武汉大学GPS课件 第4讲 距离测量与GPS定位 第5讲 坐标系统和时间系统.ppt

§5.1 协议天球坐标系 §5.1 协议天球坐标系 §5.1 协议天球坐标系 §5.2 协议地球坐标系 4、协议天球坐标系到协议地球坐标系的转换 §5.4 坐标系转换 §5.4 坐标系转换 §5.4 坐标系转换 §5.5 基准转换 §5.5 基准转换 1、WGS84坐标系的定义 2、WGS84椭球参数 1) GPS卫星在不断运动，要求其位置观测误差小于1cm，则时刻误差小于5.6×10-6s 2) GPS接收机通过测量信号传播时间而确定距观测卫星的距离，要求距离观测误差小于1cm，则时间测定误差小于3.0×10-11s 3）地球在不断自转，要求赤道上位置测量误差小于1cm，则时间测定误差小于5.1×10-5s 2、世界时系统 恒星时(siderdal time, ST) 以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间。春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。 平太阳时(mean solar time, MT) 平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一个平太阳日。 世界时(universal time, UT) 以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时。 3、原子时（atomic time，AT） 以物质内部原子运动的特征为基础而建立的时间系统。 原子时秒长：位于海平面上的Cs133原子基态两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770周所持续的时间。 原子时的原点： 1958年1月1日0时0分0秒UT的瞬间作为同年同月同日0时0分0秒的原子时。 但事后发现，在该瞬间原子时与世界时的时刻之差为0.0039秒 AT = UT2 – 0.0039 (s) 4、力学时（dynamic time，DT） 定义：在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编算的，其中所采用的独立变量是时间参数T，变量T被定义为力学时。 分类：根据运动方程和对应参考点的不同分： 太阳系质心力学时，相对于太阳系质心的运动方程所采用的时间参数。 地球质心力学时，相对于地球质心的运动方程所采用的时间参数。 5、协调世界时（coordinated universal time，UTC） 协调时： 从1972年采用一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的时间系统。 做法：采用闰秒（或跳秒）的办法，使协调时与世界时的差小于0.9s 而协调时与原子时的关系为： IAT ＝ UTC ＋ 1’×n 6、GPS时间系统 属于原子时系统，秒长与原子时相同 GPS时间与国际原子时有不同的原点 IAT － GPST ＝ 19 (s) GPS时间与协调时的时刻，规定1980年1月6日0时相一致，其后随时间积累 GPST = UTC + 1’×n－19’’ 1、布尔沙-沃尔夫模型（布尔沙模型） 七参数转换（3平移+3旋转+1尺度） 1、布尔沙七参数模型 协议地球坐标系 原点：地球质心M Z轴：指向BIH1985.0定义的协议地极 X轴：指向BIH1985.0定义的零子午面与CTP相应的赤道交点 Y轴：垂直于XMZ平面，构成右手直角坐标系 §5.4 WGS84坐标系 M X Y Z 协议地极 零子午面 WGS84椭球： 1) 长半轴：a＝6378137±2m 2) 扁率：f =1/298.257 3) 地球引力常数：GM＝108±0.6×108）m3/s2 4) 正常二阶带谐系数C5.0＝-485.16685×10-6±0.6×10-6 5) 地球自转角速度 ＝（7292115×10-11±0.150×10-11）rad/s §5.5 时间系统 GPS定位中时间系统的意义 时间包含“时刻”和“时间间隔”。 时刻：指发生某一现象的瞬间，也称为历元。 时间间隔：指发生某一现象所经历的过程，是这一过程始末时刻之差。 1、时间的概念 时间基准的必要性： 运动是连续的，周期性的 运动的周期应具有充分的稳定性 运动的周期必须具有复现性，即要求任何地方和时间，都可以通过观测和实验，复现这种周期性运动 由于地球自转的不稳定性，破坏了建立时间系统的基本条件，为了弥补这一缺陷，从1956年开始，在世界时中引入极移改正和地球自转速度的季节性改正。 未经改正的世界时表示为UT0 经极移改正后表示为UT1 再经地球自转速度季节性变化改正后表示为UT2 相互关系为: UT1 = UT0 + UT2 = UT1 + 2、世界时系统 35.184s 1980 1987 1992 19s 4s 7s UT1 UTC GPST IAT TDT 历法：年、月、日、