信息与通信第三章GPS定位的坐标系统和时间系统.ppt

世界时（Universal Time——UT） 以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。世界时与平太阳时的时间尺度相同，起算点不同。1956年以前，秒被定义为一个平太阳日的1/86400，是以地球自转这一周期运动作为基础的时间尺度。由于自转的不稳定性，在UT中加入极移改正得UT1。加入地球自转角速度的季节改正得UT2。虽然经过改正，其中仍包含地球自转角速度的长期变化和不规则变化的影响，世界时UT2不是一个严格均匀的时间系统。在GPS测量中，主要用于天球坐标系和地球坐标系之间的转换计算。 * 3.原子时（Atomic Time——AT） 物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，具有很高的稳定度，由此建立的原子时成为最理想的时间系统。 原子时秒长的定义；位于海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为一原子时秒。原子时秒为国际制秒（SI）的时间单位。 原子时的原点为AT=UT2-0.0039s 不同的地方原子时之间存在差异，为此，国际上大约100座原子钟，通过相互比对，经数据处理推算出统一的原子时系统，称为国际原子时（International Atomic Time——IAT） 在卫星测量中，原子时作为高精度的时间基准，普遍用于精密测定卫星信号的传播时间。 * 4.力学时（Dynamic Time——DT） 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，这个数学变量T定义为力学时。 根据描述运动方程所对应的参考点不同，力学时分为： ?太阳系质心力学时（Barycentric Dynamic Time——TDB）是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（Terrestrial Dynamic Time—TDT）是相对于地球质心的运动方程所采用的时间参数。 在GPS定位中，地球质心力学时，作为一种严格均匀的时间尺度和独立的变量，被用于描述卫星的运动。 * TDT的基本单位是国际制秒（SI），与原子时的尺度一致。国际天文学联合会（IAU）决定，1977年1月1日原子时（IAT）零时与地球质心力学时的严格关系如下： TDT=IAT+32.184S 若以?T表示地球质心力学时TDT与世界时UT1之间的时差，则可得： ?T=TDT-UT1=IAT-UT1+32.184S * 5.协调世界时（Coordinate universal Time——UTC） 在进行大地天文测量、天文导航和空间飞行器的跟踪定位时，仍然需要以地球自转为基础的世界时。但由于地球自转速度有长期变慢的趋势，近20年，世界时每年比原子时慢约1秒，且两者之差逐年积累。为避免发播的原子时与世界时之间产生过大偏差，从1972年采用了一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷时间系统，称为世界协调时或协调时。 * 采用润秒或跳秒的方法，使协调时与世界时的时刻相接近。即当协调时与世界时的时刻差超过?0.9s时，便在协调时中引入一润秒（正或负）。一般在12月31日或6月30日末加入，具体日期由国际地球自转服务组织（IERS）安排并通告。 协调时与国际原子时的关系定义为： IAT=UTC+1S ?n n为调整参数，由IERS发布。 * 6.GPS时间系统（GPST） 为精密导航和测量需要，全球定位系统建立了专用的时间系统，由GPS主控站的原子钟控制。GPS时属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国际原子时的原点不同，即GPST与IAT在任一瞬间均有一常量偏差。IAT-GPST = 19s， GPS时与协调时的时刻，规定在1980年1月6日0时一致，随着时间的积累，两者的差异将表现为秒的整数倍。 GPS时与协调时之间关系 GPST=UTC+ 1S ?n-19s 到1987年，调整参数n为23，两系统之差为4秒，到1992年调整参数为26，两系统之差已达7秒。 * 时间系统及其关系 * 四川托普信息技术职业学院 GPS定位技术及其应用 四川托普信息技术职业学院 GPS定位技术及其应用 第三章 GPS定位的坐标系统与时间系统 坐标系统和时间系统是描述卫星运动、处理观测数据和表达观测站位置的数学与物理基础。 * §2.1坐标系统的类型 在GPS定位中，通常采用两类坐标系统： 一类是在空间固定的坐标系，该坐标系与地球自转无关，对描述卫星的运行位置和状态极其方便。 另一类是与地球体相固联的坐标系统，该系统对表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据尤为方便。 坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定义的。在GPS定位中，坐标系原点一般取地球质心，而坐标轴的指向具有一定的选择性，为了使用