Я не знаю, действительно знаю разницу между кадром и системой координат. Я предложил теги ECEF и ECI, нужны ли они нам? Фреймы кажутся стандартом в мете, но есть опасения, что любые изменения отложены.
Я всегда думал, что ECI и ECEF — это одно и то же, за исключением того, что один вращается, а другой нет. Это были две декартовы системы координат с центром в геоцентре, одна инерциальная, а другая вращающаяся вместе с планетой.
Но, может быть, это намного сложнее, чем обычно!
Вопросы:
Это действительно зависит от того, насколько педантичным вы хотите быть.
В самых крайних формулировках есть система отсчета с центром на земле, которая является инерционной , иногда обозначаемая как «Земля инерционная», и есть система отсчета с центром на Земле, которая прикреплена к геоиду Земли, иногда помечается как «Земля зафиксирована». ."
Ключевым свойством кадров является то, что внутри кадра вектор всегда имеет одно заданное направление и величину. Однако при преобразовании между кадрами этот вектор может измениться. Например, вектор ускорения объекта принципиально изменяется при переходе между фиксированной системой отсчета Земли и инерциальной системой отсчета Земли с учетом эффектов вращения Земли.
Система координат — это способ измерения этих векторов в виде строки чисел. ECI и ECEF технически являются системами координат (или классом систем координат, подробнее об этом позже). Для этого выбирают набор базисных векторов. Эти базисные векторы могут меняться со временем в кадре, но обычно мы выбираем векторы, которые остаются фиксированными в кадре по соображениям здравого смысла.
Мы рассматриваем их как примерно взаимозаменяемые, потому что вам нужна система координат для записи вектора в компонентной форме, а мы работаем в компонентной форме так много, что трудно представить себе вектор без них. Векторы существуют и без них. Но в наши дни, когда компьютеры делают столько же, сколько они делают, у нас почти всегда есть векторы, описанные в системе координат.
Мы можем увидеть эту проблему, взглянув на класс систем координат ECI. Таких систем координат на самом деле много. Если это инерциальная система координат с центром на Земле, это ECI. Самый известный, конечно же, ICRS , основанный на направлениях на множество далеких небесных тел, но вы можете создать систему координат ECI в любой момент времени, просто выбрав свои 3 оси в инерциальной системе отсчета и остановившись на этом. В качестве практического примера я работал с симуляциями, в которых система координат ECI (по крайней мере, та, которую распознает сим) определена так, чтобы быть выровненной с ECEF в t = 0, произвольный момент времени, когда часы симуляции показывали 0. Это был просто вопрос удобства.
Таким образом, я мог бы иметь два вектора (1, 0, 0) в системе координат ECI A и (0, 1, 0) в системе координат ECI B, и они фактически были бы одним и тем же вектором . Они просто разбиты на компоненты по-разному. У A просто другой порядок базиса, чем у B.
Однако, если я возьму вектор типа (1, 0, 0) в системе координат ECI A и преобразую его в ECEF, я должен признать, что ECI находился в инерциальной системе отсчета, а ECEF — в фиксированной системе отсчета, поэтому векторы могут принципиально изменить направление и величину. Это отличается от изменения системы координат, где числовое изменение компонентов представляет собой не более чем игру-оболочку.
(ECEF можно рассматривать как класс, как и ECI, за исключением того, что ECEF определяется по отношению к международному эталонному полюсу и международному эталонному меридиану, то есть Северному полюсу и нулевому меридиану. Так что это действительно система координат)
Таким образом, в самых технических настройках ECEF — это система координат, ICRS — это система координат, а ECI — это класс систем координат. Ни один из них не является фреймом: Earth Fixed — это фрейм, а Earth Inertial — это фрейм. Однако в практическом мире они рассматриваются как взаимозаменяемые, поскольку редко когда мы находим возможность использовать математическую красоту векторов без компонентов, связывающих их. Действительно, нередко можно услышать, что ECI и ECEF называют фреймами. Знайте свою аудиторию и используйте термины наиболее эффективным способом, чтобы передать смысл.
Вернемся назад и начнем с 3. По моему опыту, они взаимозаменяемы. Статья Википедии о системе отсчета подразумевает, что координаты являются ортогональными направлениями, а система отсчета имеет определенное начало. В справочной системе AGI для STK эти два термина рассматриваются как взаимозаменяемые.
Таким образом, ответ на 1 и 2 да, они оба являются кадрами и системами координат, по крайней мере, в широком разговорном использовании.
Кстати, разница между ECI и ECEF больше, чем просто вращение Земли. Он также принимает во внимание прецессию, нутацию и полярное движение.
frameи frame: eciтеги frame: ecef?@комментарии -less, я просто нашел его случайно.)На языке Технического примечания 36 Международной службы вращения Земли «система отсчета» — это математическое определение отношений между координатами, а «система отсчета» — это физическая реализация теоретической системы. Например, ITRS (Международная наземная система отсчета ) — это просто набор уравнений, в то время как соответствующая ITRF (Международная наземная система отсчета ) — это набор значений для включения в эти формулы на основе определенного набора измерений внегалактических источников радиоизлучения.
На языке чистой математики я бы сказал, что система координат — это набор карт (локальные гомеоморфизмы к ) для дифференцируемого многообразия , а репер — сечение касательного векторного расслоения над . Терминология, используемая в Общей теории относительности — поле системы отсчета и координаты — является ее специализацией на случай группы Лоренца, SO(3,1).
Некоторая работа со спутниками определенно требует теории относительности, как специальной, так и общей, но я согласен, что многие приложения этого не требуют. Что касается того, являются ли прецессия и нутация частью вращения, я должен сказать, что, хотя эти явления почти всегда происходят вместе, в этом терминологическом контексте они представляют собой определенный выбор системы координат, которая разлагает общее движение системы отсчета на более простые компоненты. Это помогает?
В контексте SPICE в учебнике Frames and Coordinate Systems говорится следующее:
- Опорный кадр (или просто « кадр ») задается упорядоченным набором трех взаимно ортогональных, возможно, зависящих от времени векторов направления единичной длины.
- Система отсчета имеет связанный центр.
- В некоторой документации, не относящейся к SPICE, это называется «система координат».
- Система координат определяет механизм для определения местоположения точек в системе отсчета.
Примерами систем координат являются декартовы, сферические, азимутально-высотные, планетарные (центрические, детические или графические) и т. д., а примерами систем отсчета являются J2000/ICRF и фиксированные системы координат тела.
Поэтому ( в контексте SPICE ) ECI и ECEF являются системами отсчета и НЕ являются системами координат .
В качестве примера я мог бы указать местоположение на Земле (эллипсоид WGS-84) в системе координат ECEF с планетодической (геодезической) системой координат как 79° северной широты, 35° восточной долготы. Я мог бы использовать декартову систему координат и указать ту же местоположение как [1000,205, 700,351, 6239,575] км.
ооо