轨道坐标系到地心固定坐标系的直接转换方法

作     者：窦长勇 岳昔娟 DOU Changyong;YUE Xijuan

作者机构：中国科学院电子学研究所北京100090 中国科学院大学北京100049 中国科学院遥感与数字地球研究所北京100094 

出 版 物：《航天返回与遥感》 (Spacecraft Recovery & Remote Sensing)

年 卷 期：2016年第37卷第5期

页      面：86-94页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(41201481) 

主　　题：坐标系转换 四元数 轨道坐标系 地心固定坐标系 空间向量旋转 遥感应用 

摘      要：坐标系转换是实现应用导航数据进行卫星遥感影像高精度定位的关键技术。文章利用航天器定义在地心固定坐标系下位置和速度信息,应用四元数(Quaternion)方法,实现从航天器轨道坐标系到地心固定坐标系的直接转换。在常规遥感影像直接定位算法中这样的转换分为两次坐标系旋转,先从轨道到地心惯性,然后从地心惯性到地心固定坐标系。文中提出的方法将这两次坐标系转换缩减为一个,并且避免了应用地球的章动、极移和岁差等信息。通过跟传统坐标系转换方法转换结果以及商业软件STK(Satellite Tool Kit)定位结果的比较,证明了该方法的正确性和实用性,适合于低轨对地观测平台的遥感影像定位,因为低轨平台提供了定义在地心固定坐标系下的位置和速度信息。