用户自定义坐标系越多，越能够提高运算效率。

附图说明

图1是现有自定义坐标系方法流程图；

图2是本发明用户自定义坐标系的实现方法流程图。

具体实施方式