Географическая система координат это глобальная сферическая система, центр которой совмещен с центром земного эллипсоида, за основную плоскость отсчета принята плоскость экватора, а за координаты - географическая широта, географическая долгота и географическая высота (или радиус-вектор).
Прямая, на которой располагается вектор ускорения силы тяжести, представляет собой линию отвеса и называется вертикалью места. Эта прямая пересекает плоскость экватора Земли в некоторой точке Сг, положение которой нестабильно и зависит от величины j ц. Через любую точку, каким-либо образом связанную с Землей или находящуюся на поверхности ее фигуры, можно провести вертикаль места.
Географическая - это сферическая система координат, жестко связанная с Землей. Начало системы координат (точка СГ) в общем случае не совпадает с точкой С. Положение точки Оо, неподвижной относительно поверхности Земли, характеризуется тремя координатами (см.рис.3.2):_______________________ ____________________
Географическая система координат характеризуется сопровождающим трехгранником (триэдром), оси которого вводятся следующим образом (см.рис.3.2):_______________________________________________________________________
Инерциальная система координат ОиXиYиZи
Это правая прямоугольная декартова система координат, начало О которой помещено в некоторой точке пространства либо перемещается с постоянной скоростью, а направление осей относительно удаленных звезд неизменно.
В реальных задачах динамики полета, навигации и управления, как указано выше, используют квазиинерциальные системы координат. В дальнейшем не абсолютно инерциальные системы координат будем называть инерциальными.
В качестве инерциальных систем координат можно рассматривать, например, следующие системы:_____________________________________________ _____________________________________
Земная система координат OoXoYoZo
Это правая прямоугольная декартова система координат, начало Оо и оси которой фиксированы по отношению к фигуре Земли. Положение осей выбирают в соответствии с поставленной задачей. Эта система координат жестко связана с Землей и участвует во всех ее движениях в пространстве. Начало Оо земной системы координат, в частности, может совпадать с точкой С или Сг, а оси располагаться в соответствии с характером задачи (см.рис.3.2).
Частный случай земной системы координат - геоцентрическая земная система CXoYoZo , жестко связанная с Землей. Ось СХо совпадает с осью суточного вращения Земли (осью симметрии фигуры Земли), ось CYo лежит в плоскости экватора и совмещается с прямой пересечения начального меридиана и экватора, ось CZo образует с двумя предыдущими осями правый ортогональный триэдр и находится в плоскости экватора.
Связь между геоцентрическими прямоугольными и геоцентрическими сферическими координатами описывают такими соотношениями:
(3.1)
Нормальная земная система координат OoXgYgZg
Это земная система координат, ось которой OoYg направлена вверх по местной вертикали (вертикали места), а направление осей OoXg и OoZg выбирают в соответствии с характером задачи.
В частном случае система координат OoXgYgZg совпадает с сопровождающим трехгранником географической системы координат ОоXгYгZг (см. рис. 3.2).
Это земная система координат, начало которой Оо совпадает с характерной точкой ЛА в начальный момент времени (старта), ось ОоYc направлена противоположно вектору ускорения силы тяжести и лежит на местной вертикали, а направление осей ОоХс и OoZc выбирают в соответствии с характером задачи. Такая система является правой ортогональной системой координат. Ориентация оси ОоХс определяется направлением полета ЛА или расположением навигационной плоскости.
Поскольку стартовая система координат вращается вместе с Землей, она не является инерциальной. В некоторых случаях для упрощения интегрирования уравнений движения центра масс ЛА удобно пользоваться начальной стартовой системой координат, которая совмещается со стартовой в момент старта ЛА, а в процессе полета не меняет своей ориентации осей относительно абсолютного пространства (звезд), т.е. является инерциальной.
Разновидностью стартовой системы является топоцентрическая сферическая система координат. Ее начало располагается в точке Оо, характеризующейся указанными выше признаками. Положение характерной точки О ЛА определяется тремя координатами: радиусом-вектором , называемым наклонной дальностью, связывающим точки Оо и О, углом азимута А, отсчитываемым по часовой стрелке в местной горизонтальной плоскости от направления на север, и углом места m, отсчитываемым в вертикальной плоскости, содержащей вектор .
Ориентированная подвижная система координат ОXиYиZи
Это подвижная правая ортогональная декартова система координат, начало которой О помещено в характерную точку ЛА, направление осей относительно “неподвижных” звезд неизменно.
Оси системы ОXиYиZи в течение всего времени полета остаются параллельными осям инерциальной системы координат ОиXиYиZи. Начало системы ОXиYиZи движется в пространстве вместе с характерной точкой ЛА, а оси сохраняют первоначально заданную ориентацию.
Земная подвижная система координат ОXоYоZо
Это подвижная правая ортогональная система координат, оси которой направлены так же, как и соответствующие оси земной системы координат ОXоYоZо. Начало системы ОXоYоZо движется вместе с характерной точкой ЛА.
Нормальная система координат OXgYgZg
Это подвижная правая ортогональная система координат, ось которой OYg направлена вверх по местной вертикали, а положение осей ОХg и OZg выбирают в соответствии с характером задачи. В полете начало системы OXgYgZg движется вместе с характерной точкой ЛА, а оси остаются параллельными соответствующим осям нормальной земной системы координат OoXgYgZg.