GPS第三章教程课件.ppt

二、 日、月引力摄动的影响 日、月引力的摄动产生升交点沿赤道缓慢进动、近地点角距的变化等轨道摄动现象，摄动的方向与地球引力场的摄动不同。是除了地球引力场以外最大的摄动源。 若中心力为1，月亮引力为10-5 太阳引力为月亮引力的0.46 摄动加速度约为5×10-6m/s2 3小时弧段上位置误差50m~150m  三、 太阳光压摄动的影响 直接太阳光压；地球反射光压 太阳光压对GPS卫星的摄动加速度，约为 左右，在3小时的弧段上可能产生5～10m的偏差 3.4卫星坐标的计算 观测历元t时刻，卫星在协议地球坐标系下的坐标 ; 观测历元t的摄动轨道参数as（t）、 es（t）、Ω（t）、i（t）、ωs（t）和τ0（t）(卫星星历提供 ) 卫星摄动坐标的计算步骤 : 计算观测历元t的真近点角v（t） 计算观测历元t的卫星到地心距离r和轨道倾角i 计算观测历元t时刻，卫星在轨道直角坐标系地坐标（x0，y0，z0） 计算卫星在协议地球坐标系下的坐标（x， y， z）CTS GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置 计算过程 计算卫星运行的平均角速度 计算t时刻卫星的平近点角 计算偏近点角 GPS卫星位置的计算 计算过程（续） 计算真近点角 计算升交距角（未经改正的） 计算卫星向径 GPS卫星位置的计算 计算过程（续） 计算摄动改正项 进行摄动改正 计算卫星在轨道平面坐标系中的位置 GPS卫星位置的计算 计算过程（续） 计算升交点经度 计算卫星在地固坐标系下的坐标 《大地测量参考框架》 * 前述参数as、es、fs唯一地确定了卫星轨道的形状、大小以及卫星在轨道上的瞬时位置。 但卫星轨道平面与地球体的相对位置和方向还无法确定。确定卫星轨道与地球体之间的相互关系，可以表达为确定开普勒椭圆在天球坐标系中的位置和方向，尚需三个参数。 卫星的无摄运动一般可通过一组适宜的参数来描述，但这组参数的选择并不唯一，其中应用最广泛的一组参数称为开普勒轨道参数或开普勒轨道根数。 * 第三章 卫星运动的基础知识 本章重点提示： 开普勒三大定律 开普勒轨道参数 卫星（无摄运动）瞬时坐标的计算步骤 卫星受摄运动时的摄动力及其影响 3.1 概述 卫星进入预定轨道后，运行的轨迹取决于作用于卫星上的各种力的大小和方向 3.1.1 卫星轨道在GPS定位中的意义 定义 卫星在空间运行的轨迹称为轨道 描述卫星轨道位置和状态的参数称为轨道参数 为满足精密定位的要求，卫星轨道必须有足够精度 由于利用GPS进行导航和测量时，卫星作为位置已知的高空观测目标 为了制订GPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号，也需要知道卫星的轨道参数，只是其要求的精度较低。 卫星在空间绕地球运行时，除了受地球重力场的引力作用外，还受到太阳、月亮和其它天体的引力影响，以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐力等因素影响。 卫星实际运行轨道十分复杂，难以用简单而精确的数学模型加以描述。 引力分两类： 地球质心引力（中心引力）:密度均匀或由无限多密度均匀的同心球层所构成的圆球，称之为二体问题。 摄动力（非中心引力仅为 10-3量级）:非球形对称的地球引力，日、月引力,大气阻力,太阳光压,地球潮汐力等(各项作用力均小于10-5 )。 3.1.2影响卫星轨道的因素及其研究方法① * 研究工作和实际应用的方便，通常分为两步： 地球在中心力的作用下的卫星运动称为无摄运动，用以描述卫星的基本特征； 在摄动力的作用下的卫星运动称为受摄运动，相应的卫星轨道称为受摄轨道，用以确定卫星受摄运动轨道的瞬时特征。 3.1.2影响卫星轨道的因素及其研究方法② 该研究的优点：二体问题下的卫星运动虽然是一种近似描述,但能得到卫星运动的严密分析解,从而可以在此基础上再加上摄动力来推求卫星受摄运动的轨道。 3.2 卫星的无摄运动 3.2.1 开普勒定律 （Keplers Three Laws of Planetary Motion） 一， 开普勒第一定律 行星绕太阳运行轨道是一个椭圆，太阳位于该椭圆的一个焦点上。 3.2 卫星的无摄运动 3.2.1 开普勒定律 二， 开普勒第二定律 行星围绕太阳运行时，行星与太阳的连线（向径），在相同的时间内扫过相同的面积。 以地球绕太阳公转为例，地球运行至近日点时（1月3日左右），速度达到最快，日速约1°01′9.9″。在远日点时（7月4日左右），速度达到最慢，日速约0°57′11.5″。 3.2 卫星的无摄运动 3.2.1 开普勒定律 三、 开普勒第三定律 行星绕太阳运行周期的平方，与其轨道长半径的立方成正比。 根据牛顿力学原理，行星绕太阳运行周期的平方，与其轨道长半径的立方之比等于