第四章卫星运动的基础知识及GPS卫 星的坐标计算
第四章 卫星运动的基础知识及GPS卫 星的坐标计算
§3.1概述 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,描述卫星轨道位 置和状态的参数称为轨道参数。由于利用GPS进行 导航和测量时,卫星作为位置已知的高空观测目标, 在进行绝对定位时,卫星轨道误差将直接影响用户 接收机位置的精度;而在相对定位时,尽管卫星轨 道误差的影响将会减弱,但当基线较长或精度要求 较高时,轨道误差影响不可忽略。此外,为了制订 GPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号, 也需要知道卫星的轨道参数
§ 3.1 概述 1.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，描述卫星轨道位 置和状态的参数称为轨道参数。由于利用GPS进行 导航和测量时，卫星作为位置已知的高空观测目标， 在进行绝对定位时，卫星轨道误差将直接影响用户 接收机位置的精度；而在相对定位时，尽管卫星轨 道误差的影响将会减弱，但当基线较长或精度要求 较高时，轨道误差影响不可忽略。此外，为了制订 GPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号， 也需要知道卫星的轨道参数
2影响卫星轨道的因素及其研究方法 卫星在空间绕地球运行时,除了受地球重力场的 引力作用外,还受到太阳、月亮和其它天体的引 力影响,以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐力 等因素影响。卫星实际运行轨道十分复杂,难以 用简单而精确的数学模型加以描述 在各种作用力对卫星运行轨道的影响中,地球引 力场的影响为主,其它作用力的影响相对要小的 多。若假设地球引力场的影响为1,其它引力场 的影响均小于105
2.影响卫星轨道的因素及其研究方法 卫星在空间绕地球运行时，除了受地球重力场的 引力作用外，还受到太阳、月亮和其它天体的引 力影响，以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐力 等因素影响。卫星实际运行轨道十分复杂，难以 用简单而精确的数学模型加以描述。 在各种作用力对卫星运行轨道的影响中，地球引 力场的影响为主，其它作用力的影响相对要小的 多。若假设地球引力场的影响为1，其它引力场 的影响均小于10-5
为了研究工作和实际应用的方便,通常把作用于卫 星上的各种力按其影响的大小分为两类:一类是假 设地球为均质球体的引力(质量集中于球体的中 称为中心力,决定着卫星运动的基本规律和 特征,由此决定的卫星轨道,可视为理想轨道,是 分析卫星实际轨道的基础。另一类是摄动力或非中 心力,包括地球非球形对称的作用力、日月引力 大气阻力、光辐射压力以及地球潮汐力等。摄动力 使卫星的运动产生一些小的附加变化而偏离理想轨 道,同时偏离量的大小也随时间而改变 在摄动力的作用下的卫星运动称为受摄运动,相应 的卫星轨道称为受摄轨道
为了研究工作和实际应用的方便，通常把作用于卫 星上的各种力按其影响的大小分为两类：一类是假 设地球为均质球体的引力（质量集中于球体的中 心），称为中心力，决定着卫星运动的基本规律和 特征，由此决定的卫星轨道，可视为理想轨道，是 分析卫星实际轨道的基础。另一类是摄动力或非中 心力，包括地球非球形对称的作用力、日月引力、 大气阻力、光辐射压力以及地球潮汐力等。摄动力 使卫星的运动产生一些小的附加变化而偏离理想轨 道，同时偏离量的大小也随时间而改变。 在摄动力的作用下的卫星运动称为受摄运动，相应 的卫星轨道称为受摄轨道
§32卫星的无摄运动 卫星发射升至预定高度后,开始绕地球运行。假设地球为 均质球体,根据万有引力定律,卫星的引力加速度为 G(M+m) G为引力常数,M为地球质量,m为卫星质量,r为卫星的 地心向径。根据上式来研究地球和卫星之间的相对运动问 题,在天体力学中称为两体问题。引力加速度决定了卫星 绕地球运动的基本规律。卫星在上述地球引力场中的无摄 运动,也称开普勒运动,其规律可通过开普勒定律来描述
§ 3.2卫星的无摄运动 卫星发射升至预定高度后，开始绕地球运行。假设地球为 均质球体，根据万有引力定律，卫星的引力加速度为 G为引力常数，M为地球质量，ms为卫星质量，r为卫星的 地心向径。根据上式来研究地球和卫星之间的相对运动问 题，在天体力学中称为两体问题。引力加速度决定了卫星 绕地球运动的基本规律。卫星在上述地球引力场中的无摄 运动，也称开普勒运动，其规律可通过开普勒定律来描述。 − + = − r r r 3 ( ) G M ms