提取轨道的 BCI 大地坐标和 ECI 坐标

问题描述

我正在使用 astropy 来定义围绕地球的苔原轨道，随后，我想在物体及时传播时提取 ECI 和大地坐标。我能够得到一些东西，但它与我的预期不一致（从另一个 SW 中提取的 ECI 坐标）。两条轨道甚至不在同一平面上，这显然是错误的。

谁能告诉我我是否明显做错了什么？

下图显示了两个结果。橙色与 Astropy。

import astropy
from astropy import units as u
from poliastro.bodies import Earth
from astropy.coordinates import CartesianRepresentation
from poliastro.twobody import Orbit
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

epoch = astropy.time.Time('2020-01-01T00:00:00.000',scale='tt')

# Tundra
tundra1 = Orbit.from_classical(attractor=Earth,a = 42164 *u.km,ecc = 0.2684 * u.one,inc = 63.4 * u.deg,raan = 25 * u.deg,argp = 270 * u.deg,nu = 50 * u.deg,# epoch=epoch
)

def plot_orb(orb,start_t,end_t,step_t,ax,c='k'):
    orb_list = []
    for t in np.arange(start_t,step_t):
        single_orb = orb.propagate(t*u.min)
        orb_list = orb_list + [single_orb]

    xyz = orb.sample().xyz

    ax.plot(*xyz,'r')
    s_xyz_ar = np.zeros((len(orb_list),3))
    for i,s_orb in enumerate(orb_list):
        s_xyz = s_orb.represent_as(CartesianRepresentation).xyz
        s_xyz_ar[i,:] = s_xyz
    ax.scatter(s_xyz_ar[:,0],s_xyz_ar[:,1],2],c)

    return s_xyz_ar,t

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')

s_xyz_ar1,t1 = plot_orb(orb=tundra1,start_t=0,end_t=1440,step_t=10,ax=ax,c='k')

解决方法

当我写到您可以更有效地执行此操作时，我错误地假设 Orbit.propagate 可以在时间步长数组上直接调用，例如：

>>> tt = np.arange(0,1440,10) * u.min
>>> orb = tundra1.propagate(tt)

虽然这“有效”，因为它返回一个带有一系列纪元的新轨道，但似乎 Orbit 并不是真正设计用于处理一系列纪元并试图做类似 orb.represent_as 的事情只返回数组中第一个纪元的值。这将是对 poliastro 的一个很好的可能的增强。

但是，您为散点图编写的代码仍然可以显着简化为如下所示：

>>> tt = np.arange(0,10) * u.min
>>> xyz = np.vstack([tundra1.propagate(t).represent_as(CartesianRepresentation).xyz for t in tt])
>>> fig = plt.figure()
>>> ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')
>>> ax.scatter(*xyz.T)
>>> fig.show()

结果：

理想情况下，您应该能够在没有 np.vstack 的情况下执行此操作，而只需在没有 for 循环的情况下调用 tundra1.propagate(tt).represent_as(CartesianRepresentation).xyz。但如上所示，您仍然可以通过使用 np.vstack 从 (x,y,z) 三元组列表中创建数组来简化很多。

不过，我不确定这是否真的回答了您最初的问题，您似乎发现该问题的答案与代码并不真正相关。不过，我希望这会有所帮助！