如何使用AstroPy将以地心惯性坐标系（ECI）转换为以地心为基准的地固坐标系（ECEF）？其他方法呢？

Question

如何使用AstroPy将以地心惯性坐标系（ECI）转换为以地心为基准的地固坐标系（ECEF）？其他方法呢？

pythoncoordinate-systemscoordinate-transformationcoordinateastropy

7

我在地心惯性坐标系（ECI）中有卫星轨道的位置（x，y，z）和速度（Vx，Vy，Vz）向量，并最终希望获得大地坐标（纬度，经度和高度）。

根据其他Stack Overflow问题，似乎我需要将其转换为地心固定坐标系（ECEF）作为中间步骤（因此ECI-> ECEF-> Lat / Lon / Alt）。

我知道ECI和ECEF共享相同的原点（地球质心）和相同指向北极的z轴。然而，我不确定我需要进行什么实际的方程或调整来将ECI转换为ECEF。

否则，如果有人知道Astropy或类似工具箱上的任何预设转换，那就更好了。（我没有在Astro Py或Space Py上看到ECI作为选项）

这是我用来生成轨道并获取位置和速度向量的代码。

from scipy.constants import kilo
import orbital
from orbital import earth, KeplerianElements, Maneuver, plot, utilities
from orbital.utilities import Position, Velocity  
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

orbitPineapple = KeplerianElements.with_period(5760, body=earth, 
e=0.05, i=(np.deg2rad(0)), arg_pe=(np.deg2rad(30)))
plot(orbitPineapple)
plt.show()
print(orbitPineapple.r)
print(orbitPineapple.v)

输出：位置(x=5713846.540659178, y=3298890.8383577876, z=0.0) 速度(x=-3982.305479346745, y=6897.555421488496, z=0.0)

- Rose

你可以提供一些示例输入和期望输出吗？这将使我们更容易找到实际适用于你的解决方案。 - MSeifert

我将编辑我的问题，包括我用来生成轨道并获取位置和速度向量的代码。 - Rose

现在我有一个样本卫星轨道的ECI位置和速度。位置(x=5713846.540659178, y=3298890.8383577876, z=0.0)，速度(x=-3982.305479346745, y=6897.555421488496, z=0.0)。当卫星处于相同位置时，我想获取卫星的纬度、经度和高度。我读到需要先将ECI转换为ECEF，才能转换为纬度和经度。问题是ECI是一个固定的坐标系，不像ECEF和纬度/经度/高度那样随着地球旋转。我不确定如何将ECI转换为ECEF。 - Rose

1

ECI和ECEF不共享相同的Z轴：ECEF通常具有由最佳椭球拟合地球（WGS84）的短轴给出的Z轴，并且相对于ECI中的固定Z轴，该轴会发生进动和摆动。在特定时间点（例如J2000的2000年1月1日正午地球时间），ECI和ECEF可能共享Z轴。 - M Kloster

1个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Stuart P Littlefair · Accepted Answer

有许多不同的地心惯性坐标系，答案取决于您使用的坐标系。最常见的是所谓的J2000；它是相对于2000年1月1日地球的方向定义的。另一个常见的坐标系是GCRF，几乎相同（误差在80毫角秒以内）。

如果是这两个坐标系之一，您应该能够创建一个astropy EarthLocation对象，并像以下方式访问lat、lon和height属性：

from astropy import coordinates as coord
from astropy import units as u
from astropy.time import Time
now = Time('2017-09-27 12:22:00')
# position of satellite in GCRS or J20000 ECI:
cartrep = coord.CartesianRepresentation(x=5713846.540659178, 
                                        y=3298890.8383577876,
                                        z=0., unit=u.m)
gcrs = coord.GCRS(cartrep, obstime=now)
itrs = gcrs.transform_to(coord.ITRS(obstime=now))
loc = coord.EarthLocation(*itrs.cartesian.cartrep )
print(loc.lat, loc.lon, loc.height)