《卫星定位计算》PPT课件.ppt

,卫星导航与应用,Satellite Navigation and Application,卫星导航定位计算,卫星导航定位计算,卫星状态计算 卫星钟钟差计算 对流层影响改正 电离层影响改正 单点定位解算 用户速度解算及时间传递 滤波平滑计算,卫星状态计算,星历的不同形式； 任意时刻卫星状态计算； 地球自转影响修正； 卫星钟钟差；,卫星状态计算,开普勒轨道根数法：主要用6个开普勒轨道根数描述卫星的运动，摄动采用改正参数的形式进行描述；如GPS的卫星星历。 地心坐标法：卫星运动采用轨道上相同时间间隔的离散点在地心坐标系中的位置左坐标、速度值和加速度值（日月引力引起的加速度）形式表示。如GLONASS的卫星星历。,卫星状态计算,卫星状态计算,卫星状态计算,开普勒6个参数,卫星状态计算,卫星状态计算,卫星状态：指在t时刻卫星的位置、速度和加速度。 卫星状态计算：利用卫星系统导航电文中提供的卫星星历计算卫星的位置、速度和加速度等。,卫星状态计算,GPS卫星计算为例； 已知参考时刻的卫星轨道开普勒参数6个，摄动参数9个，求任意时刻卫星的状态。 基本思路： 计算卫星在轨道面坐标系中的坐标值； 轨道面坐标系中的坐标值转换至天球坐标系； 天球坐标系中的坐标值转换至平地球坐标系（ECEF WGS84）； 若顾及极移的影响可转换至真地球坐标系中。,卫星状态计算,卫星状态计算,（1）计算卫星运行平均角速度n,卫星状态计算,（3）观测时刻的平近点角Ms 的计算,卫星状态计算,计算归化时间（GPST），钟面时t时刻作卫星钟差改正,相对论改正,钟差改正,卫星状态计算,（4）计算偏近点角E （5）真近点角f 的计算,卫星状态计算,（6）计算升幅角（升距角）交角距0及轨道摄动改正项,摄动改正项 :,卫星状态计算,（7）计算经摄动改正的升交角距，卫星到地心距离r，轨道倾角i,卫星状态计算,（8）计算卫星在轨道平面坐标系中的坐标,卫星状态计算,轨道面坐标系中的坐标值转换至天球坐标系； 需知道观测时刻轨道倾角i 需知道观测时刻升交点赤经,卫星状态计算,（9）观测时刻轨道倾角i 和升交点赤经计算,卫星状态计算,（10）平面坐标转换至天球坐标,卫星状态计算,天球坐标转换至地心地固坐标系 需知道某一时刻格林威治的恒星时GAST0 需知道地球自转角速度,卫星状态计算,（11）观测时刻格林威治恒星时GAST的计算 在卫星导航电文中提供了一个星期的开始时刻tw（为星期六子夜至星期日凌晨的交换时刻）的格林威治恒星时GAST（ tw）。 已知地球自转角速度,卫星状态计算,（12）天球坐标转换至地心地固坐标系,卫星状态计算,（12）如果考虑极移影响，可求在瞬时地球坐标系中的空间直角坐标,xp，yp为t时刻以秒表示的极移值,卫星状态计算,基本思路：在已知卫星位置的情况下，对位置矢量进行积分，便可得到相应的运行速度矢量。,卫星速度的计算,卫星状态计算,（1）轨道面直角坐标系,开普勒方程,卫星状态计算,卫星状态计算,（2） 天球坐标系中卫星的运行速度,卫星状态计算,（3） 地球坐标系中的卫星速度,卫星状态计算,卫星状态计算,由于地球自转的原因，ECEF坐标系与天球坐标系的相对关系随时间发生变化。 设卫星发射导航信号的时刻 Tj,以秒计算的格林尼治恒星时为GAST(Tj) : 地面用户接收机在接收导航信号的时刻为 TR, GAST(TR),卫星状态计算,以天球坐标系为基准，ECEF坐标系在Tj时刻和在TR时刻存在一个夹角：,卫星状态计算,相应的坐标变化为：,修正后的坐标,卫星钟钟差,卫星钟时钟改正，是每一颗卫星的时钟相对于系统时的差值。 卫星钟钟面时ts，换算至卫星导航系统的时间系统中需进行钟差改正TS 和一阶相对论效应改正TR,卫星钟钟差,由于相对论效应，卫星时钟比地面时钟走的块，为了消除它的影响，而将卫星时钟的标称频率减小一个小量，使的地面用户接收机接收到的实际频率尽量接近。 虽经过这种改正，但相对论效应所产生的时间偏移并非常数，对于某一颗给定偏心率e的卫星，一阶相对论效应改正如下所示：,卫星钟钟差,导航电文中提供卫星中钟差改正参数（二阶多项式参数）,a0：星钟偏差，相对于GPS系统时间的偏差； a1：钟速，相对于实际频率的偏差系数； a2：半加速（频率漂移的一半）。,