三轴稳定卫星姿态可视化绘制与建模

淡 鹏，张定波，王 丹，李万山

(1.宇航动力学国家重点实验室 软件室，陕西 西安 710043;2.西安卫星测控中心，陕西 西安 710043)

航天测控视景可视化技术为航天器在轨运行状况提供了直观的表达方式，在航天飞行任务中得到了越来越多的应用。而在众多航天器中，三轴稳定卫星是数量较多的一类，因而此类航天器运行场景的可视化绘制就显得尤为重要。而对其进行的可视化绘制中最基本的就是位置与姿态信息的呈现。而姿态数据相对位置信息而言，其形式众多，变化多样，实现较为复杂。文献［1 ～6］对姿态数据绘制方法有一定涉及，但均较少给出了系统全面的介绍。为此，本文对三轴稳定卫星姿态信息各类常用表达方式及可视化建模技术进行了研究，并基于三维视景系统常用的OpenGL 图形库［7］对其绘制过程进行了可视化实现。

1 姿态绘制参考系与基准坐标系

在三轴稳定卫星姿态可视化绘制实现中，常用的参考系有:地心固连系、J2000 地心惯性系［8］、质心轨道系、东南地坐标系及卫星本体系等。

(1)质心轨道坐标系OXOYOZo:坐标原点位于卫星质心，ZO轴指向地心，YO轴垂直于轨道面，指向轨道角速度的负方向，XO轴由右手法则确定。

(2)东南地坐标系OXEYSZD:坐标原点位于卫星质心，ZD轴指向地心，XE轴在指向卫星当地东，YS轴指向卫星当地南。

(3)卫星本体坐标系OXBYBZB:此坐标系与卫星固连，原点为卫星质心，XB在纵对称面内指向卫星头部，ZB在纵对称面内与XB垂直且指向地，YB由右手法则确定。

为了便于对卫星运行整个场景中各类对象的绘制，在可视化实现中需要将一副场景内各个对象的模型构建和图形绘制建立在统一的基准坐标系下。……