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STK中的VVLH坐标系及方位角、高度角

STK中,附着在卫星上的有许多坐标系,例如:VNC、LVLH、VVLH等。以及在定义某矢量方向时,需要使用方位角、高度角的概念。

VVLH坐标系和方位角(Az)、高度角(El)的示意见下图。
VVLH及Az/El角的定义

VVLH

VVLH坐标系全称为:Vehicle Velocity Local Horizontal coordinate system。

对于卫星,其坐标系原点在卫星本体质心处(求解姿态相关时,与原点无关),VVLH三个坐标轴的定义如下(前右下坐标系):

  • X: 沿飞行方向,由Y×Z确定;
  • Y: 轨道面负法向;
  • Z: 指向地心方向;

需要注意,对于卫星,其轨道是定义在地心惯性系下的(地固系和地心惯性系下的卫星轨道面法向有所不同)。
X轴的定义沿飞行方向,不一定与卫星的飞行速度矢量重合,而是由Y轴和Z轴叉乘决定。只有当卫星的轨道为圆轨道时,X轴才与飞行速度矢量重合。

方位角、高度角

STK中,定义一个矢量的方位角和高度角通常在VVLH坐标系下定义的。如太阳矢量的方位角和高度角。

  • 方位角,英文名Azimuth,简称Az。定义为矢量在XY平面内投影与X轴的夹角,向Y轴方向为正。
  • 高度角,英文名Elevation,简称El。定义为矢量与XY平面的夹角,向-Z轴方向为正。
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