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誘導用の座標系
航空宇宙の軌道をモデル化するには、回転する地球に対して航空機または宇宙機の位置と方向を決定する必要があります。ナビゲーション座標は、地球の中心と表面を基準に定義されます。
地心緯度と測地緯度
地球表面上の 地心緯度 λ は、地球の中心から地表点までの半径ベクトルと赤道面とのなす角度によって定義されます。この定義では、地球が完全な球体であると仮定し、表面上のすべての点は地球の中心から等距離にあるとみなします。しかし、地球は実際には扁平回転楕円体であるため、地心緯度は赤道または極からの実際の距離の観点から表面の曲率を正確に反映しません。
地球表面上の 測地緯度 μ は、赤道面と、その地点における地球の表面に最も近似する基準楕円体の法線との間の角度によって定義されます。基準楕円体は、極では半径が小さく、赤道では半径が大きく、球体よりも地球の形状に近い形になっています。測地緯度は、地球表面上の点の位置をより正確に表現できるため、地図作成やナビゲーションでよく使用されます。
NED座標
北東下 (NED) システムは、原点が地上局、航空機、または宇宙機の重心に固定された非慣性システムです。NED 軸は、地球表面によって定義された測地方向に沿って配置されます。NED システムは、ローカル接線平面座標系の一種であり、緯度、経度、高度によって定義される地球上の特定の場所を基準として定義されます。通常、測定が行われる場所、または航空機やドローンなどの機体が動作している場所です。
x 軸は、極方向でジオイド面と平行な北を指します。
y 軸は緯度曲線に沿ってジオイド面と平行に東を指します。
z 軸は地球の表面に向かって下向きに向いており、表面の外向きの法線 n と反平行です。
一定の高度で飛行するということは、地球の表面から一定の
z高度で飛行することを意味します。
ローカル垂直ローカル水平（LVLH）座標
LVLH (Local Vertical Local Horizontal) 座標系は、主要な物体に対して定義され、軌道上の宇宙機または衛星を中心とする回転参照フレームです。
LVLH フレームの原点は、宇宙機または衛星の質量の中心です。LVLH は、機体の操縦などの相対運動の研究でよく使用される回転加速フレームです。このフレームの軸は次のとおりです。
R 軸 — 宇宙機の原点から位置ベクトルに沿って外側を指します (地球の中心を基準として)。この軸に沿った測定はラジアルと呼ばれます。
S 軸 — 右手座標系を完成します。この軸は速度ベクトルの方向を指しますが、円軌道の場合にのみ速度ベクトルと平行になります。この軸に沿った測定は、進路方向または横断方向と呼ばれます。
W軸 — 軌道面に垂直な点。この軸に沿った測定はクロストラックと呼ばれます。
