李玉柏衛(wèi)星導(dǎo)航與定位002-坐標(biāo)系與時(shí)間系(第三版)

1、衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 第二講：第二講：GPS系統(tǒng)的坐標(biāo)系系統(tǒng)的坐標(biāo)系與時(shí)間系與時(shí)間系衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位第二章：第二章：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo) 系統(tǒng)與時(shí)間系系統(tǒng)與時(shí)間系2.1 天球、天球坐標(biāo)系天球、天球坐標(biāo)系2.2 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系2.3 GPS坐標(biāo)系坐標(biāo)系2.4 時(shí)間和時(shí)間和GPS時(shí)系時(shí)系2.5 坐標(biāo)系和時(shí)間系討論坐標(biāo)系和時(shí)間系討論 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位1、天球及天球坐標(biāo)系、天球及天球坐標(biāo)系 天球天球 天球分類：天球分類：站心站心天球、天球、地心天球、地心天球、日心天球等。日心天球等。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位1）地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈）

2、地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈 天頂天頂zenith（Z）和天底（）和天底（Z） 天軸（天軸（PP）和天極（南、北天極）和天極（南、北天極） 天球赤道面和天球赤道天球赤道面和天球赤道 天球子午面和天球子午圈天球子午面和天球子午圈 上子午圈和下子午圈上子午圈和下子午圈 上赤道點(diǎn)上赤道點(diǎn)Q和下赤道點(diǎn)和下赤道點(diǎn)Q【上子午圈是子午圈在地平圈上的一半，下子午圈是上子午圈是子午圈在地平圈上的一半，下子午圈是在地平圈下的另一半。通俗的說法是在天上從南在地平圈下的另一半。通俗的說法是在天上從南天頂天頂北順序通過的一個(gè)假想大弧，亦稱天球子午北順序通過的一個(gè)假想大弧，亦稱天球子午圈，而在地平線下通過天底，看不見的另一

3、半大圓圈，而在地平線下通過天底，看不見的另一半大圓則稱下子午圈。則稱下子午圈?！啃l(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈 黃道黃道ecliptic：地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面與地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面與地心地心天天球相交的大圓。球相交的大圓。 赤道赤道equator不與黃道平行，而有不與黃道平行，而有23o26的夾角，的夾角，即黃赤交角。赤道平面和黃道平面的交叉點(diǎn)正即黃赤交角。赤道平面和黃道平面的交叉點(diǎn)正好在一條天球直徑線的兩端點(diǎn)，就是著名的二好在一條天球直徑線的兩端點(diǎn)，就是著名的二分點(diǎn)分點(diǎn)(春分點(diǎn)與秋分點(diǎn)春分點(diǎn)與秋分點(diǎn))。 太陽沿黃道從天赤道以南向北通過

4、天赤道的那太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點(diǎn)，稱為春分點(diǎn)，與春分點(diǎn)相隔一點(diǎn)，稱為春分點(diǎn)，與春分點(diǎn)相隔180的另一的另一點(diǎn)，稱為秋分點(diǎn)。點(diǎn)，稱為秋分點(diǎn)。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈 太陽分別在每年的太陽分別在每年的春分（春分（3月月21日前日前后）和秋分（后）和秋分（9月月23日前后）通過春日前后）通過春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)分點(diǎn)和秋分點(diǎn)（從（從地心來看）地心來看）黃道北黃道北極點(diǎn)極點(diǎn)K黃道南黃道南極點(diǎn)極點(diǎn)K 本初子午面本初子午面prime meridian plane：l884年國際經(jīng)度會(huì)議決定以通過格年國際經(jīng)度會(huì)議決定以通過格林尼治天文臺(tái)艾

5、黎儀器中心的經(jīng)線林尼治天文臺(tái)艾黎儀器中心的經(jīng)線為本初子午線，作為全球經(jīng)度零點(diǎn)。為本初子午線，作為全球經(jīng)度零點(diǎn)。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位北天極北天極南天極南天極黃道黃道天球赤道天球赤道赤經(jīng)赤經(jīng)赤緯赤緯太陽太陽星體星體地球地球地球赤道地球赤道本初子午圈本初子午圈地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈地心天球上的主要點(diǎn)、線、圈衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 A (L , B , H ) B L H 0 起始子午面起始子午面 赤道赤道 2）基于天球定義坐標(biāo)系）基于天球定義坐標(biāo)系 坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn) 坐標(biāo)軸指向坐標(biāo)軸指向 表示坐標(biāo)的表示坐標(biāo)的尺度尺度 坐標(biāo)系統(tǒng)建立的三要素坐標(biāo)系統(tǒng)建立的三要素 典型的赤經(jīng)赤道坐標(biāo)系典

6、型的赤經(jīng)赤道坐標(biāo)系以地心天球赤道、過春以地心天球赤道、過春分點(diǎn)的時(shí)圈和春分點(diǎn)為分點(diǎn)的時(shí)圈和春分點(diǎn)為依據(jù)；用赤經(jīng)依據(jù)；用赤經(jīng)L L、赤緯、赤緯B B和高度和高度H H表示表示衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位典型的天球坐標(biāo)系典型的天球坐標(biāo)系 以地心天球黃道、過春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈和春以地心天球黃道、過春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈和春分點(diǎn)為依據(jù)；用黃經(jīng)分點(diǎn)為依據(jù)；用黃經(jīng) 和黃維和黃維 表示表示黃道北黃道北極點(diǎn)極點(diǎn)K黃道南黃道南極點(diǎn)極點(diǎn)K衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 在地心天球坐標(biāo)系中，任一天體的位置可用地心在地心天球坐標(biāo)系中，任一天體的位置可用地心天球空間直角坐標(biāo)系和地心天球球面坐標(biāo)系來描天球空間直角坐標(biāo)系和地心天球球面坐

7、標(biāo)系來描述：述： 地心天球空間直角坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)位于地地心天球空間直角坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，球的質(zhì)心，z軸指向天球的北極軸指向天球的北極Pn，x軸指向春軸指向春分點(diǎn)分點(diǎn) ，y軸與軸與x、z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 地心天球球面坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)位于地球的地心天球球面坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，赤經(jīng)質(zhì)心，赤經(jīng) 為含天軸和春分點(diǎn)的天球子午面為含天軸和春分點(diǎn)的天球子午面與經(jīng)過目標(biāo)與經(jīng)過目標(biāo)s的天球子午面之間的交角，赤緯的天球子午面之間的交角，赤緯 為原點(diǎn)至目標(biāo)的連線與天球赤道面的夾角，向?yàn)樵c(diǎn)至目標(biāo)的連線與天球赤道面的夾角，向徑徑r為原點(diǎn)至天體的距離。為原點(diǎn)至天體的

8、距離。3）地心天球坐標(biāo)系兩種表示）地心天球坐標(biāo)系兩種表示 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位地心天球坐標(biāo)系兩種表示地心天球坐標(biāo)系兩種表示 地心天球空間直角坐標(biāo)系與地心天球球面坐標(biāo)地心天球空間直角坐標(biāo)系與地心天球球面坐標(biāo)系系衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位v天球赤道坐標(biāo)系天球赤道坐標(biāo)系( , , r) 和和天球直角坐標(biāo)系天球直角坐標(biāo)系(x, y, z)sincoscoscoscosrzyx22222rxyzyarctgxxarctgxyv天球空間直角坐標(biāo)系與天球天球空間直角坐標(biāo)系與天球球面坐標(biāo)系在表達(dá)同一天體球面坐標(biāo)系在表達(dá)同一天體的位置時(shí)是等價(jià)的，二者可的位置時(shí)是等價(jià)的，二者可相互轉(zhuǎn)換。相互轉(zhuǎn)換。地心天

9、球坐標(biāo)系兩種表示地心天球坐標(biāo)系兩種表示 課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 請(qǐng)簡單推導(dǎo)以上公式！請(qǐng)簡單推導(dǎo)以上公式！衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位4）歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響）歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響 地心天球坐標(biāo)系的建立是假定地球的自轉(zhuǎn)軸在空地心天球坐標(biāo)系的建立是假定地球的自轉(zhuǎn)軸在空間的方向上是固定的。間的方向上是固定的。實(shí)際上地球接近于一個(gè)赤實(shí)際上地球接近于一個(gè)赤道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對(duì)地球道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對(duì)地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運(yùn)行時(shí)，自轉(zhuǎn)隆起部分的作用下，地球在繞太陽運(yùn)行時(shí)，自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，從而使春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)軸方向不再保持不變，從而使春分點(diǎn)在黃

10、道上產(chǎn)生緩慢西移，此現(xiàn)象在天文學(xué)上稱為歲差。生緩慢西移，此現(xiàn)象在天文學(xué)上稱為歲差。 在歲差的影響下，地球在歲差的影響下，地球自轉(zhuǎn)軸在空間繞自轉(zhuǎn)軸在空間繞。 旋轉(zhuǎn)速度很慢，周期月旋轉(zhuǎn)速度很慢，周期月為為25920年。年。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響 章動(dòng)章動(dòng)nutation：在天文學(xué)上：在天文學(xué)上天極相對(duì)于黃極的位置除有天極相對(duì)于黃極的位置除有長周期的歲差變化外，還有長周期的歲差變化外，還有許多短周期的微小變化，稱許多短周期的微小變化，稱為章動(dòng)。引起這種變化的原為章動(dòng)。引起這種變化的原因是地球相對(duì)于除太陽外其因是地球相對(duì)于除太陽外其他星球，如月球的

11、周期性引他星球，如月球的周期性引力作用變化所造成的。力作用變化所造成的。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響 由于存在歲差和章動(dòng)的影響，天球的天赤道、由于存在歲差和章動(dòng)的影響，天球的天赤道、天北極點(diǎn)、天春分點(diǎn)隨時(shí)變化：天北極點(diǎn)、天春分點(diǎn)隨時(shí)變化： 天球坐標(biāo)隨時(shí)在變化。天球坐標(biāo)隨時(shí)在變化。 由于歲差影響較大，有規(guī)律可描述，是時(shí)間的由于歲差影響較大，有規(guī)律可描述，是時(shí)間的函數(shù)。其他因素影響（包括章動(dòng)）很復(fù)雜，可函數(shù)。其他因素影響（包括章動(dòng)）很復(fù)雜，可以通過長期觀測得到一個(gè)平均參考以通過長期觀測得到一個(gè)平均參考 平坐標(biāo)系。平坐標(biāo)系。 需要定義一個(gè)時(shí)刻的作為標(biāo)準(zhǔn)

12、需要定義一個(gè)時(shí)刻的作為標(biāo)準(zhǔn)歷元：歷元： 歷元在天文學(xué)中，是為指定天球坐標(biāo)或軌道歷元在天文學(xué)中，是為指定天球坐標(biāo)或軌道根數(shù)（參數(shù)）而規(guī)定的某一特定時(shí)刻。根數(shù)（參數(shù)）而規(guī)定的某一特定時(shí)刻。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響歲差章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響 mean equator 平天赤道：天赤道的瞬時(shí)平均平天赤道：天赤道的瞬時(shí)平均位置，它的變化只包括歲差的影響。位置，它的變化只包括歲差的影響。 equator of epoch歷元赤道：在歷元時(shí)刻定歷元赤道：在歷元時(shí)刻定義的平天赤道的位置，以此為基準(zhǔn)，用作義的平天赤道的位置，以此為基準(zhǔn)，用作觀察時(shí)刻的赤道計(jì)算。觀察時(shí)刻的赤道計(jì)算。 me

13、an equator of date 觀察時(shí)赤道：對(duì)應(yīng)某觀察時(shí)赤道：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的平天赤道，通常指觀測瞬間的平一時(shí)刻的平天赤道，通常指觀測瞬間的平天赤道。天赤道。 true equator 真赤道：天赤道的瞬時(shí)位置，真赤道：天赤道的瞬時(shí)位置，它的變化包括歲差、章動(dòng)和其他影響。它的變化包括歲差、章動(dòng)和其他影響。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 定義：協(xié)議地心天球坐標(biāo)系定義：協(xié)議地心天球坐標(biāo)系經(jīng)協(xié)商指定的某一特定時(shí)刻的平天球坐標(biāo)系經(jīng)協(xié)商指定的某一特定時(shí)刻的平天球坐標(biāo)系 當(dāng)前，國際上所采用的地心天球坐標(biāo)系當(dāng)前，國際上所采用的地心天球坐標(biāo)系 早期使用早期使用B1950.0歷元時(shí)；后來由歷元時(shí)；后來由國際大

14、地測量國際大地測量協(xié)會(huì)和國際天文協(xié)議聯(lián)合會(huì)確定，從協(xié)會(huì)和國際天文協(xié)議聯(lián)合會(huì)確定，從1984年年1月月1日起采用日起采用J2000.0歷元時(shí)歷元時(shí) 為為2000年年1月月1日日12h的平天球坐標(biāo)系的平天球坐標(biāo)系Z軸指向軸指向J2000.0的平北天極的平北天極X軸指向軸指向J2000.0的平春分點(diǎn)的平春分點(diǎn)5）協(xié)議天球坐標(biāo)系（）協(xié)議天球坐標(biāo)系（CIS）衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 協(xié)議天球坐標(biāo)系與真天球坐標(biāo)系間的關(guān)系協(xié)議天球坐標(biāo)系與真天球坐標(biāo)系間的關(guān)系 進(jìn)行歲差和章動(dòng)改正進(jìn)行歲差和章動(dòng)改正特定時(shí)刻的特定時(shí)刻的真天球坐標(biāo)真天球坐標(biāo)章動(dòng)章動(dòng)改正改正特定時(shí)刻的特定時(shí)刻的平天球坐標(biāo)平天球坐標(biāo)J2000.0

15、的平天球坐標(biāo)的平天球坐標(biāo)（協(xié)議天球坐標(biāo)）（協(xié)議天球坐標(biāo)）歲差歲差改正改正00,XNPXXPNX其其中中: :協(xié)協(xié)議議天天球球坐坐標(biāo)標(biāo)；為為歲歲差差改改正正矩矩陣陣；為為章章動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)系系數(shù)數(shù)陣陣；為為瞬瞬時(shí)時(shí)真真天天球球坐坐陣陣。協(xié)議天球坐標(biāo)系（協(xié)議天球坐標(biāo)系（CIS）衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系 6）地球坐標(biāo)系）地球坐標(biāo)系 地球直角坐標(biāo)系的定義地球直角坐標(biāo)系的定義 原點(diǎn)原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合，與地球質(zhì)心重合，Z軸軸指向地球北極，指向地球北極，X軸指向地球軸指向地球赤道面與格林尼治子午圈的交赤道面與格林尼治子午圈的交點(diǎn)，點(diǎn)，Y軸在赤道平面里與軸在赤道平面里與XOZ構(gòu)成右手坐標(biāo)

16、系。構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 大地坐標(biāo)系的定義大地坐標(biāo)系的定義 地球橢球的中心與地球質(zhì)心重地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，空間點(diǎn)位置在該坐標(biāo)系中合，空間點(diǎn)位置在該坐標(biāo)系中表述為表述為( L, B, H )。 大地緯度大地緯度B，大地經(jīng)度，大地經(jīng)度L衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換 對(duì)同一空間點(diǎn)，大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系的對(duì)同一空間點(diǎn)，大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：轉(zhuǎn)換關(guān)系為： 定義：定義：N為橢球卯酉圈的曲率半徑，為橢球卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的為橢球的第一偏心率，第一偏心率，a、b為橢球的長短半徑為橢球的長短半徑222222

17、(1sin)NaeBeabaBHeNZLBHNYLBHNXsin)1 (sincos)(coscos)(2衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換 對(duì)同一空間點(diǎn)，直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系的對(duì)同一空間點(diǎn)，直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系：轉(zhuǎn)換關(guān)系：222sinarctan1tan(1sin)arctancoscosCCaeBBBZeBLY XHRBBN2222222tan,(1sin)cBZXYRXYZNaeB其中：其中：衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位zcxcycxy(z)OSGSGcossin0()sincos0001( , , )(

18、,)cGGczGcGGcccGcccxxSSxyR SySSyzzzSx y zxy z 其其中中真真春春分分點(diǎn)點(diǎn)與與本本初初子子午午線線的的夾夾角角；為為瞬瞬時(shí)時(shí)地地球球直直角角坐坐標(biāo)標(biāo)系系下下的的坐坐標(biāo)標(biāo)；為為瞬瞬時(shí)時(shí)天天球球坐坐標(biāo)標(biāo)系系下下的的坐坐標(biāo)標(biāo)。瞬時(shí)地球直角坐標(biāo)系與瞬時(shí)天球坐標(biāo)系的關(guān)系瞬時(shí)地球直角坐標(biāo)系與瞬時(shí)天球坐標(biāo)系的關(guān)系 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 定義：極移定義：極移 由于地球內(nèi)部和外部的種種動(dòng)力學(xué)因素，地球自由于地球內(nèi)部和外部的種種動(dòng)力學(xué)因素，地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球體的位置不是固定的，地極點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球體的位置不是固定的，地極點(diǎn)在地球表面上的位置隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象稱為

19、極移地球表面上的位置隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象稱為極移。極移包括。極移包括Chandler分量（錢德勒周期分量（錢德勒周期1.2年）年） 和周年分量。和周年分量。 國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)和大地測量學(xué)協(xié)會(huì)在國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)和大地測量學(xué)協(xié)會(huì)在1967建議，建議，采用國際上采用國際上5個(gè)緯度服務(wù)站，以個(gè)緯度服務(wù)站，以1900-1905年的平均緯年的平均緯 度所確定的平均地極位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)，平極的位置度所確定的平均地極位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)，平極的位置是相應(yīng)上述期間地球自轉(zhuǎn)軸的平均位置，通常稱為是相應(yīng)上述期間地球自轉(zhuǎn)軸的平均位置，通常稱為國際協(xié)議原點(diǎn)（國際協(xié)議原點(diǎn)（Conventional International Or

20、iginCIO）。）。7）地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系）地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 至今仍采用國際協(xié)議原點(diǎn)至今仍采用國際協(xié)議原點(diǎn)CIO，作為協(xié)議地極，作為協(xié)議地極CTP（conventional Terrestrial Pole），以協(xié)議地），以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系CTS（Conventional Terrestrial System），而與），而與瞬時(shí)極相應(yīng)的地球坐標(biāo)系稱為瞬時(shí)地球坐標(biāo)系。瞬時(shí)極相應(yīng)的地球坐標(biāo)系稱為瞬時(shí)地球坐標(biāo)系。 歲差、章動(dòng)和極移歲差、章動(dòng)和極移 歲差、章動(dòng)造成天球坐標(biāo)的變化歲差、章動(dòng)造

21、成天球坐標(biāo)的變化 極移造成地球坐標(biāo)的變化極移造成地球坐標(biāo)的變化地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位v 瞬時(shí)（真）地球坐標(biāo)系瞬時(shí)（真）地球坐標(biāo)系 Z Z軸與瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸重合或平行的地球坐標(biāo)系軸與瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸重合或平行的地球坐標(biāo)系zyxXRYRZYXPyPx)()(v 平地球坐標(biāo)系平地球坐標(biāo)系 Z Z軸指向空間中某一固定點(diǎn)軸指向空間中某一固定點(diǎn)- -平極的地球坐標(biāo)系平極的地球坐標(biāo)系v 平地球坐標(biāo)平地球坐標(biāo)(X,Y,Z)(X,Y,Z)和和 瞬時(shí)真地球坐標(biāo)瞬時(shí)真地球坐標(biāo)(x,y,z)(x,y,z)的轉(zhuǎn)換關(guān)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系地極移動(dòng)與協(xié)議地球

22、坐標(biāo)系衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位幾種常用坐標(biāo)系之間的關(guān)系幾種常用坐標(biāo)系之間的關(guān)系平地球坐標(biāo)系平地球坐標(biāo)系 某一歷元的平某一歷元的平 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系 觀測瞬間的真觀測瞬間的真 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系 觀測瞬間的真觀測瞬間的真 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系歲差歲差 章動(dòng)章動(dòng) 改正改正 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) SG角角 極移極移 改正改正 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位3、GPS坐標(biāo)系坐標(biāo)系 WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)系 WGS-84坐標(biāo)系的原點(diǎn)在地球質(zhì)心，坐標(biāo)系的原點(diǎn)在地球質(zhì)心，Z軸指向國際軸指向國際時(shí)間局（時(shí)間局（Bureau International de lHeure ）BIH1984.0定義的定義的協(xié)定地球極

23、協(xié)定地球極（CTP）方向，）方向，X軸軸指向指向BIH1984.0的零度子午面和的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，赤道的交點(diǎn)，Y軸和軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)系稱為稱為1984年世界大地指教坐標(biāo)系。年世界大地指教坐標(biāo)系。 WGS-84橢球及其有關(guān)常數(shù)橢球及其有關(guān)常數(shù) WGS-84采用的橢球是國際大地測量與地球物理聯(lián)采用的橢球是國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第合會(huì)第17屆大會(huì)大地測量常數(shù)推薦值，其四個(gè)基屆大會(huì)大地測量常數(shù)推薦值，其四個(gè)基本參數(shù)：本參數(shù)：衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位長半徑：長半徑：a=6378137 2（m）地球引力常數(shù)：地球引力常數(shù)： = G

24、M=3986005108m3s-2 0.6108m3s-2 正常化二階帶諧系數(shù)：正?；A帶諧系數(shù)： C20= -484.1668510-6 1.310-9 J2=10826310-8（地球動(dòng)力扁率）（地球動(dòng)力扁率）地球自轉(zhuǎn)角速度：地球自轉(zhuǎn)角速度： =729211510-11rads-1 0.15010-11rads-1GPS坐標(biāo)系坐標(biāo)系 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位4、時(shí)間系統(tǒng)、時(shí)間系統(tǒng) 在天文學(xué)和空間科學(xué)技術(shù)中，時(shí)間系統(tǒng)是精確描述在天文學(xué)和空間科學(xué)技術(shù)中，時(shí)間系統(tǒng)是精確描述天體和衛(wèi)星運(yùn)行位置及其相互關(guān)系的重要基準(zhǔn)，也天體和衛(wèi)星運(yùn)行位置及其相互關(guān)系的重要基準(zhǔn)，也是利用衛(wèi)星進(jìn)行定位的重要基準(zhǔn)。

25、是利用衛(wèi)星進(jìn)行定位的重要基準(zhǔn)。 在在GPS衛(wèi)星定位中，時(shí)間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在：衛(wèi)星定位中，時(shí)間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在： GPS衛(wèi)星作為高空觀測目標(biāo)，位置不斷變化，在衛(wèi)星作為高空觀測目標(biāo)，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運(yùn)行位置同時(shí)，必須給出相應(yīng)的瞬間時(shí)給出衛(wèi)星運(yùn)行位置同時(shí)，必須給出相應(yīng)的瞬間時(shí)刻。例如當(dāng)要求刻。例如當(dāng)要求GPS衛(wèi)星的位置誤差小于衛(wèi)星的位置誤差小于1cm，則相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于則相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.6 10-6s。 準(zhǔn)確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測準(zhǔn)確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號(hào)的傳播時(shí)間。若要距離誤差小于定信號(hào)的傳播時(shí)間。若要距離誤差小于1cm，則，則信號(hào)傳播

26、時(shí)間的測定誤差應(yīng)小于信號(hào)傳播時(shí)間的測定誤差應(yīng)小于3 10-11s衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng) 時(shí)間包含了時(shí)間包含了“時(shí)刻時(shí)刻”和和“時(shí)間間隔時(shí)間間隔”兩個(gè)概念兩個(gè)概念。時(shí)刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和。時(shí)刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻也稱歷衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻也稱歷元。元。 時(shí)間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程，時(shí)間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程，是這一過程始末的時(shí)間之差。是這一過程始末的時(shí)間之差。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位1）時(shí)間系統(tǒng)）時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，且

27、比較均勻。最早建地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，且比較均勻。最早建立的時(shí)間系統(tǒng)是立的時(shí)間系統(tǒng)是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的世界時(shí)以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的世界時(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)。 由于觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所選取的空間參考點(diǎn)由于觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所選取的空間參考點(diǎn)不同，世界時(shí)系統(tǒng)包括恒星時(shí)、平太陽時(shí)和世界不同，世界時(shí)系統(tǒng)包括恒星時(shí)、平太陽時(shí)和世界時(shí)。時(shí)。 恒星時(shí)恒星時(shí)ST (Sidereal Time)：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間稱為恒星時(shí)。春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間稱為恒星時(shí)。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 參考點(diǎn)：參考點(diǎn)：春分點(diǎn)春分點(diǎn) 定義：定義：春分點(diǎn)兩次經(jīng)過本地所

28、在的上子午圈，所春分點(diǎn)兩次經(jīng)過本地所在的上子午圈，所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為一恒星日。并由此派生出時(shí)、對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為一恒星日。并由此派生出時(shí)、分、秒等單位。分、秒等單位。 數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角。數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角。 有真恒星時(shí)與平恒星時(shí)之分有真恒星時(shí)與平恒星時(shí)之分。 恒星日是地方時(shí)，比如格林尼治恒星時(shí)。恒星日是地方時(shí)，比如格林尼治恒星時(shí)。時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 平太陽時(shí)平太陽時(shí)MT （Mean Solar Time）：由于地）：由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)是橢圓軌道，造成

29、球繞太陽公轉(zhuǎn)是橢圓軌道，造成“太陽日太陽日”有有長短。為此引入長短。為此引入“平太陽平太陽” 假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的視地球運(yùn)動(dòng)速度等于真地假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的視地球運(yùn)動(dòng)速度等于真地球公轉(zhuǎn)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度，且在天球赤道球公轉(zhuǎn)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度，且在天球赤道上作周年勻速運(yùn)動(dòng)，這個(gè)假設(shè)的參考點(diǎn)在天上作周年勻速運(yùn)動(dòng)，這個(gè)假設(shè)的參考點(diǎn)在天文學(xué)中稱為平太陽。文學(xué)中稱為平太陽。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 參考點(diǎn)參考點(diǎn)：平太陽平太陽 定義定義：平太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過地方上子午圈的平太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過地方上子午圈的時(shí)間間隔為一太陽日。并由此派生出時(shí)間間隔為一太陽日。并由此派生出“時(shí)時(shí)”、“分分”、“秒秒”等單位；屬

30、于地方時(shí)。等單位；屬于地方時(shí)。 數(shù)值上等于平太陽中心相對(duì)于本地子午圈的數(shù)值上等于平太陽中心相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角；正午（時(shí)角；正午（0h）與子夜（）與子夜（12h）。）。時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng) 世界時(shí)世界時(shí)UT （Universal Time）：以平子夜為零）：以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽時(shí)，稱為世界時(shí)。時(shí)起算的格林尼治平太陽時(shí)，稱為世界時(shí)。 世界時(shí)與平太陽時(shí)的時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)世界時(shí)與平太陽時(shí)的時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)不同。不同。 1956年以前，秒被定義為一個(gè)平太陽日的年以前，秒被定義

31、為一個(gè)平太陽日的1/86400，是以地球自轉(zhuǎn)這一周期運(yùn)動(dòng)作為基，是以地球自轉(zhuǎn)這一周期運(yùn)動(dòng)作為基礎(chǔ)的時(shí)間尺度。礎(chǔ)的時(shí)間尺度。 由于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在由于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在UT中加入極移改中加入極移改正得正得UT1；再加入地球自轉(zhuǎn)角速度的季節(jié)改；再加入地球自轉(zhuǎn)角速度的季節(jié)改正得正得UT2。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位01UTUTsTUTUT12 UT0：未經(jīng)改正的世界時(shí)：未經(jīng)改正的世界時(shí) UT1：引入極移改正（：引入極移改正（）的世界時(shí)）的世界時(shí) UT2：引入極移改正（：引入極移改正（）和地球自轉(zhuǎn)速度）和地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)改正（的季節(jié)改正（ Ts）的世界時(shí)）的世界時(shí)時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)

32、系統(tǒng) 衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 物質(zhì)內(nèi)部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，物質(zhì)內(nèi)部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的穩(wěn)定度，由此建立的原子時(shí)成為最理具有很高的穩(wěn)定度，由此建立的原子時(shí)成為最理想的時(shí)間系統(tǒng)。想的時(shí)間系統(tǒng)。 定義：定義：1967年年10月，第十三屆國際度量衡大會(huì)通月，第十三屆國際度量衡大會(huì)通過：位于海平面上的銫過：位于海平面上的銫133（Cs133）原子基態(tài)兩）原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場中躍遷輻射振蕩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間為周所持續(xù)的時(shí)間為1原子時(shí)秒。原子時(shí)秒。 原本規(guī)定原本規(guī)定AT與與UT2在在1958年年1

33、月月1日日0h時(shí)相同，時(shí)相同，但實(shí)際相差但實(shí)際相差0.0039秒，即：秒，即： (AT-UT2)1958.0 = -0.0039秒秒2）時(shí)間系統(tǒng)）時(shí)間系統(tǒng)原子時(shí)原子時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 不同的地方原子時(shí)之間存在差異，為此，國際上不同的地方原子時(shí)之間存在差異，為此，國際上大約大約100座原子鐘，通過相互比對(duì)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理座原子鐘，通過相互比對(duì)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理推算出統(tǒng)一的原子時(shí)系統(tǒng)，稱為國際原子時(shí)推算出統(tǒng)一的原子時(shí)系統(tǒng)，稱為國際原子時(shí)IAT （International Atomic Time）。）。 在衛(wèi)星測量中，原子時(shí)作為高精度的時(shí)間基準(zhǔn)，在衛(wèi)星測量中，原子時(shí)作為高精度的時(shí)間基準(zhǔn)，普遍用于

34、精密測定衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間。普遍用于精密測定衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間。時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)原子時(shí)原子時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位3）時(shí)間系統(tǒng)）時(shí)間系統(tǒng)協(xié)調(diào)世界時(shí)協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC 在進(jìn)行大地天文測量、天文導(dǎo)航和空間飛行器在進(jìn)行大地天文測量、天文導(dǎo)航和空間飛行器的跟蹤定位時(shí)，仍然需要以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的的跟蹤定位時(shí)，仍然需要以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時(shí)。但由于地球自轉(zhuǎn)速度有長期變慢的趨世界時(shí)。但由于地球自轉(zhuǎn)速度有長期變慢的趨勢，近勢，近20年，世界時(shí)每年比原子時(shí)慢約年，世界時(shí)每年比原子時(shí)慢約1秒，且秒，且兩者之差逐年積累。兩者之差逐年積累。為避免發(fā)播的原子時(shí)與世為避免發(fā)播的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過大偏差，從界時(shí)

35、之間產(chǎn)生過大偏差，從1972年采用了一種年采用了一種以原子時(shí)秒長為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世以原子時(shí)秒長為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷時(shí)間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調(diào)時(shí)或界時(shí)的一種折衷時(shí)間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調(diào)時(shí)或協(xié)調(diào)時(shí)（協(xié)調(diào)時(shí)（Coordinate universal Time）。）。 采用潤秒或跳秒的方法，使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)采用潤秒或跳秒的方法，使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻相接近。的時(shí)刻相接近。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)協(xié)調(diào)世界時(shí)協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC 采用潤秒或跳秒的方法，使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)采用潤秒或跳秒的方法，使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻相接近。即當(dāng)協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻差超過刻相接近。即

36、當(dāng)協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻差超過 0.9s時(shí)，便在協(xié)調(diào)時(shí)中引入一潤秒（正或負(fù)）。時(shí)，便在協(xié)調(diào)時(shí)中引入一潤秒（正或負(fù)）。一般在一般在12月月31日或日或6月月30日末加入，具體日期由國日末加入，具體日期由國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（IERS）安排并通告。）安排并通告。 協(xié)調(diào)時(shí)與國際原子時(shí)的關(guān)系定義為：協(xié)調(diào)時(shí)與國際原子時(shí)的關(guān)系定義為： IAT=UTC+1s n+19s n為調(diào)整參數(shù)，由為調(diào)整參數(shù)，由IERS（International Earth Rotation Service 國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)）發(fā)布國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)）發(fā)布(為為了與后面了與后面GPST時(shí)對(duì)應(yīng)，設(shè)時(shí)對(duì)應(yīng)，設(shè)1980.1.

37、5時(shí)時(shí)n=0)。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論建立的運(yùn)動(dòng)方程而編算的，其中所采用的獨(dú)立變建立的運(yùn)動(dòng)方程而編算的，其中所采用的獨(dú)立變量是時(shí)間參數(shù)量是時(shí)間參數(shù)T，這個(gè)數(shù)學(xué)變量，這個(gè)數(shù)學(xué)變量T定義為力學(xué)時(shí)。定義為力學(xué)時(shí)。力學(xué)時(shí)分為：力學(xué)時(shí)分為：太陽系質(zhì)心力學(xué)時(shí)太陽系質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDB （Barycentric Dynamic Time）是相對(duì)于太陽系質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)）是相對(duì)于太陽系質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程所采用的時(shí)間參數(shù)。方程所采用的時(shí)間參數(shù)。地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDT（Terrestrial Dynamic Time）是相對(duì)

38、于地球質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程所采用）是相對(duì)于地球質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程所采用的時(shí)間參數(shù)。的時(shí)間參數(shù)。4）時(shí)間系統(tǒng)）時(shí)間系統(tǒng)力學(xué)時(shí)力學(xué)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 在在GNSS定位中，天體動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)軌道描述都定位中，天體動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)軌道描述都采用地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)，作為一種嚴(yán)格均勻的時(shí)間采用地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)，作為一種嚴(yán)格均勻的時(shí)間尺度和獨(dú)立的變量，最終用于描述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。尺度和獨(dú)立的變量，最終用于描述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。 TDT的基本單位是國際制秒（的基本單位是國際制秒（SI），與原子時(shí)的），與原子時(shí)的尺度一致。國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（尺度一致。國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）決定，）決定，1977年年1月月1日原子時(shí)（日原子時(shí)（I

39、AT）零時(shí)與地球質(zhì)心力）零時(shí)與地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)的嚴(yán)格關(guān)系如下：學(xué)時(shí)的嚴(yán)格關(guān)系如下： TDT=IAT+32.184S時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)力學(xué)時(shí)力學(xué)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 為精密導(dǎo)航和測量需要，全球定位系統(tǒng)建立了專為精密導(dǎo)航和測量需要，全球定位系統(tǒng)建立了專用的時(shí)間系統(tǒng)，由用的時(shí)間系統(tǒng)，由GPS主控站的原子鐘控制。主控站的原子鐘控制。GPS時(shí)屬于原子時(shí)系統(tǒng)，秒長與原子時(shí)相同，但時(shí)屬于原子時(shí)系統(tǒng)，秒長與原子時(shí)相同，但與國際原子時(shí)、以及地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)與國際原子時(shí)、以及地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDT的原點(diǎn)的原點(diǎn)不同，在任一瞬間均有一常量偏差。不同，在任一瞬間均有一常量偏差。 GPST = IAT - 19s； G

40、PST = TDT - 51.184s GPS時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)刻，規(guī)定在時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)刻，規(guī)定在1980年年1月月6日日0時(shí)一致，隨著時(shí)間的積累，兩者的差異將表現(xiàn)為時(shí)一致，隨著時(shí)間的積累，兩者的差異將表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍。秒的整數(shù)倍。GPS時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)之間關(guān)系：時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)之間關(guān)系： GPST=UTC+ 1s (n-19)5）時(shí)間系統(tǒng)）時(shí)間系統(tǒng) GPS時(shí)（時(shí)（GPST）衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 到到1987年年，調(diào)整參，調(diào)整參數(shù)數(shù)n為為23，兩系統(tǒng)，兩系統(tǒng)之差為之差為4秒，到秒，到1992年調(diào)年調(diào)整參數(shù)為整參數(shù)為26，兩系，兩系統(tǒng)之差已統(tǒng)之差已達(dá)達(dá)7秒。秒。時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng) GPS時(shí)（時(shí)（GPST）

41、衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 5、坐標(biāo)系和時(shí)間系討論、坐標(biāo)系和時(shí)間系討論 1）人類對(duì)坐標(biāo)系認(rèn)識(shí)的演進(jìn)）人類對(duì)坐標(biāo)系認(rèn)識(shí)的演進(jìn) 數(shù)學(xué)上的直角和極坐標(biāo)數(shù)學(xué)上的直角和極坐標(biāo) 推演到天球坐標(biāo)推演到天球坐標(biāo)建立天體運(yùn)動(dòng)建立天體運(yùn)動(dòng)協(xié)議天球坐標(biāo)協(xié)議天球坐標(biāo)平天球坐標(biāo)平天球坐標(biāo)平天球坐標(biāo)平天球坐標(biāo)真真天球坐標(biāo)天球坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換到平地球直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到平地球直角坐標(biāo) 得到大地坐標(biāo)得到大地坐標(biāo) ( 經(jīng)緯高經(jīng)緯高 ) 地球人的視角地球人的視角 ！衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 坐標(biāo)系和時(shí)間系討論坐標(biāo)系和時(shí)間系討論 2）GPS的坐標(biāo)系的坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)系 坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)

42、心，其地心空間直角坐標(biāo)系的的Z軸指向軸指向BIH （國際時(shí)間）（國際時(shí)間）1984.O定義的協(xié)定義的協(xié)議地球極（議地球極（CTP)方向，方向，X軸指向軸指向BIH 1984.0的的零子午面和零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，赤道的交點(diǎn)，Y軸與軸與Z軸、軸、X軸軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱為垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱為1984年世界地球坐年世界地球坐標(biāo)。標(biāo)。 GPS輸出（經(jīng)緯高）輸出（經(jīng)緯高）大地坐標(biāo)系統(tǒng)大地坐標(biāo)系統(tǒng) 地球人的視角地球人的視角 ！衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 坐標(biāo)系和時(shí)間系討論坐標(biāo)系和時(shí)間系討論 3）時(shí)間系）時(shí)間系 兩大體系：世界時(shí)兩大體系：世界時(shí)UT和原子時(shí)和原子時(shí)IAT 世界時(shí)世界時(shí)UT：

43、以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治：以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽時(shí)稱為世界時(shí)。世界時(shí)與平太陽時(shí)的平太陽時(shí)稱為世界時(shí)。世界時(shí)與平太陽時(shí)的時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)不同。時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)不同。 以國際上多座原子鐘數(shù)據(jù)處理推算出統(tǒng)一的以國際上多座原子鐘數(shù)據(jù)處理推算出統(tǒng)一的原子時(shí)系統(tǒng)，稱為國際原子時(shí)原子時(shí)系統(tǒng)，稱為國際原子時(shí)IAT （International Atomic Time）。）。衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星導(dǎo)航與定位 坐標(biāo)系和時(shí)間系討論坐標(biāo)系和時(shí)間系討論 時(shí)間系的折中時(shí)間系的折中協(xié)調(diào)世界時(shí)協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC 為避免發(fā)播的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過大為避免發(fā)播的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過大偏差，從偏差，從1972年采用了一種以原子時(shí)秒長為年采用了一種以原子時(shí)秒長為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷時(shí)間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調(diào)時(shí)或協(xié)調(diào)時(shí)（衷時(shí)間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調(diào)時(shí)或協(xié)調(diào)時(shí)（Coor