Julia卫星坐标转换简介
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坐标模型
julia的SatelliteToolbox是一款专业的卫星工具包，其中的SatelliteToolboxTransformations提供了卫星坐标系转换功能。
SatelliteToolboxTransformations中提供了两种模型，分别是IAU-76/FK5和IAU-2006，前者是1976年基于FK5(第五基本星表)设计的参考框架，后者是2006年引入CIP(天球中间极)和CIO(天球中间原点)而设计的参考框架，二者基本差别如下
| 特性 | IAU-76/FK5 | IAU-2006/CIO |
|---|---|---|
| 惯性系基准 | J2000.0春分点 | GCRF（射电源基准） |
| 岁差模型 | Lieske (1976) | Capitaine (P03, 2003) |
| 章动模型 | 1980 IAU (106项) | 2000A (678项) |
| 原点定义 | 春分点 | CIO（无岁差耦合） |
| 地球自转表示 | 格林尼治恒星角（GAST） | 地球旋转角（ERA） |
| 相对论修正 | 无 | 包含 |
| 典型精度 | 约1角秒 | 亚毫角秒 |
参考系列表
| 参考系 | 类型 | 参考系名称 | 中文名备注 |
|---|---|---|---|
| ERS() | ECEF | Earth reference system | 地球参考系，ECEF的总称 |
| ITRF() | ECEF | International terrestrial reference frame | 国际地球参考框架 |
| PEF() | ECEF | Pseudo-earth fixed reference frame | 伪地球固定参考框架 |
| TIRS() | ECEF | Terrestrial intermediate reference system | 地球中间参考系 |
| MOD() | ECI | Mean-of-date reference frame | 日期平均值参考框架 |
| TOD() | ECI | True-of-data reference frame | 真实数据参考框架 |
| GCRF() | ECI | Geocentric celestial reference frame | 地心天体参考框架 |
| J2000() | ECI | J2000 reference frame | J2000参考系 |
| TEME() | ECI | True equator, mean equinox reference frame | 真赤道，平均赤道参考系 |
| CIRS() | ECI | Celestial intermediate reference system | 天球中间参考系 |
| MOD06() | ECI | Mean-of-date reference frame (IAU-2006/2010) | MOD IAU-2006 |
| MJ2000() | ECI | J2000 mean equatorial frame | J2000平均赤道框架 |
其中，最权威的ECEF和ECI分别是
- 【ITRF】原点、尺度和方向由全球的测站观测数据（如GPS、VLBI、SLR）联合解算得到，并且考虑了极移。
- 【J2000】其坐标轴是基于J2000.0历元（2000年1月1日12:00 TT）时天球的方向，并且排除了岁差和章动的影响，本质上就是国际天文联合会定义的GCRS（天球参考系），所有现代的星表、行星历表（如JPL DE系列）都基于这个系统。
在二者转换过程中，往往需要两个中间坐标系
- 【TIRS】瞬时地ECEF，与CIRS共享同Z轴，但会绕轴旋转，以抵消地球的自转。和ITRF相比，忽略了极移。
- 【CIRS】瞬时ECI，其坐标轴基于CIP和CIO，会随着地球的章动而轻微摆动。
其他参考系解释如下
- 【PEF】是ECEF简化版，相比之下忽略了极移的影响，其Z轴指向CIP，而非ITRF中经过极移修正的“协议”自转轴。
- 【TEME】SGP4/SDP4轨道模型使用的坐标系，其“赤道”和“春分点”是观测瞬间的“真”方向，包含章动，但排除了岁差。在处理TLE数据时会经常用到。
- 【TOD】过气ECI，赤道和春分点方向是观测瞬间的真方向，同时包含岁差和章动，因此坐标轴既会因岁差而长期漂移，也会因章动而短期摆动。处理一些旧的观测数据或遵循旧版算法标准时可能会遇到。
- 【MOD】瞬时ECI，其坐标轴方向考虑岁差，未考虑章动。
- 【MOD06】这是一个以J2000.0历元为基准的MOD。
- 【MJ2000】是NASA的SPICE工具包中使用的J2000坐标系，与GCRF在J2000.0时刻严格对齐，但定义上更偏向于“动力学”，即基于太阳系天体的运动方程。在实际应用中，对于大多数问题，MJ2000和GCRF可以视为等价。
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