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# 轨道倾角设置方案
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**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
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### 轨道数据来源
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当前系统从NASA JPL Horizons API获取真实的3D位置数据：
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```
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API返回: [
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{x: 1.0, y: 0.0, z: 0.0}, // 轨道点1
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{x: 0.99, y: 0.01, z: 0.001}, // 轨道点2
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||
...
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||
]
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```
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**重要**: 这些3D坐标已经包含了真实的轨道倾角信息！
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例如：
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- **地球轨道**: 相对黄道面倾角 7.155°（已体现在z坐标中）
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- **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？
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### 可能的原因
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1. **观察角度问题**：
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- 如果相机从正上方俯视，所有倾角都看不出来
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- 需要从侧面观察才能看到z轴的变化
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2. **倾角太小**：
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- 大部分行星倾角<10°，视觉上不明显
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- 需要夸张显示才能看清
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3. **坐标系转换**：
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- 前端代码中有坐标转换：`new THREE.Vector3(scaled.x, scaled.z, scaled.y)`
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- 可能导致倾角方向与预期不符
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## 解决方案
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### 方案A：显示真实倾角（推荐）✅
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**不需要编辑倾角**，因为NASA数据已经是真实的。只需要：
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#### 1. 添加倾角信息显示
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在天体管理界面显示轨道倾角参数（只读）：
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```typescript
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// 从extra_data读取或计算
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const inclination = body.extra_data?.orbital_inclination || "计算中";
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<Descriptions.Item label="轨道倾角">
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{inclination}°
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</Descriptions.Item>
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```
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#### 2. 改善观察视角
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修改默认相机角度，让倾角更明显：
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```typescript
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// Scene.tsx
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<PerspectiveCamera
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makeDefault
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position={[300, 150, 300]} // 从斜上方观察
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fov={60}
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/>
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```
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#### 3. 添加辅助参考面
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显示黄道面作为参考：
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```typescript
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<mesh rotation={[-Math.PI / 2, 0, 0]} position={[0, 0, 0]}>
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<planeGeometry args={[1000, 1000]} />
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<meshBasicMaterial
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color="#333333"
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transparent
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opacity={0.1}
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side={THREE.DoubleSide}
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/>
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</mesh>
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```
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### 方案B：支持手动设置倾角 ⚠️
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如果确实需要手动调整倾角（例如创建虚拟天体），需要实现：
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#### 1. 数据库字段扩展
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```sql
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ALTER TABLE orbits ADD COLUMN inclination_deg DOUBLE PRECISION;
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ALTER TABLE orbits ADD COLUMN ascending_node_deg DOUBLE PRECISION;
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```
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#### 2. 后端：轨道参数化生成
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不使用NASA数据，而是用开普勒轨道根元素计算：
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```python
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def generate_parametric_orbit(
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semi_major_axis: float, # 半长轴（AU）
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eccentricity: float, # 离心率
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||
inclination_deg: float, # 轨道倾角（度）
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||
ascending_node_deg: float, # 升交点经度
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||
argument_periapsis_deg: float,# 近日点幅角
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||
num_points: int = 360
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) -> List[Dict[str, float]]:
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||
"""参数化生成椭圆轨道"""
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import numpy as np
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points = []
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inc = np.radians(inclination_deg)
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asc_node = np.radians(ascending_node_deg)
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arg_peri = np.radians(argument_periapsis_deg)
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||
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# 旋转矩阵
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def rotate_orbit(x, y, z):
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# 应用升交点旋转
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x1 = x * np.cos(asc_node) - y * np.sin(asc_node)
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||
y1 = x * np.sin(asc_node) + y * np.cos(asc_node)
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||
z1 = z
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||
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||
# 应用倾角旋转
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||
x2 = x1
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||
y2 = y1 * np.cos(inc) - z1 * np.sin(inc)
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||
z2 = y1 * np.sin(inc) + z1 * np.cos(inc)
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||
|
||
# 应用近日点幅角旋转
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||
x3 = x2 * np.cos(arg_peri) - y2 * np.sin(arg_peri)
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||
y3 = x2 * np.sin(arg_peri) + y2 * np.cos(arg_peri)
|
||
z3 = z2
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||
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return x3, y3, z3
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||
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for i in range(num_points):
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# 真近点角
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true_anomaly = 2 * np.pi * i / num_points
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# 椭圆轨道方程
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r = semi_major_axis * (1 - eccentricity**2) / (1 + eccentricity * np.cos(true_anomaly))
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x = r * np.cos(true_anomaly)
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y = r * np.sin(true_anomaly)
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z = 0 # 初始在轨道平面
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# 应用倾角旋转
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x_rot, y_rot, z_rot = rotate_orbit(x, y, z)
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points.append({"x": x_rot, "y": y_rot, "z": z_rot})
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return points
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```
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#### 3. 前端表单字段
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```typescript
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<Form.Item
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||
name={['extra_data', 'orbital_inclination']}
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label="轨道倾角（度）"
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||
tooltip="轨道平面相对黄道面的倾斜角度"
|
||
>
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||
<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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```
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## 推荐实施方案
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### Phase 1: 快速改进（方案A）✅
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**目标**: 让现有的真实倾角更明显可见
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1. **添加倾角信息显示**
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- 在天体详情中显示轨道倾角（从NASA数据提取）
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- 在轨道列表中显示倾角参数
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2. **改善可视化**
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- 调整默认相机角度为斜视
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- 添加黄道面参考平面
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- 增加轨道线的透明度对比
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3. **优化OrbitRenderer**
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- 确保坐标转换正确
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- 添加倾角调试信息
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**实施时间**: 1-2小时
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**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）⚠️
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**目标**: 支持完全自定义轨道参数
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**注意事项**:
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- ⚠️ 失去NASA真实数据的准确性
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- ⚠️ 需要实现完整的开普勒轨道计算
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- ⚠️ 前端需要选择"真实轨道"或"参数化轨道"
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**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
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### 太阳系行星真实倾角（相对黄道面）
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| 天体 | 轨道倾角 | 是否明显 |
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|------|---------|---------|
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| 水星 | 7.00° | 中等 |
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| 金星 | 3.39° | 较小 |
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| 地球 | 0.00° | 无（定义为黄道面） |
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| 火星 | 1.85° | 较小 |
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| 木星 | 1.31° | 较小 |
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| 土星 | 2.49° | 较小 |
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| 天王星 | 0.77° | 很小 |
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||
| 海王星 | 1.77° | 较小 |
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||
| 冥王星 | **17.14°** | ⭐ 非常明显 |
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| 谷神星 | 10.59° | 明显 |
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||
| 阋神星 | **44.04°** | ⭐ 极其明显 |
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||
**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
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### 立即可做（无需代码修改）
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1. **切换到冥王星或阋神星**观察
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- 这两个天体倾角大，效果明显
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- 从侧面观察可以看到z轴变化
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2. **调整相机角度**
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- 不要从正上方俯视
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- 使用斜角45°观察
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### 需要代码修改（推荐）
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#### 1. 添加黄道面参考
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```typescript
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// components/Scene.tsx 或 OrbitRenderer.tsx
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<mesh rotation={[-Math.PI / 2, 0, 0]}>
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||
<circleGeometry args={[500, 64]} />
|
||
<meshBasicMaterial
|
||
color="#1a1a1a"
|
||
transparent
|
||
opacity={0.2}
|
||
side={THREE.DoubleSide}
|
||
/>
|
||
</mesh>
|
||
```
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||
|
||
#### 2. 显示倾角信息
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||
|
||
```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>
|
||
)}
|
||
```
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||
#### 3. 从NASA数据提取倾角
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||
```python
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# backend/app/services/horizons.py
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||
async def get_orbital_elements(body_id: str):
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"""获取轨道根元素（包括倾角）"""
|
||
# NASA Horizons API支持获取轨道根元素
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||
params = {
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||
"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
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### 关键要点
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1. ✅ **轨道倾角已经存在** - 在NASA返回的3D坐标中
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2. ⚠️ **不建议手动编辑真实天体的倾角** - 会失去准确性
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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
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||
### 下一步行动
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||
**选项A**: 保持真实性，优化可视化（推荐）
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||
- 添加黄道面参考
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- 调整默认视角
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- 显示倾角数值
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**选项B**: 完全参数化，支持虚拟天体
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||
- 实现开普勒轨道计算
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- 添加所有6个轨道根元素的编辑
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- 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。
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