Raumreferenz Referenzrahmen oder Referenzsystem genannt ) ist ein Koordinatensystem, das zur Definition der Position und Ausrichtung von Objekten oder Punkten im Raum verwendet wird.
Es bietet den notwendigen Rahmen, um räumliche Standorte und Bewegungen konsistent und standardisiert zu beschreiben.
Im Kontext von Satellitensystemen, Navigation und Geodäsie ist das Weltraumreferenzsystem für die Bestimmung präziser Stellen, Flugbahnen und Orientierungen von Satelliten, Raumfahrzeugen oder Objekten auf der Erde von entscheidender Bedeutung.
Schlüsselkomponenten einer Weltraumreferenz:
- Koordinatensystem:
- Eine Raumreferenz verwendet ein Koordinatensystem (normalerweise kartesisch oder kugelförmig), um die Position von Objekten im Raum zu definieren. Dies umfasst typischerweise drei Achsen (x, y und z), um räumliche Stellen darzustellen.
- Herkunft:
- Der Ursprung der Raumreferenz ist der Ausgangspunkt oder der Referenzort, aus dem alle Messungen durchgeführt werden. Dies könnte das Mittelpunkt der Erde, das Zentrum eines Himmelskörpers oder einen anderen definierten Punkt im Weltraum sein.
- Äxte:
- Die Achsen in einer Weltraumreferenz definieren die Richtungen entlang der Positionen gemessen werden. Diese könnten mit der Erdoberfläche, der Ebene der Ekliptik oder anderen himmlischen Referenzen in Einklang gebracht werden. Zum Beispiel:
- Die X-Achse kann auf einen bestimmten festen Stern oder den Prime Meridian hinweisen.
- Die y-Achse könnte senkrecht zur x-Achse im Referenzrahmen sein.
- Die Z-Achse repräsentiert typischerweise die Rotationsachse der Erde (oder den normalen Vektor zu einer bestimmten Ebene).
- Die Achsen in einer Weltraumreferenz definieren die Richtungen entlang der Positionen gemessen werden. Diese könnten mit der Erdoberfläche, der Ebene der Ekliptik oder anderen himmlischen Referenzen in Einklang gebracht werden. Zum Beispiel:
- Datum:
- Das Datum ist das mathematische Modell der Erde, mit dem der Ursprung und die Form des Referenzrahmens definiert wird. Zum Beispiel WGS84 (World Geodetic System 1984) ein gemeinsames Daten, das in GPS -Systemen verwendet wird, um die Größe, Form und Rotation der Erde zu definieren.
- Zeitreferenz:
- Die Zeitreferenz definiert die zeitliche Komponente eines Raumreferenzsystems. Es ist notwendig, Bewegungen wie die Rotation der Erde oder die Bewegung der Satelliten zu berücksichtigen. Beispielsweise wird in Satellitennavigationssystemen häufig die Zeit auf GPS -Zeit oder UTC (koordinierte universelle Zeit) .
- Physikalische Parameter:
- Zusätzlich zum Koordinatensystem und zum Ursprung enthält die Raumreferenz auch physikalische Parameter, die die Form, Größe und Ausrichtung von himmlischen Körpern oder Objekten im System berücksichtigen. Zum Beispiel:
- Die Ellipsoid der Erde (ein vereinfachtes Modell der Erdeform) wird verwendet, um geografische Koordinaten in den meisten Raumreferenzen zu berechnen.
- Geodätische Parameter wie die Neigung der Erdachse oder Gravitationsmodelle können auch für eine höhere Präzision aufgenommen werden.
- Zusätzlich zum Koordinatensystem und zum Ursprung enthält die Raumreferenz auch physikalische Parameter, die die Form, Größe und Ausrichtung von himmlischen Körpern oder Objekten im System berücksichtigen. Zum Beispiel:
Gemeinsame Arten von Raumreferenzen:
- Erdzentriert, erdfixiert (ECEF):
- Ein Referenzrahmen, der in GPS und anderen Navigationssystemen verwendet wird, in denen sich der Ursprung im Erdzentrum befindet, und die Achsen relativ zur Erdoberfläche festgelegt sind. Dieses System berücksichtigt die Rotation der Erde und wird üblicherweise in Anwendungen verwendet, die eine genaue Positionierung auf der Erdoberfläche erfordern.
- Geozentrisches Koordinatensystem:
- Eine globale Weltraumreferenz, die das Erdzentrum in den Ursprung bringt. Dieses System wird häufig für Satellitenbahnen und Weltraumanwendungen verwendet, bei denen sich Objekte im Umlauf der Erde befinden.
- Äquatorialer Koordinatensystem:
- Ein Raumreferenzsystem, das häufig in der Astronomie verwendet wird, wobei Positionen relativ zum himmlischen Äquator definiert sind, und ein fester Punkt im Raum (z. B. das Frühlingsäquinox). Dieses System ist nützlich, um Sterne, Planeten und andere himmlische Objekte zu lokalisieren.
- Inertial Referenzrahmen:
- Ein Raum -Referenzsystem, das keine Rotations- oder Translationsbewegung berücksichtigt (dh es ist im Raum „fixiert“). Es wird häufig in der Navigation des Raumfahrzeugs verwendet, wo der Referenzrahmen stabil ist und nicht von der Bewegung der Erde betroffen ist.
- Lokale Raumreferenz:
- Dies ist ein Referenzsystem im kleineren Maßstab, das für die lokale Navigation verwendet werden kann, wie in einem Gebäude oder einer bestimmten Region. Zum Beispiel kann es auf lokalen geografischen Koordinaten oder einem bestimmten lokalen Datenbasis basieren.
Anwendungen der Weltraumreferenz:
- Satellitennavigation : Raumreferenzen wie WGS84 helfen bei der Definition von Satellitenpositionen und ermöglichen präzisen standortbasierten Diensten (z. B. GPS).
- Navigation der Raumfahrzeuge : Raumreferenzen werden verwendet, um die Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung des Raumfahrzeugs relativ zur Erde oder anderen himmlischen Körpern zu bestimmen.
- Astronomie : Astronomische Raumreferenzen werden verwendet, um Sterne, Planeten und andere himmlische Objekte zu lokalisieren und ihre Bewegung im Laufe der Zeit zu berechnen.
- Geodäsie : Die Messung der Form, Orientierung und Gravitationsfeld der Erde beruht auf genauen Raumreferenzsystemen.
Zusammenfassung:
Eine Raumreferenz ist ein Koordinatensystem und zugehörige Parameter, die die Position, Ausrichtung und Bewegung von Objekten im Raum definieren. Es enthält das Koordinatensystem, die Herkunft, die Achsen, das Datum und die Zeitreferenz, die genaue räumliche Messungen und Positionierung auf eine standardisierte Weise über verschiedene Anwendungen wie Satellitennavigation, Raumfahrzeugnavigation und Astronomie ermöglicht werden.
