卫星运动的基础知识

第三章卫星运动的基础知识与GPS卫星星历第一节卫星的无摄运动与受摄运动一、卫星的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。、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。21332232...............4ssssaGMnGManGMaT、无摄运动的轨道参数轨道形状与大小：轨道长半径as；扁心率es；轨道椭圆在轨道平面上的定向：近地点角距ω；卫星在轨道平面上的位置：真近点角V（变量）；轨道平面与地球体之间的相对定向：升交点赤经Ω；轨道面倾角i。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。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——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——卫星轨道面与天球赤道面的夹角。升交距角——卫星与升交点的地心夹角，即真近点角与近地点角距之和。、偏近点角与真近点角的计算偏近点角：E=M+e.sinE真近点角：2tan112tan21sssEeeV、无摄卫星位置计算在轨道直角坐标系中的位置：卫星在天球坐标系和地球坐标系中的位置通过坐标系的转换求得。但在转换前需加摄动改正。0sincos0sincos000000uurzyxVVrzyx二、卫星的受摄运动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Ω′；2）引起近地点角距变化，变率ω′；3）引起平近点角M变化，变率M′或n′或Δn；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。卫星星历卫星星历是描述卫星运行轨道的参数，分预报星历和后处理星历。1、预报星历由卫星向用户播发。可用于实时定位。分C/A码星历和P码星历。内容：分三部分，开普勒六参数、轨道摄动九参数、时间二参数。GAST(t)0ΩoeΩot时格林威治t时升交点地心春分点ooe预报星历的内容：1）开普勒六参数e,i0,ωs,Ω0,M0Ω0——星期日子夜零时的格林威治子午面与参考时刻toe时的升交点所在子午面之间的夹角。)轨道摄动九参数3）时间二参数toe——星期日子夜零时起算的星历参考时刻。取值范围：0~604800s。AODE——数据龄期，即用于推算星历的监测站观测数据的最后观测时刻tL到toe的时间间隔，AODE=toe-tL。注：不属于星历的其它信息表2.3前3行，后5行，与星历同属导航电文。1）卫星钟差改正参数：Δts=a0+a1(t-toC)+a2(t-toC)2toC——星钟参考时刻。2）GPD——星期数，取值范围0~1024，1980.1.6~1999.8.22，1999.8.22~2019.4.6、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。、卫星运行平均角速度2130saGMn……nnn0GM值见P19,为3986005×108.2、平近点角和偏近点角sssoeEeMEttnMMsin),(03、真近点角)cos1/()(coscosssssEeeEV4、升交距角及摄动改正项00000002cos2sin2cos2sin2cos2sinuCicuCisiuCrcuCrsruCucuCusuVus、观测历元的升交距角、向径及轨道倾角)()cos1(00oesssttiiiirEearuuu6、卫星在轨道直角坐标系中的位置0sincos000uurzyx7、升交点在WGS-84中的大地经度oeoetttL))((0ω为地球自转角速度,见P19.8、卫星在WGS-84中的坐标轨道瞬地000zyxiRLRzyxxz再将瞬地转换为协地。