# 轨道倾角设置方案

**问题**: 当前轨道生成系统支持设置轨道周期和颜色，但缺少轨道倾角的独立设置功能。

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## 当前实现分析

### 轨道数据来源

当前系统从NASA JPL Horizons API获取真实的3D位置数据：

```
API返回: [
  {x: 1.0, y: 0.0, z: 0.0},    // 轨道点1
  {x: 0.99, y: 0.01, z: 0.001}, // 轨道点2
  ...
]
```

**重要**: 这些3D坐标已经包含了真实的轨道倾角信息！

例如：
- **地球轨道**: 相对黄道面倾角 7.155°（已体现在z坐标中）
- **冥王星轨道**: 倾角 17.14°（z坐标变化更明显）

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## 问题：为什么看不到倾角效果？

### 可能的原因

1. **观察角度问题**：
   - 如果相机从正上方俯视，所有倾角都看不出来
   - 需要从侧面观察才能看到z轴的变化

2. **倾角太小**：
   - 大部分行星倾角<10°，视觉上不明显
   - 需要夸张显示才能看清

3. **坐标系转换**：
   - 前端代码中有坐标转换：`new THREE.Vector3(scaled.x, scaled.z, scaled.y)`
   - 可能导致倾角方向与预期不符

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## 解决方案

### 方案A：显示真实倾角（推荐）✅

**不需要编辑倾角**，因为NASA数据已经是真实的。只需要：

#### 1. 添加倾角信息显示

在天体管理界面显示轨道倾角参数（只读）：

```typescript
// 从extra_data读取或计算
const inclination = body.extra_data?.orbital_inclination || "计算中";

<Descriptions.Item label="轨道倾角">
  {inclination}°
</Descriptions.Item>
```

#### 2. 改善观察视角

修改默认相机角度，让倾角更明显：

```typescript
// Scene.tsx
<PerspectiveCamera
  makeDefault
  position={[300, 150, 300]}  // 从斜上方观察
  fov={60}
/>
```

#### 3. 添加辅助参考面

显示黄道面作为参考：

```typescript
<mesh rotation={[-Math.PI / 2, 0, 0]} position={[0, 0, 0]}>
  <planeGeometry args={[1000, 1000]} />
  <meshBasicMaterial
    color="#333333"
    transparent
    opacity={0.1}
    side={THREE.DoubleSide}
  />
</mesh>
```

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### 方案B：支持手动设置倾角 ⚠️

如果确实需要手动调整倾角（例如创建虚拟天体），需要实现：

#### 1. 数据库字段扩展

```sql
ALTER TABLE orbits ADD COLUMN inclination_deg DOUBLE PRECISION;
ALTER TABLE orbits ADD COLUMN ascending_node_deg DOUBLE PRECISION;
```

#### 2. 后端：轨道参数化生成

不使用NASA数据，而是用开普勒轨道根元素计算：

```python
def generate_parametric_orbit(
    semi_major_axis: float,      # 半长轴（AU）
    eccentricity: float,          # 离心率
    inclination_deg: float,       # 轨道倾角（度）
    ascending_node_deg: float,    # 升交点经度
    argument_periapsis_deg: float,# 近日点幅角
    num_points: int = 360
) -> List[Dict[str, float]]:
    """参数化生成椭圆轨道"""
    import numpy as np

    points = []
    inc = np.radians(inclination_deg)
    asc_node = np.radians(ascending_node_deg)
    arg_peri = np.radians(argument_periapsis_deg)

    # 旋转矩阵
    def rotate_orbit(x, y, z):
        # 应用升交点旋转
        x1 = x * np.cos(asc_node) - y * np.sin(asc_node)
        y1 = x * np.sin(asc_node) + y * np.cos(asc_node)
        z1 = z

        # 应用倾角旋转
        x2 = x1
        y2 = y1 * np.cos(inc) - z1 * np.sin(inc)
        z2 = y1 * np.sin(inc) + z1 * np.cos(inc)

        # 应用近日点幅角旋转
        x3 = x2 * np.cos(arg_peri) - y2 * np.sin(arg_peri)
        y3 = x2 * np.sin(arg_peri) + y2 * np.cos(arg_peri)
        z3 = z2

        return x3, y3, z3

    for i in range(num_points):
        # 真近点角
        true_anomaly = 2 * np.pi * i / num_points

        # 椭圆轨道方程
        r = semi_major_axis * (1 - eccentricity**2) / (1 + eccentricity * np.cos(true_anomaly))
        x = r * np.cos(true_anomaly)
        y = r * np.sin(true_anomaly)
        z = 0  # 初始在轨道平面

        # 应用倾角旋转
        x_rot, y_rot, z_rot = rotate_orbit(x, y, z)

        points.append({"x": x_rot, "y": y_rot, "z": z_rot})

    return points
```

#### 3. 前端表单字段

```typescript
<Form.Item
  name={['extra_data', 'orbital_inclination']}
  label="轨道倾角（度）"
  tooltip="轨道平面相对黄道面的倾斜角度"
>
  <InputNumber min={0} max={180} step={0.1} />
</Form.Item>

<Form.Item
  name={['extra_data', 'orbital_eccentricity']}
  label="轨道离心率"
  tooltip="0=圆形，0-1=椭圆，1=抛物线"
>
  <InputNumber min={0} max={0.99} step={0.01} />
</Form.Item>
```

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## 推荐实施方案

### Phase 1: 快速改进（方案A）✅

**目标**: 让现有的真实倾角更明显可见

1. **添加倾角信息显示**
   - 在天体详情中显示轨道倾角（从NASA数据提取）
   - 在轨道列表中显示倾角参数

2. **改善可视化**
   - 调整默认相机角度为斜视
   - 添加黄道面参考平面
   - 增加轨道线的透明度对比

3. **优化OrbitRenderer**
   - 确保坐标转换正确
   - 添加倾角调试信息

**实施时间**: 1-2小时
**适用场景**: 查看和理解真实天体轨道

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### Phase 2: 完全参数化（方案B）⚠️

**目标**: 支持完全自定义轨道参数

**注意事项**:
- ⚠️ 失去NASA真实数据的准确性
- ⚠️ 需要实现完整的开普勒轨道计算
- ⚠️ 前端需要选择"真实轨道"或"参数化轨道"

**建议**: 仅在需要创建虚拟天体时使用

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## 当前系统中的轨道倾角

### 太阳系行星真实倾角（相对黄道面）

| 天体 | 轨道倾角 | 是否明显 |
|------|---------|---------|
| 水星 | 7.00° | 中等 |
| 金星 | 3.39° | 较小 |
| 地球 | 0.00° | 无（定义为黄道面） |
| 火星 | 1.85° | 较小 |
| 木星 | 1.31° | 较小 |
| 土星 | 2.49° | 较小 |
| 天王星 | 0.77° | 很小 |
| 海王星 | 1.77° | 较小 |
| 冥王星 | **17.14°** | ⭐ 非常明显 |
| 谷神星 | 10.59° | 明显 |
| 阋神星 | **44.04°** | ⭐ 极其明显 |

**结论**: 只有矮行星的倾角足够大，肉眼可见。八大行星倾角都很小。

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## 实施建议

### 立即可做（无需代码修改）

1. **切换到冥王星或阋神星**观察
   - 这两个天体倾角大，效果明显
   - 从侧面观察可以看到z轴变化

2. **调整相机角度**
   - 不要从正上方俯视
   - 使用斜角45°观察

### 需要代码修改（推荐）

#### 1. 添加黄道面参考

```typescript
// components/Scene.tsx 或 OrbitRenderer.tsx
<mesh rotation={[-Math.PI / 2, 0, 0]}>
  <circleGeometry args={[500, 64]} />
  <meshBasicMaterial
    color="#1a1a1a"
    transparent
    opacity={0.2}
    side={THREE.DoubleSide}
  />
</mesh>
```

#### 2. 显示倾角信息

```typescript
// components/BodyDetailOverlay.tsx
{bodyData.extra_data?.orbital_inclination && (
  <Descriptions.Item label="轨道倾角">
    {bodyData.extra_data.orbital_inclination.toFixed(2)}°
  </Descriptions.Item>
)}
```

#### 3. 从NASA数据提取倾角

```python
# backend/app/services/horizons.py
async def get_orbital_elements(body_id: str):
    """获取轨道根元素（包括倾角）"""
    # NASA Horizons API支持获取轨道根元素
    params = {
        "format": "json",
        "COMMAND": body_id,
        "OBJ_DATA": "YES",
        "MAKE_EPHEM": "YES",
        "EPHEM_TYPE": "ELEMENTS",  # 获取轨道根元素
        "CENTER": "@sun"
    }
    # 解析返回的inclination参数
```

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## 总结

### 关键要点

1. ✅ **轨道倾角已经存在** - 在NASA返回的3D坐标中
2. ⚠️ **不建议手动编辑真实天体的倾角** - 会失去准确性
3. ✅ **改善可视化** - 通过参考面和相机角度让倾角更明显
4. 📊 **显示倾角参数** - 从NASA提取并显示在UI中

### 下一步行动

**选项A**: 保持真实性，优化可视化（推荐）
- 添加黄道面参考
- 调整默认视角
- 显示倾角数值

**选项B**: 完全参数化，支持虚拟天体
- 实现开普勒轨道计算
- 添加所有6个轨道根元素的编辑
- 适合游戏或教育演示

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**建议**: 先实施选项A，如果后续需要虚拟天体再考虑选项B。