🛰️ 航天仿真算法库 SpaceAST

space-ast (/æst/) 是一个用C++编写的航天仿真算法库，为航天任务分析和设计提供计算基础。

像星辰般精准，为航天仿真而生

🌟 项目简介

space-ast (/æst/) 是一个专注于航天仿真领域的算法库，提供了轨道力学、姿态控制、轨迹规划等核心算法的现代C++实现。

如果你想要了解更多，请参考：使用指南, API文档, Github以及 Gitee 和 GitCode。

🚀 核心特性

🛰️ 算法领域

轨道力学：二体问题、轨道外推、兰伯特问题求解
姿态系统：四元数运算、姿态动力学、控制算法
坐标转换：J2000, MOD, TOD, ECF, LVLH等坐标系间的转换
环境模型：大气密度、引力场、太阳辐射压
数值方法：常微分方程数值积分、线性代数求解

📦 快速开始

📋 环境要求

C++11兼容编译器 (MSVC 2015+, GCC 5+, clang)
xmake 2.9+

🏗️ 构建项目

git clone https://github.com/space-ast/ast.git --recursive
cd ast
xmake

🏗️ 项目架构

ast/
├── data/          # 数据
├── docs/          # 文档
├── examples/      # 示例代码片段
├── include/       # 头文件
├── projects/      # 示例工程
├── repo/          # 第三方库配置文件
├── scripts/       # 工具脚本
├── src/           # 源文件
├── test/          # 测试工程
└── thirdparty/    # 第三方库

🎯 API 设计理念

简单易用：提供简洁的API接口，方便开发者快速集成到项目中。
高度可定制：允许开发者根据需求自定义算法参数和行为。
性能优化：针对航天仿真场景，对关键算法进行了性能优化。

📏代码规范

📝 命名规范

项目采用以下命名约定：

// 命名空间 ast
namespace ast
{
    // ...
}

// 全局函数 - 单个'a'前缀
aPropagateOrbit();
aSolveLambert();
aRotateQuaternion();

// 类型别名 - 'A'前缀
typedef ast::OrbitPropagator    AOrbitPropagator;
typedef ast::AttitudeController AAttitudeController;

// 枚举 - 'E'和'e'前缀
enum EFrame { eECI, eECEF }; 

// 常量 - 'k' 前缀
const kEps15 = 1e-15;

可以发现：在以上命名规范里，所有以小写字母开头的都有值或者地址

👁️‍🗨️ 注释规范

遵循Doxygen注释规范，函数、文件、类的注释采用///格式，其他多行注释也可采用/*! ... */格式。

函数注释：每个函数都需要包含详细的注释，包括参数说明、返回值、异常情况等。
类注释：每个类都需要包含详细的注释，包括功能描述、成员变量、成员函数等。
文件注释：每个源文件都需要包含文件头注释，包括文件名、作者、日期、版权信息等。

🤝 参与贡献

我们欢迎各种形式的贡献！无论是代码改进、文档完善、bug报告还是新功能建议，都是对项目的宝贵支持。

🔄 贡献流程

Fork 本仓库
创建功能分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
提交更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
开启 Pull Request

请确保代码遵循项目的编码规范，并添加相应的测试用例。

📄 许可证

本项目采用 Apache2.0 许可证 - 详见 LICENSE 文件。

🛠️ 开发状态

当前状态: 🟢 积极开发中

项目目前处于早期开发阶段，API可能会有较大变化。我们正在积极完善核心功能，欢迎早期使用者的反馈和建议。

🗂️ 模块规划

核心模块将认真设计与开发，并进行完善的测试与验证，确保算法的准确性和稳定性。

工具模块: 提供通用的工具函数，如数学运算、字符串处理等
数学库: 提供数值计算、线性代数、优化等数学函数
仿真引擎: 提供仿真环境，支持轨道模拟、姿态控制、环境交互等
航天算法: 提供轨道力学、姿态系统、坐标转换等核心算法

下面的模块将通过AI辅助进行开发，但会通过人工审查和自动测试确保质量。

脚本系统: 提供脚本接口，支持用户自定义仿真场景
交互式控制台: 提供交互式命令行界面，方便用户进行仿真实验
MatLab封装: 提供MatLab接口，方便用户在MatLab环境中使用ast算法
Python封装: 提供Python接口，方便用户在Python环境中使用ast算法
Web Assembly封装: 提供Web Assembly接口，方便用户在浏览器中使用ast算法
可视化: 提供可视化工具，方便用户查看仿真结果
图形化界面: 提供图形化界面，方便用户进行仿真实验

📞 联系我们

💬 讨论区: GitHub Discussions
🐛 问题报告: GitHub Issues

📚 参考资料

ast项目的开发参考和使用了很多资料与工具，感谢所有开源社区贡献者的辛勤工作，以及航天仿真领域研究人员的理论贡献，这些宝贵的资源为ast项目的开发提供了坚实的基础。

💻 开源代码

Orekit: Java语言编写的航天动力学库，提供丰富的轨道和姿态算法
GMAT: 通用任务分析工具，NASA开源的航天任务分析软件
Pagmo2: 欧洲空间局开发的并行全局优化库
PyGMO2: Pagmo2的Python绑定，用于科学计算的优化工具
PyKEP: 欧洲空间局的航天动力学Python库，专注于轨道优化
brahe: 一个Rust航天动力学库，可用于研究和工程应用
satkit: 一个Rust航天动力学库，实现了一些航天中的基础功能
AstroLib: 航天/卫星建模与仿真算法库
Eigen: 高性能C++模板库，用于线性代数、矩阵和向量运算
Scipy: 一个Python库，用于科学计算和技术计算，提供了许多数学、科学和工程领域的功能
GNU Octave: 开源数值计算软件，提供与MATLAB兼容的语法
Hipparchus: 一个Java数学库，提供了丰富的数学函数和算法
Qt: 跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架
Python: 流行的通用编程语言，在科学计算领域广泛应用
julia: 一种高性能的动态编程语言，专为科学计算和数值分析而设计
glibc: GNU C库，提供了C语言标准库的实现
abseil: 一个C++库，提供了许多常用的功能，如字符串处理、内存管理、并发编程等，是Google开源的一个项目

🔗 项目依赖

🔧 工具链

Xmake: 基于Lua的现代化C/C++构建工具

📦 第三方库

iau-sofa: 一个C库，提供了许多常用的天文计算函数
Eigen: 高性能C++模板库，用于线性代数、矩阵和向量运算
fmt: 一个用于格式化字符串的C++库，提供了类似于Python的格式化语法
openscenegraph: 一个跨平台的3D图形库，用于渲染和交互显示3D场景
opengl: 一个跨平台的3D图形库，用于渲染和交互显示3D场景
Qt: 跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架

🌌 项目名称灵感

ast 这个名字蕴含着多重深意，每一层都呼应着航天仿真的本质：

🪐 词源深意

星辰之源：源自希腊语词根 aster (ἀστήρ)，意为”星辰”
天文传承：与 astronomy（天文学）、astronaut（宇航员）、Astrodynamics(航天动力学)等同源
宇宙探索：象征着我们通过仿真技术探索宇宙奥秘的使命

🚀 专业内涵

Aerospace Simulation Tool - 航天仿真工具
Advanced Space Technology - 先进空间技术
Astrodynamics Solver Tool - 航天动力学求解工具

“在代码的宇宙中，我们绘制航天的星辰轨迹”