3 卫星运动基础及GPS卫星星历.pptVIP

Global Positioning System 卫星运动基础及GPS卫星星历 内容提要 概述 GPS卫星的无摄运动 GPS卫星的受摄运动 GPS卫星的星历 §3.1　 概述 卫星轨道在GPS定位中的意义 定义 卫星在空间运行的轨迹称为轨道，而描述卫星轨道位置和状态的参数，称为轨道参数。轨道误差会直接影响所求用户接收机位置的精度。 意义 满足精密定位的需要 制定GPS测量的观测计划 便于捕获GPS卫星信号 §3.1　 概述 影响卫星轨道的因素及其研究方法 为了研究工作和实际应用的方便，将各种作用力按其影响分为两类： 中心力——假设地球为匀质球体的引力 非中心力——摄动力，包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、光辐射压力、地球潮汐力 §3.1　 概述 影响卫星轨道的因素及其研究方法 对应两类作用力，产生了两种研究方法 无摄运动——忽略所有摄动力，仅考虑地球质心引力 受摄运动——在二体问题基础上，再加上摄动力来推求卫星运动轨道 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 开普勒三定律 开普勒第一定律 卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 开普勒三定律 开普勒第二定律 卫星的地心向径，即地球质心与卫星质心间的距离向量，在相同的时间内所扫过的面积相等。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 开普勒三定律 开普勒第三定律 卫星运行周期的平方，与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量，而该常量等于地球引力常数GM的倒数。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 三个近点角 真近点角f 在轨道上运行的卫星，其卫星向径OS与焦点O指向近地点P之间的夹角，即在轨道平面上，卫星与近地点之间的地心角距，叫真近点角。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 三个近点角 偏近点角E 卫星S在其辅助圆上的相应点S’和轨道椭圆中心O’的连线与轨道椭圆极轴延长线之间的夹角，叫偏近点角。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 三个近点角 平近点角M 在轨卫星从过近地点时元 tp 开始，按平均角速度n0 运行到时元 t 的弧长，叫平近点角。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 六个开普勒轨道参数（轨道根数） 轨道平面倾角i 卫星轨道平面与天球赤道平面之间的夹角。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 六个开普勒轨道参数（轨道根数） 升交点赤径Ω 升交点N：由南向北飞行的卫星，其轨道与天球赤道的交点。 从春分点轴向东度量到升交点的弧长，叫升交点赤径Ω 。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 六个开普勒轨道参数（轨道根数） 近地点角距ω 从升交点轴ON顺着卫星运行方向度量到近地点的弧长，叫近地点角距，又称近地点辐角。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 六个开普勒轨道参数（轨道根数） 轨道椭圆长半轴a 近地点通过地球质心到远地点距离的1/2。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 六个开普勒轨道参数（轨道根数） 轨道椭圆偏心率e 椭圆两个焦点之间距离一半与其长半轴的比值。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 六个开普勒轨道参数（轨道根数） 平近点角M 卫星自近地点以平均角速度运行到某一时元t的弧长，叫平近点角M 。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 几个实用名词 卫星运行速度 卫星的运行速度，是卫星位置矢量的时间变化率。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 几个实用名词 星下点 卫星S和地球质心O在任一时元t的连线OS与地球表面的相交点，叫做星下点。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 几个实用名词 地迹 各个星下点的连线，叫做卫星地迹（星下点轨迹）。 §3.2　 GPS卫星的无摄运动 几个实用名词 卫星高度 卫星高度分成地面高度和轨道高度。 卫星的地面高度（飞行高度），是卫星在轨飞行时离开地球表面的距离，它随卫星的地心纬度不同而变化。 卫星的轨道高度取决于近地点和远地点的地心距的平均高度。 §3.3　GPS卫星的受摄运动 概述 摄动 在轨运行的卫星受外力作用而产生轨道偏离椭圆的现象，以致卫星轨道变成一条复杂