时间系统

GPS原理及应用GPS原理及应用GPS原理及应用ThePrincipleandApplicationofGPSGPS原理及应用GPS原理及应用GPS原理及应用ThePrincipleandApplicationofGPS第二章坐标系统与时间系统GPS原理及应用GPS原理及应用WGS84坐标系统是GPS定位系统采用的协议地球坐标系统，是目前精度最高的全球性大地测量坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS84属于地心坐标系统，原点为地球质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。WGS是worldgeodeticsystem的缩写。WGS84坐标系统GPS原理及应用GPS原理及应用2.6时间系统GPS系统是测时测距系统，GPS定位要求有高度精确的、稳定的和连续的观测时间，因此时间系统对GPS定位具有重要意义。GPS原理及应用GPS原理及应用2.6时间系统在GPS定位系统中，时间系统重要意义主要有以下几点GPS定位是通过测定观测站到卫星的距离来确定观测点三维坐标的，而测距的基本原理就是测定信号传播时间，若要距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差应小于310-11s；GPS原理及应用GPS原理及应用2.6时间系统由于地球的自转。在天球坐标系统中，地球上点的坐标也是时间的函数。作为动态的已知点，GPS卫星的在轨位置本身是时间的函数，例如当要求GPS卫星的位置误差小于1cm，则相应的时刻误差应小于2.610-6s。GPS原理及应用GPS原理及应用理论上讲，任何一个可观察到的周期性运动现象，都可以作为定义时间的基准，而这种周期性的运动应具有连续性、稳定性和可复现性的特征时间含有“时刻”和“时间间隔”两个概念，前者是一瞬间概念，对其的测量称为绝对时间测量，而后者指一个过程对其的测量称为相对时间测量。时间系统与坐标系统一样，应有其尺度（时间单位）和原点（历元）。只有把尺度与原点结合起来，才能给出时刻的概念。时间的概念GPS原理及应用GPS原理及应用时间的概念给出某一瞬刻在时光流程中的位置，如“现在是公元2008年3月17日下午3时15分30秒”，这是时刻的概念；量度两个瞬刻之间的时间长度，如“这堂课共讲了1小时30分钟”，这是时间间隔的概念。这两层含意也不是完全可以割裂开来的，它们之间显然有着密切的联系。GPS原理及应用GPS原理及应用地方时系统生活在地球上的人直观上感觉不到地球在自转，地球自转反映为所看到的太阳和星星的东升西落现象。由于地球自转造成的太阳在天空中的运动称为太阳的周日视运动。视运动的含意是指这种运动并不是太阳在宇宙空间中的实际运动，只是一种表观上的运动。GPS原理及应用GPS原理及应用时间的实际应用地球不停自转，同一时刻不同地方看到的太阳位置是不一样的。如在上海看到太阳上中天时，对与上海经度相差180度的地方来说，这时太阳恰好位于下中天。可见，对不同经度的地方来说，一天中的起算时刻（0时）是不同的。地球转1圈是1天，转过360度，因此观测地点的经度每相差15度，同一时刻的时间就相差1小时。由于地球自东向西自转，如上海是上午10时，那么上海以东经度差15度地方的时间是上午11时，上海以西经度差15度地方的时间是上午9时。GPS原理及应用GPS原理及应用地方时同一时刻不同经度地方的时间不同，这就产生了地方时的概念。所谓地方时，就是指以观测地点实际看到的太阳位置所确定的时间系统。地方时系统取决于观测地点的经度，与纬度无关。说得具体一点，如果两个地方的经度相同，但纬度不同，那么同一时刻它们的地方时是一样的。GPS原理及应用GPS原理及应用世界时为什么必要如不同地方都采用当地的地方时，必然会带来不少麻烦和混乱。因此，最好是确立一个统一的“标准”地方时，其他地方时都与它进行比较和换算。这个作为“标准”的地方是位于英国格林尼治天文台旧址所在地，而相应于该处的地方时便称为世界时。所以，世界时也就是格林尼治地方时，或格林尼治时。GPS原理及应用GPS原理及应用世界时系统人类最早发现的连续而较稳定的周期运动就是地球自转而产生的日出与日落现象，并据此建立了以地球自转运动为基础的世界时系统。观测地球自转运动，必须选定空间的一个静止参考点，根据参考点不同，世界时系统又有不同的划分。GPS原理及应用GPS原理及应用世界时系统1、恒星时（siderdaltime,ST)以春分点连续两次经过本地子午线的时间间隔为一恒星日，含24恒星小时。分真春分点地方时、真春分点格林威治时、平春分点地方时、平春分点格林威治时四种。GPS原理及应用GPS原理及应用世界时系统2、平太阳时(meansolartime,MT)由于太阳视运动速度不均匀，所以假设一个参考点，它在天球上的视运动速度是太阳视运动的平均速度，这个参考点称为平太阳。平太阳连续两次经过本地子午线的时间间隔为一平太阳日，含24平太阳小时。GPS原理及应用GPS原理及应用世界时系统3、世界时(universaltime,UT)由于地球上不同经圈上的平太阳时各不相同，因而平太阳时具有地方性。以0度子午圈对应的平太阳时，并且子夜为零时起算的格林威治平太阳时，称为世界时，用UT0表示。平太阳日是从平正午开始计时的，即平正午为0时，因而同一观测点世界时与平太阳时相差12小时，若以GAMT表示0度子午圈对应的平太阳时，则有：UT0=GAMT+12hGPS原理及应用GPS原理及应用世界时系统GMT(GreenwichMeanTime)是格林尼治平时GPS原理及应用GPS原理及应用原子时由于物质内部原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率具有极高的稳定性和可复现性，因此在此基础上建立的原子钟是世界上精度最高的时间系统,原子钟精度极高，目前使用的氢钟精度可达10-16。原子钟单位根据与现有的时间单位尽可能一致的原则，规定振荡9192631770周所需时间为1秒。GPS原理及应用GPS原理及应用力学时在上一世纪60年代，由于发现了地球自转的不均匀性，改用地球的绕日运动定义了历书时(ET)。那时的理论框架还是牛顿力学，只有一个统一的时间，就是历书时。上世纪70年代之后，时间观测的精度使得牛顿力学不再符合观测，要用广义相对论。在1976年国际天文学联合会(IAU)定义了两个时间：太阳系质心力学时(BDT)和地球质心力学时(TDT)。这两个时间尺度可以看作是行星绕日运动方程和卫星绕地运动方程的自变量（亦即时间）。这里的D即dynamical，有力学的意思。TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的继承。GPS原理及应用GPS原理及应用协调世界时世界时每年比原子时慢1秒左右，为了使原子时系统与地球自转运动相吻合，1972年起，建立了协调世界时。协调世界时属于原子时体系，它通过润秒（跳秒）的方法与世界时在时刻上接近。GPS原理及应用GPS原理及应用GPS时GPS时间系统采用原子时AT1秒长作时间基准秒长定义为铯原子CS133基态的两个超精细能级间跃迁幅射振荡9192631170周所持续的时间时间起算的原点定义在1980年1月6日世界协调时UTC0时启动后不跳秒，保证时间的连续。以后随着时间积累，GPS时与UTC时的整秒差以及秒以下的差异通过时间服务部门定期公布GPS原理及应用GPS原理及应用GPS中的有关时间的名词几种常用的时间频率标准源（简称钟）：◆晶体钟◆铷原子钟◆氢原子钟◆铯原子钟GPS原理及应用GPS原理及应用GPS中的有关时间的名词定时：是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程）；授时（指采用适当的手段发播标准时间的过程）时间同步：是指在母钟与子钟之间时间一致的过程，又称时间统一或简称时统）守时：是指将本地钟已校准的标准时间保持下去的过程，国内外守时中心一般都采用由多台铯原子钟和氢原子钟组成的守时钟组来进行守时，守时钟组钟长期运行性能表现最好的一台被定主钟（MC）。GPS原理及应用GPS原理及应用GPS时间的建立为了得到精密的GPS时间，使它的准确度达到100ns（相对于UTC）：◆每个GPS卫星上都装有铯子钟作星载钟；◆GPS全部卫星与地面测控站构成一个闭合环的自动修正系统；◆采用UTC为参考基准。GPS原理及应用GPS原理及应用GPS定位中的时间尺度GPS时间，它是一种全球性的时间信号源，用以进行精确的时间比对；每颗GPS卫星的时钟；用户的接收机时钟。GPS定时的实质是测定用户时钟相对于GPS时间的偏差，并根据卫星电文给出的有关参数，计算出世界协调时（UTC）。GPS原理及应用GPS原理及应用ＧＰＳ接收机钟跳ＧＰＳ接收机的内部时标一般采用石英钟，其日频率稳定度约为１０－１１。在ＧＰＳ观测开始时，接收机都设置为与ＧＰＳ时间同步，但由于石英钟的精度局限，此同步并不严格，并且随着测量的进行，接收机的钟差会逐渐发生漂移。大部分接收机都通过周期性的插入时钟跳跃来调整时钟，从而尽量使其内部的时钟与ＧＰＳ时间同步，并保证其同步精度在±１ｍｓ之内。GPS原理及应用GPS原理及应用ＧＰＳ接收机钟跳一般来讲，各种ＧＰＳ接收机的钟跳分为两种：一种是毫秒跳跃，接收机周期性地对其时钟加入１ｍｓ的改正，例如ＡｓｈｔｅｃｈＺ－１２型接收另一种为频繁跳跃，当接收机钟差达到某个阈值的时候（例如４μｓ），它便对钟差进行调整，其时钟调整的频率比较高，例如ＮａｖｃｏｍＮＣＴGPS原理及应用GPS原理及应用GPS中的时间算法时间系统恒星时、平太阳时、世界时、原子时、力学时、协调世界时、GPS时。时间与GPS卫星导航定位的关系计算卫星位置、速度。计算卫星到接收机天线之间的距离。GPS原理及应用GPS原理及应用历法（日历表示法）表示方法：年、月、日、时、分、秒。基础：建立在地球绕日公转、月球绕地公转等特点：反映季节变化，与日常生活密切相关；非连续，不利于数学表达。GPS中的时间算法GPS原理及应用GPS原理及应用一、1582年10月4日后的一天是10月15日，而不是10月5日，但星期序号仍然连续计算，10月4日是星期四，第二天10月15日是星期五。这样，就把从公元325年以来积累的老账一笔勾销了。二、为避免以后再发生春分飘离的现象，改闰年方法为：凡公元年数能被4整除的是闰年，但当公元年数后边是带两个“0”的“世纪年”时，必须能被400整除的年才是闰年。格里高利历的历年平均长度为365日5时49分12秒，比回归年长26秒。虽然照此计算，过3000年左右仍存在1天的误差，但这样的精确度已经相当了不起了。由于格里高利历的内容比较简洁，便于记忆，而且精度较高，与天时符合较好，因此它逐步为各国政府所采用。我国是在辛亥革命后根据临时政府通电，从1912年1月1日正式使用格里高利历的。人们将这一历法称为“格里高利历”，也就是今天世界上所通用的历法，简称格里历或公历。GPS原理及应用GPS原理及应用儒略日（JulianDate）定义：是指从-4712年1月1日（即公元前4713年1月1日）正午开始的天数。提出：由J.J.Scaliger在1583年提出的，所以该系统的名称源自JuliusScaliger特点：连续的，利于数学表达；不直观。GPS中的时间算法GPS原理及应用GPS原理及应用新儒略日（ModifiedJulianDate-MJD）定义：从儒略日中减去2,400,000.5天来得到，给出的是从1858年11月17日子夜开始的天数。特点：连续的，利于数学表达，数值比儒略日小。GPS中的时间算法GPS原理及应用GPS原理及应用年积日定义：从当年1月1日开始的天数。GPS时定义：以1980年1月6日子夜为起点，用周数和周内的秒数来表示。GPS中的时间算法GPS原理及应用GPS原理及应用在卫星导航定位中计算卫星位置时，时间至少要求表示到10-6在卫星导航定位中计算卫星到接收机天线之间的距离时，时间至少要求表示到10-12GPS中的时间算法GPS原理及应用GPS原理及应用GPS中的时间表达1993年12月26日子夜是GPS多少周？GPS原理及应用G