导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06.ppt

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1、GPS与GIS技术(2) 电子工程学院 2014年,箩贪流虾惕捶饵么掷弃阵刘然凰脯骋奔荆敝歧稳栋姬陨冈释购伦鬼虐衫藏导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,2,第二章 坐标与时间,主要内容 2.1 地球的运动 2.2 天球及天球坐标系 2.3 协议地球坐标系 2.4 GPS坐标系统 2.5 时间系统,寿夫忍放项沸袒窃攫惯论宏验洗芭瓷局娩鹰墟净松雏寅哈响城单角别他九导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,3,2.1 地球的运动,地球的形状 极半径：6357km 赤道半径：6378km 地球是一个赤道略鼓、 两极稍扁、不很规则的球

2、体。 赤道（大圆）周长约4万km 地球的表面积约5.1亿km2,嚏诞像示毙槐震蓑燥郑墙晋潦刻胞财越汤秀赌轿呜贷次贪责卓先莱搪麓户导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,4,经线,经线：在地球仪上，人为划 定的连接南、北两极的线， 即子午线。 经度：国际上规定，通过 英国伦敦格林尼治天文台 附近的经线为0经线 （本初子午线） 从0经线向东、向西各划 分为180，分别为东经和 西经。,刘痕德驳素双喷淹仅宛钡乐幕咱阻袁封洞滔铰淬镀枢舆痉罢滤倍免答辽阁导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,5,纬线,纬线：在地球仪上，人为 划定的与经

3、线垂直的线圈。 纬度： 将赤道定为0，向 北、向南各划分为90， 分别为北纬和南纬。 南北半球的分界线是赤道。 两个极点的纬度分别是 90N和90S。,俗震擒物婆土薄燥拦鸿狭叔束挞肯遭没台亭蹭虏皑歪断虾帘短忱猿愤甄搂导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,6,经纬网,经线和纬线相交，就 可以确定一点的位置。 在同一条经线上，每隔纬度1，距离大约是111km。 在赤道上，每隔经度1，距离大约是111km。,陇诣伙趁氛回阶坐未公辨泞纺对仪箱网肉星根法字缎拙赋凿牧板灭酋嗽拈导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,7,地球的自转,方向

4、： 自西向东绕地轴 旋转。 地轴北端始终指向 北极星。,沃仪纸读缀整往燕款竭魔放泽更丫很堑奄勺觉闭谭昆滓磅鸟革横客茅巢尼导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,8,自转周期,恒星距地球非常遥远， “三颗恒星”实际上是同一颗恒星。 地球自转同时，绕太阳公转。 计时的开始与结束都是“三点一线”。 恒星日（E1E2）： 360 23h56m4s 太阳日（E1E3）： 36059 24h,敖恳捶表率声钧醉暂佐先伶债副澈旭菠釜仕凌毅胯咐饺密匪钢淤愚屈梆滩导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,9,恒星日和太阳日,参照物不同，结果不同！

5、真正的自转周期是恒星日 我们常说的1天是太阳日 恒星日23时56分4秒，是地球自转的真正周期 太阳日24时，是地球自转36059的时间,申涌腕杆傅畅斑炮徐怂陈晌帝浮彝廷壮瓷垄粟铃哈渺谴迭兜逗醇灯帆食清导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,10,自转角速度,地球表面除南北极点外，任何 地方角速度都一样。 地球自转角速度= 地球自转角度/自转时间 360/周期 15/h 自转角速度两极点为零，其余 均约为15/h。,娄错弄蛾川绷崔卓雹郁家毅搭鸡阎侄笛纳碎剩心厂圭吠匡草笺砾钙啼溪赵导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,11,自转

6、线速度,地球自转线速度随纬度 升高而降低。赤道最大， 极点为零。 线速度v 纬线圈周长周期 赤道周长cos24h 1670cos（km/h） 南北两极点的自转角速度 和线速度都为零。,惦肛抵屎攫缠陵铝深盛镁匀匙够铲广猎账咆斤鹅煌晌娜章阐柳鳖与迷侥溉导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,12,地球的公转,地球运动是自转与公转这两种运动的叠加。 公转方向：自西向东（同自转方向） 公转周期：1年 365d6h9m10s 恒星年（以恒星为参照系） 公转轨道：近似正圆的椭圆（太阳位于其一焦点）,嚷聂选啸妙砚笔馅踌姐液合默歧搓渺闰壹鬃区牛蜜陈仙绑掠毕屏场夸力这导航与定位

7、技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,13,公转速度,我国冬,我国夏,R1.5亿km,公转速度：1/d；v30km/s,快,慢,饯嘲俏商盖娥陷慨疆投贱为佳伏跪梦酬沪很岩埂稼姐扑确考笺磕湖学贿孤导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,14,自转和公转的比较,平均约30km/s,平均约1/d,近日点处较快 远日点处较慢,1个恒星年 365d6h9m10s,自西向东,太阳,公转,由赤道向两极递减，赤道1670km/h，两极为0,两极为0， 其余各地约15/h,1个恒星日 23h56m4s,自西向东,地轴,自转,线速度,角速度,速 度,周 期

8、,方向,旋转中心,运动形式,脏微纠逾坏准莎乌昼峻贸睹况虾详怪嘻诉沼澈结蔼台瞳阜秤几义钠仁袍孕导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,15,黄赤交角,地球公转有两个基本特性： 黄道与赤道之间的夹角为23度26分，即是黄赤交角。 地球在公转时地轴倾斜方向不变，始终指向北极星。,浊培芦噬施呻乏示丰苍蒜阂滁对赞体涡椿纽诗沁哟颧攀途候泼屑盯窍肢宁导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,16,黄赤交角的意义（1）,在地球绕日公转时，太阳有时直射北半球，直射的最北界限为北纬23度26分，这条纬线被称为北回归线，每年6月22日前后太阳直射北回

9、归线这一天为夏至日。 有时直射南半球，直射的最南界限为南纬23度26分，这条纬线被称为南回归线。每年12月22日前后太阳直射南回归线，这一天为冬至日。 每年3月21日前后太阳直赤道，春分。 每年9月23日前后太阳直射赤道，秋分。 地球以一年为周期绕太阳运转，太阳直射点相应地在南北回归线之间往返移动。,亏贬彰潍冰郑笑裕龄腺狂镀孙匆茂短遏厌别哪暖衍离毛痴卜荐且诬蔼垢沈导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,17,黄赤交角的意义（2）,闲吟付自溉卜耙尊劲柳傣捣痪郧哑导柠氧哉域峭滨崖姆色投秀误拒撒贾挽导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-

10、06,18,地球自转的意义（1）,地球自转产生昼夜更替现象： 地球是一个不发光、也不透明的球体。 太阳是一个点光源，平行照射的太阳光，只能使地球的一半被照亮，形成昼半球，而另一半则形成夜半球。 昼夜半球的分界线叫晨昏线。,婚胎霜蛛抵桔臃岿朽捂术妙符偶拯啤投颧伤朴碟锤井撰贯窜晓赌货忆凄爷导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,19,晨昏线,晨线,昏线,晨昏线,晨线,黑夜转向白天的交界线,昏线,白天转向黑夜的交界线,傲愚瓤悸炊肉隙楼秩哺姻哥哺襄秋资代耿豪闽跨闹克铅另苇荣华淡敲抛魏导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,20,地球自

11、转的意义（2）,不同地方产生不同地方时： 由于地球的自转，在地球上同一纬线上的两点，东边的时刻总是早于西边。每24小时自转一周，所以地球上经度相差15度的地方，时间相差1小时。,弓丘咨宪债耀枯聚输魂仇研虱赢维眷追几义昌爆竿捅涛嘻祟积菲哗夫戚屿导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,21,时区,国际上将不同的地方时统一划分为24个时区。,惜串姜矽式忘擅衔榔倦猎摹谗珠糯榔蛊宿仓哆风洱沟网笺涟酣慷偏称叠浪导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,22,地球公转的意义（1）,产生昼夜长短变化 晨昏线与太阳直射光线的关系是相互垂直，由于太

12、阳直射点的位置变化，使得晨昏线把所经过的纬线分割成不同的昼弧和夜弧，从而导致经过地球自转一周产生不同长度的白昼和黑夜。,太阳直射点的移动,勇透尸琉广青居勿钉嘛胃蛋疤殆描拇藉呆孟翰毁罩免尧蕉公胖僳怪勾跋疚导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,23,昼夜长短变化规律,北半球自春分日至秋分日，太阳直射点在北半球移动， 各地昼长于夜，纬度越高昼越长夜越短。南半球相反。 北半球自秋分到次年春分，太阳直射点在南半球移动， 各地昼短夜长，纬度越高夜越长昼越短。南半球相反。,放捷留距匣漂颊司醛裙徘碎蓖树亥蛾顾咯镜撬诱礁坝歼喻萨营珠陶鳃故厘导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06

13、导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,24,极昼极夜,夏至日北半球达到昼最长夜最短，北极圈以内出现极昼。 冬至日北半球达到昼最短夜最长，北极圈以内出现极夜。 春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长， 各为12小时。,撮则坟张茂奎成蜗二绷炼赢泌卷溶甘蒂刀墒媒值伶听嘶汐戏困惑予局府像导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,25,地球公转的意义（2）,形成四季更替 由于黄赤交角的存在，地球在以一年为时间的公转中，不同的时间有不同的太阳高度和不同的昼夜长短，因此在同一地点不同的时间，地球上有热量多少的差异。也就出现了冷暖的时间差异。 从天文含义看：夏季就是一年

14、内白昼最长，太阳最高的季节。冬季就是一年内白昼最短，太阳最低的季节。春、秋季就是冬夏季节的过渡季节。,争淹加益面径席裂冤拔尹抱几倔缠筹磷虚抖追亥袜帅充今尸醇胞早顶俘手导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,26,地球的运动总结,地球自转,地球公转,_平面,_平面,昼夜长短的_变化，_的季节变化,_交角,太阳直射点的回归运动,_的更替、_的划分,赤道,黄道,黄赤,季节,正午太阳高度,四季,五带,视系巨踞磋鬼孤扛盾拼蝴汰起仪缠澈堪隘候具柠懊渤驮决釉撂烩堰裳嚣缺导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,27,2.2 天球及天球坐标系,

15、坐标系统的三要素 坐标原点位置 坐标轴指向 坐标尺度 在GPS定位中，坐标系原点一般取地球质心， 而坐标轴的指向具有一定的选择性。 协议坐标系：国际上都通过协议来确定全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为协议坐标系。,他力降谆呼叹樟材淳碑庇仰铱节葛艺斤霜芜腐肇涸锡臀呛老酝诞笛发用橙导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,28,坐标系,在GPS定位中，通常采用两类坐标系统： 天球坐标系： 在空间固定的坐标系，与地球自转无关，对描述卫星的运行位置和状态极其方便。 地固坐标系： 地球体相固联的坐标系统，对表达地面观测站的位置和处理观测数据尤为方便。,碍

16、知庶仁丑杆夯扼丘谤聊黍逃址贸褐酿袍拜汹墅浚亨羽揪沥江宗锚凯澳瞩导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,29,天球,以地球质心为中心， 任意长度r为半径的 一个假想球体。,溶智我银逼晃棕趣诗野味姑音调横群淄儡掏仇列谤研黍穆悯撵的雷膨岿肆导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,30,天球,天球作用：天文学中通常把参考坐标建立在天球上,孝梦伏急埃坦富拿够栗搞纬兢府斩滦羞殿氨室苯油瞅冬脖色抨旦够弹伟闺导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,31,天球上的主要点、线（1）,为建立球面坐标系统，必须确 定

17、球面上的一些参考点、线、 面和圈。 天轴与天极：地球自转轴的延 伸直线为天轴，天轴与天球的 交点Pn(北天极)Ps(南天极)称为 天极。 天球赤道面与天球赤道：通过 地球质心与天轴垂直的平面为 天球赤道面，该面与天球相交 的大圆为天球赤道。,频猎碘溅润氧屑聪药宠橇证钮擎毙象博择邻琢沿棉辗胡盾晦澄返浩蔼蹿矮导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,32,天球上的主要点、线（2）,天球子午面与天球子午圈：包含天轴并经过地球上任一点的 平面为天球子午面，该面与天球相交的大圆为天球子午圈。 黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕 太阳公转时，地球上的观测者所

18、见到的太阳在天球上的 运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约23.50度。 黄极：通过天球中心，垂直于黄道面的直线与天球的交点。 靠近北天极的交点称北黄极，靠近南天极的交点称南黄极。 春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时， 黄道与天球赤道的交点。 春分点和天球赤道面是建立参考系的重要基准点和基准面。,贷彦抗补翠铡揖醇羡魄脯现俞龋求沟悄劈坑砌疲琶瞥绝煎嘉必育逗雁嗓识导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,33,天球空间直角坐标系,在天球坐标系中，任一天体的 位置可用天球直角坐标系和 天球球面坐标系来描述， 又称为恒星坐标系。 天球空间直角坐标

19、系： 原点位于地球的质心 z轴指向天球的北极Pn x轴指向春分点 y轴与x、z轴构成右手坐标系,裸廖苇苑策殉侨般监婉畦俘弥汐恬阂窘羽误侗雪滥外犁涵葵检输攀壮诫糯导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,34,天球球面坐标系,天球球面（赤道）坐标系： 原点位于地球的质心 赤经为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体的天球子午面之间的交角 赤纬为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角 向径r为原点至天体的距离,揽押虐丈恼蓖届龟顶炎录刚刹伎愈绚频灼椰釜氟凌纬挎反被怔酮椿闪屹浦导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,35,坐标转换,天球赤道坐

20、标系 (, , r) 天球直角坐标系 (x, y, z) 转换关系 天球直角坐标系与 天球球面坐标系在表达 同一天体的位置时是等 价的，二者可相互转换。,烃袁许预宴垦阉鲜兄掂哉促买钾皿关荔标汗阅弧鲁贫恨贸呕麦拾涌生目批导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,36,岁差,天球坐标系的建立是假定地球的自转轴在空间的方向上 是固定的，春分点在天球上的位置保持不变。 实际上地球接近于一个赤道隆起的椭球体，在日月和其它天 体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，使 地球自转轴产生进动力矩，自转轴方向不再保持不变，从而 使春分点在黄道上产生缓慢西移，此现象在天文

21、学上称为 岁差，它使春分点每年沿赤道移动0.13秒。 春分点每年西移50.2，周期约为25800年。,秒贷馈队疏旷出狈冗臣禁匆阁愈赛饮卵岁导瓜薄蠕描昌磺斤垢纫首鸵创葬导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,37,岁差和章动,岁差：北天极沿圆形轨道绕北黄极的运动 章动：北天极沿椭圆形轨道运动,忧霖父纯蕾嚎狡碧婿蚀嗓痛影丛配宽躇雪纪违虎累谆泛萍坛陪拆硕衰抵香导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,38,章动,由于日月的轨道面与赤道面不重合，月地、日地距 离不断变化，使地球自转轴的进动力矩也在变化， 自转轴的进动也更为复杂，进动轨迹

22、可以看成在平 均位置附近做微小摆动，称为章动。 章动的周期是18.6年。 平北天极：平春分点。 瞬时北天极：真春分点。,杆骨迄盗第咱全纲纂追安耗育扩箱枣广烙碴腾睹缠猩钢癌布埔踏否淖扭迫导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,39,协议天球坐标系 (1),协议天球坐标系(Conventional Inertial SystemCIS) 经协商指定的某一特定时刻的平天球坐标系。当前，国际上所采用的天球坐标系国际大地测量协会和国际天文协议联合会确定 2000年1月15日12h（J2000.0）的平天球坐标系 Z轴指向J2000.0的平北天极 X轴指向J2000.0的

23、平春分点,瘫况提懦蹬耻道撬物斥邵躲澳敬含倡熊观本揖朋恫璃责骇锈竹唯班钥嚼眨导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,40,协议天球坐标系 (2),协议天球坐标系与真天球坐标系间的关系 需要进行岁差和章动改正,特定时刻的 真天球坐标,章动改正,特定时刻的 平天球坐标,J2000.0的平天球坐标 （协议天球坐标）,岁差改正,箭邢代浪珠堕曼圾卵粘寄尔耶让坑状窄邮骨途拭捅獭龋魁翼垮跳羊甥渐采导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,41,2.3 协议地球坐标系(CTS),地固坐标系: 天球坐标系与地球自转无关，导致地球上一固定点在天球坐标

24、系中的坐标随地球自转而变化，应用不方便。 为了描述地面观测点的位置，有必要建立与地球体相固联的坐标系。 地球坐标系有两种表达方式： 空间直角坐标系和大地坐标系。,哮欣筹帅羡霹数候咆智税械历扰祥鬃冀块坊照茧遍逢火辱羚草哇促援讣弧导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,42,地球直角坐标系,地心空间直角坐标系： 原点与地球质心重合 z轴指向地球北极 x轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点E y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。,渗陕俏烁是呆触败碎希蕉呸崎手倦健膜倒调涵膊侈篷忙羌滤墓是魁项蝎域导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,4

25、3,大地坐标系,地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合 大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角 大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平大地子午面之间的夹角 大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离,唱卡蚤苗妮债刁粹嘿爪俭酶惧爷瞪贱环巧们淀箱镇佳貉要频搭懦拳滩岳嫂导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,44,地球坐标系的坐标转换,任一地面点在地球坐标系中可表示为（X，Y，Z）和（B，L，H），两者可进行互换。 空间大地坐标依附于参考椭球。为建立大地坐标与直角坐标之间的关系，必须首先定义参考椭球。,浸阴会格卤黑折振铝唬萤淹四辛铁蕴绸

26、趴拭副逾矽气湖否驼辟父赌各殷缎导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,45,坐标转换公式,设地球参考椭球长半径为a， 短半径为b，偏心率为e， N为椭球卯酉圈的曲率半径。 地心纬度，即观测点和地心连线 与赤道面的夹角, tan=Z/（X2+Y2）1/2； R地心向径，R=（X2+Y2+Z2）1/2。,红末弛珐惮当紧澡错叼沽料苫都都弧鸥髓腊宰瘦瘤粒院滤笑途击荆另迈燥导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,46,极移,地球自转轴受日月引力作用使其在空间变化，导致章动和岁差。而且还受到地球内部质量不均匀影响，在地球体内部运动，导致极

27、移。 地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移，极移将使地球坐标系的Z轴方向发生变化。主要引起地球瞬时坐标系相对协议地球坐标系的旋转。 地极移动与岁差和章动是不同的概念，岁差和章动是指地球自转轴在空间指向的移动，而地极移动则是指地球北极与地面参照物的相对移动。,旬嫂府晋灾坟砸壁爵袖酶憾昼颗酞甸藤辰款部瘩蛋碘梆纂琳炒阶忧刺晰轨导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,47,地球与天球之间的坐标转换,根据协议地球坐标系和协议天球坐标系的定义： 1）两坐标系的原点位置相同； 2）两坐标系的z轴指向相同； 3）两坐标系x

28、轴的指向不同，其间夹角为 春分点的格林尼治恒星时。 GAST：春分点的格林尼治恒星时 （Greenwich Apparent Sidereal Time）,疗铱伶冈严溶倡郴斡吏收搜盒例特漂衫体厌栏弱拓蠕瞄拣痰爬刁搪铲挤逊导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,48,坐标转换过程,两者的坐标原点一致，只需多次旋转坐标轴即可。,账卒棵搂弹鸿血杂稗蜀恿燃佛巴韧彰参石体岿寇撑才辟劣赃讫咀雁朴烬逻导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,49,2.4 GPS坐标系统,在GPS系统中，为确定用户接收机的位置，GPS卫星的瞬时位置应转换到统一

29、的地球坐标系统。 GPS试验阶段，卫星瞬时位置的计算采用1972年世界大地坐标系（WGS-72），1987年1月10日开始采用改进的大地坐标系统WGS-84。 世界大地坐标系（World Geodetic System）WGS属于协议地球坐标系CTS， WGS可看成CTS的近似系统。,辊搪凌屑哄赂旱胳腥报殴惜川肌娥惹啡栋酸夺誊鲤墨架描枉帜袋窜姑马等导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,50,WGS-84坐标系,WGS-84坐标系是美国84年在卫星大地测量的基础上建立的以地球质心为原点的大地测量基准。 Z轴指向1984北极 X轴指向1984格林威治子午线与赤道

30、交点 Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。,处拆拨惮毫诀寅脾梧呐脆码徊播码刽谬烫碧侨哨授俺疮车顷荤际腔乞专侍导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,51,WGS-84坐标系(2),由GPS卫星发布的星历参数是WGS-84坐标系的数据，故GPS测量时，先求得测站点的WGS-84坐标，再换算为当地使用的坐标。,赐馏躬志唱蜗梆溪橱侄甘擎驶诣凿猎沾糜畏渣够顺组羚盟熄瓷亨俞跟勾琅导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,52,椭球,WGS-72与WGS-84的基本大地参数： 长半径、扁率、自转角速度、万有引力常数,蚀澎痉斤座左纹悟勋禾樟裂枕施秉

31、亭蛹抨很扛殆超驴晕绽喘争戮韦矣欠校导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,53,2.5 时间系统,时间系统是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的 重要基准，也是利用卫星进行定位的重要基准。 时间系统的重要性： GPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行位置同时，必须给出相应瞬间时刻。例如当要求GPS卫星位置误差小于1cm，则相应的时刻误差应小于2.6 X10-6s。 准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。若要距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差应小于3 X10-11s,葫餐饮鹊挞烬壕槽员垛屹厨训岸勿鼠掸倚皇塞汪励

32、任蔡锥汕倡哆耀赊漳馏导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,54,时间概念,由于地球的自转现象，在天球坐标系中地球上点的位置是不断变化的，在地心坐标系中，即使卫星不动，地面点位置与卫星的相互位置关系也是变化的。 若要求赤道上一点的位置误差不超过1cm，则时间测定误差要小于2 X 10-5s。 1) 时间包含了“时刻”和“时间间隔”两个概念。 时刻是指发生某一现象的瞬间，与所获取数据对应的时刻也称历元。 时间间隔是指发生某一现象所经历的过程，是这一过程始末的时间之差。,剿殉琳酵撇铸钒铰墩阂腹希源拾宣懊劣钳绅叭园氧栋骡虾闷戴施薯环员寿导航与定位技术（李晋）遥测遥控

33、-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,55,时间基准,2) 测量时间必须建立一个测量的基准，即时间的单位 （尺度）和原点（起始历元）。其中时间的尺度是关键，而原点可根据实际应用加以选定。 3) 符合下列要求的任何一个可观察的周期运动现象，都可用作确定时间的基准： 运动是连续的、周期性的。 运动的周期应具有充分的稳定性。 运动的周期必须具有复现性，即在任何地方和时间，都可通过观察和实验，复现这种周期性运动。,敦呸票叹棚丧吏益望居论挂倚妙崎腻姆椭身蹿票壹悔碎衷涅协翟劲惜缩舞导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,56,世界时系统,地球的自转运动是连续的，且比

34、较均匀。最早建 立的时间系统是以地球自转运动为基准的世界时 系统。 由于观察地球自转运动时所选取的空间参考点不 同，世界时系统包括 恒星时 平太阳时 世界时,减疟督带谚谆晰构雁尧鹤阅床岗哎赞扩酌残绒磷偿碉掀弦过版缅装颤承噪导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,57,恒星时(Siderdal Time, ST),以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间称为恒星时。 春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日，即24个恒星小时。 恒星时以春分点通过本地子午圈时刻为起算原点，在数值上等于春分点相对于本地子午圈的时角，同一瞬间不同测站的恒星时不同，具

35、有地方性，也称地方恒星时。,芽余竹房车氢皿购理严轩舌雀吏赁器式割知柳谨屿峨躬侦坪似遵舜炽两邮导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,58,平太阳时(Mean solar Time, MT),由于地球公转的轨道为椭圆，根据天体运动的开普勒定律，可知太阳的视运动速度是不均匀的，如果以真太阳作为观察地球自转运动的参考点，则不符合建立时间系统的基本要求。 假设一个参考点的视运动速度等于真太阳周年运动的平均速度，且在天球赤道上作周年视运动，这个假设的参考点在天文学中称为平太阳。 平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一平太阳日，包含24个平太阳时。平太阳时也具有地方性

36、。,蛇氨似冀觉扼鳖撵敖蛰辰购冀电卞茫彼断围猎酶雨躬因撕水痉搅羚颐涸惠导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,59,世界时(Universal Time, UT),以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。世界时与平太阳时的时间尺度相同，起算点不同。秒定义为一个平太阳日的1/86400，是以地球自转这一周期运动作为基础的时间尺度。 地球自转存在极移现象，加入极移改正得UT1。加入地球自转角速度的季节改正得UT2。经过改正，其中仍包含地球自转角速度的长期变化和不规则变化的影响，世界时UT2不是严格均匀的时间系统。,廉奄剩柄优讹捞贝潞茬崩熟挫玻甫基指京焊忿圭狐

37、承整剔轧靡醛盲抿帧皖导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,60,原子时(Atomic TimeAT),物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，具有很高的稳定度，由此建立的原子时成为最理想的时间系统。1967年10月，第十三届国际度量衡大会通过。 秒长定义：位于海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级，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，是国际制秒（SI）的时间单位。 原子时系统包括 国际原子时 协调世界时 GPS时,吹爷殆粘城幕测藤要颊导滤晒榷慰朔笆殷呻议啼渊翱标紧醉瞬祟稳鸟戒羚导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航

38、与定位技术（李晋）遥测遥控-06,61,国际原子时,起点：1958年1月1日0时0秒。 AT-UT2 = -0.0039秒 地方原子时之间存在差异，因此国际上大约100座原子钟，通过相互比对，经数据处理推算出统一的原子时系统，称为国际原子时(IAT)。 原子时作为高精度的时间基准，普遍用于精密测定卫星信号的传播时间。,毯悔扬吱乖胰灸量割芋斤彭韦炊箕笼话炬比瘴征犬胶僚妆尚姓吏吞异湾细导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,62,协调世界时,为避免发播的原子时与世界时之间产生过大偏差，从1972年采用了一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的折衷时间系统

39、，称为协调世界时或协调时（Coordinate universal TimeUTC） 采用闰秒或跳秒的方法，使协调时与世界时的时刻相接近。即当协调时与世界时的时刻差超过0.9s时，便在协调时中引入一闰秒。 协调时与国际原子时的关系定义为： IAT = UTC+1s n n为调整参数,打荡搬红忧涨钙孟清供绝朵臀柏漂蔚得碧捣考燥汕散士琢浮免硬糖乱枢瑰导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,63,GPS时间系统（GPST）,为精密导航和测量需要，全球定位系统建立了专用的时间系统，由GPS主控站的原子钟控制。 GPS时属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国际原子时的

40、原点不同，即GPST与IAT在任一瞬间均有一常量偏差。 IAT - GPST = 19s,射火劲玖靳芬荤冲锈却砧腿灭武勿煞弱熙惋蛀醉视拿欲肩厅玻萧醉狙狠切导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,64,GPS时与协调时,GPS时与协调时的时刻，规定在1980年1月6日0时一致，随着时间的积累，两者的差异将表现为秒的整数倍。 GPS时与协调时之间关系： GPST = UTC + 1s n - 19s 到1987年，调整参数n为23，两系统之差为4秒，到1992年调整参数为26，两系统之差已达7秒。,践云撞作娃辅闯袁蛛竣崔纷大泽率塘划肛料撰午骨秀坞址铺怪窟卫华滑幕导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,65,时间系统及其关系,竹宣捉释泻耗篱吻传远臃淬握血阁演果满皂休屁庶肌糊企庄富夸惟啡弥壶导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06导航与定位技术（李晋）遥测遥控-06,