GB/T 42042-2022 空间站坐标系

　　ICS 49 . 020 CCS V 70

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42042—2022

　　空间站坐标系

　　Space station coordinate system

　　2022-10-12 发布 2022-10-12 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 42042—2022

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 象限线及编码 1

　　4 . 1 航天器象限线 1

　　4 . 2 坐标系编码 3

　　5 空间站坐标系定义 3

　　5 . 1 天和核心舱坐标系定义 3

　　5 . 2 问天实验舱坐标系定义 4

　　5 . 3 梦天实验舱坐标系定义 4

　　5 . 4 组合体坐标系定义 5

　　5 . 5 机械臂坐标系定义 5

　　5 . 6 空间应用坐标系定义 5

　　5 . 7 其他坐标系 5

　　6 坐标系转换 5

　　附录 A(规范性)空间站坐标系转换 33

　　参考文献 38

　　GB/T 42042—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由全国载人航天标准化技术委员会(SAC/TC 570)归口 。

　　本文件起草单位：北京空间飞行器总体设计部、北京空间科技信息研究所、中国科学院空间应用工程与技术中心、上海宇航系统工程研究所。

　　本文件主要起草人：苏亮、刁常堃、金玮玮、朱光辰、张峤、周强、王昊、赵铄、王羽白、王威、高辉、游进、苏南、张鹏、周奉香、赵辉、朱欣、王友渔、阴丽娜、孙小珠、李立春、楼俏、赵振昊。

　　Ⅰ

　　GB/T 42042—2022

　　空间站坐标系

　　1 范围

　　本文件规定了空间站及各舱体的编号及象限线、主要坐标系的定义及转换。

　　本文件适用于空间站的工程研制、发射、在轨运行、组装和飞行控制等。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 32296—2015 航天飞行器常用坐标系

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义。

　　4 象限线及编码

　　4 . 1 航天器象限线

　　4 . 1 . 1 天和核心舱象限线

　　天和核心舱象限线是用来表征天和核心舱的基准线。 在飞行器上的相距张角为 90°的四条舱体母线为天和核心舱象限线，如图 1 所示，天和核心舱从资源舱后端沿纵轴(天和核心舱舱体对称纵轴)向飞行方向看，按顺时针方向的象限变化为 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 。各象限间隔 90°,在轨三轴稳定对地飞行时 Ⅰ 象限线对地。

　　注：舱体对称纵轴是用来表征舱体对称几何轴线，其与天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱圆柱舱体的对称轴重合 。1)

　　1) 天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱是由中国载人航天工程办公室提供的商品名。

　　1

　　GB/T 42042—2022

　　图 1 天和核心舱象限线图

　　4 . 1 . 2 问天实验舱象限线

　　问天实验舱象限线是用来表征问天实验舱的基准线( 问天实验舱停泊于天和核心舱的节点舱 Ⅳ象限)。在飞行器上的相距张角为 90°的四条舱体母线为问天实验舱象限线，如图 2 所示。 问天实验舱从资源舱后端沿纵轴(问天实验舱舱体对称纵轴)向飞行方向看，按顺时针方向的象限变化为 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、 Ⅳ 。各象限间隔 90°,在轨三轴稳定对地飞行时 Ⅰ 象限线对地。

　　图 2 问天实验舱象限线图

　　4 . 1 . 3 梦天实验舱象限线

　　梦天实验舱象限线是用来表征梦天实验舱基准线(梦天实验舱停泊于天和核心舱的节点舱 Ⅱ 象限)。在飞行器上的相距张角为 90°的四条舱体母线为梦天实验舱象限线，如图 3 所示。 梦天实验舱从资源舱后端沿纵轴(梦天实验舱舱体对称纵轴)向飞行方向看，按顺时针方向的象限变化为 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、 Ⅳ 。各象限间隔 90°,在轨三轴稳定对地飞行时 Ⅰ 象限线对地。

　　2

　　GB/T 42042—2022

　　图 3 梦天实验舱象限线图

　　4 . 2 坐标系编码

　　空间站坐标系共计 56 种(详见表 1),并满足以下编号规则。

　　a) 航天器编号：天和核心舱下标编号为 0,问天实验舱下标编号为 1,梦天实验舱下标编号为 2 ,空间站组合体下标编号为 5 。

　　b) 对接机构编号：

　　1) 节点舱轴向对接机构，编号为 0 ;

　　2) 节点舱 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅳ象限对接机构，编号分别为 1 、2、4;

　　3) 后端通道对接机构，编号为 5 。

　　5 空间站坐标系定义

　　5 . 1 天和核心舱坐标系定义

　　5 . 1 . 1 天和核心舱本体坐标系

　　天和核心舱本体坐标系定义见表 2 。

　　5 . 1 . 2 天和核心舱对接机构安装面、对接面坐标系

　　天和核心舱有后端通道对接口、节点舱轴向对接口、节点舱 Ⅰ 象限对接 口，以及节点舱 Ⅱ 象限停泊口 、节点舱 Ⅳ象限停泊口(如图 4 所示)，所对应的对接机构对接面坐标系定义见表 3,对接机构安装面坐标系见表 4 。

　　3

　　GB/T 42042—2022

　　图 4 对接口和停泊口布局示意图

　　5 . 1 . 3 天和核心舱机械臂安装坐标系

　　天和核心舱机械臂安装坐标系定义见表 5 。

　　5 . 1 . 4 天和核心舱太阳翼坐标系

　　天和核心舱太阳翼坐标系定义见表 6 。

　　5 . 2 问天实验舱坐标系定义

　　5 . 2 . 1 问天实验舱本体坐标系

　　问天实验舱本体坐标系定义见表 7 。

　　5 . 2 . 2 问天实验舱对接机构安装面、对接面、对接坐标系

　　问天实验舱对接机构安装面、对接面、对接坐标系定义见表 8 。其中，在轨问天实验舱与天和核心舱节点舱 Ⅳ象限对接机构进行对接，问天实验舱对接面坐标系与节点舱 Ⅳ象限对接面坐标系重合。

　　5 . 2 . 3 问天实验舱机械臂安装坐标系

　　问天实验舱机械臂安装坐标系定义见表 9 。

　　5 . 2 . 4 问天实验舱太阳翼坐标系

　　问天实验舱太阳翼坐标系定义见表 10 。

　　5 . 3 梦天实验舱坐标系定义

　　5 . 3 . 1 梦天实验舱本体坐标系

　　梦天实验舱本体坐标系定义见表 11 。

　　5 . 3 . 2 梦天实验舱对接机构安装面、对接面、对接坐标系

　　梦天实验舱对接机构安装面、对接面、对接坐标系定义见表 12 。其中，在轨梦天实验舱与天和核心舱节点舱 Ⅱ象限对接机构进行对接，梦天实验舱对接面坐标系与节点舱 Ⅱ象限对接面坐标系重合。

　　4

　　GB/T 42042—2022

　　5 . 3 . 3 梦天实验舱太阳翼坐标系

　　梦天实验舱太阳翼坐标系定义见表 13 。

　　5 . 4 组合体坐标系定义

　　空间站三舱组合体建造完成后，问天实验舱转位并永久停泊至天和核心舱 Ⅳ象限停泊口，此时问天实验舱第 Ⅳ象限方向沿天和核心舱轴线方向指向节点舱轴向对接口__侧;梦天实验舱转位并永久停泊至天和核心舱 Ⅱ象限停泊口，此时梦天实验舱第Ⅱ象限方向沿天和核心舱轴向方向指向节点舱轴向对接口__侧。 组合体坐标系定义见表 14 。

　　5 . 5 机械臂坐标系定义

　　机械臂末端捕获坐标系、大臂目标适配器、小臂目标适配器、脚限位器、靶标坐标系定义见表 15 。

　　5 . 6 空间应用坐标系定义

　　有效载荷坐标系定义见表 16,载荷对接装置坐标系定义见表 17,载荷适配器坐标系定义见表 18 。

　　5 . 7 其他坐标系

　　历元地心平赤道坐标系、地球固连坐标系、发射坐标系等其他坐标系定义见表 19 。

　　6 坐标系转换

　　应按附录 A进行坐标系转换。

　　5

　　GB/T 4 2 0 4 2 — 2 0 2 2

　　6

　　表 1 坐标系分类及编码

　　序号

　　坐标系分类

　　编码

　　坐标系名称

　　坐标系代号

　　所属舱段

　　说明

　　1

　　天和核心舱坐标系

　　101

　　天和核心舱本体几何坐标系

　　O0dx0dy0d Z0d

　　天和核心舱

　　下标第一个字 0 代表天和核心舱舱段编号;第二个字 d 代表本体几何，b代表本体质心，c代表本体控制

　　2

　　102

　　天和核心舱本体质心坐标系

　　O0bx0by0b Z0b

　　3

　　103

　　天和核心舱本体控制坐标系

　　O0cx0cy0c Z0c

　　4

　　104

　　天和核心舱对接面坐标系

　　O00mx00my00m Z00m

　　下标第一个字 0 代表天和核心舱舱段编号;第二个字0~5代表天和核心舱对接机构编号;第三个字 m 代表对接面， j 代表对接机构

　　5

　　105

　　O01mx01my01m Z01m

　　6

　　106

　　O02mx02my02m Z02m

　　7

　　107

　　O04mx04my04m Z04m

　　8

　　108

　　O05mx05my05m Z05m

　　9

　　109

　　天和核心舱对接机构安装面坐标系

　　O00j x00jy00j Z00j

　　10

　　110

　　O01j x01j Y01j Z0 1j

　　11

　　111

　　O02j x02jy02j Z02j

　　12

　　112

　　O04j x04jy04j Z04j

　　13

　　113

　　O05j x05jy05j Z05j

　　14

　　114

　　天和核心舱机械臂安装坐标系

　　O0xx0xy0x Z0x

　　下标第一个字 0 代表天和核心舱舱段编号;第二个字 x代表机械臂

　　15

　　115

　　天和核心舱第 Ⅱ象限太阳翼坐标系

　　O0f2 x0f2y0f2 Z0f2

　　下标第一个字 0 代表天和核心舱舱段编号;第二个字f代表太阳翼及驱动机构;第三个字代表太阳翼安装象限

　　16

　　116

　　天和核心舱第 Ⅳ象限太阳翼坐标系

　　O0f4 x0f4y0f4 Z0f4

　　17

　　问天实验舱坐标系

　　201

　　问天实验舱本体几何坐标系

　　O1dx1dy1d Z1d

　　问天实验舱

　　下标第一个字 1 代表问天实验舱舱段编号;下标第二个字d代表本体几何，b 代表本体质心，c 代表本体控制，j 代表对接机构，m代表对接面，x代表机械臂

　　18

　　202

　　问天实验舱本体质心坐标系

　　O1bx1by1b Z1b

　　19

　　203

　　问天实验舱本体控制坐标系

　　O1cx1cy1c Z1c

　　20

　　204

　　问天实验舱对接机构安装面坐标系

　　O1j x1jy1j Z1j

　　21

　　205

　　问天实验舱对接面坐标系

　　O1mx1my1m Z1m

　　22

　　206

　　问天实验舱机械臂安装坐标系

　　O1xx1xy1x Z1x

　　

　　7

　　GB/T 4 2 0 4 2 — 2 0 2 2

　　表 1 坐标系分类及编码(续)

　　序号

　　坐标系分类

　　编码

　　坐标系名称

　　坐标系代号

　　所属舱段

　　说明

　　23

　　问天实验舱坐标系

　　207

　　问天实验舱 α驱动机构安装面坐标系

　　O1f0 x1f0y1f0 Z1f0

　　问天实验舱

　　下标第一个字 1 代表问天实验舱舱段编号;第二个字f代表太阳翼及驱动机构;第三个字 0 代表轴向，2、4 代表帆板安装象限

　　24

　　208

　　问天实验舱第 Ⅱ象限太阳翼坐标系

　　O1f2 x1f2y1f2 Z1f2

　　25

　　209

　　问天实验舱第 Ⅳ象限太阳翼坐标系

　　O1f4 x1f4y1f4 Z1f4

　　26

　　梦天实验舱坐标系

　　301

　　梦天实验舱本体几何坐标系

　　O2dx2dy2d Z2d

　　梦天实验舱

　　下标第一个字 2 代表梦天实验舱舱段编号;下标第二个字d代表本体几何，b 代表本体质心，c 代表本体控制，j 代表对接机构，m代表对接面

　　27

　　302

　　梦天实验舱本体质心坐标系

　　O2bx2by2b Z2b

　　28

　　303

　　梦天实验舱本体控制坐标系

　　O2cx2cy2c Z2c

　　29

　　304

　　梦天实验舱对接机构安装面坐标系

　　O2jx2jy2 j Z2 j

　　30

　　305

　　梦天实验舱对接面坐标系

　　O2mx2my2m Z2m

　　31

　　306

　　梦天实验舱 α驱动机构安装面坐标系

　　O2 f0 x2f0y2f 0 Z2 f0

　　下标第一个字 2 代表梦天实验舱舱段编号;下标第二个字 f代表太阳翼及驱动机构;第三个字 0 代表轴向，2、4 代表太阳翼安装象限

　　32

　　307

　　梦天实验舱第 Ⅱ象限太阳翼坐标系

　　O2f2 x2f2y2f2 Z2f2

　　33

　　308

　　梦天实验舱第 Ⅳ象限太阳翼坐标系

　　O2f4 x2f4y2f4 Z2f4

　　34

　　组合体坐标系

　　401

　　组合体本体几何坐标系

　　O5dx5dy5d Z5d

　　空间站组合体

　　下标第一个字 5 代表空间站组合体编号;下标第二个字 d代表本体几何，b代表本体质心，c代表本体控制

　　35

　　402

　　组合体本体质心坐标系

　　O5bx5by5b Z5b

　　36

　　403

　　组合体本体控制坐标系

　　O5cx5cy5c Z5c

　　37