课程介绍与评价：轨迹学 – 描述航天器的运动

10 月 11, 2024 #Coursera, #三维空间, #刚体运动, #在线课程, #物理学, #航天器, #航天工程, #轨迹学, #运动学, #静态姿态

在太空中，航天器、卫星和空间站的运动必须以精确的方式进行预测和控制，以确保安全和有效性。本课程《轨迹学：描述航天器的运动》专注于如何在三维空间中构建运动的描述和预测。课程涵盖了以下四个主要主题：

1. **轨迹学导论**：这一模块介绍了粒子轨迹学，特别强调框架无关的矢量记法。在该模块中，使用旋转框架和传输定理推导粒子的位置、速度和加速度。

2. **刚体运动学 I**：本模块概述了刚体的方向描述。利用方向余弦矩阵（DCM）或者欧拉角集描述3D航向，同时讨论了基本的姿态加法和减法，以及将坐标速率与刚体角速度向量关联的微分运动学方程。

3. **刚体运动学 II**：这一模块探讨了现代姿态坐标集，包括欧拉参数（四元数）、主旋转参数、经典罗德里格斯参数、修改后的罗德里格斯参数以及立体定向参数。该模块还发展了姿态的加法和减法概念，以及如何与其他坐标集进行映射。

4. **静态姿态确定**：最后一个模块讲解了如何利用瞬时观测集（如太阳方向、磁场方向及星体方向）来计算对应的3D姿态度量。涉及的方法包括TRIAD方法、Devenport的q方法、QUEST方法以及OLAE方法，并对每种算法的优缺点和计算挑战进行了回顾。

总体而言，该课程为航天器的运动提供了系统的理论基础，适合对航天技术感兴趣的学习者。无论是从事航天工程、物理学，还是机器人学的学生，该课程都将为他们提供宝贵的知识与技能，也是对相关领域的进一步研究不可或缺的基础。