Python坐标转换 ECI到ECEF
我正在使用sgp4这个Python库（由Brandon Rhodes开发）；我输入了国际空间站（Zarya）的TLE信息。我可以在某个日期获取卫星在ECI坐标系中的位置。但是，我想把它转换成ECEF坐标系。
在MATLAB中至少有两个函数（ecitoecef，eci2ecef）和一个C语言函数（eci2ecef）是为RTKLIB项目实现的。（因为这是我第一次提问，我的声望只有1，所以我不能发链接，限制了每个问题只能发两个链接）
我没有找到Python实现的函数。不过，在之前的一个问题中，使用spg4和pyephem进行Python卫星跟踪，位置不匹配，有用户提到：“我发现了问题的一部分。spg84.propagate()返回的是ECI中的位置，而不是ECEF。快速运行一下eci2ecef，它的结果和预测的响应完全一致。”
这里提到的eci2ecef是指Python实现吗？这个实现在线上有吗？有没有文档可以详细说明如果我自己实现需要做哪些步骤？在另一个问题中如何将ECI坐标转换为经度、纬度和高度以在地图上显示？，有评论说：“它们的区别在于地球的自转速率，所以转换只是一个二维的余弦正弦；-正弦余弦类型的转换。”这个转换的角度是什么？是格林威治恒星时间吗？当我们使用sgp4时，我们指定的也是GST吗，还是其他时间？
非常感谢你的帮助！
3 个回答
简化扰动模型是一组五个数学模型（SGP、SGP4、SDP4、SGP8 和 SDP8），用来计算卫星和太空垃圾相对于地球的轨道状态。这些模型通常统称为SGP4，因为它在使用频率上特别高，尤其是与NORAD和NASA生成的两行元素集一起使用。这些模型可以预测地球的形状、空气阻力、辐射以及其他天体（如太阳和月球）引起的引力等因素对卫星轨道的影响。简化一般扰动（SGP）模型适用于轨道周期少于225分钟的近地物体。简化深空扰动（SDP）模型则适用于轨道周期超过225分钟的物体，这对应于假设为圆形轨道时的高度为5877.5公里。SGP4模型是由Ken Cranford在1970年开发的。这个模型是通过简化Lane和Cranford的更复杂的分析理论而来的，后者使用Brouwer的引力模型解和一个大气模型的功率密度函数。SGP4的MATLAB版本可以返回卫星在四个坐标系统中的状态向量，即TEME、ITRS、GCRS和TOD。而SGP4的Python版本则返回卫星在三个坐标系统中的状态向量，即TEME、ITRS和GCRS。你可以通过以下链接使用我的SGP4 Python版本：https://www.researchgate.net/publication/358351066_SGP4_Python_code，或者使用我的SGP4 MATLAB版本：https://www.researchgate.net/publication/346217793_SGP4_MATLAB_code
ECI到ECEF的转换在satellite-js这个项目中也有实现，这个项目是从PyEphem这个库衍生出来的。
你可能需要检查一下它的正确性。
首先，我研究了AIAA 2006-6753这篇论文，这篇论文可以在CelesTrak网站上找到，它为我在Python中制作sgp4库奠定了基础：
https://celestrak.org/publications/AIAA/2006-6753/
根据这篇论文的建议，特别是附录中的信息，我正在尝试将地球卫星整合到我新的Skyfield天文学库中。这个新版本的工作很快就会发布，但在此期间，你可以查看我使用的转换方法（基于上述论文），链接在这里：
https://github.com/brandon-rhodes/python-skyfield/blob/master/skyfield/sgp4lib.py
我不太确定我的转换是否正确，但我会尽量将结果与我能找到的官方位置来源进行对比，以确定是否存在系统性的错误。