gps卫星导航基础.pptx

卫星定位基本原理;;;前提条件： 　　　卫星位置已知：即把卫星看作是动态已知点． 　　　利用已知的卫星位置来求得站星距离（测站点与卫星之间的距离），利用多个距离测量值进行地面点的定位．;第一节 GPS定位的参照系统;;;（2）天球坐标系(P13);;岁差与章动的影响(P15);;;;（3）协议天球坐标系;转换： （1）将协议天球坐标系转换为瞬时平天球坐标系（岁差旋转） （2）将瞬时平天球坐标系转换为瞬时天球坐标系（章动旋转）;回顾:;;协议地球坐标系(P18) （1）地球坐标系 （2）协议地球坐标系 （3）与协议天球坐标系的转换;（1）地球坐标系;;极移：由于受到地球内部质量不均匀的影响，地球自转轴在地球体内部发生运动，使得地极点在地球表面上的位置随时间发生变化，这种现象称为地极移动，简称极移。(P19) 极移的变化: (1)周期约为一年，振幅约为0.1秒； (2)周期约为432天，振幅约为0.2秒。（张德勒周期变化） 地极的移动将使地球坐标系坐标轴的指向发生变化。 ;定义：以协议地极为基准点的地球坐标系称为协议地球坐标系（conventional terrestrial system）。 协议地极：以1900-1905年的平均纬度所确定的平均地极的位置通常称为国际协议原点（conventioanal international origin，CIO），在实际工作中普遍采用CIO作为协议地极。 瞬时坐标系相对协议地球坐标系发生旋转。;协议地球坐标系与协议天球坐标系的异同点： （1）原点位置相同； （2）Z轴指向相同； （3）X轴指向不同，其夹角为春分点的格林尼治恒星时。;;协议地球坐标系与协议天球坐标系的转换过程：;; WGS-84主要参数： （1）长半径α=6378137±2m （2）地球引力常数GM = 0.6×108)m3/s2 （3）正常二阶带谐系数C2.0=―484.16685×10―6±0.6×10―6 （4）地球自转角速度ω= （7292115±10×10―11±0.15×10―11）rad/s;（二）GPS定位的时间系统(P32) 1.时间的概念 2.世界时系统 3.原子时 4.力学时 5.协调世界时 6.GPS时间系统 ;时间的概念 在天文学和空间科学技术中，时间系统是精确描述天体和人造卫星运行位置及其相互关系的重要基准，因而也是人类利用卫星进行定位的重要基准。 时刻（历元）：发生某一现象的瞬间。 ——绝对时间测量 时间间隔：发生某一现象所经历的过程，是这一过程始末的时刻之差。 ——相对时间测量;;原子时 以物质内部原子运动的特征为基础的时间系统。 原子时秒长定义：位于海平面上的CS133原子基态有两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间，为一原子时秒。;力学时 （1）太阳系质心力学时：相对于太阳系质心的运动方程所采用的时间参数。 （2）地球质心力学时：相对于地球质心的运动方程所采用的时间参数。 地球质心力学时的基本单位是国际制秒，与原子时的尺度一致。;协调世界时 协调世界时是一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷的时间系统。 协调世界时的秒长严格等于原子时的秒长。;GPS时间系统 GPS时间系统是全球定位系统专用的时间系统，由GPS主控站的原子钟控制。 GPST属于原子时系统，其秒长与原子时相同，但与国际原子时具有不同的原点。;第二节 卫星的正常轨道;开普勒（Johannes Kepler）三定律;三种近点角;真近点角表示的轨道方程 偏近点角表示的轨道方程 真近点角和偏近点角的关系 平近点角表示的轨道方程;真近点角与偏近点角的关系 ;近点角总结;卫星轨道六参数;轨道平面倾角（i）—— 卫星轨道平面与天球赤道平面的夹角； 升交点赤经（Ω）—— 升交点（N），是由南向北飞行的卫星，其轨道与天球赤道的交点。地球环绕太阳公转的一圈中有一个点（即日历上表示的春分时间），它反映在天球赤道平面上的固定位置，叫做春分点。升交点赤经是春分点轴向东度量到升交点的弧度； 近地点角距（ω）—— 是由升交点轴顺着卫星运行方向度量到近地点的弧长. ;开普勒轨道六参数;卫星的在轨位置计算;计算卫星在天球坐标系中的位置 计算卫星在地球