GPS卫星轨道0.pptx

卫星导航原理及应用技术GPS卫星轨道GPS卫星轨道开普勒三大定律开普勒三大定律开普勒三大定律三种近点角三种近点角三种近点角三种角的关系三种角的关系卫星轨道的参数卫星在轨道面坐标系中位置卫星在惯性坐标系位置卫星在惯性坐标系位置卫星在惯性坐标系位置4.2导航卫星的摄动轨道卫星所受的主要摄动力主要的卫星摄动力及其量级地球非球形引力对正常轨道的影响旋转长半轴，地球非球形引力导致卫星轨道椭圆的长半轴在轨道平面内产生旋转，其表现时，卫星的近地点角距ω缓慢地变化。其变化率：日月引力的摄动潮汐的摄动力摄动轨道9个摄动项3.2.5摄动轨道9个摄动项3.3卫星在轨位置的计算在用GPS信号进行导航定位时，为了解算用户地心固定坐标系中的位置，需要联合使用接收机所测的站星距离和卫星在同一坐标系中的坐标。后者是根据卫星电文所提供的轨道参数按一定的公式计算的。本节讨论GPS卫星在观测瞬间于地固系中的位置。1.卫星运行的平均角速度计算值：用于卫星电文给出的摄动改正数之和，则可求得卫星运行的平均角速度2.计算观测瞬间的卫星平近点角卫星导航电文给出参考时刻的平近点角，则3.计算归化时间GPS卫星轨道参数是相对于参考时间，它由星历提供，每小时更新一次，t为接收到该电文时的GPS接收机时间。因此，某观测时刻t归化到GPS时系为4.计算偏近点角根据卫星电文已给出的偏心率e和算得的，可知5.计算真近点角6.计算升交距角——卫星导航电文给出的近地点角距7.计算摄动改正项——分别为因地球非球形引力和日月引力等因素而引起的升交距角的摄动量，卫星矢经r和轨道倾角i的摄动量。卫星电文仅提供了一个星期的开始时刻它为星期六午夜至星期日子夜的交换时刻）的格林威治视恒星时GAST。因地球自转，GAST随之而不断增值，其增值速率即为地球自转的速率,故知感测时刻的格林威治视恒星时为(t为观测时刻)则可得到：令：则上式变为：由于则：均可从导航电文中获取4.4卫星的工作区域在卫星工作区域内的用户都能接收到卫星发射的无线电导航信号，并进行导航定位。地面上用户能观察到卫星的空域称为卫星的可视区域。卫星高度位H时，用户的卫星可视区域如图所示。用户以低仰角ɑ对卫星进行观测时，由于仰角ɑ越小，电波穿过大气层的路径越长，电波衰减就越大，因而用户接收到的有用信号减弱，相反接收到的大气噪声则增强，使用户接收信号的信躁比大大变坏。为了保证导航定位的精度，常设置一仰角下限δ，一般δ=5～10（度）。当ɑ=<δ时，则不进行观测或不利用此卫星进行导航定位。这是相应的卫星工作区域及用户的卫星可视区域如图所示。设卫星星下点经纬度分别为，地面覆盖区所对应的地球中心角为2β。地面覆盖区的纬度范围为地面覆盖区的经度范围为卫星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，叫做卫星的星下点。各个星下点的连线，叫做星下点的轨迹。把地球看成圆球，用经纬度表示地迹，必须考虑地球的自转。设时刻：则考虑地球自转和卫星升交点运动速率因素后，卫星星下点经度为