文档介绍：概述 GPS 使用的坐标系统 GPS 使用的时间系统第二章 GPS 使用的坐标系统和时间系统 2. 1 概述 1 GPS 使用的坐标系统 2 GPS 使用的时间系统?GPS 定位中,通常采用两种坐标系统: ?惯性坐标系( Inertial System ) –在空间固定的坐标系,坐标原点和坐标轴指向在空间保持不动, 用来描述卫星或其他天体的位置和运动状态?如协议天球坐标系?非惯性坐标系( Non-Inertial System ) –指与地球体相固联的坐标系统,又叫地固坐标系或地球坐标系。主要用于描述地表、水下或低空测点的空间位置和处理 GPS 观测数据?地固坐标系可分为–地心坐标系、参心坐标系和站心坐标系–天文坐标系、地心空间直角坐标系和地心大地坐标系皆属地心坐标系 1 GPS 使用的坐标系统?确定一个坐标系需要定义三要素: –(1)坐标原点位置–(2)坐标轴指向–(3)单位尺度?不同时期、不同国家和地区对坐标系统三要素的定义不同?协议坐标系:为使用方便,国际上通过协议来统一某些全球坐标系,这种共同确定的坐标系就称为协议坐标系。–协议惯性坐标系–协议地球坐标系坐标系统的三要素及协议坐标系?天体和卫星都是高速运行的运动体,时间系统是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准,也是利用卫星进行导航定位的重要基准?测量时间也需要先定义时间基准,即定义时间的原点和单位尺度?历元: 天文学上把观测资料所对应的时刻叫历元?起始历元: 时间的原点。它可根据需要进行选择,不同时间系统可有不同的时间原点。?时间单位尺度是由时钟来确定的,不同时钟有不同的度量时间方式?从本质上讲, 时间系统间的差异体现在时钟上。 2 GPS 使用的时间系统(1)GPS 卫星作为高空已知点,其位置是瞬息万变的。时间度量的精度就意味着空间位置精度。例如,若定轨误差要小于 1cm ,则要求时间精度至少达到 *10 -6s(2)GPS 定位中站星距离是通过测定电磁波信号传播时间来确定的。时间误差与站星距离误差之间的关系是一个线性函数(3)惯性系与地固系之间的坐标转换需要精确的时间尺度。地球在不断地作自转运动,地球上的点位在惯性坐标系中的坐标也以相同的速度变化。时间误差在 ,该坐标误差可以达到 5m ?因此,利用 GPS 技术进行导航定位,需要高精度的时间信息时间度量的精度对 GPS 定位非常重要 GPS 使用的坐标系统 协议天球坐标系 协议地球坐标系( CTS ) 坐标转换 地图投影与高斯-克吕格平面直角坐标系 . 1 协议天球坐标系?主要内容 ?天球(Celestial Sphere ):是一个半径巨大的假想的虚球, 是天文学上用来描述天体位置的参照物?天球球面上的点、线、面和圈?天轴( Celestial Axis )—地球自转轴所在的直线?天极(Celestial Poles )—天轴与天球的两个交点。?北天极(NCP ) ?南天极(SCP ) 有日心天球、地心天球和站心天球?天球赤道面:通过地球质心与天轴垂直的平面,与地球赤道面重合天球赤道: 天球赤道面与天球相交的大圆时圈:通过天轴的平面与天球相交的半个大圆?黄道: 地球公转轨道面与天球相交的大圆,即太阳在天球上的周年视运动轨迹?黄道面与赤道面的夹角ε,称为黄赤交角,约为 o?黄极(EP-Ecliptic Poles) : 通过天球中心,且垂直于黄道面的直线与天球的两个交点;靠近北天极的叫北黄极(NEP ), 靠近南天极的叫南黄极(SEP)