卫星仰角对GNSS时间比对影响分析讲解.doc

卫星仰角对 目录 第一章 绪论 3 1.1课题研究背景 3 1.2国内外研究现状 6 1.3论文的主要工作 9 第2章 卫星姿态动力学模型 9 2.1 引言 9 2.2卫星姿态的描述 9 2.2.1 欧拉角 9 2.2.2 四元数法 11 2.3卫星姿态运动学方程 13 2.4卫星姿态动力学方程 14 2.5 刚体姿态动力学方程 15 2.6 本章小结 18 三章 卫星轨道动力学模型 18 3.1 引言 18 3.2 轨道的运动方程 20 3.3 运行轨道 22 3.4航天器轨道的确定 23 3.4.1由r,v确定轨道根数 24 3.4.2由和飞行时间确定轨道根数 25 3.5 本章小结 27 第4章 卫星仰角的确定 27 4.1惯性坐标系 27 4.2地球坐标系 28 4.3站心坐标系与卫星仰角的确定 31 4.4 本章小结 34 第5章 卫星仰角对时间比对的影响 34 5.1 引言 34 5.2卫星仰角对信号穿过电离层的影响 36 5.2.1 GPS电离层延时计算 39 5.2.2 GLONASS电离层时延计算 42 5.2.3 Calileo电离层延时计算 42 5.2.4 COMPASS电离层时延计算 43 5.3 电离层对时间比对的影响模拟 44 5.4本章小结 44 第6章 卫星仰角对多普勒频移时间比对影响分析 45 6.1 引言 45 6.2多普勒频移对时间比对影响分析 46 6.3多普勒频移对时间比对的影响 50 6.4本章小结 51 第七章 总结与展望 51 7.1 论文总结 51 7.2 课题展望 51 致谢 51 参考文献 51 第一章 绪论 1.1课题研究背景 全球导航卫星系统GNSS (Global Navigation Satellite System)是一个广义的概念，是卫星导航系统的总称，它对国民经济以及国防方面有很大的作用，利用导航它可以为军民提供海、陆、空导航信息，对各种或者是目标进行定位、导航以及其他一些信息。目前GNSS主要包括美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS、我国的北斗卫星导航系统COMPASS和欧洲的Galileo卫星导航定位系统这四个全球性的卫星导航系统。因为美国的GPS发展的最早起，也是目前最成熟的定位系统，它不仅在美国本土发挥作用，对世界各国都有很大的作用，因此也成为大多数导航系统参考的基础。 GPS卫星导航系统的发展概况 GPS全球导航定位系统是美国国防部建立的，开始是为了满足军事需求而建立。GPS系统非常稳定，可以全天候的工作，而且随着发展它可以全球性、连续实时的工作，而其定位精度随着时间的发展，也得到了很大的提高。它的功能也在不断的拓展，不仅满足了军事需求，而且可以定位、导航还可以测速，这对普通广大群众来说也有巨大的，对推动了很多行业的深刻变革。自从1994年美国建立了全球定位系统，在这些年里，它不仅为美国提供服务，其用户逐渐扩展至全球。其应用范围也逐渐的扩大，大量的应用于大地测绘、地质探测、交通监控、移动通信、、导航定位以及空间气象等等各行各业。不仅取得了很好的社会效益，也取得了不错的经济效益 GPS卫星系统由三个部分组成，包括卫星星座、地面监控系统、用户接收设备。GPS卫星星座共有24颗工作卫星，每个轨道上有4颗卫星，均匀地分布在6个轨道上，每个轨道之间经度相距60°，GPS卫星的轨道高度约为20200km，其中轨道倾角i为55°。GPS卫星配有F波段双频发射器，通过两个载波频率向地面发播伪随机码和导航电文。GPS的周期为11小时58分钟，GPS卫星轨道设计保证其在任何时刻都至少能观察到四颗 GLONASS卫星导航系统的发展概况 俄罗斯的GLONASS在功能上类似于GPS，整个GLONASS星座包括24颗卫星，分布在3个轨道上，轨道倾角为64.8°，轨道的长半轴为25440km，各轨道面升交点经度相互间隔120°，每个轨道面上有8颗卫星彼此相距45°。相邻轨道面上的卫星之问相位差为15°，轨道周期约为675.8min。与GPS导航 1982年10月19日前苏联进行了GLONASS卫星的首次发射，原计划1991年建成完整的工作系统，随着苏联巨变和“冷战”结束，俄罗斯继承了该系统的后续建设完善工作。1993年俄罗斯政府正式把GLONASS系统交付俄罗斯航天部队主管。该部队负责GLONASS卫星的部署、在轨运行维护以及用户设备检测，还管理着科学信息协调中心，由此向公众发布GLONASS的相关信息。由于俄罗斯经济状况的影响，GLONASS系统曾一度濒临崩溃的边缘。因而2006年底时在轨工作的卫星总数仅为10颗，除了1998年底发射的3颗卫星之外，其余7颗卫星均已超期服役。近几年来随着俄罗斯经济的复