三卫星运动基础及GPS卫星星历PPT教案.pptx

会计学
1
三卫星运动基础及GPS卫星星历
用户接收机位置的精度。在相对定位中，卫星轨道误差的影响会减弱，但基线较长， 精度要求较高时（国家A，B级GPS控制网），GPS轨道精度的影响不可忽视。根据经验，其间关系可近似地表示为：
分别表示:基线长度误差；基线长度;卫星轨道的误差；观测站至卫星的距离。为满足精密定位要求，必须以足够的精度确定GPS卫星轨道。
GP
S测量原理及应用
第1页/共55页
2 影响卫星运行轨道的因素
GPS地球卫星在空间绕地球运行，除受地球引力作用外，还受到日、月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的影响。卫星的实际轨道变得非常复杂，有不确定性，无法用简单而精确的数学模型描述。
各种作用力中， 地球引力的影响最大，其他作用力的影响相对要小的多（其它作用的影响比之地球引力均小于10-5)。
把地球看作匀质椭球，匀质球体的引力称为中心力， 决定
GP
S测量原理及应用
第2页/共55页
卫星运动的基本规律和特征。非中心力也叫做摄动力，包括地球非球形对称的作用力、日、月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。摄动力的作用使卫星的运动产生小的附加变化。中心力作用下的卫星轨道称为无摄轨道；摄动力的作用下卫星的运动称受摄运动，轨道称为受摄轨道。
由于摄动力影响小：分析卫星轨道两步：一研究无摄轨道， 描述卫星轨道基本特征；再研究摄动力的影响，对无摄轨道加以修正。确定卫星轨道的瞬时特征。
GP
S测量原理及应用
第3页/共55页
GP
S测量原理及应用

作用在卫星上的力
卫星轨道
轨道理论
地球引力（1）：地球正球（质点）的引力
人卫正常轨道
人卫正常轨道理论
（二体问题）
摄
动
力
地球引力（2）：
形状摄动力
日、月引力
大气阻力
光压力
其它作用力
轨道摄动
人卫正常摄动理论
总和
人卫真实轨道
人卫轨道理论
第4页/共55页
GP
S测量原理及应用
二体问题：研究两个质点在万有引力作用下的运动规律问题称为二体问题。
卫星轨道：卫星在空间运行的轨迹称为卫星轨道。
卫星轨道参数：描述卫星轨道状态和位置的参数称为轨道参数。
无摄运动：仅考虑地球质心引力作用的卫星运动称为无摄运动。
无摄轨道：无摄运动的卫星轨道称为无摄轨道。
4. 与卫星运动有关的几个概念
第5页/共55页
卫星在预定的轨道上运行，如果忽略摄动力的影响，地球可视为质量全部集中于质心的质点，卫星也可以看作是质量集中的质点。 根据万有引力定律，地球受卫星的引力可表示为:
研究地球和卫星相对运动问题称为二体问题, , 其规律可用开普勒定律来描述。
补充: 开普勒定律
GP
S测量原理及应用
第6页/共55页
第一定律（椭圆定律）：卫星沿一个椭圆轨道环绕地球，而椭圆的一个焦点与地球质心重合。 
中心引力场中，卫星绕地球运行的轨道面是一个通过地球质心的平面，形状和大小不变，卫星离地球质心最远的点为远地点， 卫星离地球质心最近的点为近地点。在惯性空间的位置不变。卫星绕地球质心运动的轨道方程为：
GP
S测量原理及应用
第7页/共55页
（地心距；长半径；偏心率；真近点角） 。
开普勒第一定律（椭圆定律）描述卫星轨道的基本形态
及其与地心的关系.
GP
S测量原理及应用
第8页/共55页
开普勒第二定律（面积定律）：卫星的向径（地球质心与卫星质心间的距离向量）在相等时间内扫过同等的面积。
开普勒第二定律内容是卫星在椭圆轨道上的运行速度是不断变化的，卫星在近地点，速度最大。在远地点速度最小。
GP
S测量原理及应用
第9页/共55页