測(cè)量第三章星歷

第三章衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)

及GPS衛(wèi)星星歷outline衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星星歷2第一節(jié)概述基本概念衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的研究歷史衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的研究方法3一、基本概念衛(wèi)星軌道——衛(wèi)星在空間運(yùn)行的軌跡軌道參數(shù)——描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)的參數(shù)衛(wèi)星星歷——描述有關(guān)衛(wèi)星運(yùn)行軌道的信息4研究衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的意義軌道機(jī)制決定著很多飛行器的基本設(shè)計(jì):電力(陰影?距離太陽(yáng)有多遠(yuǎn)?)姿態(tài)控制(擾動(dòng)環(huán)境)推進(jìn)系統(tǒng)(發(fā)射,軌道機(jī)動(dòng)–直接影響結(jié)構(gòu))輻射環(huán)境(電子設(shè)計(jì))所有相關(guān)軟件基本問題:任意時(shí)刻衛(wèi)星在什么地點(diǎn)?——軌道參數(shù)5軌道對(duì)定位的影響6二、研究衛(wèi)星基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的歷史古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，一切萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)都是基于圓形或球形的。此后，這種觀點(diǎn)持續(xù)了幾個(gè)世紀(jì)。第谷(1546-1601):著名的天文觀測(cè)者對(duì)天體進(jìn)行了精確，細(xì)致的觀測(cè)約翰尼斯.開普勒(1571-1630)利用第谷多年積累的觀測(cè)資料，仔細(xì)分析研究，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運(yùn)行提出行星運(yùn)動(dòng)三定律（即開普勒定律）7Kepler’sLaws開普勒第一定律——衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，而該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)與地球的質(zhì)心相重合。開普勒第二定律——衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時(shí)間內(nèi)所掃過(guò)的面積相等開普勒第三定律——衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期的平方與軌道橢圓長(zhǎng)半徑的立方之比為一常量，而該常量等于地球引力常數(shù)GM的倒數(shù)。8牛頓力學(xué)定律是天體力學(xué)的基礎(chǔ)艾薩克.牛頓(1643-1727)

的運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律給開普勒三定律提供了物理的解釋。萬(wàn)有引力定律也成為了天體力學(xué)的理論基礎(chǔ)。天體力學(xué)即應(yīng)用力學(xué)規(guī)律來(lái)研究天體的運(yùn)動(dòng)和形狀。9三、影響衛(wèi)星軌道的因素10研究流程研究衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)規(guī)律，描述衛(wèi)星軌道的基本特征確定衛(wèi)星受攝運(yùn)動(dòng)軌道的瞬時(shí)特征研究各種攝動(dòng)力的影響，對(duì)衛(wèi)星的無(wú)攝軌道修正11第二節(jié)衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的中心力：地球引力根據(jù)牛頓萬(wàn)有引力定律，計(jì)算引力加速度:G為引力常數(shù)；M為地球質(zhì)量；為衛(wèi)星質(zhì)量；r為衛(wèi)星的地心向徑。（3.2.2）12無(wú)攝運(yùn)動(dòng)——二體問題（3.2.3）衛(wèi)星的平面方程衛(wèi)星的軌道方程開普勒方程13衛(wèi)星軌道的描述近地點(diǎn)i衛(wèi)星yxz升交點(diǎn)春分點(diǎn)軌道赤道Ωsfs---為開普勒橢圓的長(zhǎng)半徑es

─軌道橢圓的偏心率Ω─升交點(diǎn)赤經(jīng)，即在地球赤道平面上升交點(diǎn)與春分點(diǎn)之間的地心夾角，它是衛(wèi)星由南向北運(yùn)行時(shí)，其軌道通過(guò)赤道面的交點(diǎn)i─軌道傾角，即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角s─近地點(diǎn)角距，即在軌道平面上升交點(diǎn)與近地點(diǎn)之間的地心角距fs

─衛(wèi)星的真近點(diǎn)角，即在軌道平面上衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距（3.2.1）14真近點(diǎn)角\偏近點(diǎn)角\平近點(diǎn)角p2715第三節(jié)衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的攝動(dòng)力地球的非中心引力太陽(yáng)的引力和月球的引力太陽(yáng)的直接與間接輻射壓力太陽(yáng)的阻力地球的潮汐作用磁力等16受攝運(yùn)動(dòng)的研究受攝加速度p29（3.3.2）17攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星的影響18描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的參數(shù)19第四節(jié)GPS衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷——描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息。星歷的分類：（1）預(yù)報(bào)星歷——廣播星歷（2）后處理星歷——精密星歷20一、星歷的內(nèi)容（17）21星歷的內(nèi)容（17）：星歷的基準(zhǔn)時(shí)間：半長(zhǎng)軸的平方根：偏心率：參考時(shí)刻的傾角：升交點(diǎn)赤經(jīng)：近地點(diǎn)角距：平近點(diǎn)角：軌道傾角變化率：星歷表數(shù)據(jù)量：升交點(diǎn)赤經(jīng)變化率：平均角速度的校正：緯度幅角余弦的校正：緯度幅角正弦的校正：軌道半徑余弦的校正：軌道半徑正弦的校正：傾角余弦的校正：傾角正弦的校正22二、廣播星歷/預(yù)報(bào)星歷包含在衛(wèi)星向地面發(fā)射的導(dǎo)航電文中；23三、后處理星歷后處理星歷——用跟蹤站的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算更準(zhǔn)確的星歷