GPS 卫星定位原理及其应用.ppt

2015-10-22 1GPS***原理及其应用卫星运动的基础知识及GPS卫星坐标的计算2015-10-22 2卫星轨道在GPS定位中的意义轨道:卫星在空间运行的轨迹。轨道参数:描述卫星轨道位置和状态的参数。::::DD观测站至所观测卫星之间的距离卫星轨道的误差两观测站之间的基线长度由卫星的轨道误差引起的基线长度误差其近似关系可表示为: DD2015-10-22 。::这种力是假设地球为均质球体与卫星的引力。:又称为非中心力,包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、光辐射压力以及地球潮汐力等。2015-10-22 ,由此所决定的卫星轨道可视为理想轨道,是分析卫星实际轨道的基础。。:在摄动力的作用下卫星的运动。:在摄动力作用下,相应的卫星运行轨道。:理想状态下,相应卫星的运行轨道。2015-10-22 5卫星轨道的分析根据卫星运动的受力情况卫星轨道分析可分为两步:,只考虑地球质心引力的作用,来研究卫星的无摄运动规律,并描述卫星轨道的基本特征。,并对卫星的无摄轨道加以修正,从而确定卫星受摄运动轨道的瞬时特征。2015-10-22 6卫星的无摄运动(开普勒运动)在理想情况下,根据牛顿万有引力定律,卫星与地球引力加速度可表示为:rrmMGa s3)( rmMGs引力常数地球质量卫星质量卫星的地心向径相对与地球的质量,卫星的质量可以忽略,于是引力加速度可表示为:rrGMa 32015-10-22 7卫星运动的开普勒定律开普勒第一定律:卫星运行的轨道是一个椭圆,而该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合sfsmM 近地点P远地点P'sasb卫星绕地球质心运动的轨道方程为:ssssfeearcos1)1(2sf 为真近点角,它描述了任意时刻,卫星在轨道上相对近地点的位置,是时间的函数。2015-10-22 8开普勒第二定律卫星的地心向径,即地球质心与卫星质心间的距离向量,在相同的时间内所扫过的面积相等。sfsmM 近地点P远地点P'。,其大小和卫星在轨道上所处的位置有关。,远地点的势能最大。:rGMms2015-10-22 。,其动能应为最大,在远地点时其动能应为最小。常量rGMmvm sss2 21 2015-10-22 10开普勒第三定律卫星运行周期的平方,与轨道椭圆长半径的立方之比为常量,而该常量等于地球引力常数GM的倒数。其数学形式为:GMaTss2 32 4若假设卫星运行的平均角速度为n,则有:sTn2开普勒第三定律可写为: GMan s 32或2 13 saGMn