无线电导航理论基础第1章.ppt

岁差地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转形成倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角23.5度，旋转周期26000年公元前二世纪古希腊天文学家喜帕恰斯是岁差现象的最早发现者。01公元四世纪，中国晋代天文学家虞喜根据对冬至日恒星的中天观测，独立发现岁差并定出冬至点每50年后退一度。01牛顿是第一个指出产生岁差的原因是太阳和月球对地球赤道隆起部分的吸引。在太阳和月球的引力作用下，地球自转轴绕着黄道面的垂直轴旋转，在空间绘出一个圆锥面，绕行一周约需26，000年。01岁差21由太阳和月球引起的地轴的长期运动称为日月岁差。其他行星引力造成的影响叫做行星岁差，合者称为总岁差。德国天文学家贝塞耳在1818年首次得出日月岁差为5,034.″05（历元1755.0），今值为5,025.″643章动地轴在岁差的基础上还有18.6年的短周期圆周运动，振幅为9.21秒，这种现象称为章动。英国天文学家不拉德雷在1748年分析了1727－1747年的恒星位置的观测资料后，发现了章动。月球轨道面（白道面）位置的变化是引起章动的主要原因。由于白道对于黄道约5度倾斜，使得月球产生的转矩的大小和方向不断变化，从而导致白道的升交点沿黄道向西运动，约18.6年绕行一周，因而月球对地球的引力作用也有同一周期的变化。章动二、地固坐标系（ECEF，e）如果将研究范围缩小到地球表面附近，那么选择一个相对于地球自转静止的坐标系是合理的。固联在地球上的坐标系，定义为：原点在地球的质心XOY平面与地球平赤道面重合，X轴指向穿过格林威治子午线和赤道的交点，Z轴与地球平极轴重合。该坐标系在大地测量领域中应用较为广泛三、地平坐标系（L，g）对于地球表面的运动范围不大的载体来说，其运动区域接近于一个平面。只要能获得东、北向载体的位移或速度信息，就可以比准确的知道载体位置。地平坐标系定义为：原点位于当地参考椭球的球面上，X轴沿参考椭球卯酉圈方向并指向东，Y轴沿参考椭球子午圈方向指向地球北极，Z轴沿椭球外法线方向指向天顶。该坐标系对地球表面的用户来说比较直观，比较实用和重要的，适用于导航领域，又称做导航坐标系四、载体坐标系（b）对于车辆、舰船，飞机一些载体，其往往是群体运动中的一员，特别在协同作战中，需要知道自己的运动速度，以及其他成员的相对关系这样的坐标系称之为载体坐标系，其定义为：坐标系固联于载体上，原点位于载体的质心，Y轴指向载体的纵轴方向向前，Z轴沿载体的竖轴方向向上，X轴与Y、Z轴构成右手坐标系。五、坐标系转换二维坐标的旋转第一章 无线电导航理论基础1.1时间基准系统1.1宇宙时间系统1.2原子时间系统1.2空间坐标系统1.2.1地球几何形状1.2.2导航空间坐标系1.2.3空间坐标转换1.3载体航行基本导航参数时间基准是自然科学理论及应用领域中最基本的测量基准。A天文、大地测量、无线电通信、导航、深空探测和现代军事技术等。B时间系统包含有“时刻”和“间隔”两个概念。C时间系统与空间系统一样，应有其原点（起始历元）和尺度（时间单位），只有把这两者结合起来才能够描述一个时间系统并给出准确时刻的概念。D1.1时间基准系统基准，是人们认为最精确的尺度。1时间尺度是用来衡量变化（或者叫做运动）的稳定性2衡量变化的基准最好是有规律的运动或变化。3一般说来，任何一个运动只要具备三个基本条件就可以作为时间系统的基准：4运动是连续的；5运动的周期要有充分的稳定性；6运动的周期性必须是可复现的。7时间基准与运动的关系时间基准的发展和变迁观测地球自转(太阳的视运动）夏商水漏公元前二世纪，发明了地平日晷，一天差15分钟；希腊和北宋，水钟精确到每日10分钟；六百多年前，机械钟问世，并将昼夜分为24小时；十七世纪，单摆用于机械钟，精度提高近一百倍；20世纪的30年代，石英晶体震荡器出现，对于精密的石英钟，三百年只差一秒…。十七世纪，1820年法国科学院正式提出：平太阳日的1/86400为一个平太阳秒，为世界时秒长。铯原子Cs133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒。1953年是时频科学的一个新的里程碑。1963年13届国际计量大会决定：世界上第一台原子钟在美国哥伦比亚大学由三位科学家研制成功（其中一位叫王天眷）。我国计量院的CsII、CsIII也达到10-13量级。德联邦的“联邦技术物理研究院”的PTB-CsI、美国国家标准局的NBS-6及加拿大国家研究院的NRC-CsV的准确度均已达到10-14量级。原子时的出现大铯钟一级时间标准，世界上只有少数几个国家的时频实验室拥有