gps原理及應(yīng)用(第四章gps衛(wèi)星運(yùn)動及坐標(biāo)計(jì)算)-在線瀏覽
2025-07-13 15:27本頁面
【正文】 文日報(bào)導(dǎo)航站 第四章 衛(wèi)星運(yùn)動的基礎(chǔ)知識及 GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計(jì)算 中英文日報(bào)導(dǎo)航站 167。 概述 GPS定位中的意義 衛(wèi)星在空間運(yùn)行的軌跡稱為 軌道 ，描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)的參數(shù)稱為 軌道參數(shù) 。此外，為了制訂GPS測量的觀測計(jì)劃和便于捕獲衛(wèi)星發(fā)射的信號，也需要知道衛(wèi)星的軌道參數(shù)。衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道十分復(fù)雜，難以用簡單而精確的數(shù)學(xué)模型加以描述。若假設(shè)地球引力場的影響為 1，其它引力場的影響均小于 105。 另一類是攝動力或非中心力 ，包括地球非球形對稱的作用力、日月引力、大氣阻力、光輻射壓力以及地球潮汐力等。 在攝動力的作用下的衛(wèi)星運(yùn)動稱為 受攝運(yùn)動 ，相應(yīng)的衛(wèi)星軌道稱為 受攝軌道 。 衛(wèi)星發(fā)射升至預(yù)定高度后，開始繞地球運(yùn)行。根據(jù)上式來研究地球和衛(wèi)星之間的相對運(yùn)動問題，在天體力學(xué)中稱為兩體問題。衛(wèi)星在上述地球引力場中的無攝運(yùn)動，也稱開普勒運(yùn)動，其規(guī)律可通過開普勒定律來描述。此定律闡明了衛(wèi)星運(yùn)行軌道的基本形態(tài)及其與地心的關(guān)系。 r為衛(wèi)星的地心距離， as為開普勒橢圓的長半徑， es為開普勒橢圓的偏心率；fs為真近點(diǎn)角，它描述了任意時刻衛(wèi)星在軌道上相對近地點(diǎn)的位置，是時間的函數(shù)。表明衛(wèi)星在橢圓軌道上的運(yùn)行速度是不斷變化的，在近地點(diǎn)處速度最大，在遠(yuǎn)地點(diǎn)處速度最小。 假設(shè)衛(wèi)星運(yùn)動的平均角速度為 n，則 n=2?/Ts，可得 當(dāng)開普勒橢圓的長半徑確定后，衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度也隨之確定，且保持不變。但衛(wèi)星軌道平面與地球體的相對位置和方向還無法確定。 衛(wèi)星的無攝運(yùn)動一般可通過一組適宜的參數(shù)來描述，但這組參數(shù)的選擇并不唯一，其中應(yīng)用最廣泛的一組參數(shù)稱為 開普勒軌道參數(shù)或開普勒軌道根數(shù) 。 ?為升交點(diǎn)赤經(jīng) ：即地球赤道面上升交點(diǎn)與春分點(diǎn)之間的地心夾角。這兩個參數(shù)唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對定向。 fs為衛(wèi)星的真近點(diǎn)角： 即軌道平面上衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距。 由上述 6個參數(shù)所構(gòu)成的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為軌道坐標(biāo)系 ，廣泛用于描述衛(wèi)星運(yùn)動。故衛(wèi)星瞬間位置的計(jì)算，關(guān)鍵在于計(jì)算真近點(diǎn)角。 Ms— 是一個假設(shè)量，當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)動的平均角速度為 n，則 Ms = n ( t t0 )， t0為衛(wèi)星過近地點(diǎn)的時刻， t為觀測衛(wèi)星時刻。由此可得真近點(diǎn)角 sssss EeeEfco s1co sco s???中英文日報(bào)導(dǎo)航站 （ 1）在軌道直角坐標(biāo)系中衛(wèi)星的位置 取直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)與地球質(zhì)心相重合，?s軸指向近地點(diǎn)、 ?s軸垂直于軌道平面向上 , ?s軸在軌道平面上垂直于 ?s軸構(gòu)成右手系，則衛(wèi)星在任意時刻的坐標(biāo)為 ?s ?????????????????????0s i nc ossssssffr????s r fs 中英文日報(bào)導(dǎo)航站 (2)在天球坐標(biāo)系中衛(wèi)星的位置 在軌道平面直角坐標(biāo)系中只確定了衛(wèi)星在軌道平面上的位置，而軌道平面與地球體的相對定向尚需由軌道參數(shù) ?、 i和 ?s確定。 ?繞 ?s軸順轉(zhuǎn)角度 i，使 ?s軸與 z軸重合。 中英文日報(bào)導(dǎo)航站 用旋轉(zhuǎn)矩陣表示如下 ???????
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