1、1,第三章 卫星运动基础及GPS卫星星历,卫星轨道在GPS定位中的意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,2,3.1 概述,卫星轨道作用力： 地球引力，太阳、月亮的引力大气阻力、太阳光压，地球潮汐力等。地球引力最重要。,3,影响卫星轨道的因素及其研究方法,中心力：决定着卫星运动的基本规律和特征 摄动力（非中心力）：无摄运动和受摄运动,4,对于卫星运行轨道的分析一般分为两步,首先，在上述理想的地球引力厂中，只考虑地球质心引力的作用，来研究卫星的无摄运动规律，并描述卫星轨道的基本特征 其次，研究各种摄动力对卫星运动的影响，并对卫星的无摄轨道加以修正，从而确定
2、卫星受摄运动轨道的瞬时特征,5,3.2 无摄运动,二体问题 忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星行对于地球的运动，在天体力学中称为二体问题,6,3.2 无摄运动,卫星运动不仅受地心引力的作用，而且还受到非地心引力、日月引力、行星引力、太阳光压、地球潮汐、大气阻力等影响。除地心引力外的其它作用力称为摄动力。只考虑地心引力的卫星运动叫无摄运动，考虑其它作用力的卫星运动叫受摄运动。,7,卫星运动的开普勒定律,第一定律：卫星轨道是椭圆，一个焦点是地心。 第二定律：卫星与地心连线在相同时间内扫过的面积相等。 第三定律：卫星运行的周期平方与轨道长半径立方成比例。,8,扫过的面积相等,9,无摄运动的
3、轨道参数,轨道形状与大小：轨道长半径a；扁心率e； 卫星在轨道平面上的位置：真近点角V（变量）； 轨道椭圆在轨道平面上的定向：近地点角距； 轨道平面与地球体之间的相对定向：升交点赤经；轨道面倾角i。,开普勒六参数,10,参数说明 近地点角距近地点与升交点的地心夹角。 真近点角V卫星与近地点的地心夹角。 升交点赤经升交点与春分点的地心夹角。 轨道面倾角i卫星轨道面与天球赤道面的夹角。,11,辅助参数平近点角M和偏近点角E。 M=n(t-t0)t0为卫星过近地点时刻。,偏近点角E,12,受摄运动的卫星位置是在无摄位置的基础上加相应的改正数求得。1、地球赤道隆起的影响1）引起升交点赤经变化，变率；2
4、）引起近地点角距变化，变率；3）引起平近点角M变化，变率M或n或n；2、其它影响引起切向、法向、径向偏移。增加6个参数Cus，Cuc，Cis，Cic，Crs，Crc。,3.3 卫星的受摄运动,13,卫星的受摄运动,卫星运动的摄动力 地球体的非球性及其质量分布不均匀而引起的作用力，既地球的非中心引力 太阳的引力和月球的引力 太阳的直接与间接辐射压力 大气的阻力 地球潮汐的作用力 磁力等,14,卫星的受摄运动,地球引力场摄动力的影响 日月引力的影响 太阳光压的影响,15,3.4 GPS卫星的星历,定义：描述卫星的有关的轨道信息。GPS提供两种星历：预报星历（广播星历）和后处理星历（精密星历）,16
5、,预报星历,通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文，传递给用户 的，用户接收机接收到信号后经过解码获得的卫星星历（广播星历） 相应参考历元的卫星开普勒轨道参数，也叫参考星历,17,预报星历,利用跟踪站以往的观测资料推求的轨道参数为基础，并加入轨道摄动改正而外推的星历。 观测时通过导航电文实时地得到,18,后处理星历,一些 国家的某些部门，根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。 可以向用户提供，避免了预报星历外推的误差。 事后才提供，所以叫后处理星历或者预报星历。 有偿服务。,19,后处理星历,国际组织、国家、城市、仪器制造商等由自已的跟踪站观测数据推算，由网络、手机、电视、光盘、磁带等介质以免费或收费的方式向用户提供。一般不能实时定位。 利用精密星历及其它手段进行精密单点定位，精度可达0.1m。,
