Python 用极坐标法追踪相位、轴和地球方向的椭圆轨道_Python_Matplotlib_Plot_Ellipse_Polar Coordinates

Python 用极坐标法追踪相位、轴和地球方向的椭圆轨道

python matplotlib plot

Python 用极坐标法追踪相位、轴和地球方向的椭圆轨道,python,matplotlib,plot,ellipse,polar-coordinates,Python,Matplotlib,Plot,Ellipse,Polar Coordinates,我想表示双星双星系统的椭圆轨道。我的目标是这样的：在这里，我有一个沿轴大小的网格，焦点处有一个比例内的恒星，以及次恒星的轨道。沿轨道的十进制数是轨道相位。底部的箭头是地球的方向，轨道上较厚的部分与具体情况下的观测有关——我不需要它。我想从这个图中改变的是：轨道相位：我想要的不是沿着轨道的数字，而是从焦点到轨道的“虚线射线”，以及它们上面的轨道相位：我不想让十字架（0，0）我想重新确定轨道的方向，以便0.0相位位于绘图的左上部分，地球方向是一个向上的直箭头（我的系统参数与此处绘制的参数不

我想表示双星双星系统的椭圆轨道。我的目标是这样的：

在这里，我有一个沿轴大小的网格，焦点处有一个比例内的恒星，以及次恒星的轨道。沿轨道的十进制数是轨道相位。底部的箭头是地球的方向，轨道上较厚的部分与具体情况下的观测有关——我不需要它。我想从这个图中改变的是：

轨道相位：我想要的不是沿着轨道的数字，而是从焦点到轨道的“虚线射线”，以及它们上面的轨道相位：

我不想让十字架（0，0）

我想重新确定轨道的方向，以便0.0相位位于绘图的左上部分，地球方向是一个向上的直箭头（我的系统参数与此处绘制的参数不同）

我试图寻找python示例，但我得到的唯一结果（）是极坐标图：

这并不能真正代表我想要的，但仍然是一个开始：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
cos = np.cos
pi = np.pi

a = 10
e = 0.1
theta = np.linspace(0,2*pi, 360)
r = (a*(1-e**2))/(1+e*cos(theta))

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, polar=True)
ax.set_yticklabels([])
ax.plot(theta,r)

print(np.c_[r,theta])
plt.show()

有件事让你非常接近。绘制一个像样的椭圆不需要极坐标。有一种所谓的

艺术家

你可以随时使用。
您可能需要自定义轴标签，如果需要，还可以插入一个或两个箭头：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Ellipse

# initializing the figure:
fig = plt.figure()

# the (carthesian) axis:
ax = fig.add_subplot(111,aspect='equal')
ax.grid(True)

# parameters of the ellipse:
a = 5.0
e = 4.0
b = np.sqrt(a**2.0 - e**2.0)

# the center of the ellipse:
x = 6.0
y = 6.0

# the angle by which the ellipse is rotated:
angle = -45.0
#angle = 0.0

# plotting the ellipse, using an artist:
ax.add_artist(Ellipse(xy=[x,y], width=2.0*a, height=2.0*b, \
                                angle=angle, facecolor='none'))
ax.set_xlim(0,2.0*x)
ax.set_ylim(0,2.0*y)

# marking the focus (actually, both)
# and accounting for the rotation of the ellipse by angle
xf = [x - e*np.cos(angle * np.pi/180.0),
      x + e*np.cos(angle * np.pi/180.0)]

yf = [y - e*np.sin(angle * np.pi/180.0),
      y + e*np.sin(angle * np.pi/180.0)]

ax.plot(xf,yf,'xr')

# plotting lines from the focus to the ellipse:
# these should be your "rays"
t = np.arange(np.pi,3.0*np.pi,np.pi/5.0)
p = b**2.0 / a
E = e / a
r = [p/(1-E*np.cos(ti)) for ti in t]

# converting the radius based on the focus 
# into x,y coordinates on the ellipse:
xr = [ri*np.cos(ti) for ri,ti in zip(r,t)]
yr = [ri*np.sin(ti) for ri,ti in zip(r,t)]

# accounting for the rotation by anlge:
xrp = [xi*np.cos(angle * np.pi/180.0) - \
       yi*np.sin(angle * np.pi/180.0) for xi,yi in zip(xr,yr)]
yrp = [xi*np.sin(angle * np.pi/180.0) + \
       yi*np.cos(angle * np.pi/180.0) for xi,yi in zip(xr,yr)]

for q in range(0,len(t)):
    ax.plot([xf[0], xf[0]+xrp[q]],[yf[0], yf[0]+yrp[q]],'--b')

# put labels outside the "rays"
offset = 0.75
rLabel = [ri+offset for ri in r]
xrl = [ri*np.cos(ti) for ri,ti in zip(rLabel,t)]
yrl = [ri*np.sin(ti) for ri,ti in zip(rLabel,t)]

xrpl = [xi*np.cos(angle * np.pi/180.0) - \
        yi*np.sin(angle * np.pi/180.0) for xi,yi in zip(xrl,yrl)]
yrpl = [xi*np.sin(angle * np.pi/180.0) + \
        yi*np.cos(angle * np.pi/180.0) for xi,yi in zip(xrl,yrl)]

# for fancy label rotation reduce the range of the angle t:
tlabel = [(ti -np.pi)*180.0/np.pi for ti in t]
for q in range(0,len(tlabel)):
    if tlabel[q] >= 180.0:
        tlabel[q] -= 180.0

# convert the angle t from radians into degrees:
tl = [(ti-np.pi)*180.0/np.pi for ti in t]

for q in range(0,len(t)):
    rotate_label = angle + tlabel[q]
    label_text = '%.1f' % tl[q]
    ax.text(xf[0]+xrpl[q],yf[0]+yrpl[q],label_text,\
            va='center', ha='center',rotation=rotate_label)

plt.show()

上述示例将导致此图：

说明：

可以使用，而不是使用极坐标
命名法基于上提供的定义
艺术家设置中的角度旋转椭圆。该角度稍后用于旋转光线和标签的坐标（这只是数学）
光线是从光线中导出的
角度
```
t
```
从
```
pi
```
到
```
3.0*pi
```
运行，因为我假设这将符合光线应该从哪里开始的想法。对于
```
0
```
到
```
2.0*pi
```
，您将获得相同的光线。我使用而不是
```
linspace
```
，因为在本例中我需要定义的增量（
```
pi/5.0
```
，或36度）
射线末端的标签放置为，变量
```
offset
```
控制椭圆和标签之间的距离。根据需要进行调整
为了使标签文本方向与光线对齐，我将角度
```
t
```
减小到
```
0
```
到
```
180
```
度。与
```
0
```
到
```
360
```
度的全范围相比，这使得可读性更好
为了简单起见，对于标签文本，我只使用了角度，
```
t
```
。用更适合您的目的的信息替换此信息
角度
```
t
```
，在放置标签的循环之前从弧度转换为度。在循环内部，
```
tl
```
的每个元素都转换为字符串。这允许更多的格式控制（例如，
```
%.3f
```
如果需要3位小数）

您能告诉我如何旋转光线吗？看起来很容易，但实际上我找不到办法。@Py ser:光线是通过

t=np.arange（np.pi，3.0*np.pi，np.pi/5.0）

设置的。尝试将

5.0

更改为

10.0

，并观察差异。或者我误解了你所说的旋转。不是真的，我的意思是：我想要的是从x=0的直线开始的

0.0

角度，而不是现在距离焦点最近的点的角度。@Py ser:我把“x=0的直线”解释为

-轴。因此，考虑光线在<代码>π-（π/2 +角）< /代码>开始，在光线旋转之后，应该导致它们的正确对齐。或者，找出光线之间是否存在适合您的原因的增量（使光线与

-轴的方向对齐），然后只需更改标签的顺序。在哪里播放

pi-（pi/2.0+角度）

？我应该从这个值开始重新定义

变量吗？