gps卫星定位坐标计算及程序设计.pptx

本文的主要研究内容
1.***的时间和坐标系统;
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1.***的时间和坐标系统
时间参考系统
要测量时间,必须建立一个时间基准,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,而原点可以根据实际应用加以选定。时间测量基准不同,则描述的时刻和时间间隔都不相同,从而得到了不同的时间系统。描述时间的系统有多种,与GPS定位相关的主要有恒星时、原子时和力学时3种。
历元表示
(Year,Month,Day-YMD):格里高利历也就是平时我们所认识的日历,表示法为:年、月、日、时、分、秒。
(Julian Day-JD):是指从-4712年1月1日(即公元前4713年1月1日)正午开始的天数。。它的特点是连续,利于数学表达,但是不直观。
(Modified Julian Day-MJD):,给出的是从1858年11月17日子夜开始的天数。特点是数值比儒略日小。
(Day Of Year-DOY):从当前1月1日开始的天数。
(GPS Time):以1980年1月6日子夜为起点,用周数和周内秒数来表示,为GPS系统内部计时法。

GPS定位常采用空间直角坐标系,一般取地球质心为坐标系的原点。空间直角坐标系采用位置矢量在3个坐标轴上的投影参数(x,y,z)表示空间点的位置。采用空间直角坐标系,可以方便的通过平移和旋转从一个坐标系转换至另一坐标系。定义一个空间直角坐标系,需要确定:①坐标原点的位置;②3个坐标轴的指向;③长度单位。
天球坐标系
所谓天球,是指以地球质心为中心,以无穷大为半径的一个假想球体。地球自转轴的延长线称为天轴,天轴与天球的2个交点称为天极,即北天极和南天极。该坐标系的定义是:以地球质心为坐标原点O,其z轴指向北天极,x轴指向春分点,y轴垂直于xOz平面并构成右手坐标系。
地球坐标系
地球空间直角坐标系以地球质心为坐标原点O,其z轴指向地球北极,x轴指向格林尼治平子午面与地球赤道的交点E,y轴垂直于xOz平面并构成右手坐标系。
大地坐标系的定义是: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,大地维度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。
WGS-84大地坐标系
GPS定位测量中所采用的协议地球坐标系,称为WGS-84世界大地坐标系。该坐标系由美国国防部研制,自1987年1月10日开始使用,WGS-84坐标系的原点为地球质心O,(CTP),,y轴垂直于xOz面,且与z、x轴构成右手系。


在理想状态下卫星的运动称为无摄运动,卫星在地球引力场中作无摄运动,也称开普勒运动,其规律可通过开普勒定律来描述。
卫星运动的轨道参数,当6个轨道参数一经确定后,卫星在任一瞬间相对于地球体的空间位置及其速度,便可唯一的确定。

卫星的星历是描述有关卫星运动轨道的信息。GPS卫星星历按精度可分为广播星历和精密星历。
广播星历就是卫星GPS将含有轨道信息的导航电文发送给用户接收机,然后经过解码获得的卫星星历。GPS用户通过卫星广播星历,可以获得16个卫星星历参数,其中,1个参考时刻,6个相应参考时刻的开普勒轨道参数和9个摄动力影响的参数。
用广播星历参数计算卫星位置
计算思路
首先计算卫星在轨道平面坐标系下的坐标
然后将上述坐标分别绕X轴旋转-i角、绕Z轴旋转- 角,求出卫星在地固系下的坐标
1、计算卫星运行的平均角速度n