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技术报告9评估和增强多飞机运动物的任务模拟和可视化
天体动力学模拟为太空任务计划和操作提供了至关重要的意见。对任务配置的交互式可视化，特别是对于多飞机运动物的星座或形式而飞行的方案，在理解选项和将结果传达给各种最终用户或受众群体方面都起着重要作用。尽管理想化的轨道动力学的数学基础已经充分了解，但实际上，航天器轨道更为复杂。这包括诸如卫星与当地空间环境（例如空气动力）之间的相互作用或日益拥挤的轨道区和碎屑场的影响，这可能需要突然的轨道变化以避免碰撞。任务模拟现在必须同时考虑单个卫星和多飞机运动物配置，其中可能包括共享在多孔/多传感器形成中飞行的轨道或卫星的星座。
飞机运动的运动学和动力学
本章的最终目标是，一架刚性飞机在扁圆形旋转地球上空的运动方程。平地方程描述了在重力恒定的非旋转地球上一小块区域上的运动，我们将作为特殊情况推导得出该方程。为了达到这个最终目标，我们将使用经典力学的矢量分析来建立运动方程，使用矩阵代数来描述坐标系的运算，并使用大地测量学、引力和导航中的概念来介绍地球形状和质量引力的影响。在第 2 章之前，作用在飞行器上的力矩和力（地球的质量引力除外）将是抽象的。在此阶段，只要有合适的力和力矩模型，这些方程就可以用来描述任何类型的航空航天飞行器（包括地球卫星）的运动。术语“刚性”意味着不允许结构灵活性，并且假定飞行器中的所有点始终保持相同的相对位置。在大多数情况下，这种假设对于飞行模拟来说已经足够好了，并且对于飞行控制系统设计来说也足够好了，前提是我们不试图设计一个系统来控制结构模式或减轻飞机结构上的气动载荷。运动方程处理所需的矢量分析通常会给学生带来困难，特别是角速度矢量的概念。因此，提供了相关主题的回顾。在某些情况下，我们已经超越了传统的飞行力学方法。例如，由于四元数具有“全姿态”能力以及在模拟和控制中的数值优势，因此引入了四元数。它们现在广泛应用于模拟、机器人、制导和导航计算、姿态控制和图形动画。主题来自