STK地心惯性系（ICRF）与卫星上传感器体坐标系转换

读懂本文需要了解的坐标转换基础思想是，分别旋转三个坐标轴来变成新的坐标系，即原始坐标系下的坐标乘上旋转矩阵得到新的坐标，若读者并不了解可以查询相关的知识，本文不再赘述，接下来进入正文。

转换流程（需要借助一些中间坐标系进行转换）：

地心惯性系(Earth ICRF)-卫星轨道坐标系(VVLH)-（卫星本体坐标系）(Satellite Body)-传感器体坐标系(Sensor Body)

1、地惯到轨道的变换，需要用到轨道六根数，如下图所示，为了不混淆字母含义，解释内容如下：公式为VVLH = Loo1*LZ (u)*LX (i)*LZ (R)*ICRF, 其中Loo1 = [0,1,0;0,0,-1;-1,0,0]，u为维度幅角（近地点幅角+真近点角），i为轨道倾角，R为升交点赤经，LZ表示绕z轴旋转，LX表示绕x轴旋转。

绕x，y，z轴旋转的变换矩阵如下所示，附带简单的matlab代码

%MATLAB代码，输入为纬度幅角u(°)，轨道倾角i(°)，升交点赤经R(°)，地心惯性系下坐标ICRF
function VVLH = ICRF2VVLH(u, i, R, ICRF)
L1 = [0,1,0;0,0,-1;-1,0,0];
LZ_u = [cos(u*pi/180),sin(u*pi/180),0;-sin(u*pi/180),cos(u*pi/180),0;0,0,1];
LX_i = [1,0,0;0,cos(i*pi/180),sin(i*pi/180);0,-sin(i*pi/180),cos(i*pi/180)];
LZ_R = [cos(R*pi/180),sin(R*pi/180),0;-sin(R*pi/180),cos(R*pi/180),0;0,0,1];
VVLH = L1*LZ_u*LX_i*LZ_R*ICRF;
end

2、轨道坐标系和卫星本体坐标系一般相同

3、卫星体坐标系到传感器体坐标系，利用传感器姿态角，读取STK中传感器的报表“Body Axes Orientation:YPR 321-Parent Body Axes”中的Yaw（偏航角/绕z轴转）、Pitch（俯仰角/绕y轴转）、Roll（翻滚角/绕x轴转）三个数据，传感器指向设定为Fixed时，其体坐标系与卫星体坐标系相同，读取的数据为传感器目前对应的体坐标系相对于Fixed对应坐标系的三个轴的旋转角度，利用1中的旋转矩阵进行坐标转换，matlab代码如下

%输入数据为y（Yaw），p（Pitch），r（Roll），卫星体坐标系坐标SatBody，前三项单位为度
function SenBody = SatBody2SenBody(y, p, r, SatBody)
Ly = [cos(y*pi/180),sin(y*pi/180),0;-sin(y*pi/180),cos(y*pi/180),0;0,0,1];
Lp = [cos(p*pi/180),0,-sin(p*pi/180);0,1,0;sin(p*pi/180),0,cos(p*pi/180)];
Lr = [1,0,0;0,cos(r*pi/180),sin(r*pi/180);0,-sin(r*pi/180),cos(r*pi/180)];
SenBody = Ly*Lp*Lr*SatBody;
end

本文中的代码经验证没有问题，读者可根据本文内容在STK中读数据进行验证

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