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卫星定位导航原理与应用 哈尔滨工业大学通信技术研究所 孟维晓 1 卫星定位导航原理与应用 第2章 卫星轨道及系统组成 §2.1 定位导航卫星的正常轨道 §2.2 定位导航卫星的摄动轨道 §2.3 卫星工作星座 §2.4 地面监控系统 §2.5 用户接收部分 §2.6 GPS卫星的导航电文 §2.7 GPS卫星在轨位置的计算 2 卫星定位导航原理与应用 §2.1 定位导航卫星的正常轨道 3 卫星定位导航原理与应用 定位导航卫星的正常轨道 • 实际轨道：复杂的闭合曲线 • 正常轨道：理想的二体问题 • 摄动轨道：受天体扰动和大气物理现象的影 响 • 摄动力：导致摄动的作用力 • 受摄运动：由摄动力产生的轨道运动 4 卫星定位导航原理与应用 定位导航卫星的正常轨道卫星轨道方程 卫星轨道方程 • 空间或太空，是距离地球表面120km以上的区域。 • 开普勒第一定律：人造地球卫星的运行轨道是一 个椭圆，匀质地球位于该椭圆的一个焦点上。 • 偏心率 a −b • 扁率 α a • 近地点和远地点 • 向径：地心与卫星在轨点的连线OS 5 卫星定位导航原理与应用 定位导航卫星的正常轨道卫星轨道方程 • 开普勒第二定律：卫星向径在相同时间内扫过的面积相等。 • 卫星在轨运行速度是变化的，近地点最快，远地点最慢。 • 开普勒第三定律：运行周期的平方与椭圆轨道长半轴的立方 成正比。 • 平均角速度： 6 卫星定位导航原理与应用 三种近点角 真近点角 =SOP f 偏近点角E=S’O’P 平近点角M 7 卫星定位导航原理与应用 f • 以真近点角 表示的轨道椭圆的标准方程： • 近地点处向径： • 远地点处向径 8 卫星定位导航原理与应用 • 以偏近点角表述的卫星轨道方程 • 偏近点角与真近点角间的关系 • 平近点角 • 开普勒方程 9 卫星定位导航原理与应用 轨道六参数 • 春分点：北半球春天的中点，季节由冬至夏太阳 直射地球赤道的那一刻的经度。（固定） 10 卫星定位导航原理与应用 11 卫星定位导航原理与应用