武漢大學(xué)GPS原理與數(shù)據(jù)處理第2講全球定位系統(tǒng)組成及信號結(jié)構(gòu)

1、2.1 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成GPS系統(tǒng)由三部分組成系統(tǒng)由三部分組成空間部分空間部分地面控制部分地面控制部分用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分1 1、空間部分、空間部分 6個軌道面?zhèn)€軌道面 平均軌道高度平均軌道高度20200km 軌道傾角軌道傾角55 設(shè)計(jì)星座：設(shè)計(jì)星座：21+3 周期周期11h 58min（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球顧及地球自轉(zhuǎn)，地球- -衛(wèi)星衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次）重復(fù)一次） 保證在每天保證在每天2424小時的任何時刻，在小時的任何時刻，在高度角高度角1515 以上，能夠同時觀測到以上，能夠同時觀測到4 4顆以上衛(wèi)星顆以上衛(wèi)星GPS衛(wèi)星衛(wèi)星作用

2、：作用：接收、存儲導(dǎo)航電文接收、存儲導(dǎo)航電文生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波）生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波）發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙相調(diào)制法調(diào)制發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙相調(diào)制法調(diào)制在載波上的測距碼和導(dǎo)航電文）在載波上的測距碼和導(dǎo)航電文）接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。 主要設(shè)備主要設(shè)備太陽能電池板太陽能電池板原子鐘（原子鐘（2 2臺銫鐘、臺銫鐘、2 2臺銣鐘）臺銣鐘）信號生成與發(fā)射裝置信號生成與發(fā)射裝置GPS衛(wèi)星衛(wèi)星類型：類型：試驗(yàn)衛(wèi)星：試驗(yàn)衛(wèi)星：Block 工作衛(wèi)星：工作衛(wèi)星：Bl

3、ock （存儲星歷能力為（存儲星歷能力為14天，具天，具有有SA和和AS的能力）的能力）Block A （Advanced）：衛(wèi)星間可相互通訊，存：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲星歷能力為儲星歷能力為180天，天，SVN35和和SVN36帶有激光反帶有激光反射棱鏡射棱鏡Block R （Replacement/Replenishment）：）：衛(wèi)星衛(wèi)星間可相互跟蹤相互通訊間可相互跟蹤相互通訊Block F（Follow On）：新一代的：新一代的GPS衛(wèi)星衛(wèi)星，增增設(shè)第三民用頻率設(shè)第三民用頻率Block II RBlock II ABlock II ABlock II RBlock II FBlock

4、 II R2 2、 GPSGPS的地面監(jiān)控部分的地面監(jiān)控部分 u 組成組成主控站：主控站：1個個監(jiān)測站：監(jiān)測站：5個個注入站：注入站：3個個通訊與輔助通訊與輔助系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控站監(jiān)控站注入站注入站主控站主控站夏威夷夏威夷科羅拉多科羅拉多阿松森群島阿松森群島迭哥伽西亞迭哥伽西亞卡瓦加蘭卡瓦加蘭u 主控站（主控站（1 1個）個）作用：作用：l 管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系 統(tǒng)各部分的工作；統(tǒng)各部分的工作；l 收集各監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，收集各監(jiān)測站的數(shù)據(jù)， 編制導(dǎo)航電文，送往編制導(dǎo)航電文，送往 注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星；注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星；l 監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，向衛(wèi)星發(fā)送控制指令；監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，

5、向衛(wèi)星發(fā)送控制指令；l 衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。地點(diǎn)：美國科羅拉多州法爾孔空軍基地。地點(diǎn)：美國科羅拉多州法爾孔空軍基地。u 監(jiān)測站（監(jiān)測站（5 5個）個）作用：作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，采集氣象信息，并將所收集到的并將所收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控?cái)?shù)據(jù)傳送給主控站。站。地點(diǎn)：地點(diǎn)：夏威夷、主控站夏威夷、主控站及三個注入站。及三個注入站。u 注入站（注入站（3 3個）個）n 作用：作用：將導(dǎo)航電文注入將導(dǎo)航電文注入GPSGPS衛(wèi)星。衛(wèi)星。n 地點(diǎn)：地點(diǎn)：阿松森群島（大西阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦（印度洋）和卡瓦加蘭

6、（太平洋）加蘭（太平洋）3 3、 GPSGPS的用戶部分的用戶部分u 組成組成 用戶用戶 接收設(shè)備接收設(shè)備u 接收設(shè)備接收設(shè)備 GPS信號接收機(jī)信號接收機(jī) 其它儀器設(shè)備其它儀器設(shè)備GPSGPS信號接收機(jī)信號接收機(jī)u組成組成 天線單元天線單元 接收天線接收天線 前置放大器前置放大器 接收單元接收單元 信號通道信號通道 存儲器存儲器 微處理器微處理器 輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備 電源電源接收天線接收天線接收機(jī)接收機(jī)u 分類分類 根據(jù)用途：導(dǎo)航型接收機(jī)、測量型接收機(jī)、授時根據(jù)用途：導(dǎo)航型接收機(jī)、測量型接收機(jī)、授時接收機(jī)接收機(jī) 接收頻率：單頻率接收機(jī)、雙頻接收機(jī)接收頻率：單頻率接收機(jī)、雙頻接收機(jī)GPSG

7、PS信號接收機(jī)信號接收機(jī)天線單元天線單元u 類型：類型： 單極天線單極天線 微帶天線微帶天線 錐形（螺旋）天線錐形（螺旋）天線 背腔平面盤旋天線背腔平面盤旋天線u 天線特性天線特性 平均相位中心與幾平均相位中心與幾何中心何中心 天線高天線高 標(biāo)志至標(biāo)志至平均相位中心所在平均相位中心所在平面的垂直距離平面的垂直距離單極天線單極天線微帶天線微帶天線四絲螺旋天線四絲螺旋天線空間螺旋天線空間螺旋天線背腔平面盤旋天線背腔平面盤旋天線 sincos rYYrXX平平均均相相位位中中心心幾幾何何中中心心平平均均相相位位中中心心幾幾何何中中心心L2的的平均相位中心平均相位中心 1 2L1的平均相位中心的平均相

8、位中心r1r2HHHHhHRhHHH 22RGPSGPS信號接收機(jī)廠商信號接收機(jī)廠商Trimble5700接收機(jī)主要部件接收機(jī)主要部件天線天線主機(jī)主機(jī)手簿手簿前面板前面板頂面板頂面板底面板底面板后面板后面板主機(jī)組成主機(jī)組成按鈕按鈕指示等指示等閃存卡閃存卡/USB門扣門扣數(shù)據(jù)按鈕數(shù)據(jù)按鈕電源按鈕電源按鈕記錄記錄/記憶記憶LED衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星跟蹤LED無線電臺無線電臺LED電池電池LED手簿、事件手簿、事件標(biāo)記或電腦標(biāo)記或電腦外接電源、電腦、外接電源、電腦、1PPS或事件或事件外接無線電、電外接無線電、電源、基準(zhǔn)站電臺源、基準(zhǔn)站電臺GPS天線天線無線電臺無線電臺內(nèi)置電池內(nèi)置電池內(nèi)置電池艙內(nèi)置電池艙閃

9、存閃存/USB門門USB端口端口閃存閃存卡卡南方南方S86按鈕：按鈕：重置按鈕重置按鈕F1按鈕按鈕F2按鈕按鈕電源按鈕電源按鈕指示燈：指示燈：TX 發(fā)射信號燈發(fā)射信號燈RX 接收信號燈接收信號燈BT 藍(lán)牙燈藍(lán)牙燈DATA 數(shù)據(jù)傳輸燈數(shù)據(jù)傳輸燈液晶顯示屏液晶顯示屏(4) 插卡處插卡處(5)通訊電纜接口，通訊電纜接口，5針孔針孔(6) 通訊通訊/USB接口，接口，7針孔針孔(7)充電器充電器/外接電源外接電源接口，接口，4針孔針孔2.2 GPS衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號由三部分組成衛(wèi)星發(fā)射的信號由三部分組成 載波載波 測距碼測距碼 導(dǎo)航電文導(dǎo)航電文1 1、載波、載波u類型類型 目

10、前目前L1 頻率：頻率：154 f0 = 1575.43MHz；波長；波長19.03cmL2 頻率：頻率：120 f0 = 1227.60MHz；波長；波長24.42cm 現(xiàn)代化后現(xiàn)代化后 增加增加L5 頻率：頻率：115 f0 = 1176.45MHz；波長；波長25.48cmL119.03cm24.42cmL2u作用作用搭載其它調(diào)制信號搭載其它調(diào)制信號測距測距測定多普勒頻移測定多普勒頻移u特點(diǎn)特點(diǎn) 所選擇的頻率有利于測定多普勒頻移所選擇的頻率有利于測定多普勒頻移 所選擇的頻率有利于減弱信號所受的電離所選擇的頻率有利于減弱信號所受的電離層折射影響層折射影響 選擇兩個頻率可以較好地消除信號的電

11、離選擇兩個頻率可以較好地消除信號的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號的頻層折射延遲（電離層折射延遲于信號的頻率有關(guān)）率有關(guān)）1 1、載波、載波2 2、測距碼、測距碼u作用作用 測距測距u性質(zhì)性質(zhì) 為偽隨機(jī)噪聲碼為偽隨機(jī)噪聲碼（PRN Pseudo Random Noise）（）（隨機(jī)、可準(zhǔn)確復(fù)制隨機(jī)、可準(zhǔn)確復(fù)制） 不同的碼（包括未對齊的同一組碼）間的不同的碼（包括未對齊的同一組碼）間的相關(guān)系數(shù)為相關(guān)系數(shù)為0或或1/n（n為碼元數(shù)）為碼元數(shù)） 對齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為對齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為10110R(t)t01012 2、測距碼、測距碼u類型類型 目前目前 C/A碼碼（Coarse

12、/Acquisition Code） 粗碼粗碼/ /捕獲碼；捕獲碼； P（Y）碼碼（Precise Code） 精碼；精碼； 現(xiàn)代化后現(xiàn)代化后 在在L2上調(diào)制上調(diào)制C/A碼碼 在在L1和和L2增加調(diào)制增加調(diào)制M碼碼C/A碼碼 碼率碼率 1.023MHz； 周期周期 1ms 1周期含碼元數(shù)周期含碼元數(shù) 1023 碼元寬度碼元寬度 293.05m 調(diào)制載波調(diào)制載波 L1P碼碼 碼率碼率 10.23MHz 周期周期 7天天 1周期含碼元數(shù)周期含碼元數(shù) 6187104000000 碼元寬度碼元寬度 29.30m 調(diào)制載波調(diào)制載波 L1、L2基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率10.23MHzL11575.42MHzC/A

13、 Code1.023MHzP-Code10.23MHzL21227.60MHzP-Code10.23MHz1015412050 BPS 衛(wèi)星電文衛(wèi)星電文3 3、衛(wèi)星導(dǎo)航電文、衛(wèi)星導(dǎo)航電文u作用作用：向用戶提供衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘參數(shù)：向用戶提供衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘參數(shù)、衛(wèi)星狀態(tài)信息及電離層改正等信息、衛(wèi)星狀態(tài)信息及電離層改正等信息u組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)1235430s123456789106s1幀含幀含5個子幀個子幀1子幀含子幀含10個字個字子幀子幀4、5含含25頁頁0.6s1字含字含30bit3 3、衛(wèi)星導(dǎo)航電文、衛(wèi)星導(dǎo)航電文u基本內(nèi)容基本內(nèi)容第第1子幀子幀第第2子幀子幀第第3子幀子幀第第4子幀

14、子幀第第5子幀子幀遙測字遙測字交接字交接字遙測字遙測字遙測字遙測字遙測字遙測字遙測字遙測字交接字交接字交接字交接字交接字交接字交接字交接字表示碼，時延改正，表示碼，時延改正，GPS周，數(shù)據(jù)齡期，星鐘改正周，數(shù)據(jù)齡期，星鐘改正星歷星歷星歷星歷（多幀（多幀) 信息（每信息（每25幀中，每幀中，每1幀的內(nèi)容都不同）幀的內(nèi)容都不同）（多幀（多幀 ) )歷書、健康狀況等（每歷書、健康狀況等（每1幀的內(nèi)容都不同）幀的內(nèi)容都不同）123451幀幀3 3、衛(wèi)星導(dǎo)航電文、衛(wèi)星導(dǎo)航電文u遙測字（遙測字（TLM Telemetry Word）每一子幀的第每一子幀的第1 1個字個字用作捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)用作捕獲導(dǎo)航電

15、文的前導(dǎo)u交接字（交接字（HOW Hand Over Word）每一子幀的第每一子幀的第2個字個字主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：Z計(jì)數(shù)，每子幀給一個計(jì)數(shù)，表示時間計(jì)數(shù)，每子幀給一個計(jì)數(shù)，表示時間3 3、衛(wèi)星導(dǎo)航電文、衛(wèi)星導(dǎo)航電文u第一數(shù)據(jù)塊第第一數(shù)據(jù)塊第1子幀的第子幀的第3-10個字個字WN GPS周周 （1-101-10位）位）L2所調(diào)制測距碼標(biāo)識符所調(diào)制測距碼標(biāo)識符 “ “10”表示表示C/A碼，碼，“01”表表示示P(Y)碼（碼（11-1211-12位）位）傳輸參數(shù)傳輸參數(shù) N 用戶距離誤差代表測距精度（用戶距離誤差代表測距精度（13-16位位）TGD 信號在衛(wèi)星內(nèi)部的時延信號在衛(wèi)星內(nèi)部的時延星鐘

16、數(shù)據(jù)齡期星鐘數(shù)據(jù)齡期AODC星鐘改正參數(shù)星鐘改正參數(shù)a0（鐘偏），（鐘偏），a1（鐘速），（鐘速），a2（鐘漂）（鐘漂）LtTOCAODC 2210)()(TOCtaTOCtaat123451幀幀3 3、衛(wèi)星導(dǎo)航電文、衛(wèi)星導(dǎo)航電文u第二數(shù)據(jù)塊第二數(shù)據(jù)塊 - - 廣播星歷廣播星歷( (星歷參數(shù)星歷參數(shù)),),第第2、3子幀子幀,AODE0i0 近地點(diǎn)近地點(diǎn)參考時刻參考時刻TOE衛(wèi)星軌道（衛(wèi)星軌道（ ）Ae,MxyzisicrsrcusucCCCCCCin, ,Ae,0i, ,0 0M,0M123451幀幀3 3、衛(wèi)星導(dǎo)航電文、衛(wèi)星導(dǎo)航電文u第三數(shù)據(jù)塊第三數(shù)據(jù)塊 - - 第第4、5子幀子幀其余其余

17、GPS衛(wèi)星的概略星歷及其工作狀態(tài)，也稱為歷書。衛(wèi)星的概略星歷及其工作狀態(tài)，也稱為歷書。作用：作用：擬定觀測計(jì)劃擬定觀測計(jì)劃有利于快速跟蹤、鎖定衛(wèi)星有利于快速跟蹤、鎖定衛(wèi)星123451幀幀4 4、衛(wèi)星信號的調(diào)制、衛(wèi)星信號的調(diào)制第一步：第一步：首先將導(dǎo)航電文調(diào)制在測距碼上首先將導(dǎo)航電文調(diào)制在測距碼上第二步：第二步：然后將組合碼調(diào)制到載波上然后將組合碼調(diào)制到載波上第一步：第一步：將導(dǎo)航電文調(diào)制在測距碼上將導(dǎo)航電文調(diào)制在測距碼上由于導(dǎo)航電文和測距碼都是二進(jìn)制，調(diào)制時采用模二和的辦法。由于導(dǎo)航電文和測距碼都是二進(jìn)制，調(diào)制時采用模二和的辦法。模二和的運(yùn)算規(guī)則：模二和的運(yùn)算規(guī)則：000110101011 如

18、果用如果用1表示二進(jìn)制的表示二進(jìn)制的0，用，用-1表示二進(jìn)制的表示二進(jìn)制的1，則，則:111111111111 導(dǎo)航電文調(diào)制到測距碼上導(dǎo)航電文調(diào)制到測距碼上載波調(diào)制的一般方法：載波調(diào)制的一般方法：如果如果調(diào)制前調(diào)制前載波為載波為調(diào)幅調(diào)幅：振幅：振幅 A 隨調(diào)制信號的變化而變化隨調(diào)制信號的變化而變化調(diào)頻調(diào)頻：載波頻率：載波頻率f 隨調(diào)制信號的變化而變化隨調(diào)制信號的變化而變化調(diào)相調(diào)相：相位：相位 隨調(diào)制信號的變化而變化隨調(diào)制信號的變化而變化)cos(0 tA)(0 t 第二步：第二步：將組合碼調(diào)制到載波上將組合碼調(diào)制到載波上調(diào)頻調(diào)頻 FM (Frequency Modulation)調(diào)幅調(diào)幅 AM

19、 (Amplitude Modulation)GPS衛(wèi)星信號采用二進(jìn)制調(diào)相法衛(wèi)星信號采用二進(jìn)制調(diào)相法010102.3 二體問題及衛(wèi)星無攝軌道參數(shù)二體問題及衛(wèi)星無攝軌道參數(shù) 研究兩個質(zhì)點(diǎn)在萬有引力作用下的相對運(yùn)研究兩個質(zhì)點(diǎn)在萬有引力作用下的相對運(yùn)動問題，在天體力學(xué)中稱為二體問題。動問題，在天體力學(xué)中稱為二體問題。 在攝動力的作用下，衛(wèi)星的運(yùn)動稱為在攝動力的作用下，衛(wèi)星的運(yùn)動稱為受攝受攝運(yùn)動運(yùn)動，相應(yīng)的衛(wèi)星軌道稱為，相應(yīng)的衛(wèi)星軌道稱為受攝軌道受攝軌道；而；而理想下的衛(wèi)星軌道，稱為理想下的衛(wèi)星軌道，稱為無攝軌道無攝軌道。2.2 二體問題及衛(wèi)星無攝軌道參數(shù)二體問題及衛(wèi)星無攝軌道參數(shù)除地球中心引力外，其

20、它的攝動力包括：除地球中心引力外，其它的攝動力包括： 地球非球性及質(zhì)量分布不均地球非球性及質(zhì)量分布不均 2km/3h2km/3h 太陽和月亮的引力太陽和月亮的引力 太陽輻射壓力太陽輻射壓力 大氣阻力大氣阻力 地球潮汐作用力地球潮汐作用力 磁力磁力1 1、二體問題下的衛(wèi)星運(yùn)動方程、二體問題下的衛(wèi)星運(yùn)動方程衛(wèi)星受地球引力衛(wèi)星受地球引力FS，地球受衛(wèi)星引力，地球受衛(wèi)星引力Fe，則：，則：rrrmMGFFSe 2根據(jù)牛頓第二定律，衛(wèi)星和地球的運(yùn)動方程為：根據(jù)牛頓第二定律，衛(wèi)星和地球的運(yùn)動方程為：rrrmMGdtrdMrrrmMGdtrdm 222222rrrmGdtrdrrrMGdtrd 222222

21、由此，衛(wèi)星相對地球的運(yùn)動方程：由此，衛(wèi)星相對地球的運(yùn)動方程：rrrmMGdtrd 222)(忽略衛(wèi)星的質(zhì)量，令忽略衛(wèi)星的質(zhì)量，令 則衛(wèi)星位置用其坐標(biāo)分則衛(wèi)星位置用其坐標(biāo)分量（量（x，y，z）表示為：）表示為： zrdtzdyrdtydxrdtxd322322322GM包含包含6個積分常數(shù)個積分常數(shù)( (衛(wèi)星軌道根數(shù)衛(wèi)星軌道根數(shù)) ) 2 2、衛(wèi)星無攝軌道參數(shù)、衛(wèi)星無攝軌道參數(shù) 開普勒第一定律（軌道定律開普勒第一定律（軌道定律) )：衛(wèi)星沿一個衛(wèi)星沿一個橢圓橢圓軌道軌道環(huán)繞地球運(yùn)行，而環(huán)繞地球運(yùn)行，而地球處于橢圓的一個焦點(diǎn)地球處于橢圓的一個焦點(diǎn)上上 ab近地點(diǎn)近地點(diǎn)Ma ：橢圓長半軸橢圓長半軸b

22、 ：橢圓短半軸，也可以用偏心率橢圓短半軸，也可以用偏心率e表示表示 : : 升交點(diǎn)赤經(jīng)升交點(diǎn)赤經(jīng) i ：軌道傾角：軌道傾角 ：近地點(diǎn)角距：近地點(diǎn)角距f : : 衛(wèi)星真近角點(diǎn)衛(wèi)星真近角點(diǎn)升交點(diǎn)升交點(diǎn)衛(wèi)星軌道衛(wèi)星軌道ifM近地點(diǎn)近地點(diǎn)春分點(diǎn)春分點(diǎn)zxy升交點(diǎn)升交點(diǎn)mfab近地點(diǎn)近地點(diǎn)Mmf升交點(diǎn)升交點(diǎn)a，b : 軌道橢圓形狀參數(shù)軌道橢圓形狀參數(shù) 、 : 軌道平面參數(shù)軌道平面參數(shù) : 軌道橢圓定向參數(shù)軌道橢圓定向參數(shù) f : 確定衛(wèi)星瞬時位置確定衛(wèi)星瞬時位置i升交點(diǎn)升交點(diǎn)衛(wèi)星軌道衛(wèi)星軌道ifM近地點(diǎn)近地點(diǎn)春分點(diǎn)春分點(diǎn)zxy3 3、真近點(diǎn)角的計(jì)算、真近點(diǎn)角的計(jì)算ab近地點(diǎn)近地點(diǎn)M0mf平近點(diǎn)角平近點(diǎn)角

23、M，假設(shè)衛(wèi)星運(yùn)動的平均角速度為，假設(shè)衛(wèi)星運(yùn)動的平均角速度為n，則：，則：M = n ( t - t0 )偏近點(diǎn)角偏近點(diǎn)角EEEeMEsin eEEeacf cossintan21m3aGMn 開普勒第三定律（開普勒方程）（開普勒方程）2.4 GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星位置的計(jì)算 根據(jù)根據(jù)廣播星歷廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算衛(wèi)星位置 根據(jù)根據(jù)精密星歷精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算衛(wèi)星位置XY1 1、根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算思路計(jì)算思路1 1）首先計(jì)算衛(wèi)星在軌道平）首先計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)面坐標(biāo)系下的坐標(biāo); ;2 2）然后將上述坐標(biāo)分別繞）然后將上述坐標(biāo)分別繞X軸旋轉(zhuǎn)軸

24、旋轉(zhuǎn)i角、繞角、繞Z軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) 角，求出衛(wèi)星在順時角，求出衛(wèi)星在順時天球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。天球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。3 3）將順時天球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到）將順時天球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到瞬時地球坐標(biāo)瞬時地球坐標(biāo)。iM春分點(diǎn)春分點(diǎn)升交點(diǎn)升交點(diǎn)xyzZ 0近地點(diǎn)近地點(diǎn)Mxyzf起始子起始子午面午面XYZ升交點(diǎn)升交點(diǎn) 春分點(diǎn)春分點(diǎn)計(jì)算過程計(jì)算過程1)1) 計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度（引力常數(shù)和長半軸）計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度（引力常數(shù)和長半軸） （攝動參數(shù)）（攝動參數(shù)）2) 計(jì)算計(jì)算t t 時刻衛(wèi)星的平近點(diǎn)角時刻衛(wèi)星的平近點(diǎn)角 （參考時刻平近點(diǎn)角）（參考時刻平近點(diǎn)角）3) 計(jì)算偏近點(diǎn)角計(jì)算偏近點(diǎn)角)(TOEtnMM 0EeME

25、sin nnnsmaaGMn 0231433010986004415384WGS/.)(坐標(biāo)系中為為地球引力常數(shù)，在4) 計(jì)算真近點(diǎn)角計(jì)算真近點(diǎn)角5) 計(jì)算升交距角（未經(jīng)改正的）計(jì)算升交距角（未經(jīng)改正的）6) 計(jì)算衛(wèi)星向徑（未經(jīng)改正的）計(jì)算衛(wèi)星向徑（未經(jīng)改正的） eEEearctgfcossin21fu )cos(Eear 17)計(jì)算攝動改正項(xiàng)計(jì)算攝動改正項(xiàng)8)進(jìn)行攝動改正進(jìn)行攝動改正9)計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置) sin() cos() sin() cos() sin() cos(uCuCuCuCuCuCisicirsrcrusucu222222 ioeruttiiirruu )(0uryurxsincos 10) 計(jì)算升交點(diǎn)經(jīng)度計(jì)算升交點(diǎn)經(jīng)度L11) 計(jì)算衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)etTOEtL )(0 iyLiyLxLiyLxyxiRLRZYXxZsincoscossinsincoscos)()(02 2、根據(jù)精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置根據(jù)精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置精密星歷精密星歷：按一定時間間隔給出衛(wèi)星在地球坐標(biāo)：按一定時間間隔給出衛(wèi)星在地球坐標(biāo) 系下的三維位置、三維速度和鐘差。系下的三維位置、三維速度和鐘差。IGS跟蹤站分布跟蹤站分布* 2007 10 13 0 0 0.00000000