第二讲定位坐标系统.pptVIP

第1页，共35页，星期日，2025年，2月5日*GPS的定义全球定位系统GPS的英文全称是NAVigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositioningSystem（导航卫星测时与测距全球定位系统），简称GPS，有时也被称作NAVSTARGPS。第2页，共35页，星期日，2025年，2月5日*GPS的系统功能定位测速授（守）时第3页，共35页，星期日，2025年，2月5日*GPS定位的基本原理后方交会原理：通过测定到若干已知点的距离，来进行定位。要求普通情况：要测定到3个已知点的距离。GPS：要测定到4个已知点的距离。已知点GPS卫星测距的基本方法电磁波测距：距离=波速×传播时间第4页，共35页，星期日，2025年，2月5日*第5页，共35页，星期日，2025年，2月5日*控制部分空间部分用户部分双向信息单向信息系统第6页，共35页，星期日，2025年，2月5日*GPS的系统结构空间部分成员：卫星星座。作用：发送信号，用于测距和告知自身位置。控制部分成员：主控站、监测站、注入站。作用：监控、操纵系统，预报卫星轨道和钟差。用户部分成员：接收机及辅助设备。作用：接收信号，用于定位、测速和授（守）时。第7页，共35页，星期日，2025年，2月5日*测量型GPS接收机第8页，共35页，星期日，2025年，2月5日*第二章GPS定位的坐标系统﹑协议天球坐标系﹑协议地球坐标系﹑协议天球坐标系和协议地球坐标系转换﹑国家坐标系和地方坐标系﹑WGS坐标系第9页，共35页，星期日，2025年，2月5日*第一节协议天球坐标系第10页，共35页，星期日，2025年，2月5日*天球的概念以地球质心为中心，半径为任意长的假想的球体。在天文学中一般均把天体投影到天球球面上，以球面坐标系来描述或研究天体的位置以及天体之间的关系。第11页，共35页，星期日，2025年，2月5日*第12页，共35页，星期日，2025年，2月5日*天球示意图第13页，共35页，星期日，2025年，2月5日*天体的位置既可以用球面坐标也可用直角坐标表示。第14页，共35页，星期日，2025年，2月5日*天球球面坐标:赤经α、赤纬δ、向径r原点：地球质量中心。赤经α：天体子午面与春分点子午面的夹角。赤纬δ：天体与地心连线和天球赤道面的夹角。向径r：天体到地心的距离。第15页，共35页，星期日，2025年，2月5日*天球直角坐标：x、y、z。原点：地球质量中心。Z轴：指向北天极Pn。X轴：指向春分点。Y轴：与X、Z轴构成右手坐标系。第16页，共35页，星期日，2025年，2月5日*天球坐标系示意图第17页，共35页，星期日，2025年，2月5日*坐标转换示意图第18页，共35页，星期日，2025年，2月5日*两个重要概念：岁差和章动日月对地球赤道隆起部分的引力作用，使地球旋转轴在空间的指向发生移动。岁差：假定月球引力及轨道固定，北天极沿圆形轨道绕北黄极的运动叫岁差，春分点每年西移50.2″，周期约为25800年。章动：由月球轨道变化引起的北天极沿椭圆形轨道运动叫章动，椭圆长半径约为9.2″，18.6年一周期。第19页，共35页，星期日，2025年，2月5日*第20页，共35页，星期日，2025年，2月5日*协议天球坐标系瞬时天球坐标系：z轴指向瞬时北天极，x轴指向瞬时春分点（真春分点）。平天球坐标系：z轴指向平北天极，x轴指向平春分点。协议天球坐标系:1984年1月1日后，取2000年1月15日的平北天极为协议北天极，z轴指向协议北天极的天球坐标系称为协议天球坐标系，x轴指向协议春分点。第21页，共35页，星期日，2025年，2月5日*协议天球坐标系到瞬时天球坐标系变换⑴岁差旋转变换由于岁差导致地球自转轴的运动使两坐标系z轴产生夹角；同理，因岁差导致春分点的运动使两坐标系轴、Z轴分别产生夹角。通过旋转变换得到这样两个坐标系的变换式：第22页，共35页，星期日，2025年，2月5日*协议天球坐标系到瞬时天球坐标系变换⑵章动旋转变换第23页，共35页，星期日，2025年，2月5日*第二节协议地球坐标系地球坐标系常用的有空间直角坐标系和大地坐标系两种。第24页，共35页，星期日，2025年，2月5日*空间直角坐标系原点：一般取地球质心。Z轴：指向地球北极。X轴：指向格林威治子午