卫星位姿的相关概念

坐标系

转动轴指向

有的卫星要求其一个轴始终指向空间固定方向，通过卫星本体围绕这个轴转动来保持稳定，这种姿态稳定方式就叫自旋稳定。它的原理是利用卫星绕自旋轴旋转所获得的陀螺定轴性，使卫星的自旋轴方向在惯性空间定向。
以同步卫星为例，在地球看来，同步卫星是在天空中静止的，因为公转周期是一天一圈，公转轴与地轴重合。那么自转周期也应该是一天一圈，自转轴与地球自转轴平行。
为了在轨道上工作，这颗卫星首先要保证电池板的转轴平行于公转轴（也就是地轴，说白了就是一个电池板朝上（北），一个朝下（南），这样卫星自转，电池板反着转（转速也是一天一圈）就可以保证电池板相对太阳是静止的，电池板一直晒太阳，散热板一直散热。），其次要保证探测器对准地球或者要观测的目标（同步卫星经常干定点观测这种工作），把探测器转过来，然后保证自己的自转速度是一天一圈，随着时间推移会出现误差，所以要定期检查卫星的运动状态，定期调整姿态，有的卫星转到地球背面的时候会收起电池板和散热板以保温。

转动角速度

卫星的角速度：在惯性空间绕质心的角速度。材料上的角速度数值都是已知条件。例如：设卫星以角速度w在空间转动。

转动惯量主轴指向

转动惯量对于转动来说可以理解成惯性质量，粗略地说就是物体对力矩改变其转动状态的抵抗能力。转动惯量越大的物体越难发生转动。转动惯量和质量有一个很大的区别是其对于空间中的不同方向，大小是不一样的。比如一个圆盘，相对垂直于圆盘的轴转动和平行于圆盘的轴转动，转动惯量肯定是不同的。因此要用张量去描述转动惯量。这有一个直接的推论就是角动量方向和转动方向不一定总是一致的。转动惯量张量是实对称并且正定的。线性代数告诉我们这样的张量总是可以对角化，且三个特征值是实数，使其对角化的这个三个轴就是惯量主轴。其物理意义是，对于一个刚体我们总能找到一组轴，称为惯量主轴。如果刚体关于惯量主轴转动，那么角动量方向就沿轴的方向。
一个刚体绕着它转动惯量最大的主轴（第一主轴），或转动惯量最小的主轴（第三主轴）旋转时是稳定的，而绕着中间轴（第二主轴）旋转时则是不稳定的。
方法一：
如何找惯量主轴：https://zhuanlan.zhihu.com/p/52915086
计算转动惯量：

方法二：（根据惯性张量）
什么是转动惯量
转动惯量是刚体绕轴转动时惯性的量度，转动惯量与旋转轴的选取和刚体本身质量分布有关。
转动惯量计算公式：
对于一般物体，其绕某一轴z的转动惯量计算公式如下:




如果选取的坐标系oxyz与刚体在o点的三个惯性主轴相重合，则惯性积均为0，这时惯性张量为对角矩阵，称此时的坐标系各轴为惯性主轴，相应的惯性矩为主惯性矩。

章动角

章动角速度