三卫星运动基础及GPS卫星星历.pptVIP

3.4 GPS卫星星历 卫星星历：一组对应某一时刻的轨道参数及其变率 由星历可计算出任一时刻的卫星位置及其速度 预报星历（广播星历） 后处理星历（精密星历） 以跟踪站已往时间的观测资料推求的参考轨道参数为基础 包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正项参数。 通过导航电文传递给用户，每小时更新一次。 参考星历：相应参考历元的开普勒轨道参数。 用轨道参数的摄动项对已知的参考星历加以改正，可外推出任意观测历元的卫星星历。 预报星历 3.4 GPS卫星星历 预报星历的参数 2个参考时刻参数 6个对应参考时刻的开普勒轨道参数 9个反映摄动力影响的参数 3.4 GPS卫星星历 预报星历（续） C/A码星历：精度低(数十米)，民用 P码星历：精度高(5米)，军事目的 3.4 GPS卫星星历 后处理星历 预报星历精度较低，难以满足精密定位工作的需求。 一些国家某些部门，根据各自建立的卫星跟踪站所获得的对GPS卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方法而计算的卫星星历。 观测事后，利用磁盘（卡）或通过电传通信等方式向用户有偿提供 3.4 GPS卫星星历 本章小结 ?介绍了卫星的无摄运动； ?介绍了卫星的受摄运动； ?介绍了GPS的卫星星历。 * 解释焦点 * 解释偏心率，真近点角 * 解释三个参数 * 力等于质量乘以加速度 * (3-4)的分母应为r的平方 * 解释图的含义 * 说一下摄动力都有哪些 * 解释图 GPS技术 讲授老师：王志芳 第三章卫星运动基础及GPS卫星星历 3.1 概述 3.2 卫星的无摄运动 3.3 卫星的受摄运动 3.4 GPS卫星星历 为什么要研究卫星运动规律？ 在利用GPS进行导航和测量时，卫星是作为位置已知的高空观测目标，所以其轨道误差将影响定位精度。 为了制订GPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号，需要知道卫星的轨道参数 3.1 概述 相关名词 - 卫星轨道：卫星在空间运行的轨迹。 - 轨道参数：描述卫星轨道状态和位置的参数。 卫星受到的作用力 地球对卫星的引力； 太阳、月亮对卫星的引力； 大气阻力； 太阳光压； 地球潮汐力等。 如果将地球引力视为1，则其它作用力均小于10-5。 在多种力的作用下，卫星在空间运行的轨迹极其复杂，难以用简单而精确的数学模型表达。 3.1 概述 卫星受到的作用力分类 地球质心引力 将地球看作密度均匀或由无限多密度均匀的同心球层所构成的圆球，可以证明它对球外一点的引力等效于质量集中于球心的质点所产生的引力，这种引力叫做中心引力。 摄动力 地球实际为非球形对称，近似为椭球体，这种非球形对称的地球引力场便对卫星产生非中心的引力，加上日、月引力，大气阻力、太阳光压，地球潮汐力等便产生了非中心引力。 3.1 概述 地球质心引力（中心引力） 摄动力（非中心引力及其它） 二体问题 摄动力是中心引力的10-3量级 二体问题：将地球和卫星视为两个质点，仅考虑地球质心引力研究卫星运动规律 无摄运动 受摄运动 3.1 概述 研究卫星的无摄运动规律，描述卫星轨道的基本特征 研究卫星运动的步骤 研究各种摄动力的影响，对卫星的无摄轨道修正 确定卫星受摄运动轨道的瞬时特征 3.1 概述 3.2 卫星的无摄运动 卫星运动的开普勒定律 卫星运动的轨道参数 二体问题的运动方程 开普勒第一定律 卫星运动的轨道是一个椭圆，该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合。 3.2 卫星的无摄运动 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，在相同的时间内扫过的面积相等。 根据能量守恒定理，卫星在近地点处速度最大，动能最大，势能最小；在远地点时速度最小，动能最小，势能最大。 3.2 卫星的无摄运动 开普勒第三定律 卫星围绕地球运动周期的平方与轨道椭球长半径的立方成正比，其比值等于地球引力常数的GM倒数. 3.2 卫星的无摄运动 确定卫星轨道形状、大小和卫星在轨道上的瞬时位置 卫星运动的轨道参数（1/2） a（椭圆长半径） e（偏心率） V（真近点角） 真近点角 3.2 卫星的无摄运动 ?（升交点赤径） i（轨道面倾角） ?（近地点角距） 确定卫星轨道平面与地球的相对位置和方向 卫星运动的轨道参数（2/2） 注：描述卫星无摄运动的参数并非唯一 3.2 卫星的无摄运动 二体问题的运动方程 3.2 卫星的无摄运动 依据万有引力定律可知，用 表示卫星与地球所受到的引力作用，则有 式中：G——万有引力常数，G=(6672±4.1)×10-14 N·m2/ kg2 ； M,m——地球和卫星的质量； r——卫星的在轨位置矢量。 设 为地球和卫星在万有引力作用下所产生的加速度 二体问题的运动方程 3.2 卫星的无摄运动