MATLAB航天轨道坐标系双向转换工具

资 源 简 介

本MATLAB项目实现地心直角坐标系（ECI）与六要素经典轨道参数之间的高精度双向转换，支持半长轴、偏心率等关键参数计算，适用于航天轨道分析与仿真任务。

详 情 说 明

航天轨道坐标系双向转换系统（Orbital Coordinate System Transformation Toolbox）

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的航天轨道坐标系双向转换工具，实现地心直角坐标系（ECI）与经典轨道六要素参数之间的精确相互转换。系统采用严格的轨道力学计算模型，适用于航天器轨道分析、卫星轨道设计、轨道动力学仿真等专业场景。

功能特性

• 双向精确转换：支持地心直角坐标系与轨道六要素参数的完整双向转换
• 核心算法：

- 坐标旋转变换（3-1-3欧拉角旋转序列） - 开普勒方程数值求解（牛顿-拉夫森迭代法） - 轨道力学参数规范化处理

• 完整参数支持：

- 地心直角坐标系：位置分量(X,Y,Z)和速度分量(Vx,Vy,Vz) - 轨道六要素：半长轴(a)、偏心率(e)、轨道倾角(i)、升交点赤经(Ω)、近地点幅角(ω)、真近点角(ν)

• 辅助输出：提供平近点角、轨道周期等辅助轨道参数
• 精度评估：自动生成转换精度分析报告，确保数值计算的可靠性

使用方法

输入格式

地心直角坐标系输入： input_eci = [X, Y, Z, Vx, Vy, Vz]; % 单位：米，米/秒

轨道参数输入： input_orbital = [a, e, i, Ω, ω, ν]; % 单位：米，弧度，弧度，弧度，弧度

转换调用

ECI转轨道参数： orbital_params = main(input_eci, 'eci2orbital');

轨道参数转ECI： eci_coords = main(input_orbital, 'orbital2eci');

输出结果

• 地心直角坐标系输出：6×1双精度数组，包含位置和速度分量
• 轨道参数输出：结构体数组，包含六个轨道要素及辅助参数
• 转换精度评估报告：数值误差分析结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 需要MATLAB基础工具箱
• 推荐内存：4GB以上
• 支持Windows/Linux/macOS操作系统

文件说明

主程序文件集成了坐标转换系统的全部核心功能，包括轨道参数的正向与反向转换计算、坐标系旋转矩阵的构建与求解、开普勒方程的迭代数值解法、轨道力学参数的规范化处理以及转换精度的自动评估分析。该文件作为系统的统一入口，通过调用不同的功能模块实现完整的双向转换流程。