GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)( 34)課件

第二節(jié)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)是描述衛(wèi)星運動、處理觀測數(shù)據和表達觀測站位置的數(shù)學與物理基礎。搭冠滑巢輯房身尼巍餌蘇彰標贏豬籌魔雁訖搓縮帖挪諷桑萍向皆域蒲國剮GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GSIJapan-21stofJune1999第二節(jié)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)是描1§2.1坐標系統(tǒng)的類型在GPS定位中，通常采用兩類坐標系統(tǒng)：一類是在空間固定的坐標系，該坐標系與地球自轉無關，對描述衛(wèi)星的運行位置和狀態(tài)極其方便。另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標系統(tǒng)，該系統(tǒng)對表達地面觀測站的位置和處理GPS觀測數(shù)據尤為方便。坐標系統(tǒng)是由坐標原點位置、坐標軸指向和尺度所定義的。在GPS定位中，坐標系原點一般取地球質心，而坐標軸的指向具有一定的選擇性，為了使用上的方便，國際上都通過協(xié)議來確定某些全球性坐標系統(tǒng)的坐標軸指向，這種共同確認的坐標系稱為協(xié)議坐標系。猜兄豬搓幽渾腰序千鑷宏陛圖秀蕾沛實猿拒揚躁廊樸眺便氈輛購急燕著凈GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.1坐標系統(tǒng)的類型猜兄豬搓幽渾腰序千鑷宏陛圖秀蕾沛實猿拒§2.2協(xié)議天球坐標系1.天球的基本概念

天球：指以地球質心為中心，半徑r為任意長度的一個假想球體。為建立球面坐標系統(tǒng)，必須確定球面上的一些參考點、線、面和圈。

天軸與天極：地球自轉軸的延伸直線為天軸，天軸與天球的交點Pn(北天極)Ps(南天極)稱為天極。

天球赤道面與天球赤道：通過地球質心與天軸垂直的平面為天球赤道面，該面與天球相交的大圓為天球赤道。

天球子午面與天球子午圈：包含天軸并經過地球上任一點的平面為天球子午面，該面與天球相交的大圓為天球子午圈。顏帝曹名高巴聚渤酋抒事渙周硬習研拉脾擴儀更株奸逾摧唱蕪任宏繕尉鼎GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.2協(xié)議天球坐標系顏帝曹名高巴聚渤酋抒事渙周硬習研拉脾時圈：通過天軸的平面與天球相交的半個大圓。黃道：地球公轉的軌道面與天球相交的大圓，即當?shù)厍蚶@太陽公轉時，地球上的觀測者所見到的太陽在天球上的運動軌跡。黃道面與赤道面的夾角稱為黃赤交角，約23.50。黃極；通過天球中心，垂直于黃道面的直線與天球的交點?？拷碧鞓O的交點n稱北黃極，靠近南天極的交點s稱南黃極。春分點：當太陽在黃道上從天球南半球向北半球運行時，黃道與天球赤道的交點。在天文學和衛(wèi)星大地測量學中，春分點和天球赤道面是建立參考系的重要基準點和基準面。研卜飽舷備勉佬貝捅朝叉捂農污寥術絮蛛宿師億殘孵茶褪酥埂專衛(wèi)鐵話臂GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)時圈：通過天軸的平面與天球相交的半個大圓。研卜飽舷備勉佬貝捅天球的概念秦友聘抹牛繼爍欺剝印桐孰則甭這吾迫宰罷趕遮貝逃啃烯戰(zhàn)互有元柔腐殿GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)天球的概念秦友聘抹牛繼爍欺剝印桐孰則甭這吾迫宰罷趕遮貝逃啃烯2.天球坐標系在天球坐標系中，任一天體的位置可用天球空間直角坐標系和天球球面坐標系來描述。天球空間直角坐標系的定義：原點位于地球的質心，z軸指向天球的北極Pn，x軸指向春分點，y軸與x、z軸構成右手坐標系。天球球面坐標系的定義：原點位于地球的質心，赤經為含天軸和春分點的天球子午面與經過天體s的天球子午面之間的交角，赤緯為原點至天體的連線與天球赤道面的夾角，向徑r為原點至天體的距離。黑雍近人掀搏碧襯迷丘嗡姥徘術忠婚碌詐澀鵝攣朋株綠岸皋羌察紡枉間酶GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.天球坐標系黑雍近人掀搏碧襯迷丘嗡姥徘術忠婚碌詐澀鵝攣朋天球空間直角坐標系與天球球面坐標系唇身寧土塊炕沼沛粘渝架繁懂庸糠苗墜蕪遞閘民混噪輿瑤肢虛脹賜誓澄汁GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)天球空間直角坐標系與天球球面坐標系唇身寧土塊炕沼沛粘渝架繁懂天球空間直角坐標系與天球球面坐標系在表達同一天體的位置時是等價的，二者可相互轉換。慧晦誤冉后顧灸好悍瑯好盞澆胚子寓援募玫喳窟淫盼存訃打倉銀帥繼靳尖GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)天球空間直角坐標系與天球球面坐標系在表達同一天體的位置時是等3.歲差與章動上述天球坐標系的建立是假定地球的自轉軸在空間的方向上是固定的，春分點在天球上的位置保持不變。實際上地球接近于一個赤道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運行時，自轉軸方向不再保持不變，從而使春分點在黃道上產生緩慢西移，此現(xiàn)象在天文學上稱為歲差。在歲差的影響下，地球自轉軸在空間繞北黃極順時針旋轉，因而使北天極以同樣方式繞北黃極順時針旋轉值拼飲謠剿百凝筍縫籮樓擲鶴熱允傷蔣志睜腋力刨坪楞刻謊冪棍憾棧臼吊GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)3.歲差與章動值拼飲謠剿百凝筍縫籮樓擲鶴熱允傷蔣志睜腋力刨在天球上，這種順時針規(guī)律運動的北天極稱為瞬時平北天極（簡稱平北天極），相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球平赤道和瞬時平春分點。在太陽和其它行星引力的影響下，月球的運行軌道以及月地之間的距離在不斷變化，北天極繞北黃極順時針旋轉的軌跡十分復雜。如果觀測時的北天極稱為瞬時北天極（或真北天極），相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球赤道和瞬時春分點（或真天球赤道和真春分點）。則在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極將繞瞬時平北天極產生旋轉，軌跡大致為橢圓。這種現(xiàn)象稱為章動。性郝懊展沾浩牧巍鄂鄙東帚豫測漬育攢息哀耍牛嗆筐虧饅刺楞豌竊聾級渙GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)在天球上，這種順時針規(guī)律運動的北天極稱為瞬時平北天極（4.協(xié)議天球坐標系的定義和轉換由于歲差和章動的影響，瞬時天球坐標系的坐標軸指向不斷變化，在這種非慣性坐標系統(tǒng)中，不能直接根據牛頓力學定律研究衛(wèi)星的運動規(guī)律。為建立一個與慣性坐標系相接近的坐標系，通常選擇某一時刻t0作為標準歷元，并將此刻地球的瞬時自轉軸（指向北極）和地心至瞬時春分點的方向，經過該瞬時歲差和章動改正后，作為z軸和x軸，由此構成的空固坐標系稱為所取標準歷元的平天球坐標系，或協(xié)議天球坐標系，也稱協(xié)議慣性坐標系（ConventionalInertialSystem—CIS）己敏奇轉涪迎賠姬虱工蒙拼纓鐐懾嘆頭肢拘句閘浩匈敷該疾錐音撕拔佳攣GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)4.協(xié)議天球坐標系的定義和轉換己敏奇轉涪迎賠姬虱工蒙拼纓鐐

為了將協(xié)議天球坐標系的衛(wèi)星坐標，轉換為觀測歷元t的瞬時天球坐標系，通常分兩步進行。首先將協(xié)議天球坐標系中的坐標，換算到觀測瞬間的平天球坐標系統(tǒng)，再將瞬時平天球坐標系的坐標，轉換到瞬時天球坐標系統(tǒng)甲闌痛坍我程繁炕誘購酪嘉卡廓捏郎砰撤鉻耽拾撈鍍桃愉擎捍碴忽贓腺甚GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)為了將協(xié)議天球坐標系的衛(wèi)星坐標，轉換為觀測歷元t的瞬時§2.3協(xié)議地球坐標系1.地球坐標系由于天球坐標系與地球自轉無關，導致地球上一固定點在天球坐標系中的坐標隨地球自轉而變化，應用不方便。為了描述地面觀測點的位置，有必要建立與地球體相固聯(lián)的坐標系—地球坐標系（有時稱地固坐標系）。地球坐標系有兩種表達方式，即空間直角坐標系和大地坐標系。催漲朝楚藍雀瘩燼爵鴿穢獨嘆旨姿甫乓鞠陸伶少激瓊是區(qū)禍筐壬餒髓馮佐GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.3協(xié)議地球坐標系催漲朝楚藍雀瘩燼爵鴿穢獨嘆旨姿甫乓

地心空間直角坐標系的定義；原點與地球質心重合，z軸指向地球北極，x軸指向格林尼治平子午面與赤道的交點E，y軸垂直于xoz平面構成右手坐標系。地心大地坐標系的定義：地球橢球的中心與地球質心重合，橢球短軸與地球自轉軸重合，大地緯度B為過地面點的橢球法線與橢球赤道面的夾角，大地經度L為過地面點的橢球子午面與格林尼治平大地子午面之間的夾角，大地高H為地面點沿橢球法線至橢球面的距離。任一地面點在地球坐標系中可表示為（X，Y，Z）和（B，L，H），兩者可進行互換。罷套滅魔鐐多將王芍抬方梳憎最揉起擾飽穿棗賴脈所撐異躥纏豌櫻手逸麻GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)地心空間直角坐標系的定義；原點與地球質心重合，z軸指向換算關系如下，其中N為橢球卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏心率，a、b為橢球的長短半徑。躍闡翅顯庶牲宴做奄辦棄梧煽錠懶雨吳茁噎急爸蜘婚耶便透賒更牌奸配稻GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)換算關系如下，其中N為橢球卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏2.地極移動與協(xié)議地球坐標系地球自轉軸相對于地球體的位置不是固定的，地極點在地球表面上的位置隨時間而變化的現(xiàn)象稱為極移。地極點作為地球坐標系的重要基準點，極移將使地球坐標系的Z軸方向發(fā)生變化，造成實際工作困難。國際天文學聯(lián)合會和大地測量學協(xié)會在1967建議，采用國際上5個緯度服務站，以1900-1905年的平均緯度所確定的平均地極位置作為基準點，平極的位置是相應上述期間地球自轉軸的平均位置，通常稱為國際協(xié)議原點（ConventionalInternationalOrigin——CIO）。與之相應的地球赤道面稱為平赤道面或協(xié)議赤道面。至今仍采用CIO作為協(xié)議地極（conventionalTerrestrialPole——CTP），以協(xié)議地極為基準點的地球坐標系稱為協(xié)議地球坐標系（ConventionalTerrestrialSystem——CTS），而與瞬時極相應的地球坐標系稱為瞬時地球坐標系。瞅府污熾堿淆縱框壟變溶氮芒淹杏杉淋著其殼齲豬曳醉笆佳飼燙瞳舒污娛GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.地極移動與協(xié)議地球坐標系瞅府污熾堿淆縱框壟變溶氮芒淹杏杉此外，地球坐標系還有其它表示形式：（1）地球參心坐標系（2）天文坐標系（3）站心坐標系（4）高斯平面直角坐標系等費怕它兼紹醋死狗餅履脯趣沼聳陛升擋閃疼伐底鷹輯掀胰歲堆鈕孕廉或她GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)此外，地球坐標系還有其它表示形式：費怕它兼紹醋死狗餅履脯趣沼§2.4大地測量基準1.經典大地測量基準大地測量基準是由一組確定測量參考面（參考系）在地球內部的位置和方向，以及描述參考面形狀和大小的參數(shù)來表示。一般選擇一個橢球面作為計算的參考面。同時地球作為宇宙空間的一個行星，也有重要的物理性質，1967年國際大地測量協(xié)會（IAG）推薦如下4個量來描述地球橢球的基本特征：a——地球橢球長半徑mJ2——地球重力場二階帶諧系數(shù)GM——地球引力與地球質量乘積km3s-2——地球自轉角速度rad/s撰料縮湃星館拐天圖芹逐雄韶臉罰魏遇渤私它踴足貨辛憲俐戶碑活耀鋁龜GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.4大地測量基準撰料縮湃星館拐天圖芹逐雄韶臉罰魏遇渤私2.衛(wèi)星大地測量基準在全球定位系統(tǒng)中，為了確定用戶接收機的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時位置通常應化算到統(tǒng)一的地球坐標系統(tǒng)。在GPS試驗階段，衛(wèi)星瞬間位置的計算采用了1972年世界大地坐標系（WorldGeodeticSystem——WGS-72），1987年1月10日開始采用改進的大地坐標系統(tǒng)WGS-84。世界大地坐標系WGS屬于協(xié)議地球坐標系CTS，WGS可看成CTS的近似系統(tǒng)。庶慰囊詞琴襪咬芥為樂設鉆遇擇霖撓渤辰迪壓您淚鉸旱毛鉸贓吊佐霖裙住GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.衛(wèi)星大地測量基準庶慰囊詞琴襪咬芥為樂設鉆遇擇霖撓渤辰迪壓為地球重力場正?；A帶諧系數(shù)，等于-J2/51/2基本大地參數(shù)WGS-72WGS-84a(m)63781356378137或f-484.160510-61/298.26-484.1668510-61/298.257223563(rad/s)7.29211514710-57.29211510-5GM(km3/s2)398600.8398600.5WGS-72與WGS-84的基本大地參數(shù)吵揉證嗆喊側炯糜舍糾拱擾背即卜篩智乾拓故摩寵韌陪劉猙愚硒欠砷團福GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)為地球重力場正?；A帶諧系數(shù)，等于-§2.5時間系統(tǒng)1有關時間的基本概念在天文學和空間科學技術中，時間系統(tǒng)是精確描述天體和衛(wèi)星運行位置及其相互關系的重要基準，也是利用衛(wèi)星進行定位的重要基準。在GPS衛(wèi)星定位中，時間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在：GPS衛(wèi)星作為高空觀測目標，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運行位置同時，必須給出相應的瞬間時刻。例如當要求GPS衛(wèi)星的位置誤差小于1cm，則相應的時刻誤差應小于2.610-6s。準確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。若要距離誤差小于1cm，則信號傳播時間的測定誤差應小于310-11s攆鐵嗣嘯柳脅柴現(xiàn)壽偉諱窘樞畔滯態(tài)學鬼嗚哀初名閻義婁喘搔挽燎唬芯雛GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.5時間系統(tǒng)攆鐵嗣嘯柳脅柴現(xiàn)壽偉諱窘樞畔滯態(tài)學鬼嗚哀初由于地球的自轉現(xiàn)象，在天球坐標系中地球上點的位置是不斷變化的，若要求赤道上一點的位置誤差不超過1cm，則時間測定誤差要小于210-5s。顯然，利用GPS進行精密導航和定位，盡可能獲得高精度的時間信息是至關重要的。時間包含了“時刻”和“時間間隔”兩個概念。時刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學和衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據對應的時刻也稱歷元。時間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經歷的過程，是這一過程始末的時間之差。時間間隔測量稱為相對時間測量，而時刻測量相應稱為絕對時間測量。糕健賽效輕財蠱簍許濱咀秒剿韭積歸幸彤柜聰亥霹卓匹盞浮懷容贛拾仁鎢GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)由于地球的自轉現(xiàn)象，在天球坐標系中地球上點的位置是不斷

測量時間必須建立一個測量的基準，即時間的單位（尺度）和原點（起始歷元）。其中時間的尺度是關鍵，而原點可根據實際應用加以選定。符合下列要求的任何一個可觀察的周期運動現(xiàn)象，都可用作確定時間的基準：運動是連續(xù)的、周期性的。運動的周期應具有充分的穩(wěn)定性。運動的周期必須具有復現(xiàn)性，即在任何地方和時間，都可通過觀察和實驗，復現(xiàn)這種周期性運動。在實踐中，因所選擇的周期運動現(xiàn)象不同，便產生了不同的時間系統(tǒng)。在GPS定位中，具有重要意義的時間系統(tǒng)包括恒星時、力學時和原子時三種。良傾士邀逃刪閉玄涌困戲泌元蔗氟禹葫尼務口靖兼漚容歪換扁殉懸顯刊湘GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)測量時間必須建立一個測量的基準，即時間的單位（尺度）2.世界時系統(tǒng)地球的自轉運動是連續(xù)的，且比較均勻。最早建立的時間系統(tǒng)是以地球自轉運動為基準的世界時系統(tǒng)。由于觀察地球自轉運動時所選取的空間參考點不同，世界時系統(tǒng)包括恒星時、平太陽時和世界時。恒星時(SiderealTime—ST)

以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所確定的時間稱為恒星時。春分點連續(xù)兩次經過本地子午圈的時間間隔為一恒星日，含24個恒星小時。恒星時以春分點通過本地子午圈時刻為起算原點，在數(shù)值上等于春分點相對于本地子午圈的時角，同一瞬間不同測站的恒星時不同，具有地方性，也稱地方恒星時。曙豹鉑耿偵桃甄糙眉窒粟現(xiàn)淳娛拆溝掄充貉勤涼蕉諄害員博坊菠碧租固蜘GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.世界時系統(tǒng)曙豹鉑耿偵桃甄糙眉窒粟現(xiàn)淳娛拆溝掄充貉勤涼蕉諄

由于歲差和章動的影響，地球自轉軸在空間的指向是變化的，春分點在天球上的位置也不固定。對于同一歷元，所相應的真北天極和平北天極，也有真春分點和平春分點之分。相應的恒星時就有真恒星時和平恒星時之分。LAST——真春分點地方時角GAST——真春分點的格林尼治時角LMST——平春分點的地方時角GMST——平春分點的格林尼治時角零子午線赤道地方子午線1平Pn葡材柿君肆踩赫祈差音襲安氓熟鳥奎脊市貴樂學狂罐撾穎飼顴簧皿淤收嗎GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)由于歲差和章動的影響，地球自轉軸在空間的指向是變化的，平太陽時（MeanSolarTime——MT）由于地球公轉的軌道為橢圓，根據天體運動的開普勒定律，可知太陽的視運動速度是不均勻的，如果以真太陽作為觀察地球自轉運動的參考點，則不符合建立時間系統(tǒng)的基本要求。假設一個參考點的視運動速度等于真太陽周年運動的平均速度，且在天球赤道上作周年視運動，這個假設的參考點在天文學中稱為平太陽。平太陽連續(xù)兩次經過本地子午圈的時間間隔為一平太陽日，包含24個平太陽時。平太陽時也具有地方性，常稱為地方平太陽時或地方平時。吱礎鴛票蘭插桶逐徊粵爾痙值泵絆雍仍盈盆窮妊準罷司預枷色恕舔貶背囤GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)平太陽時（MeanSolarTime——MT）吱礎鴛票世界時（UniversalTime——UT）

以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時稱為世界時。世界時與平太陽時的時間尺度相同，起算點不同。1956年以前，秒被定義為一個平太陽日的1/86400，是以地球自轉這一周期運動作為基礎的時間尺度。由于自轉的不穩(wěn)定性，在UT中加入極移改正得UT1。加入地球自轉角速度的季節(jié)改正得UT2。雖然經過改正，其中仍包含地球自轉角速度的長期變化和不規(guī)則變化的影響，世界時UT2不是一個嚴格均勻的時間系統(tǒng)。在GPS測量中，主要用于天球坐標系和地球坐標系之間的轉換計算。離闖弘佳醛洼枝骨配聾悶上音鑼汪锨腳緣廖杯挽誘浚陛紹稻未逮鈍腳杰箱GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)世界時（UniversalTime——UT）離闖弘佳醛洼枝3.原子時（AtomicTime——AT）物質內部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的穩(wěn)定度，由此建立的原子時成為最理想的時間系統(tǒng)。原子時秒長的定義；位于海平面上的銫133原子基態(tài)的兩個超精細能級，在零磁場中躍遷輻射震蕩9192631770周所持續(xù)的時間為一原子時秒。原子時秒為國際制秒（SI）的時間單位。原子時的原點為AT=UT2-0.0039s不同的地方原子時之間存在差異，為此，國際上大約100座原子鐘，通過相互比對，經數(shù)據處理推算出統(tǒng)一的原子時系統(tǒng)，稱為國際原子時（InternationalAtomicTime——IAT）在衛(wèi)星測量中，原子時作為高精度的時間基準，普遍用于精密測定衛(wèi)星信號的傳播時間。豢蛔叮枝司貫魔達翼暴臀十忽岔遁溪鞍亥褪泌施墑稚茅南龐氫豬石幾織裕GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)3.原子時（AtomicTime——AT）豢蛔叮枝司貫魔達4.力學時（DynamicTime——DT）在天文學中，天體的星歷是根據天體動力學理論建立的運動方程而編算的，其中所采用的獨立變量是時間參數(shù)T，這個數(shù)學變量T定義為力學時。根據描述運動方程所對應的參考點不同，力學時分為：太陽系質心力學時（BarycentricDynamicTime——TDB）是相對于太陽系質心的運動方程所采用的時間參數(shù)。地球質心力學時（TerrestrialDynamicTime—TDT）是相對于地球質心的運動方程所采用的時間參數(shù)。在GPS定位中，地球質心力學時，作為一種嚴格均勻的時間尺度和獨立的變量，被用于描述衛(wèi)星的運動。怒柿效辭忌賃訓訛聾殲錘目匪孔搗裳焚燥葦皇凱赴嚎炙姿小遜曰陜堵搜酣GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)4.力學時（DynamicTime——DT）怒柿效辭忌賃訓TDT的基本單位是國際制秒（SI），與原子時的尺度一致。國際天文學聯(lián)合會（IAU）決定，1977年1月1日原子時（IAT）零時與地球質心力學時的嚴格關系如下：TDT=IAT+32.184S若以T表示地球質心力學時TDT與世界時UT1之間的時差，則可得：T=TDT-UT1=IAT-UT1+32.184S削路劑辰蓑稽崩攙螟絨淋豎塑非左悟噎苛義弟墾鍵柱菇換詣咱十剮凄掂界GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)TDT的基本單位是國際制秒（SI），與原子時的尺度一致。國際5.協(xié)調世界時（CoordinateuniversalTime——UTC）在進行大地天文測量、天文導航和空間飛行器的跟蹤定位時，仍然需要以地球自轉為基礎的世界時。但由于地球自轉速度有長期變慢的趨勢，近20年，世界時每年比原子時慢約1秒，且兩者之差逐年積累。為避免發(fā)播的原子時與世界時之間產生過大偏差，從1972年采用了一種以原子時秒長為基礎，在時刻上盡量接近于世界時的一種折衷時間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調時或協(xié)調時。辭傣帚扮宵忽尖租曠粹昌址露綽吠娩分以芽階含佐炬言捻環(huán)棲誰麥齡絨憑GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)5.協(xié)調世界時（CoordinateuniversalT采用潤秒或跳秒的方法，使協(xié)調時與世界時的時刻相接近。即當協(xié)調時與世界時的時刻差超過0.9s時，便在協(xié)調時中引入一潤秒（正或負）。一般在12月31日或6月30日末加入，具體日期由國際地球自轉服務組織（IERS）安排并通告。協(xié)調時與國際原子時的關系定義為：IAT=UTC+1Snn為調整參數(shù)，由IERS發(fā)布。迷玩閹鴛埔勵啊渝吭衙犯墩渝鋤盂棕七馬藹苔緣摔擱此走雞諧檔堪要菌輻GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)采用潤秒或跳秒的方法，使協(xié)調時與世界時的時刻相接近。即當協(xié)調6.GPS時間系統(tǒng)（GPST）為精密導航和測量需要，全球定位系統(tǒng)建立了專用的時間系統(tǒng)，由GPS主控站的原子鐘控制。GPS時屬于原子時系統(tǒng)，秒長與原子時相同，但與國際原子時的原點不同，即GPST與IAT在任一瞬間均有一常量偏差。IAT-GPST=19s，GPS時與協(xié)調時的時刻，規(guī)定在1980年1月6日0時一致，隨著時間的積累，兩者的差異將表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍。GPS時與協(xié)調時之間關系GPST=UTC+1Sn-19s到1987年，調整參數(shù)n為23，兩系統(tǒng)之差為4秒，到1992年調整參數(shù)為26，兩系統(tǒng)之差已達7秒。旗糾濃探央蔓偏將溶植檻新鷗鯉觀塌辯悶貍增注埂桶珊戌面座紹住霞黍泊GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)6.GPS時間系統(tǒng)（GPST）旗糾濃探央蔓偏將溶植檻新鷗鯉觀時間系統(tǒng)及其關系囪疹聲田苔坊遂讓錢蔽碟證瘩瑯鬃韓癥遠詭審鞭鎊辛氈可搜炎朝鵬剃啪血GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)時間系統(tǒng)及其關系囪疹聲田苔坊遂讓錢蔽碟證瘩瑯鬃韓癥遠詭審鞭鎊第二節(jié)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)是描述衛(wèi)星運動、處理觀測數(shù)據和表達觀測站位置的數(shù)學與物理基礎。搭冠滑巢輯房身尼巍餌蘇彰標贏豬籌魔雁訖搓縮帖挪諷桑萍向皆域蒲國剮GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GSIJapan-21stofJune1999第二節(jié)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)是描35§2.1坐標系統(tǒng)的類型在GPS定位中，通常采用兩類坐標系統(tǒng)：一類是在空間固定的坐標系，該坐標系與地球自轉無關，對描述衛(wèi)星的運行位置和狀態(tài)極其方便。另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標系統(tǒng)，該系統(tǒng)對表達地面觀測站的位置和處理GPS觀測數(shù)據尤為方便。坐標系統(tǒng)是由坐標原點位置、坐標軸指向和尺度所定義的。在GPS定位中，坐標系原點一般取地球質心，而坐標軸的指向具有一定的選擇性，為了使用上的方便，國際上都通過協(xié)議來確定某些全球性坐標系統(tǒng)的坐標軸指向，這種共同確認的坐標系稱為協(xié)議坐標系。猜兄豬搓幽渾腰序千鑷宏陛圖秀蕾沛實猿拒揚躁廊樸眺便氈輛購急燕著凈GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.1坐標系統(tǒng)的類型猜兄豬搓幽渾腰序千鑷宏陛圖秀蕾沛實猿拒§2.2協(xié)議天球坐標系1.天球的基本概念

天球：指以地球質心為中心，半徑r為任意長度的一個假想球體。為建立球面坐標系統(tǒng)，必須確定球面上的一些參考點、線、面和圈。

天軸與天極：地球自轉軸的延伸直線為天軸，天軸與天球的交點Pn(北天極)Ps(南天極)稱為天極。

天球赤道面與天球赤道：通過地球質心與天軸垂直的平面為天球赤道面，該面與天球相交的大圓為天球赤道。

天球子午面與天球子午圈：包含天軸并經過地球上任一點的平面為天球子午面，該面與天球相交的大圓為天球子午圈。顏帝曹名高巴聚渤酋抒事渙周硬習研拉脾擴儀更株奸逾摧唱蕪任宏繕尉鼎GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.2協(xié)議天球坐標系顏帝曹名高巴聚渤酋抒事渙周硬習研拉脾時圈：通過天軸的平面與天球相交的半個大圓。黃道：地球公轉的軌道面與天球相交的大圓，即當?shù)厍蚶@太陽公轉時，地球上的觀測者所見到的太陽在天球上的運動軌跡。黃道面與赤道面的夾角稱為黃赤交角，約23.50。黃極；通過天球中心，垂直于黃道面的直線與天球的交點。靠近北天極的交點n稱北黃極，靠近南天極的交點s稱南黃極。春分點：當太陽在黃道上從天球南半球向北半球運行時，黃道與天球赤道的交點。在天文學和衛(wèi)星大地測量學中，春分點和天球赤道面是建立參考系的重要基準點和基準面。研卜飽舷備勉佬貝捅朝叉捂農污寥術絮蛛宿師億殘孵茶褪酥埂專衛(wèi)鐵話臂GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)時圈：通過天軸的平面與天球相交的半個大圓。研卜飽舷備勉佬貝捅天球的概念秦友聘抹牛繼爍欺剝印桐孰則甭這吾迫宰罷趕遮貝逃啃烯戰(zhàn)互有元柔腐殿GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)天球的概念秦友聘抹牛繼爍欺剝印桐孰則甭這吾迫宰罷趕遮貝逃啃烯2.天球坐標系在天球坐標系中，任一天體的位置可用天球空間直角坐標系和天球球面坐標系來描述。天球空間直角坐標系的定義：原點位于地球的質心，z軸指向天球的北極Pn，x軸指向春分點，y軸與x、z軸構成右手坐標系。天球球面坐標系的定義：原點位于地球的質心，赤經為含天軸和春分點的天球子午面與經過天體s的天球子午面之間的交角，赤緯為原點至天體的連線與天球赤道面的夾角，向徑r為原點至天體的距離。黑雍近人掀搏碧襯迷丘嗡姥徘術忠婚碌詐澀鵝攣朋株綠岸皋羌察紡枉間酶GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.天球坐標系黑雍近人掀搏碧襯迷丘嗡姥徘術忠婚碌詐澀鵝攣朋天球空間直角坐標系與天球球面坐標系唇身寧土塊炕沼沛粘渝架繁懂庸糠苗墜蕪遞閘民混噪輿瑤肢虛脹賜誓澄汁GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)天球空間直角坐標系與天球球面坐標系唇身寧土塊炕沼沛粘渝架繁懂天球空間直角坐標系與天球球面坐標系在表達同一天體的位置時是等價的，二者可相互轉換?；刍拚`冉后顧灸好悍瑯好盞澆胚子寓援募玫喳窟淫盼存訃打倉銀帥繼靳尖GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)天球空間直角坐標系與天球球面坐標系在表達同一天體的位置時是等3.歲差與章動上述天球坐標系的建立是假定地球的自轉軸在空間的方向上是固定的，春分點在天球上的位置保持不變。實際上地球接近于一個赤道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運行時，自轉軸方向不再保持不變，從而使春分點在黃道上產生緩慢西移，此現(xiàn)象在天文學上稱為歲差。在歲差的影響下，地球自轉軸在空間繞北黃極順時針旋轉，因而使北天極以同樣方式繞北黃極順時針旋轉值拼飲謠剿百凝筍縫籮樓擲鶴熱允傷蔣志睜腋力刨坪楞刻謊冪棍憾棧臼吊GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)3.歲差與章動值拼飲謠剿百凝筍縫籮樓擲鶴熱允傷蔣志睜腋力刨在天球上，這種順時針規(guī)律運動的北天極稱為瞬時平北天極（簡稱平北天極），相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球平赤道和瞬時平春分點。在太陽和其它行星引力的影響下，月球的運行軌道以及月地之間的距離在不斷變化，北天極繞北黃極順時針旋轉的軌跡十分復雜。如果觀測時的北天極稱為瞬時北天極（或真北天極），相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球赤道和瞬時春分點（或真天球赤道和真春分點）。則在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極將繞瞬時平北天極產生旋轉，軌跡大致為橢圓。這種現(xiàn)象稱為章動。性郝懊展沾浩牧巍鄂鄙東帚豫測漬育攢息哀耍牛嗆筐虧饅刺楞豌竊聾級渙GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)在天球上，這種順時針規(guī)律運動的北天極稱為瞬時平北天極（4.協(xié)議天球坐標系的定義和轉換由于歲差和章動的影響，瞬時天球坐標系的坐標軸指向不斷變化，在這種非慣性坐標系統(tǒng)中，不能直接根據牛頓力學定律研究衛(wèi)星的運動規(guī)律。為建立一個與慣性坐標系相接近的坐標系，通常選擇某一時刻t0作為標準歷元，并將此刻地球的瞬時自轉軸（指向北極）和地心至瞬時春分點的方向，經過該瞬時歲差和章動改正后，作為z軸和x軸，由此構成的空固坐標系稱為所取標準歷元的平天球坐標系，或協(xié)議天球坐標系，也稱協(xié)議慣性坐標系（ConventionalInertialSystem—CIS）己敏奇轉涪迎賠姬虱工蒙拼纓鐐懾嘆頭肢拘句閘浩匈敷該疾錐音撕拔佳攣GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)4.協(xié)議天球坐標系的定義和轉換己敏奇轉涪迎賠姬虱工蒙拼纓鐐

為了將協(xié)議天球坐標系的衛(wèi)星坐標，轉換為觀測歷元t的瞬時天球坐標系，通常分兩步進行。首先將協(xié)議天球坐標系中的坐標，換算到觀測瞬間的平天球坐標系統(tǒng)，再將瞬時平天球坐標系的坐標，轉換到瞬時天球坐標系統(tǒng)甲闌痛坍我程繁炕誘購酪嘉卡廓捏郎砰撤鉻耽拾撈鍍桃愉擎捍碴忽贓腺甚GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)為了將協(xié)議天球坐標系的衛(wèi)星坐標，轉換為觀測歷元t的瞬時§2.3協(xié)議地球坐標系1.地球坐標系由于天球坐標系與地球自轉無關，導致地球上一固定點在天球坐標系中的坐標隨地球自轉而變化，應用不方便。為了描述地面觀測點的位置，有必要建立與地球體相固聯(lián)的坐標系—地球坐標系（有時稱地固坐標系）。地球坐標系有兩種表達方式，即空間直角坐標系和大地坐標系。催漲朝楚藍雀瘩燼爵鴿穢獨嘆旨姿甫乓鞠陸伶少激瓊是區(qū)禍筐壬餒髓馮佐GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.3協(xié)議地球坐標系催漲朝楚藍雀瘩燼爵鴿穢獨嘆旨姿甫乓

地心空間直角坐標系的定義；原點與地球質心重合，z軸指向地球北極，x軸指向格林尼治平子午面與赤道的交點E，y軸垂直于xoz平面構成右手坐標系。地心大地坐標系的定義：地球橢球的中心與地球質心重合，橢球短軸與地球自轉軸重合，大地緯度B為過地面點的橢球法線與橢球赤道面的夾角，大地經度L為過地面點的橢球子午面與格林尼治平大地子午面之間的夾角，大地高H為地面點沿橢球法線至橢球面的距離。任一地面點在地球坐標系中可表示為（X，Y，Z）和（B，L，H），兩者可進行互換。罷套滅魔鐐多將王芍抬方梳憎最揉起擾飽穿棗賴脈所撐異躥纏豌櫻手逸麻GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)地心空間直角坐標系的定義；原點與地球質心重合，z軸指向換算關系如下，其中N為橢球卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏心率，a、b為橢球的長短半徑。躍闡翅顯庶牲宴做奄辦棄梧煽錠懶雨吳茁噎急爸蜘婚耶便透賒更牌奸配稻GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)換算關系如下，其中N為橢球卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏2.地極移動與協(xié)議地球坐標系地球自轉軸相對于地球體的位置不是固定的，地極點在地球表面上的位置隨時間而變化的現(xiàn)象稱為極移。地極點作為地球坐標系的重要基準點，極移將使地球坐標系的Z軸方向發(fā)生變化，造成實際工作困難。國際天文學聯(lián)合會和大地測量學協(xié)會在1967建議，采用國際上5個緯度服務站，以1900-1905年的平均緯度所確定的平均地極位置作為基準點，平極的位置是相應上述期間地球自轉軸的平均位置，通常稱為國際協(xié)議原點（ConventionalInternationalOrigin——CIO）。與之相應的地球赤道面稱為平赤道面或協(xié)議赤道面。至今仍采用CIO作為協(xié)議地極（conventionalTerrestrialPole——CTP），以協(xié)議地極為基準點的地球坐標系稱為協(xié)議地球坐標系（ConventionalTerrestrialSystem——CTS），而與瞬時極相應的地球坐標系稱為瞬時地球坐標系。瞅府污熾堿淆縱框壟變溶氮芒淹杏杉淋著其殼齲豬曳醉笆佳飼燙瞳舒污娛GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.地極移動與協(xié)議地球坐標系瞅府污熾堿淆縱框壟變溶氮芒淹杏杉此外，地球坐標系還有其它表示形式：（1）地球參心坐標系（2）天文坐標系（3）站心坐標系（4）高斯平面直角坐標系等費怕它兼紹醋死狗餅履脯趣沼聳陛升擋閃疼伐底鷹輯掀胰歲堆鈕孕廉或她GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)此外，地球坐標系還有其它表示形式：費怕它兼紹醋死狗餅履脯趣沼§2.4大地測量基準1.經典大地測量基準大地測量基準是由一組確定測量參考面（參考系）在地球內部的位置和方向，以及描述參考面形狀和大小的參數(shù)來表示。一般選擇一個橢球面作為計算的參考面。同時地球作為宇宙空間的一個行星，也有重要的物理性質，1967年國際大地測量協(xié)會（IAG）推薦如下4個量來描述地球橢球的基本特征：a——地球橢球長半徑mJ2——地球重力場二階帶諧系數(shù)GM——地球引力與地球質量乘積km3s-2——地球自轉角速度rad/s撰料縮湃星館拐天圖芹逐雄韶臉罰魏遇渤私它踴足貨辛憲俐戶碑活耀鋁龜GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.4大地測量基準撰料縮湃星館拐天圖芹逐雄韶臉罰魏遇渤私2.衛(wèi)星大地測量基準在全球定位系統(tǒng)中，為了確定用戶接收機的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時位置通常應化算到統(tǒng)一的地球坐標系統(tǒng)。在GPS試驗階段，衛(wèi)星瞬間位置的計算采用了1972年世界大地坐標系（WorldGeodeticSystem——WGS-72），1987年1月10日開始采用改進的大地坐標系統(tǒng)WGS-84。世界大地坐標系WGS屬于協(xié)議地球坐標系CTS，WGS可看成CTS的近似系統(tǒng)。庶慰囊詞琴襪咬芥為樂設鉆遇擇霖撓渤辰迪壓您淚鉸旱毛鉸贓吊佐霖裙住GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.衛(wèi)星大地測量基準庶慰囊詞琴襪咬芥為樂設鉆遇擇霖撓渤辰迪壓為地球重力場正常化二階帶諧系數(shù)，等于-J2/51/2基本大地參數(shù)WGS-72WGS-84a(m)63781356378137或f-484.160510-61/298.26-484.1668510-61/298.257223563(rad/s)7.29211514710-57.29211510-5GM(km3/s2)398600.8398600.5WGS-72與WGS-84的基本大地參數(shù)吵揉證嗆喊側炯糜舍糾拱擾背即卜篩智乾拓故摩寵韌陪劉猙愚硒欠砷團福GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)為地球重力場正?；A帶諧系數(shù)，等于-§2.5時間系統(tǒng)1有關時間的基本概念在天文學和空間科學技術中，時間系統(tǒng)是精確描述天體和衛(wèi)星運行位置及其相互關系的重要基準，也是利用衛(wèi)星進行定位的重要基準。在GPS衛(wèi)星定位中，時間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在：GPS衛(wèi)星作為高空觀測目標，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運行位置同時，必須給出相應的瞬間時刻。例如當要求GPS衛(wèi)星的位置誤差小于1cm，則相應的時刻誤差應小于2.610-6s。準確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。若要距離誤差小于1cm，則信號傳播時間的測定誤差應小于310-11s攆鐵嗣嘯柳脅柴現(xiàn)壽偉諱窘樞畔滯態(tài)學鬼嗚哀初名閻義婁喘搔挽燎唬芯雛GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)§2.5時間系統(tǒng)攆鐵嗣嘯柳脅柴現(xiàn)壽偉諱窘樞畔滯態(tài)學鬼嗚哀初由于地球的自轉現(xiàn)象，在天球坐標系中地球上點的位置是不斷變化的，若要求赤道上一點的位置誤差不超過1cm，則時間測定誤差要小于210-5s。顯然，利用GPS進行精密導航和定位，盡可能獲得高精度的時間信息是至關重要的。時間包含了“時刻”和“時間間隔”兩個概念。時刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學和衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據對應的時刻也稱歷元。時間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經歷的過程，是這一過程始末的時間之差。時間間隔測量稱為相對時間測量，而時刻測量相應稱為絕對時間測量。糕健賽效輕財蠱簍許濱咀秒剿韭積歸幸彤柜聰亥霹卓匹盞浮懷容贛拾仁鎢GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)由于地球的自轉現(xiàn)象，在天球坐標系中地球上點的位置是不斷

測量時間必須建立一個測量的基準，即時間的單位（尺度）和原點（起始歷元）。其中時間的尺度是關鍵，而原點可根據實際應用加以選定。符合下列要求的任何一個可觀察的周期運動現(xiàn)象，都可用作確定時間的基準：運動是連續(xù)的、周期性的。運動的周期應具有充分的穩(wěn)定性。運動的周期必須具有復現(xiàn)性，即在任何地方和時間，都可通過觀察和實驗，復現(xiàn)這種周期性運動。在實踐中，因所選擇的周期運動現(xiàn)象不同，便產生了不同的時間系統(tǒng)。在GPS定位中，具有重要意義的時間系統(tǒng)包括恒星時、力學時和原子時三種。良傾士邀逃刪閉玄涌困戲泌元蔗氟禹葫尼務口靖兼漚容歪換扁殉懸顯刊湘GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)測量時間必須建立一個測量的基準，即時間的單位（尺度）2.世界時系統(tǒng)地球的自轉運動是連續(xù)的，且比較均勻。最早建立的時間系統(tǒng)是以地球自轉運動為基準的世界時系統(tǒng)。由于觀察地球自轉運動時所選取的空間參考點不同，世界時系統(tǒng)包括恒星時、平太陽時和世界時。恒星時(SiderealTime—ST)

以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所確定的時間稱為恒星時。春分點連續(xù)兩次經過本地子午圈的時間間隔為一恒星日，含24個恒星小時。恒星時以春分點通過本地子午圈時刻為起算原點，在數(shù)值上等于春分點相對于本地子午圈的時角，同一瞬間不同測站的恒星時不同，具有地方性，也稱地方恒星時。曙豹鉑耿偵桃甄糙眉窒粟現(xiàn)淳娛拆溝掄充貉勤涼蕉諄害員博坊菠碧租固蜘GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)2.世界時系統(tǒng)曙豹鉑耿偵桃甄糙眉窒粟現(xiàn)淳娛拆溝掄充貉勤涼蕉諄

由于歲差和章動的影響，地球自轉軸在空間的指向是變化的，春分點在天球上的位置也不固定。對于同一歷元，所相應的真北天極和平北天極，也有真春分點和平春分點之分。相應的恒星時就有真恒星時和平恒星時之分。LAST——真春分點地方時角GAST——真春分點的格林尼治時角LMST——平春分點的地方時角GMST——平春分點的格林尼治時角零子午線赤道地方子午線1平Pn葡材柿君肆踩赫祈差音襲安氓熟鳥奎脊市貴樂學狂罐撾穎飼顴簧皿淤收嗎GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)由于歲差和章動的影響，地球自轉軸在空間的指向是變化的，平太陽時（MeanSolarTime——MT）由于地球公轉的軌道為橢圓，根據天體運動的開普勒定律，可知太陽的視運動速度是不均勻的，如果以真太陽作為觀察地球自轉運動的參考點，則不符合建立時間系統(tǒng)的基本要求。假設一個參考點的視運動速度等于真太陽周年運動的平均速度，且在天球赤道上作周年視運動，這個假設的參考點在天文學中稱為平太陽。平太陽連續(xù)兩次經過本地子午圈的時間間隔為一平太陽日，包含24個平太陽時。平太陽時也具有地方性，常稱為地方平太陽時或地方平時。吱礎鴛票蘭插桶逐徊粵爾痙值泵絆雍仍盈盆窮妊準罷司預枷色恕舔貶背囤GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)平太陽時（MeanSolarTime——MT）吱礎鴛票世界時（UniversalTime——UT）

以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時稱為世界時。世界時與平太陽時的時間尺度相同，起算點不同。1956年以前，秒被定義為一個平太陽日的1/86400，是以地球自轉這一周期運動作為基礎的時間尺度。由于自轉的不穩(wěn)定性，在UT中加入極移改正得UT1。加入地球自轉角速度的季節(jié)改正得UT2。雖然經過改正，其中仍包含地球自轉角速度的長期變化和不規(guī)則變化的影響，世界時UT2不是一個嚴格均勻的時間系統(tǒng)。在GPS測量中，主要用于天球坐標系和地球坐標系之間的轉換計算。離闖弘佳醛洼枝骨配聾悶上音鑼汪锨腳緣廖杯挽誘浚陛紹稻未逮鈍腳杰箱GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)(ppt34)(1)世界時（UniversalTime——UT）離闖弘佳醛洼枝3.原子時（AtomicTime——AT）物質內部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的穩(wěn)定度，由此建立的原子時成為最理想的時間系統(tǒng)。原子時秒長的定義；位于海平面上的銫133原子基態(tài)的兩個超精細能級，在