第三章衛(wèi)星運(yùn)動基礎(chǔ)及GS衛(wèi)星星歷NEW

GPS測量原理及應(yīng)用

第三章衛(wèi)星運(yùn)動基礎(chǔ)及GPS衛(wèi)星星歷GPS衛(wèi)星的星歷是描述衛(wèi)星運(yùn)行及其軌道的參數(shù)，它的主要作用是利用GPS衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位時，計算衛(wèi)星在空間的瞬時位置。而研究GPS衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的瞬時位置，就是GPS衛(wèi)星的軌道運(yùn)動理論。1GPS衛(wèi)星軌道在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)星位置及狀態(tài)的參數(shù)，稱為衛(wèi)星軌道參數(shù)（軌道根數(shù)）。GPS衛(wèi)星作為空間位置已知的高空觀測目標(biāo)，是確定接收機(jī)位置（或觀測站坐標(biāo)）的依據(jù)。在絕對定位中，衛(wèi)星軌道誤差直接影響所求3.1概述GPS測量原理及應(yīng)用

用戶接收機(jī)位置的精度。在相對定位中，衛(wèi)星軌道誤差的影響會減弱，但基線較長，精度要求較高時（國家A，B級GPS控制網(wǎng)），GPS軌道精度的影響不可忽視。根據(jù)經(jīng)驗，其間關(guān)系可近似地表示為：分別表示:基線長度誤差；基線長度;衛(wèi)星軌道的誤差；觀測站至衛(wèi)星的距離。為滿足精密定位要求，必須以足夠的精度確定GPS衛(wèi)星軌道。

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2影響衛(wèi)星運(yùn)行軌道的因素GPS地球衛(wèi)星在空間繞地球運(yùn)行，除受地球引力作用外，還受到日、月和其它天體的引力影響，以及太陽光壓、大氣阻力和地球潮汐力等因素的影響。衛(wèi)星的實際軌道變得非常復(fù)雜，有不確定性，無法用簡單而精確的數(shù)學(xué)模型描述。各種作用力中，地球引力的影響最大，其他作用力的影響相對要小的多（其它作用的影響比之地球引力均小于10-5)。把地球看作勻質(zhì)橢球，勻質(zhì)球體的引力稱為中心力，決定

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衛(wèi)星運(yùn)動的基本規(guī)律和特征。非中心力也叫做攝動力，包括地球非球形對稱的作用力、日、月和其它天體的引力影響，以及太陽光壓、大氣阻力和地球潮汐力等。攝動力的作用使衛(wèi)星的運(yùn)動產(chǎn)生小的附加變化。中心力作用下的衛(wèi)星軌道稱為無攝軌道；攝動力的作用下衛(wèi)星的運(yùn)動稱受攝運(yùn)動，軌道稱為受攝軌道。由于攝動力影響?。悍治鲂l(wèi)星軌道兩步：一研究無攝軌道，描述衛(wèi)星軌道基本特征；再研究攝動力的影響，對無攝軌道加以修正。確定衛(wèi)星軌道的瞬時特征。

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3.作用在衛(wèi)星上的力作用在衛(wèi)星上的力衛(wèi)星軌道

軌道理論地球引力（1）：地球正球（質(zhì)點(diǎn)）的引力

人衛(wèi)正常軌道

人衛(wèi)正常軌道理論（二體問題）

攝動力地球引力（2）：形狀攝動力日、月引力大氣阻力光壓力其它作用力

軌道攝動

人衛(wèi)正常攝動理論

總和

人衛(wèi)真實軌道

人衛(wèi)軌道理論

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二體問題：研究兩個質(zhì)點(diǎn)在萬有引力作用下的運(yùn)動規(guī)律問題稱為二體問題。衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星在空間運(yùn)行的軌跡稱為衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星軌道參數(shù)：描述衛(wèi)星軌道狀態(tài)和位置的參數(shù)稱為軌道參數(shù)。無攝運(yùn)動：僅考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi)星運(yùn)動稱為無攝運(yùn)動。無攝軌道：無攝運(yùn)動的衛(wèi)星軌道稱為無攝軌道。4.與衛(wèi)星運(yùn)動有關(guān)的幾個概念

衛(wèi)星在預(yù)定的軌道上運(yùn)行，如果忽略攝動力的影響，地球可視為質(zhì)量全部集中于質(zhì)心的質(zhì)點(diǎn)，衛(wèi)星也可以看作是質(zhì)量集中的質(zhì)點(diǎn)。根據(jù)萬有引力定律，地球受衛(wèi)星的引力可表示為:

研究地球和衛(wèi)星相對運(yùn)動問題稱為二體問題,引力決定衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的基本規(guī)律.衛(wèi)星在上述地球引力場中的無攝運(yùn)動稱為開普勒運(yùn)動,其規(guī)律可用開普勒定律來描述。補(bǔ)充:開普勒定律GPS測量原理及應(yīng)用

第一定律（橢圓定律）：衛(wèi)星沿一個橢圓軌道環(huán)繞地球，而橢圓的一個焦點(diǎn)與地球質(zhì)心重合。

中心引力場中，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道面是一個通過地球質(zhì)心的平面，形狀和大小不變，衛(wèi)星離地球質(zhì)心最遠(yuǎn)的點(diǎn)為遠(yuǎn)地點(diǎn)，衛(wèi)星離地球質(zhì)心最近的點(diǎn)為近地點(diǎn)。在慣性空間的位置不變。衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運(yùn)動的軌道方程為：

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（地心距；長半徑；偏心率；真近點(diǎn)角）。開普勒第一定律（橢圓定律）描述衛(wèi)星軌道的基本形態(tài)及其與地心的關(guān)系.GPS測量原理及應(yīng)用

開普勒第二定律（面積定律）：衛(wèi)星的向徑（地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量）在相等時間內(nèi)掃過同等的面積。

開普勒第二定律內(nèi)容是衛(wèi)星在橢圓軌道上的運(yùn)行速度是不斷變化的，衛(wèi)星在近地點(diǎn)，速度最大。在遠(yuǎn)地點(diǎn)速度最小。GPS測量原理及應(yīng)用

開普勒第三定律（調(diào)和定律）：衛(wèi)星運(yùn)行周期的平方，與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量，該常量等于地球引力常數(shù)的倒數(shù)。開普勒第二定律內(nèi)容是衛(wèi)星軌道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。GPS測量原理及應(yīng)用

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英文名稱中文名稱符號意義Inclinationoforbitalplane軌道平面傾角i決定軌道平面的空間位置Rightascensionoftheascendingnode升交點(diǎn)赤經(jīng)ΩSemi-majoraxisoforbitalellipse軌道橢圓的長半徑a決定軌道橢圓的大小Nunerialeccentricityofellipse軌道橢圓的偏心率e決定軌道橢圓的形狀A(yù)rgumentofperigee近地點(diǎn)角距（幅角）ω決定近地點(diǎn)在軌道橢圓上的位置Meananomaly平近點(diǎn)角，真近點(diǎn)角M，V衛(wèi)星以平均角速度n0運(yùn)行的角度3.2衛(wèi)星的無攝運(yùn)動3.2.1衛(wèi)星運(yùn)動的軌道參數(shù)由開普勒定律可知，衛(wèi)星運(yùn)動的軌道，是通過地心平面上的一個橢圓，且橢圓的一個焦點(diǎn)與地心相重合。確定橢圓的形狀和大小至少需要兩個參數(shù)，即橢圓的長半徑及其偏心率(或橢圓的短半徑);為確定任意時刻衛(wèi)星在軌道上的位置，需要一個參數(shù)，一般取真近點(diǎn)角，即在軌道平面上，衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距，該參數(shù)為時間的函數(shù)，它確定了衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置。參數(shù)as，es，fs(V)唯一地確定了衛(wèi)星軌道的形狀、大小以及衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置。GPS測量原理及應(yīng)用

衛(wèi)星寨軌道勁平面嚷與地至球體刻的相去對位臣置和隸方向逢還無畫法確言定。章要確恒定衛(wèi)脖星軌橡道與味地球放體之因間的雜相互浴關(guān)系頭，亦沈可表筐達(dá)為誓確定泰開普鼓勒橢昨圓在芒天球鋸坐標(biāo)貼系中鍛的位厲置和碧方向轎。因塑為根挎據(jù)開垮普勒懇第一擔(dān)定律綢，軌裕道橢灰圓的右一個全焦點(diǎn)他與地去球的直質(zhì)心長相重姨合，聞所以賣為了狡確定顏該橢劑圓在溜上述海坐標(biāo)科系中叫的方撿向，語尚需逐三個下參數(shù)津。這吃三個憐參數(shù)約的選然擇并嫩不是善唯一急的。蔽其中脖一組童應(yīng)用泊廣泛鵝的參糊數(shù)，赤稱為料開普御勒軌修道參閥數(shù)，玻或稱埋開普帖勒軌早道根寶數(shù)。穴現(xiàn)將餃這組萄參數(shù)曠的慣撕用符味號及匆其定裁義，朵綜合愉介紹監(jiān)如下賺：——升交借點(diǎn)的董赤經(jīng)稅，即并在地種球赤腥道平披面上褲，升嶄交點(diǎn)籮與春分有點(diǎn)之慶間的棚地心鞏夾角(升交歐點(diǎn)，盒即當(dāng)掏衛(wèi)星霧由南橡向北錯運(yùn)行稼時軌躁道與剝地球勤赤道華面的腸一個距交點(diǎn))。i—霧—軌道賤面的副傾角獸，即堅衛(wèi)星怕軌道晉平面賊與地己球赤柱道面富之間但的夾郊角。上兩念個參既數(shù)，袖唯一疤地確擦定了適衛(wèi)星恭軌道害平面愈與地耕球體苗之間烏的相眠對定滿向，流稱之趙為軌京道平里面定香向參資數(shù)。s——近地慚點(diǎn)角誼距，繼即在致軌道輔平面亮上，肌升交呆點(diǎn)與置近地租點(diǎn)之閘間的伍地心泄夾角時，這摸一參萬數(shù)表疫達(dá)了政開普租勒橢但圓在楊軌道埋面上堂的定凝向，歡稱之叮為軌蒙道橢棄圓定勁向參讓數(shù)。在此螺，參唉數(shù)as、es、、i、s和fs(V侍)所構(gòu)午成的虜坐標(biāo)暗系統(tǒng)圾，通遺常稱香為軌梅道坐叔標(biāo)系參統(tǒng)。煎其中藏，參橫數(shù)as、es、、i、s的大注小，陰是由購衛(wèi)星禾的發(fā)鼻射條早件決否定,Fs為時超間的鋸函數(shù)吊。在該熟系統(tǒng)傍中，落當(dāng)6個軌葡道參輸數(shù)一劃經(jīng)確外定后工，衛(wèi)加星在竿任一抖瞬間筆相對云地球穿體的編空間昂位置荒及其織速度守，便銀可唯冶一地睜確定。GPS測量換原理蜂及應(yīng)呈用在圖3-帖1中所至示的熄二體到問題乞中，爆依據(jù)渡萬有日引力串定律型可知隆，(3鳴-1也)地球O作用舒于衛(wèi)蓋星S上的覆引力F為：式中芳：G—涼—萬有縣引力顆常數(shù)不，G=趟(6琴67添2±箭4.疼1)揮×1扮0-1紅4N·擋m2/k股g-2；M,剃m——地球聲和衛(wèi)桶星的慌質(zhì)量丸；r0——衛(wèi)星會的在倍軌位更置單盤位矢監(jiān)量。由牛翅頓第陣二定浮律可腎知，卻衛(wèi)星津與地請球的運(yùn)紋動方口程：3.膏2.盜2二體群問題屢的運(yùn)刻動方靈程(3臂-2腹)GPS測量此原理鄭及應(yīng)伍用設(shè)為衛(wèi)給星S相對場于O的加謝速度周，則傾：由于M遠(yuǎn)大填于m，通須常不蹤蝶考慮m的影勻響，佩則有莊：取地茅球引羨力常投數(shù)μ=鐘GM達(dá)=1，此缸時（3-碌4）式兵可寫捏成為陰：（3-輔-4）GPS測量滿原理己及應(yīng)掌用設(shè)以O(shè)為原蜻點(diǎn)的翠直角聯(lián)坐標(biāo)限系為O-印XY帥Z，S點(diǎn)的撲坐標(biāo)上為（X，Y，Z），所則衛(wèi)鮮星S的地鬼心向蜻徑r=（X，Y，Z），格加速度紛，代倚入（3-持4）得喘二體巖問題謀的運(yùn)故動方東程：左邊(3顯-6陰)方程籍解的凱一般欄形式問為：GPS測量檔原理耕及應(yīng)做用3.抱2.毒3二體街問題妙微分拘方程索的解1、衛(wèi)池星運(yùn)蝕動的倒軌道神平面捧方程直接鉤由微慕分方項程（3-動6）求真積分順，可賞得衛(wèi)差星運(yùn)急動的汁軌道平胳面方時程：式中炕，X,稱Y,篇Z是衛(wèi)于星在惠地心刊天球程坐標(biāo)召系中難的坐階標(biāo)，(3紅--秩9)GPS測量亮原理略及應(yīng)歸用2、衛(wèi)繼星運(yùn)量動的盼軌道鉛方程衛(wèi)星撲運(yùn)動滔的軌內(nèi)道方稿程為芳：由于痰，玻所以兼（3-妹10）式輛可以俯真近點(diǎn)角V表示起：另外戒由二局體運(yùn)屈動的學(xué)微分宮方程嘉可求宇出常補(bǔ)用的鋒表示衛(wèi)星既運(yùn)動老速度U的活盞力積吩分：3.俘2.往3二體訊問題傘微分振方程緒的解GPS測量烈原理婚及應(yīng)選用3、用距偏近垂點(diǎn)角E代替淡真近發(fā)點(diǎn)角V從表士示偏魔近點(diǎn)急角E與真決近點(diǎn)譜角V的關(guān)吹系的頸圖3-嗽2，不兄難證肚明:另外寫還可潤導(dǎo)出V和E的關(guān)煌系：3.悔2.汽3二體曉問題織微分宰方程弟的解GPS測量灶原理塵及應(yīng)列用3.簽2.臭3二體躍問題歲微分爸方程臨的解4、開重普勒拍方程設(shè)衛(wèi)蓄星的成運(yùn)動匆周期減為T，則雙衛(wèi)星宅平均授角速謠度為暗：由此榴得到諒開普翅勒第致三定導(dǎo)律的泥數(shù)學(xué)親表達(dá)獵式：建立發(fā)軌道僻坐標(biāo)在系：概坐標(biāo)訓(xùn)原點(diǎn)O在地校心，X軸指棄向橢維圓軌鑰道近舅地點(diǎn)A，Y軸為顆軌道蛛橢圓生的短般軸，Z軸為訂軌道凝橢圓柳的法區(qū)線方?jīng)_向。艇在此遵坐標(biāo)練系下價可以別得出緞著名當(dāng)?shù)拈_我普勒匪軌道漫方程等：作業(yè)1.什么憤是衛(wèi)血星無燈攝運(yùn)笑動和請受攝絹運(yùn)動.2畫圖按表示歪衛(wèi)星染的軌美道參岸數(shù)，場指出冷各個稿參數(shù)樣的意尖義，腸說明男各個潔參數(shù)皇的作工用。GPS測量雹原理著及應(yīng)壩用§3劑.3衛(wèi)星貢的受萄攝運(yùn)漲動概述對于縮慧衛(wèi)星六精密獎定位剪來說拴，在川只考贏慮地納球質(zhì)下心引盆力情沾況下小計算喇衛(wèi)星攝的運(yùn)貍動狀吳態(tài)（始即研古究二頃體問農(nóng)題）白是不版能滿裙足精靠度要化求的嚼。必崖須考燦慮地悉球引慢力場奶攝動鼠力、銅日月范攝動背力、唉大氣脅阻力從、光星壓攝口動力毯、潮懷汐攝應(yīng)動力秧對衛(wèi)海星運(yùn)叔動狀權(quán)態(tài)的即影響溫?？既蹜]了菜攝動約力作辯用的廚衛(wèi)星束運(yùn)動捆稱為違衛(wèi)星架的受輔攝運(yùn)擠動。GPS測量諸原理定及應(yīng)詢用§3勺.3衛(wèi)星季的受肢攝運(yùn)稱動概述討論疾二體冤問題別時，體六個腫軌道其參數(shù)筐均為藥常數(shù)敘。其鎮(zhèn)中衛(wèi)只星過挎近地醫(yī)點(diǎn)的答時刻τ也可殘用平貨近點(diǎn)你角M0代替球。在次考慮教了攝援動力龍的作測用后般，衛(wèi)協(xié)星的生受攝呢運(yùn)動攔的軌曬道參用數(shù)不供再保赤持為失常數(shù)違，而營是隨懲時間粱變化游的軌亮道參葬數(shù)。米衛(wèi)星漆在地艘球質(zhì)抹心引達(dá)力和真各種煙攝動拴力總立的影健響下瓦的軌棚道參陣數(shù)稱挽為瞬戴時軌鵲道參找數(shù)。爐衛(wèi)星辰運(yùn)動汁的真凡實軌倡道稱蟲為衛(wèi)版星的著攝動讓軌道離或瞬牢時軌坦道。閑瞬時學(xué)軌道扮不是仿橢圓鄭，軌泉道平渣面在議空間扮的方矩向也墾不是毒固定榜不變把的。GPS測量菠原理警及應(yīng)刻用§3另.3衛(wèi)星道的受傷攝運(yùn)依動概述研究猛衛(wèi)星釀的受子攝運(yùn)議動與蜓研究底二體巨問題陡的方跑法相陣類似齡，首惰先按真衛(wèi)星破受到州的各之種作翼用力持的物預(yù)理特鑰性導(dǎo)疊出其名數(shù)學(xué)蝕表達(dá)院式，違然后搖建立僚受攝妥運(yùn)動謠的微場分方階程，祝最后昂解算芳微分挖方程綱而得買出衛(wèi)吉星運(yùn)療動的假方程鄰。GPS測量角原理杰及應(yīng)涂用§3薄.3衛(wèi)星言的受衡攝運(yùn)狼動3.麥3.牲1各種母作用灘力的佩特性諸及其討影響1、地緒球引抄力地球若引力艷場對莊衛(wèi)星舒的引駱力包妖括地貨球質(zhì)暖心引師力和租地球僻引力鮮場攝濟(jì)動力鋪（由徐于地敘球形板狀不端規(guī)則堅及其要質(zhì)量勁不均設(shè)勻而企引起營）兩見部分爭。地次球引傾力是探一種浩保守終力，黨可以塑建立史一個攪位函僚數(shù)來表伴示地混球外百部空謝間一誓個質(zhì)返點(diǎn)所肝受的濃作用癥力。洞其位率函數(shù)練的一葡般形春式為歷：GPS測量攻原理推及應(yīng)征用§3丟.3衛(wèi)星露的受隆攝運(yùn)泳動3.拜3.革1各種膠作用混力的鞋特性鐮及其西影響1、地雜球引姨力式中曉，r為質(zhì)尾點(diǎn)地樣心矢孔徑的緣瑞模，撤為質(zhì)譜點(diǎn)的醉球面泄坐標(biāo)孤。式犁右邊于第一過部分GM蜜/喇r為地蒼球形深狀規(guī)仆則和薯密度瓣均勻稠所產(chǎn)像生的敲正常著引力悟位，舒衛(wèi)星訊在它點(diǎn)的作哭用下尼做二范體運(yùn)豆動，艦其軌饑道為正常萍軌道。第決二部挎分的R為攝掩動位脈函數(shù)店。由呢于地隊球形逆狀很弱不規(guī)良則，凳其內(nèi)侮部質(zhì)框量的扣分布虎也不煤均勻籍，攝中動位山函數(shù)R不能害用一嚷個簡致單的兵封閉膨公式狂表示逃，可園用無老窮級作數(shù)（泰球函蟲數(shù)展呀開式顆）表供示。R是衛(wèi)家星位兔置的冤函數(shù)槐，它喝使衛(wèi)礙星運(yùn)紐奉動的責(zé)軌道獸參數(shù)弱隨時貨間而籃變化杠。略笛去10-6及更聚小量車級的捆地球置引力招場攝云動力翠的位臂函數(shù)周可寫跑為：GPS測量在原理寺及應(yīng)鬧用§3擴(kuò).3衛(wèi)星希的受女?dāng)z運(yùn)摟動3.殊3.叢1各種勿作用輔力的糊特性余及其召影響1、地江球引嘉力式中升，從是地彩球引展力場算位函洗數(shù)的魯二階邀帶諧哄系數(shù)蓬。考削慮到裝則熊有：（3-濁22）式靜的代為已戲知的盒引力難場常療量，紗它為10-3量級爸（天個體力來學(xué)中現(xiàn)常稱揮為一參階小身量）林，軌道英參數(shù)槽和釣衛(wèi)星度的矢曉徑r的模叮及真貨近點(diǎn)蟲角V。r和V可以銷進(jìn)一展步化嬸為軌境道參豪數(shù)a,水e,其M和時都間t的函認(rèn)數(shù)。GPS測量滴原理揪及應(yīng)挨用§3明.3衛(wèi)星庫的受晨攝運(yùn)棄動3.贊3.悲1各種枝作用閑力的涌特性榆及其組影響2.日、序月引卡力衛(wèi)星壞和地打球同睛時受輕到日續(xù)、月洋的引陷力。株日、貸月引有力造巨成衛(wèi)密星相渾對于斷地球鑼的攝稼動力蜘可表裹示為軌：式中悼，Ms,Mm分別朋表示漂太陽捎與月仰球的信質(zhì)量孤，rs,rm與r分別業(yè)表示癥太陽毛、月覺球和冶衛(wèi)星糧的位沃置矢脾量。日、喬月引麗力的業(yè)量級航約為5×吧10-6m/薯s2，在甩五天雅弧段糟對衛(wèi)叔星位生置的散影響射可達(dá)1～3㎞。這汽意味蒼著需銹要以10-4～10-5的相胞對精鈴度確辣定這表些引而力，鼓即精喊確至10-1振0m/陷s2。對蟲于太河陽、盤月亮陣位置蛇的計宴算應(yīng)配按這乘一相醉對精童度要赤求。GPS測量秒原理責(zé)及應(yīng)打用§3叨.3衛(wèi)星剖的受拐攝運(yùn)欺動3.稼3.混1各種恒作用郵力的種特性疑及其語影響3.太陽莊輻射滅壓力衛(wèi)星班在運(yùn)慶動中遠(yuǎn)受到缸的太播陽光醋輻射香的壓榨力為肝：式中翠，K為衛(wèi)考星表容面反小射系兔數(shù)；斤為光攏壓強(qiáng)潤度，模在距果太陽趙為地娘球軌門道半嬸徑處竿太陽錯光壓并強(qiáng)度派通常漂取為4.宇56攻05俊×1埋0-6N/霉m2；S為垂秩直于寬太陽鍵光線雞的衛(wèi)廳星截醉面積特；為太勵陽在螞坐標(biāo)揭系中拘的位置申單位校矢量。對于GP禿S衛(wèi)星值五天歲弧段塌，太祝陽輻傻射壓陶力可白使衛(wèi)蹤蝶星位潑置的爺偏差悟達(dá)到1㎞。當(dāng)隸衛(wèi)星掘運(yùn)行倚至地口影區(qū)適域內(nèi)船，由比于地表球的酸遮擋眾，衛(wèi)枕星不呈受太周陽輻頁射壓登力的格影響唐。GPS測量挽原理放及應(yīng)良用§3系.3衛(wèi)星限的受棚攝運(yùn)撈動3.艦3.褲1各種暢作用帽力的亭特性屬及其末影響4.地球徹潮汐態(tài)作用犬力日月醒引力齒作用洽于地競球，蜜使之爬產(chǎn)生崖形變句（固段體潮航）或就質(zhì)量悟移動標(biāo)（海勻潮）流，從搶而引讓起地敘球質(zhì)軍量分晉布的袋變化繡，這執(zhí)一變畏化將漠引起簽地球秩引力監(jiān)的變紫化。玩可以習(xí)將這沸一變憂化視愧為在桶不變目的地甲球引鉆力中暢附加撐一個姥小的吩攝動澆力——潮汐撒作用叔力。層在五塔天的宣弧段別中潮忌汐作省用力命對GP澇S衛(wèi)星戀位置登的影予響可哥達(dá)1m。GPS測量圍原理阻及應(yīng)肝用§3男.3衛(wèi)星翁的受乒攝運(yùn)邀動3.手3.蝴1各種憑作用租力的射特性它及其猴影響5.大氣穿阻力大氣催阻力線對低連軌道肺的衛(wèi)秀星較飲大。義但在GP絕S衛(wèi)星應(yīng)的高鍋度上有（20左18訂0㎞），揪大氣授阻力抱已微傾不足莫道，進(jìn)可不折考慮兩。綜上屢所述吵，在吹人造止地球塔衛(wèi)星爭所受管的攝原動力鬧中，躲地球顧引力峽場攝蝕動力選最大廊，約近為10-3量級蠻，其舒他攝錫動力半大多捕小于客或接義近于鳳是10-6量級網(wǎng)。這哨些攝暑動力胳引起樂衛(wèi)星粘位置脾的變斜化，蠶引起午軌道什參數(shù)琴的變旨化。龜例如種，考刺慮地今球引付力場擔(dān)攝動拍力中J2項的束影響表，使欄軌道繞參數(shù)Ω不斷仗減小展，即麗軌道霸平面躲不斷飄西退舊，這掙種現(xiàn)盈象稱貴為軌陽道面風(fēng)的進(jìn)葡動。鞭進(jìn)動老速度肢主要紛取決雅于軌蝴道傾前角i和軌宗道長顧半徑a。對最于20卡18知0㎞高度銹，傾井角約昆為55°的GP芳S衛(wèi)星翼來說碰，其彩進(jìn)動鈴速度言約為0.菠03美9°羞/d。軌祝道參勤數(shù)的筍變化掙使得退近地扭點(diǎn)在仍軌道懸面內(nèi)零不斷罩旋轉(zhuǎn)止，或璃者說奔軌道贊橢圓局以其豆不變胞的形辰狀在測軌道賤面內(nèi)賣旋轉(zhuǎn)共。通過塵解算格衛(wèi)星錄受攝聽運(yùn)動喊的微晉分方則程，鎖可以嫂得到唱衛(wèi)星喂軌道診參數(shù)虎的變魄化規(guī)蹲律。GPS測量晝原理好及應(yīng)搞用§3武.3衛(wèi)星紹的受粥攝運(yùn)蠶動3.顧3.活2衛(wèi)星北受攝里運(yùn)動醋方程1.用直穴角坐挑標(biāo)表蹦示的俯受攝變運(yùn)動哪方程在直辦角坐劑標(biāo)系鳴中，汪衛(wèi)星芒的受善攝運(yùn)肝動方頓程形捧式簡世潔。螞設(shè)作嫌用于蔑衛(wèi)星選上的貍攝動吧力位莖函數(shù)女為R，則喘受攝品運(yùn)動由方程攪的分?jǐn)[量形曠式可勿寫為甲：GPS測量灰原理箭及應(yīng)頃用§3乒.3衛(wèi)星沖的受借攝運(yùn)驚動3.屠3.活2衛(wèi)星褲受攝這運(yùn)動慰方程1.用直蘇角坐她標(biāo)表丸示的葉受攝制運(yùn)動立方程式中啄，-(探/r3)x堵,謠-(冷/握r3)y遞,惠-道(概/r3)z分別勞為衛(wèi)失星在粥地球呈質(zhì)心會引力貌作用筒下產(chǎn)徹生的塔加速重度沿碧三個滑坐標(biāo)按軸的梅分量抄。這言種形省式的龍微分爪方程詳不適相合用令分析據(jù)的方防法求躬解，仙但可冷以用迎數(shù)值奔方法康求解肅。在涉求解陣的過祖程中輩不涉紅及衛(wèi)擇星的因軌道線參數(shù)蠻。難衫以得閑到關(guān)宴于衛(wèi)僑星的紐奉運(yùn)動農(nóng)軌道吧及其搞變化質(zhì)規(guī)律黎。而雞以軌惠道參續(xù)數(shù)表鞋示的經(jīng)受攝奪運(yùn)動刻方程燒則既傾可以舊用于遞數(shù)值室解法需也可互用于平分析何解法效。GPS測量啦原理優(yōu)及應(yīng)添用§3樂.3衛(wèi)星失的受解攝運(yùn)鞭動3.沾3.戶2衛(wèi)星酬受攝璃運(yùn)動請方程2.用軌扁道參障數(shù)表紋示的宇受攝倚運(yùn)動洪方程拉格醫(yī)朗日饒用參篇數(shù)變憐易法費(fèi)解（3-眠25）式頂，得樓到以前二體遷問題發(fā)軌道擾參數(shù)預(yù)為變純量的膊受攝貿(mào)運(yùn)動益方程少：GPS測量耗原理別及應(yīng)輔用§3偉.3衛(wèi)星荷的受擊攝運(yùn)宋動3.爬3.裕2衛(wèi)星喇受攝商運(yùn)動左方程2.用軌于道參稠數(shù)表斃示的興受攝糟運(yùn)動唯方程拉格缸朗日朽行星僚運(yùn)動攀方程庭說明痛受攝蕉運(yùn)動朽與二質(zhì)體問濱題不獨(dú)同，較這時僑的軌檔道參摧數(shù)已尖不是鋸常數(shù)馳，其魔隨時下間的吩變化鞠率取讀決于糠等式閉右邊曉的函窩數(shù)（束包括蛾軌道峰參數(shù)錦和攝偏動函窩數(shù)對崗軌道獄參數(shù)隨的偏被導(dǎo)數(shù)那）。是應(yīng)用錫拉格泡朗日艙行星茫運(yùn)動劃方程刪解衛(wèi)音星受陵攝運(yùn)揚(yáng)動可淘按下肯述步設(shè)驟進(jìn)疾行：①導(dǎo)出呼（3-漁26）式泡右端楊攝動腹函數(shù)R的具給體表爹達(dá)式耐，將R改化龜為衛(wèi)母星軌首道參螺數(shù)的伶函數(shù)筆以便哨求導(dǎo)范。②解受笛攝運(yùn)筍動方籍程，榆得到擁指定酸時刻湖的瞬疤時軌遵道參撕數(shù)。木一般存給定顧的初輸始條殿件是判對應(yīng)憂歷元糾時刻t0的軌得道參第數(shù)（t0）。如果臣給定雞的初紀(jì)始條灘件是柿歷元揭時刻究的運(yùn)旁動狀態(tài)態(tài)，r（t0）、dr食/d昆t，也可落以按滅二體豪問題縮慧改化優(yōu)為（t0）GPS測量家原理瓜及應(yīng)文用§3看.3衛(wèi)星襲的受截攝運(yùn)丟動3.蕉3.候2衛(wèi)星揭受攝騰運(yùn)動厭方程2.用軌貴道參墳數(shù)表裕示的傾受攝分運(yùn)動促方程③計算認(rèn)對應(yīng)聚時刻調(diào)的衛(wèi)蔑星位棕置r(疼t)及速任度dr挺/d塞t。依躍瞬時穩(wěn)軌道麥參數(shù)（t）按二倆體問賊題的收公式混計算部衛(wèi)星她在t時刻喜的位裳置與詠速度陵。以上簡過程你稱為勻分析館解。棋在分蹦析法巴中，董通常牌使用受級數(shù)掘解法杯，即澇將含猛有軌帶道參甜數(shù)予的渴函數(shù)飯按肢的額近似員值展張開為鉆級數(shù)牌而后引逐步貓迭代刑的方符法求夏得一井定精末度的腿解。但是卡，如圣果攝侍動力絹的性李質(zhì)為泛非保渣守力聾時，衰例如筆太陽若輻射偉壓力笛、大欲氣阻抵力因赤不存屑在位確函數(shù)位，顯誰然不帖能使曾用拉殿格朗捕日行妖星運(yùn)早動方蜻程解芝衛(wèi)星吐受攝咬運(yùn)動倒。此褲時，耕可將乎攝動寸力所差產(chǎn)生栗的加斑速度域分解垮為互姓相垂旱直的妹三個秤分量S,原T,占W。S為沿返衛(wèi)星津矢徑方向慨的分將量，T為在津軌道夏平面修上垂茶直于揭矢徑蜻方向單并指音向衛(wèi)鼓星運(yùn)愿動的將分量蘿，W為沿隊軌道味平面夠法線釘并按S,標(biāo)T,個W組成粉右手炭坐標(biāo)渾系取錢向的投分量合。這足樣，飲便可撈導(dǎo)出牛頓另受攝演運(yùn)動吹方程：GPS測量資原理螞及應(yīng)教用§3怕.3衛(wèi)星箭的受灣攝運(yùn)怖動3.生3.廊2衛(wèi)星輝受攝待運(yùn)動險方程2.用軌激道參進(jìn)數(shù)表物示的膀受攝爺運(yùn)動墊方程GPS測量樣原理列及應(yīng)倦用§3諷.3衛(wèi)星塘的受退攝運(yùn)循動3.控3.運(yùn)2衛(wèi)星慨受攝葛運(yùn)動的方程2.用軌格道參閣數(shù)表仍示的樹受攝必運(yùn)動蓄方程不論遍攝動買力的妄性質(zhì)閥如何典，都騎可以候使用攪牛頓姐受攝司運(yùn)動港方程蹦解衛(wèi)嚷星的百受攝揀運(yùn)動鹿。其模解算蜂過程晉與拉剝格朗打日行踏星運(yùn)蒜動方籍程相選似。悉只是街在導(dǎo)申出方唇程右慮端函逼數(shù)時訴不需聽要攝去動函剪數(shù)對拍軌道蓄參數(shù)旗的偏慚導(dǎo)數(shù)鳥，而楊是代妖之以鋒攝動章力的真三個戴加速下度分薄量S,龍T,真W。GPS測量版原理希及應(yīng)煩用§3段.3衛(wèi)星旋的受陣攝運(yùn)蔑動3.輝3.淋2衛(wèi)星位受攝雀運(yùn)動磁方程2.用軌凳道參否數(shù)表四示的乓受攝四運(yùn)動友方程通過剃研究纏衛(wèi)星項運(yùn)動慘的二表體問楚題可中知，搭如果起已知蒙衛(wèi)星五運(yùn)動筍的軌綠道參速數(shù)，攜可以販計算妹出衛(wèi)肯星的樣狀態(tài)俱，即浙衛(wèi)星迫的位援置和撤速度遣。二睡體問悄題中哭，軌考道參味數(shù)是恢不變胳的常浩數(shù)。盛由于賀衛(wèi)星扛在運(yùn)那動中紙受到軍各種堤攝動雷力作接用的疑影響吩，其范軌道背參數(shù)柜隨時妙間而欺變化日。若礦已知心某一井初始筐時刻賭的軌舌道參成數(shù)，矩通過睬分析挺解算約含有織軌道粉參數(shù)赤的受抱攝運(yùn)夜動方篇程，末可以切求得章軌道朵參數(shù)對的變件率，傲從而悼求得僻任一掙時刻養(yǎng)的軌值道參潑數(shù)。恢這樣具，利猾用二失體問廣題的咱運(yùn)動氧方程愉就可糧以求炊得任激一時常刻的封衛(wèi)星婆位置珠和速封度。GPS測量冒原理繩及應(yīng)俗用§3原.3衛(wèi)星眾的受猜攝運(yùn)蚊動3.械3.疲2衛(wèi)星繩受攝匪運(yùn)動勇方程2.用軌凝道參裁數(shù)表浸示的批受攝五運(yùn)動境方程GP掏S衛(wèi)星預(yù)定位管中，裙需要?dú)v知道GP籃S衛(wèi)星撤的位仍置。纖通過潮衛(wèi)星晴的導(dǎo)枯航電冬文將畫已知蹤蝶的某笑一初承始?xì)v藝元的長軌道耗參數(shù)光及其梢變率委發(fā)給鼻用戶毅（接簽收機(jī)位），號即可葉計算徹出任遞一時顫刻的去衛(wèi)星夾位置苦。另棄外，險通過辟在已位知的班地面紫站對GP牌S衛(wèi)星阿進(jìn)行誰觀測鏡，求跪得衛(wèi)予星在設(shè)某一爽時刻鍬的位展置，棚可以盈反求駝出衛(wèi)繡星的物軌道奏參數(shù)味，從儀而對坊衛(wèi)星捐的軌嘗道進(jìn)景行改披進(jìn)，勒實現(xiàn)智精密磨定軌騾，用貿(mào)于GP臺S精密排定位硬。GPS測量觀原理智及應(yīng)肺用GPS測量抓原理沉及應(yīng)夢用3.剃4軌G慘PS衛(wèi)星環(huán)星歷衛(wèi)星乘星歷譽(yù)：是描跨述衛(wèi)獄星運(yùn)蟻動軌橋道的幫信息耐。也跡可以傳說衛(wèi)飾星星去歷就蕩是一服組對稅應(yīng)某乓一時墨刻的指軌道濫根數(shù)籃及其摘變率魔。GP協(xié)S衛(wèi)星時星歷湖分為預(yù)報福星歷和后處隙理星抽歷。預(yù)報裁星歷靈：又叫要廣播寸星歷吊。通飼常包餅括相時對某弦一參偵考?xì)v茫元的黃開普決勒軌庭道根秋數(shù)和嬸必要鴨的軌膠道攝柜動改辯正項外參數(shù)待。后處列理星極歷：是一月些國吊家某朵些部延門，巴根據(jù)鞏各自浮建立至的衛(wèi)并星跟完蹤站距所獲歐得對GP毒S衛(wèi)星峰的精愛密觀齡測資伏料，鍵應(yīng)用乘與確演定廣私播星陷歷相役似的策方法閘而計卷算的穗衛(wèi)星窄星歷聞。參考律星歷砌：相應(yīng)鴨參考層歷元樣的衛(wèi)由星開子普勒捏軌道嗓參數(shù)成也叫多參考絹星歷拉。GP妻S衛(wèi)星膏星歷儀傳送糖方式去：（1）C/饑A碼星欣歷，卡其中高星歷虧精度寬為數(shù)剃十米邁。（2）P碼星轎歷，旺精度輪提高么到5m左右泄。GP嶄S衛(wèi)星塊廣播揪星歷猶預(yù)報陣參數(shù)杏及其控定義網(wǎng)如下開：（參疾見SN行R/匹80形00用戶榮手冊謠）to寫e—腰—星歷遣表參努考?xì)v背元（澆秒）墊，星餓期日鼓子夜懂零時顧起算限的星防歷參鞠考時下刻。澆取值腸范圍禽：0~壯60炎48霜00交s。IO棋DE（AO徑DE）——星歷澡表數(shù)虎據(jù)量惑（N），侍數(shù)據(jù)拔齡期阿，即訊用于聯(lián)推算素星歷吧的監(jiān)四測站塞觀測蜂數(shù)據(jù)聲的最膛后觀搖測時冷刻tL到to廉e的時欠間間極隔，AO搜DE粒=粘to側(cè)e-tL。M0姜——按參遭考?xì)v陷元to化e計算瓦的平占均點(diǎn)士角（徹弧度倡），△N—醒—由精頁密星孫歷計勺算得櫻到的寧衛(wèi)星昨平均祥角速醉度與陽按給圾定參療數(shù)計好算所爛得的沸平均番角速倉度之貫差（翁弧度管），e—革—軌道紐奉偏心胖率，——軌道衡長半傷徑的悄平均銀根（m），Ω0閘——按參似考?xì)v疲元to妨e計算躁的升剛交點(diǎn)昂赤經(jīng)援（弧夸度）旨，i0姥——按參高考?xì)v掀元to悼e計算毛的軌找道傾敵角（雞弧度惕），ω—仿—近地鏈點(diǎn)角隊距（渴弧度蟲）。3.懶4呀G隙PS衛(wèi)星艘星歷GPS測量霧原理聰及應(yīng)電用——近交睡點(diǎn)赤飛徑變例化率怪（弧虧度/秒）Cu傻c——緯度栗幅角坊的余敞弦調(diào)梁和項授改正鋒的振球幅（乳弧度辱），Cu藝s——緯度咳幅角依正弦園調(diào)和摸項改納正的夸振幅排（弧股度）漫，Cr斥c——軌道降半徑合的余呀弦調(diào)皇和項認(rèn)改正劉的振繪幅（先米）烏，Cr筐s——軌道摟半徑爐的正溜弦調(diào)健和項征改正抓的振樹幅（值米）內(nèi)，Ci從c——軌道凝傾角閃的余棋弦調(diào)初和項鴿改正域的振趟幅（療弧度座），Ci使s——軌道銷傾角舉的正剝弦調(diào)搞和項銀改正件的振兩幅（這弧度價），GP停D—殖—周數(shù)敢（周賴），雪星期慎數(shù)Tg扯d——載波L1、L2的電漫離層摘時延華遲差推（秒衫）。3.費(fèi)4居G行PS衛(wèi)星服星歷GPS測量摟原理哲及應(yīng)匪用3.差4齒G赴PS衛(wèi)星添星歷IO偷DC塘——星鐘咱的數(shù)負(fù)據(jù)量眾（N），ɑ0臟——衛(wèi)星核鐘差環(huán)（秒譽(yù)）——時間睡偏差膠，ɑ1董——衛(wèi)星熱鐘速棵（秒/秒）——頻率筑偏差逝系數(shù)組，ɑ2坐——衛(wèi)星寺鐘速突變率碌（秒/秒2）——漂移澤系數(shù)土，衛(wèi)星宜精度——（N），衛(wèi)星陸健康——（N）。其中△n中包倡括軌壇道參菠數(shù)ω的長噴期攝局動。△n中主鳳要是煌二階顛帶諧榴項引任起的ω的長泄期漂壓移，腐包括祝了日煩、月遵引力達(dá)攝動紐奉和太木陽光被壓攝贈動。前在Ω中主蔬要是磁二階德帶諧妹項引鄰起Ω的長蓬期漂慚移，固也包優(yōu)括了備極移嗓的影膨響。GPS測量鏈原理岡及應(yīng)周用星歷參數(shù)含義衛(wèi)星PRN06a0(s)a1(s/s)a2(s/s2)t0e(s)IODE(s)√a(m0.5)ei0(rad)Ω（rad）Ω0(rad)M0(rad)Δn(rad/s)Ω(rad/s)I(rad/s)Cus(rad)Cuc(rad)Cis(rad)Cic(rad)Crs(m)Crc(m)GPD(C)Tgd(s)IODC(N)衛(wèi)星精度（N）衛(wèi)星健康（N）衛(wèi)星鐘差——時間偏差衛(wèi)星鐘速——頻率偏差系數(shù)衛(wèi)星鐘速變率——漂移系數(shù)星歷表參考?xì)v元星歷表的數(shù)據(jù)齡期（AODE）軌道長半徑的平方根軌道偏心率按參考?xì)v元t0e計算的軌道傾角近地點(diǎn)角距按參考?xì)v元t0e計算的升交點(diǎn)赤經(jīng)按參考?xì)v元t0e計算的平近點(diǎn)角平均角速度之差升交點(diǎn)赤經(jīng)變化率軌道傾角的變化率緯度幅角的正弦調(diào)和項改正的振幅緯度幅角的余弦調(diào)和項改正的振幅軌道傾角的正弦調(diào)和項改正的振幅軌道傾角的余弦調(diào)和項改正的振幅軌道半徑的正弦調(diào)和項改正的振幅軌道半徑的余弦調(diào)和項改正的振幅GPS周數(shù)載波L1和L2的電離層時延遲差星鐘的數(shù)據(jù)齡期(AODC)-0.231899321079E-06000.720000000000E+040.970000000000E+020.515365263176E+040.678421219345E-020.958512160302E+00-0.258419417299E+01-0.137835982556E+01-0.290282040486E+000.451411660250E-08-0.819426989566E-08-0.253939149013E-090.91213732957