第3章衛(wèi)星運動基礎(chǔ)及GPS衛(wèi)星星歷

1、測繪工程系主講：劉輝主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 衛(wèi)星的無攝運動衛(wèi)星的無攝運動3.3 3.3 衛(wèi)星的受攝運動衛(wèi)星的受攝運動3.4 3.4 衛(wèi)星的星歷衛(wèi)星的星歷3.5 3.5 衛(wèi)星坐標的計算衛(wèi)星坐標的計算3.1 3.1 概述概述 衛(wèi)星在空間運行的軌跡稱為軌道，而衛(wèi)星在空間運行的軌跡稱為軌道，而描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)的參數(shù)，稱為軌道參數(shù)。的參數(shù)，稱為軌道參數(shù)。由于在利用由于在利用GPSGPS進行導(dǎo)航和定位時，進行導(dǎo)航和定位時，GPSGPS衛(wèi)衛(wèi)星是作為位置已知的高空觀測目標，所以在進行絕對定位時，衛(wèi)星星是作為位置已知的高空觀測目標，所以在進行絕對定位時

2、，衛(wèi)星軌道的任何誤差，都會直接影響所求用戶接收機位置的精度，而在軌道的任何誤差，都會直接影響所求用戶接收機位置的精度，而在相對定位時，盡管衛(wèi)星軌道誤差的影響將會減弱，但當基線較長且相對定位時，盡管衛(wèi)星軌道誤差的影響將會減弱，但當基線較長且精度要求較高時，這種影響也不可忽視。精度要求較高時，這種影響也不可忽視。一、衛(wèi)星軌道在一、衛(wèi)星軌道在GPSGPS定位中的意義定位中的意義 GPSGPS衛(wèi)星在空間的已知瞬時位置，是確定用戶接收機衛(wèi)星在空間的已知瞬時位置，是確定用戶接收機位置位置( (或觀測站坐標或觀測站坐標) )和制訂觀測計劃的依據(jù)。本章將在介和制訂觀測計劃的依據(jù)。本章將在介紹衛(wèi)星無攝運動和受攝

3、運動等基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，進一步紹衛(wèi)星無攝運動和受攝運動等基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，進一步闡述闡述GPSGPS衛(wèi)星的星歷及衛(wèi)星坐標的計算。衛(wèi)星的星歷及衛(wèi)星坐標的計算。衛(wèi)星軌道誤差對所測基線精度的影響可按下式估算：衛(wèi)星軌道誤差對所測基線精度的影響可按下式估算： dsbdb 為了制訂為了制訂GPSGPS測量的觀測計劃和便于捕獲衛(wèi)星發(fā)射的信號，需測量的觀測計劃和便于捕獲衛(wèi)星發(fā)射的信號，需要知道衛(wèi)星的軌道參數(shù)。只是其要求的精度較低，對用戶來說，為要知道衛(wèi)星的軌道參數(shù)。只是其要求的精度較低，對用戶來說，為了理解和運用了理解和運用GPSGPS衛(wèi)星的軌道信息，就需要了解一下有關(guān)衛(wèi)星的運衛(wèi)星的軌道信息，就需要了解一下有

4、關(guān)衛(wèi)星的運動規(guī)律、軌道的描述和衛(wèi)星位置的計算等基礎(chǔ)知識。動規(guī)律、軌道的描述和衛(wèi)星位置的計算等基礎(chǔ)知識。式中：式中：db為基線誤差，為基線誤差，b為基線長，為基線長，為衛(wèi)星至為衛(wèi)星至測站的距離，測站的距離，ds為衛(wèi)星軌道誤差（星歷誤差）為衛(wèi)星軌道誤差（星歷誤差）。二、影響衛(wèi)星軌道的因素及其研究方法二、影響衛(wèi)星軌道的因素及其研究方法 人造地球衛(wèi)星在空中繞地球運行，除了受地球重人造地球衛(wèi)星在空中繞地球運行，除了受地球重力場的引力作用外，還將受到太陽、月亮和其它力場的引力作用外，還將受到太陽、月亮和其它天體引力的影響，以及太陽光壓、大氣阻力和地天體引力的影響，以及太陽光壓、大氣阻力和地球潮汐等因素的影

5、響。球潮汐等因素的影響。衛(wèi)星實際運行的軌道極其衛(wèi)星實際運行的軌道極其復(fù)雜。復(fù)雜。 在各種作用力對衛(wèi)星運行軌道的影響中，以地在各種作用力對衛(wèi)星運行軌道的影響中，以地球引力場的影響最為主要，其它作用力的影響要球引力場的影響最為主要，其它作用力的影響要小得多。若假設(shè)地球引力場的影響為小得多。若假設(shè)地球引力場的影響為1，則其它作，則其它作用力的影響比之均小于用力的影響比之均小于10-5。 就地球引力場的影響來說，可以首先把地球視就地球引力場的影響來說，可以首先把地球視為一為一勻質(zhì)球體勻質(zhì)球體，并在相應(yīng)的理想引力場中，來研，并在相應(yīng)的理想引力場中，來研究衛(wèi)星運動的軌道，然后再考慮究衛(wèi)星運動的軌道，然后再

6、考慮引力場異常引力場異常的影的影響。雖然實際上地球的質(zhì)量分布并不均勻，其形響。雖然實際上地球的質(zhì)量分布并不均勻，其形體也不是對稱的球體，這些都將對衛(wèi)星的運動產(chǎn)體也不是對稱的球體，這些都將對衛(wèi)星的運動產(chǎn)生影響，但是這種影響，比之上述理想的勻質(zhì)球生影響，但是這種影響，比之上述理想的勻質(zhì)球體的影響要小得多。根據(jù)分析，實際地球引力場體的影響要小得多。根據(jù)分析，實際地球引力場與上述勻質(zhì)球體引力場對衛(wèi)星的影響，相差僅約與上述勻質(zhì)球體引力場對衛(wèi)星的影響，相差僅約為為1010-8-8級。所以，為了研究工作和實際應(yīng)用的方便，級。所以，為了研究工作和實際應(yīng)用的方便，通常均把作用于衛(wèi)星上的各種力，按其影響的大通常均

7、把作用于衛(wèi)星上的各種力，按其影響的大小分為兩類。小分為兩類。 一類是假設(shè)地球為勻質(zhì)球體的引力一類是假設(shè)地球為勻質(zhì)球體的引力( (質(zhì)量集中于球體質(zhì)量集中于球體的中心的中心) )，稱為，稱為中心力中心力。它決定著衛(wèi)星運動的基本規(guī)律和。它決定著衛(wèi)星運動的基本規(guī)律和特征，此時衛(wèi)星的運動稱為特征，此時衛(wèi)星的運動稱為無攝運動無攝運動，由此所決定的衛(wèi)星，由此所決定的衛(wèi)星軌道可視為理想的軌道，又稱衛(wèi)星的軌道可視為理想的軌道，又稱衛(wèi)星的無攝運動軌道無攝運動軌道。這是。這是我們分析衛(wèi)星實際軌道的基礎(chǔ)。我們分析衛(wèi)星實際軌道的基礎(chǔ)。 一類是一類是攝動力，也稱為非中心力攝動力，也稱為非中心力，它包括地球非球，它包括地球

8、非球形對稱的作用力、日月引力、大氣阻力、光輻射壓力以及形對稱的作用力、日月引力、大氣阻力、光輻射壓力以及地球潮汐力等。攝動力的作用，是使衛(wèi)星的運動產(chǎn)生一些地球潮汐力等。攝動力的作用，是使衛(wèi)星的運動產(chǎn)生一些小的附加變化而偏離上述的理想軌道，同時，這種偏離量小的附加變化而偏離上述的理想軌道，同時，這種偏離量的大小也隨時間而改變。的大小也隨時間而改變。 在攝動力作用下的衛(wèi)星的運動稱為在攝動力作用下的衛(wèi)星的運動稱為受攝運動受攝運動，由此所，由此所決定的衛(wèi)星軌道稱為衛(wèi)星的決定的衛(wèi)星軌道稱為衛(wèi)星的受攝運動軌道受攝運動軌道。 研究衛(wèi)星運行的基本方法：研究衛(wèi)星運行的基本方法：考慮到攝動力的考慮到攝動力的影響相

9、對較小，因此對于衛(wèi)星運行軌道的分析一影響相對較小，因此對于衛(wèi)星運行軌道的分析一般分為兩步。首先，在上述理想的地球引力場中，般分為兩步。首先，在上述理想的地球引力場中，只考慮地球質(zhì)心引力的作用，來研究衛(wèi)星的無攝只考慮地球質(zhì)心引力的作用，來研究衛(wèi)星的無攝運動規(guī)律，并描述衛(wèi)星軌道的基本特征；其次，運動規(guī)律，并描述衛(wèi)星軌道的基本特征；其次，研究各種攝動力對衛(wèi)星運動的影響，并對衛(wèi)星的研究各種攝動力對衛(wèi)星運動的影響，并對衛(wèi)星的無攝軌道加以修正，從而確定衛(wèi)星受攝運動軌道無攝軌道加以修正，從而確定衛(wèi)星受攝運動軌道的瞬時特征。的瞬時特征。3.2 3.2 衛(wèi)星的無攝運動衛(wèi)星的無攝運動 衛(wèi)星被發(fā)射并升至預(yù)定的高度后

10、，便開始圍繞地球運行。假設(shè)衛(wèi)星被發(fā)射并升至預(yù)定的高度后，便開始圍繞地球運行。假設(shè)地球為均質(zhì)球體，在忽略攝動力影響的理想情況下，根據(jù)牛頓萬有地球為均質(zhì)球體，在忽略攝動力影響的理想情況下，根據(jù)牛頓萬有引力定律，其間的引力加速度引力定律，其間的引力加速度 可表示為可表示為r 式中，式中，G為引力常數(shù)，為引力常數(shù)，M為地球質(zhì)量，為地球質(zhì)量，ms為衛(wèi)星質(zhì)量，為衛(wèi)星質(zhì)量，r為衛(wèi)星的地為衛(wèi)星的地心向徑。衛(wèi)星的質(zhì)量心向徑。衛(wèi)星的質(zhì)量ms相對地球的質(zhì)量相對地球的質(zhì)量M可以忽略，于是有可以忽略，于是有 根據(jù)上式來研究地球和衛(wèi)星之間的相對運動問題，在天體力學(xué)根據(jù)上式來研究地球和衛(wèi)星之間的相對運動問題，在天體力學(xué)中稱

11、為中稱為兩體問題兩體問題。引力加速度決定著衛(wèi)星繞地球運動的基本規(guī)律。引力加速度決定著衛(wèi)星繞地球運動的基本規(guī)律。衛(wèi)星在上述地球引力場中的無攝運動也稱為開普勒運動，其規(guī)律可衛(wèi)星在上述地球引力場中的無攝運動也稱為開普勒運動，其規(guī)律可通過開普勒定律來表達。通過開普勒定律來表達。）（13)3rrmMGrs ）（233rrGMr 一、衛(wèi)星運動的開普勒定律一、衛(wèi)星運動的開普勒定律1 1、開普勒第一定律、開普勒第一定律 衛(wèi)星運行的軌道是一個橢衛(wèi)星運行的軌道是一個橢圓，而該橢圓的一個焦點與地圓，而該橢圓的一個焦點與地球的質(zhì)心相重合。球的質(zhì)心相重合。這一定律表這一定律表明，在中心引力場中，衛(wèi)星繞明，在中心引力場中

12、，衛(wèi)星繞地球運行的軌道面，是一個通地球運行的軌道面，是一個通過地球質(zhì)心的靜止平面。軌道過地球質(zhì)心的靜止平面。軌道橢圓一般稱開普勒橢圓，其形橢圓一般稱開普勒橢圓，其形狀和大小不變。在橢圓軌道上，狀和大小不變。在橢圓軌道上，衛(wèi)星離地球質(zhì)心衛(wèi)星離地球質(zhì)心( (簡稱地心簡稱地心) )最最遠的一點稱遠地點，而離地心遠的一點稱遠地點，而離地心最近的一點稱近地點，它們在最近的一點稱近地點，它們在慣性空間的位置也是固定不變慣性空間的位置也是固定不變的。的。解式（解式（3-23-2），得衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運動的軌道方程：），得衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運動的軌道方程： ）（33cos1)1 (2rfeearssss式中式中,

13、, r為衛(wèi)星的地心距離；為衛(wèi)星的地心距離；as為開普勒橢圓的長半徑，為開普勒橢圓的長半徑， es為開普勒橢圓的偏心率；為開普勒橢圓的偏心率；fs為真近點角，它描述了任意為真近點角，它描述了任意時刻，衛(wèi)星在軌道上，相對近地點的位置，是時間的函數(shù)，時刻，衛(wèi)星在軌道上，相對近地點的位置，是時間的函數(shù)，其定義如上圖所示。其定義如上圖所示。 這一定律闡明了衛(wèi)星運行軌道的基本形態(tài)，及其與地這一定律闡明了衛(wèi)星運行軌道的基本形態(tài)，及其與地心的關(guān)系。心的關(guān)系。2 2、開普勒第二定律、開普勒第二定律 衛(wèi)星的地心向徑，即衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間距離向量，在

14、相同的時間內(nèi)所掃過的面積相等。內(nèi)所掃過的面積相等。 這一定律可根據(jù)這一定律可根據(jù)(3-1)(3-1)式的能量積分而導(dǎo)出。與任何其式的能量積分而導(dǎo)出。與任何其它的運動物體一樣，在軌道上運行的衛(wèi)星也具有兩種能量，它的運動物體一樣，在軌道上運行的衛(wèi)星也具有兩種能量，即位能即位能( (或勢能或勢能) )和動能。和動能。t2S2t0t1S1t1-t0 = t2-t1S1 = S2遠地點遠地點近地點近地點 開普勒第二定律所包含的內(nèi)容是：衛(wèi)星在橢圓軌道上開普勒第二定律所包含的內(nèi)容是：衛(wèi)星在橢圓軌道上的運行速度是不斷變化的，在近地點處速度為最大，而在的運行速度是不斷變化的，在近地點處速度為最大，而在遠地點時速

15、度為最小。遠地點時速度為最小。 3 3、開普勒第三定律、開普勒第三定律 衛(wèi)星運動周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一衛(wèi)星運動周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量，而該常量等于地球引力常數(shù)常量，而該常量等于地球引力常數(shù)GMGM的倒數(shù)。開普勒第三的倒數(shù)。開普勒第三定律的數(shù)學(xué)形式為定律的數(shù)學(xué)形式為）（434232GMaTss其中，其中，Ts衛(wèi)星運行周期衛(wèi)星運行周期若假設(shè)衛(wèi)星運動的平均角速度為若假設(shè)衛(wèi)星運動的平均角速度為n，則有，則有) 53 ()/2sradTns（ 3 3、開普勒第三定律、開普勒第三定律 則開普勒第三定律可寫為則開普勒第三定律可寫為) 63(32GMans表示為常用形式

16、表示為常用形式)73(3saGMn 很明顯，當開普勒橢圓的長半徑確定后，衛(wèi)星運行的很明顯，當開普勒橢圓的長半徑確定后，衛(wèi)星運行的平均角速度便隨之確定，且保持不變。平均角速度便隨之確定，且保持不變。(3-7)(3-7)式在衛(wèi)星位式在衛(wèi)星位置的計算中具有重要意義。置的計算中具有重要意義。Y 升交點赤經(jīng)軌道傾角i近地點角距 真近點角Vf軌道長半軸a 近地點近地點赤道平面赤道平面軌道偏心率22abea升交點升交點 衛(wèi)星衛(wèi)星rX ZiV Vf fb二、無攝衛(wèi)星軌道的描述二、無攝衛(wèi)星軌道的描述二、無攝衛(wèi)星軌道的描述二、無攝衛(wèi)星軌道的描述 由開普勒定律可知，衛(wèi)星由開普勒定律可知，衛(wèi)星運動的軌道，是通過地心平

17、運動的軌道，是通過地心平面上的橢圓，且橢圓的一個面上的橢圓，且橢圓的一個焦點與地心相重合。而確定焦點與地心相重合。而確定橢圓的形狀和大小至少需要橢圓的形狀和大小至少需要兩個參數(shù)，即橢圓的長半徑兩個參數(shù)，即橢圓的長半徑as及其偏心率及其偏心率es(或橢圓的短或橢圓的短半徑半徑bs)。另外，為確定任意另外，為確定任意時刻衛(wèi)星在軌道上的位置，時刻衛(wèi)星在軌道上的位置，需要一個參數(shù)，一般取為真需要一個參數(shù)，一般取為真近點角近點角V。 二、無攝衛(wèi)星軌道的描述二、無攝衛(wèi)星軌道的描述 參數(shù)參數(shù)as 、 es和和V惟一地確定了惟一地確定了衛(wèi)星軌道的形狀、大小以及衛(wèi)衛(wèi)星軌道的形狀、大小以及衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置。

18、星在軌道上的瞬時位置。但是，但是，這時衛(wèi)星軌道平面與地球體的這時衛(wèi)星軌道平面與地球體的相對位置和方向還無法確定。相對位置和方向還無法確定。容易理解，確定衛(wèi)星軌道與地容易理解，確定衛(wèi)星軌道與地球體之間的相互關(guān)系，可以表球體之間的相互關(guān)系，可以表達為確定開普勒橢圓在天達為確定開普勒橢圓在天 因為根據(jù)開普勒第一定律，軌道橢圓的一個焦點與地球因為根據(jù)開普勒第一定律，軌道橢圓的一個焦點與地球的質(zhì)心相重合，所以為了確定該橢圓在上述坐標系中的方的質(zhì)心相重合，所以為了確定該橢圓在上述坐標系中的方向，尚需三個參數(shù)。向，尚需三個參數(shù)。球坐標系中的位置和方向。球坐標系中的位置和方向。 衛(wèi)星的無攝運動，一般可通過一組

19、適宜的參數(shù)來描述，但是，衛(wèi)星的無攝運動，一般可通過一組適宜的參數(shù)來描述，但是，這組參數(shù)的選擇并不是唯一的：其中一組應(yīng)用廣泛的參數(shù)，稱為這組參數(shù)的選擇并不是唯一的：其中一組應(yīng)用廣泛的參數(shù)，稱為開開普勒軌道參數(shù)，或稱軌道根數(shù)。普勒軌道參數(shù)，或稱軌道根數(shù)。 as 軌道橢圓的長半軸；軌道橢圓的長半軸； es s軌道橢圓的偏心率；軌道橢圓的偏心率； 以上兩個參數(shù)確定了開普勒橢圓的形以上兩個參數(shù)確定了開普勒橢圓的形狀和大小。狀和大小。 升交點的赤經(jīng)，即在地球赤道平面升交點的赤經(jīng)，即在地球赤道平面上，升交點與春分點之間的地心夾角；升上，升交點與春分點之間的地心夾角；升交點即當衛(wèi)星由南向北運行時，其軌道與交點

20、即當衛(wèi)星由南向北運行時，其軌道與地球赤道面的一個交點。地球赤道面的一個交點。 i軌道面的傾角，即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角。軌道面的傾角，即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角。 和和i這兩個參數(shù)，唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相這兩個參數(shù)，唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對定向。對定向。 近地點角距，即在軌道平面上升近地點角距，即在軌道平面上升交點與近地點之間的地心夾角。交點與近地點之間的地心夾角。這一參數(shù)這一參數(shù)表達了開普勒橢圓在軌道平面上的定向。表達了開普勒橢圓在軌道平面上的定向。 V衛(wèi)星的真近點角，即在軌道平面衛(wèi)星的真近點角，即在軌道平面上，衛(wèi)星與近地點之間的地心

21、角角距。上，衛(wèi)星與近地點之間的地心角角距。該該參數(shù)為時間的函數(shù)，它確定了衛(wèi)星在軌道參數(shù)為時間的函數(shù)，它確定了衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置。上的瞬時位置。 以上以上6個參數(shù)個參數(shù)as 、 es 、 、 i 、 、 和和V所構(gòu)成的坐標系統(tǒng)，通常稱為軌道坐所構(gòu)成的坐標系統(tǒng)，通常稱為軌道坐標系統(tǒng)，它廣泛地用于描述衛(wèi)星的運動。在該系統(tǒng)中，當標系統(tǒng)，它廣泛地用于描述衛(wèi)星的運動。在該系統(tǒng)中，當6個軌道個軌道參數(shù)一經(jīng)確定，衛(wèi)星在任一瞬間相對于地球體的空間位置及其速度參數(shù)一經(jīng)確定，衛(wèi)星在任一瞬間相對于地球體的空間位置及其速度便可唯一確定。便可唯一確定。三、真近點角的計算三、真近點角的計算 計算衛(wèi)星瞬時位置的關(guān)鍵，在于

22、計算參數(shù)計算衛(wèi)星瞬時位置的關(guān)鍵，在于計算參數(shù)V，并由此確定衛(wèi)星，并由此確定衛(wèi)星的空間位置與時間的關(guān)系。的空間位置與時間的關(guān)系。為此，需要引進有關(guān)計算真近點角的兩個輔助參數(shù)置為此，需要引進有關(guān)計算真近點角的兩個輔助參數(shù)置Es和和Ms。 Es偏近點角偏近點角。假設(shè)過衛(wèi)。假設(shè)過衛(wèi)星質(zhì)心星質(zhì)心ms作平行于橢圓短半軸的作平行于橢圓短半軸的直線，則直線，則m為該直線與近地點至為該直線與近地點至橢圓中心連線的交點，橢圓中心連線的交點，m為該直為該直線與以橢圓中心為原點并以線與以橢圓中心為原點并以as 為為半徑的大圓的交點，于是半徑的大圓的交點，于是Es就是就是在橢圓平面上，近地點在橢圓平面上，近地點P至至m

23、點點的圓弧所對應(yīng)的圓心角。的圓弧所對應(yīng)的圓心角。 Ms平近點角平近點角。它是一個假設(shè)量，如果衛(wèi)星在軌道平面上運。它是一個假設(shè)量，如果衛(wèi)星在軌道平面上運動的平均速度為動的平均速度為n，則平近點角由下式定義：，則平近點角由下式定義：) 83()(0ttnMs式中：式中：t0為衛(wèi)星過近地點的時刻，為衛(wèi)星過近地點的時刻，t為觀測衛(wèi)星的時刻。由為觀測衛(wèi)星的時刻。由(3-8)(3-8)式式可見，平近點角僅為衛(wèi)星平均速度與時間的線性函數(shù)。因為，對于可見，平近點角僅為衛(wèi)星平均速度與時間的線性函數(shù)。因為，對于任一確定的衛(wèi)星而言，其平均速度是一個常數(shù)任一確定的衛(wèi)星而言，其平均速度是一個常數(shù)( (見見(3-7)(3

24、-7)式式) )，所以，所以，衛(wèi)星于任意觀測時刻衛(wèi)星于任意觀測時刻t的平近點角，便可由的平近點角，便可由(3-8)(3-8)式唯一地確定。式唯一地確定。平近點角平近點角Ms 與偏近點角與偏近點角Es之間有以下重要關(guān)系：之間有以下重要關(guān)系：) 93 (sinssssEeEM)103 (sinssssEeME或或該式稱為該式稱為開普勒方程開普勒方程，它在衛(wèi)星，它在衛(wèi)星軌道計算中具有重要意義。為了軌道計算中具有重要意義。為了根據(jù)平近點角根據(jù)平近點角Ms計算偏近點角計算偏近點角Es，通常普通采用迭代法通常普通采用迭代法: 迭代法的初始值可近似取迭代法的初始值可近似取Es0= =Ms，然后依次按下式迭代

25、計算，然后依次按下式迭代計算)113 (sin)() 1(ksssksEeME當前后兩次迭代之差小于預(yù)定精度時，即獲得了偏近點角當前后兩次迭代之差小于預(yù)定精度時，即獲得了偏近點角Es。如果如果采用直接解法，可應(yīng)用下式計算偏近點角：采用直接解法，可應(yīng)用下式計算偏近點角： )123(7sin46080168076sin80275sin)92163125384125(4sin)15431(3sin)5120243128183(2sin)9816121(sin)92161192181767564753642752sssssssssssssssssssssssssMeMeMeeMeeMeeeMeeeMe

26、eeeME（對對GPSGPS衛(wèi)星，該式的模型誤差將小于衛(wèi)星，該式的模型誤差將小于3.43.41010-8-8。 偏近點角與真近點角之間的關(guān)系。偏近點角與真近點角之間的關(guān)系。按右圖容易寫出，按右圖容易寫出，)133(coscossssseaVrEa于是于是)143()(coscosssseEraV)163(cos1sin1sincos1coscos2ssssssssEeEeVEeeEV將該式代入開普勒橢圓方程式將該式代入開普勒橢圓方程式（3-3）得得 )153 ()cos1 (sssEear進一步整理可得真近點角和偏近點角的關(guān)系為進一步整理可得真近點角和偏近點角的關(guān)系為 這樣一來，我們就可以根據(jù)

27、衛(wèi)星的平近角這樣一來，我們就可以根據(jù)衛(wèi)星的平近角Ms ，確定相應(yīng)的偏近點確定相應(yīng)的偏近點角角Es ，計算相應(yīng)的真近點角計算相應(yīng)的真近點角V。）（33cos1)1 (2rfeearssss3.3 3.3 衛(wèi)星的受攝運動衛(wèi)星的受攝運動一、衛(wèi)星運動的攝動力一、衛(wèi)星運動的攝動力 衛(wèi)星的實際運行軌道，由于受多種非地球中心引力的影響而衛(wèi)星的實際運行軌道，由于受多種非地球中心引力的影響而使其偏離開普勒軌道。對于使其偏離開普勒軌道。對于GPSGPS衛(wèi)星來說，僅地球的非球性影響，衛(wèi)星來說，僅地球的非球性影響，在在3 3小時的弧段上就可能使衛(wèi)星的位置偏差達小時的弧段上就可能使衛(wèi)星的位置偏差達2km2km，而在兩日

28、弧段上，而在兩日弧段上達達14km14km。顯然，這種偏差對于任何用途的導(dǎo)航定位工作，都是不容。顯然，這種偏差對于任何用途的導(dǎo)航定位工作，都是不容忽視的。為此，必須建立各種攝動力模型，對衛(wèi)星軌道加以修正，忽視的。為此，必須建立各種攝動力模型，對衛(wèi)星軌道加以修正，以滿足精密定軌的要求。以滿足精密定軌的要求。 衛(wèi)星在運行中，除了要受到地球中心引力衛(wèi)星在運行中，除了要受到地球中心引力Fc的作用外，還將受的作用外，還將受到以下各種攝動力的影響，從而引起軌道的攝動：到以下各種攝動力的影響，從而引起軌道的攝動： 地球體的非球形及其質(zhì)量分布不均勻而引起的作用力，即地地球體的非球形及其質(zhì)量分布不均勻而引起的作

29、用力，即地球的非中心引球的非中心引Fnc； 太陽的引力太陽的引力Fs和月球的引力和月球的引力Fn太陽的直接與間接輻射壓力太陽的直接與間接輻射壓力Fr； 大氣的阻力大氣的阻力Fa 根據(jù)分析，在數(shù)小時和數(shù)日內(nèi)，根據(jù)分析，在數(shù)小時和數(shù)日內(nèi)， GPSGPS衛(wèi)星運動時所受的主要作衛(wèi)星運動時所受的主要作用力如圖所示。在攝動力加速度用力如圖所示。在攝動力加速度的影響下，衛(wèi)星運行的開普勒軌的影響下，衛(wèi)星運行的開普勒軌道參數(shù)不再保持常數(shù)而變?yōu)闀r間道參數(shù)不再保持常數(shù)而變?yōu)闀r間的函數(shù)。的函數(shù)。磁力等。磁力等。地球潮汐的作用力；地球潮汐的作用力；GPSGPS衛(wèi)星運行的軌道，因各種攝動力加速度影響，而產(chǎn)生的偏差大衛(wèi)星運

30、行的軌道，因各種攝動力加速度影響，而產(chǎn)生的偏差大致下表所列。此外，為使相對定位精度達到致下表所列。此外，為使相對定位精度達到1010-6-61010-7-7，要求軌道的，要求軌道的精度為精度為20m20m2m2m，因此，研究各種攝動力模型以滿足精密定軌的要求，因此，研究各種攝動力模型以滿足精密定軌的要求，具有重要意義。具有重要意義。 在上述各種攝在上述各種攝動力中，大氣阻力動力中，大氣阻力的影響主要取決于的影響主要取決于大氣的密度、衛(wèi)星大氣的密度、衛(wèi)星的斷面與質(zhì)量之比的斷面與質(zhì)量之比以及衛(wèi)星的速度。以及衛(wèi)星的速度。由于由于GPSGPS衛(wèi)星所處的衛(wèi)星所處的高空，大氣密度甚高空，大氣密度甚微，以致

31、其對衛(wèi)星微，以致其對衛(wèi)星的阻力影響一般可的阻力影響一般可以忽略。以忽略。 地球受日月引力的影響產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象，而地球的潮汐又將對衛(wèi)地球受日月引力的影響產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象，而地球的潮汐又將對衛(wèi)星的運動產(chǎn)生影響，所以地球潮汐的影響，可以認為是日月引力對星的運動產(chǎn)生影響，所以地球潮汐的影響，可以認為是日月引力對衛(wèi)星運動的一種間接影響。理論分析表明，對衛(wèi)星運動的一種間接影響。理論分析表明，對GPSGPS衛(wèi)星來說，這種衛(wèi)星來說，這種影響也不明顯。因此下面主要簡要介紹一下其他一些攝動力對影響也不明顯。因此下面主要簡要介紹一下其他一些攝動力對GPSGPS衛(wèi)星軌道的影響。衛(wèi)星軌道的影響。 在衛(wèi)星無攝運動中，我們曾假在

32、衛(wèi)星無攝運動中，我們曾假設(shè)地球是一個勻質(zhì)的球體，其質(zhì)量設(shè)地球是一個勻質(zhì)的球體，其質(zhì)量集中于球心。這時地球所形成的引集中于球心。這時地球所形成的引力場稱為中心引力場?？墒菍嶋H上，力場稱為中心引力場?？墒菍嶋H上，地球不僅其內(nèi)部的質(zhì)量分布并不均地球不僅其內(nèi)部的質(zhì)量分布并不均勻，而且其形狀也很不規(guī)則?，F(xiàn)代勻，而且其形狀也很不規(guī)則?，F(xiàn)代大地測量學(xué)已經(jīng)確定，地球的實際大地測量學(xué)已經(jīng)確定，地球的實際形狀，大體上雖然比較接近于一個形狀，大體上雖然比較接近于一個長短軸相差約長短軸相差約21km21km的橢球，但在北的橢球，但在北極仍高出橢球面約極仍高出橢球面約19m19m，而在南極卻，而在南極卻凹下約凹下約26

33、m26m。一般來說，大地水。一般來說，大地水二、地球引力場攝動力的影響二、地球引力場攝動力的影響準面與橢球面的高差均不超過準面與橢球面的高差均不超過 100m。由于由于GPSGPS衛(wèi)星的軌道較高，而隨高度的增加，地球非球形引衛(wèi)星的軌道較高，而隨高度的增加，地球非球形引力的影響將迅速減小。地球引力場攝動位的影響，它對衛(wèi)星軌道的力的影響將迅速減小。地球引力場攝動位的影響，它對衛(wèi)星軌道的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1 1、引起軌道平面在空間旋轉(zhuǎn)、引起軌道平面在空間旋轉(zhuǎn) 這一影響使升交點沿地球赤道產(chǎn)生緩慢的進動，進而使升交點這一影響使升交點沿地球赤道產(chǎn)生緩慢的進動，進而使升

34、交點的赤經(jīng)的赤經(jīng)產(chǎn)生周期性的變化，其變化率可按下式計算：產(chǎn)生周期性的變化，其變化率可按下式計算：式中：式中：a為地球橢球長半徑，為地球橢球長半徑，as為衛(wèi)星軌道長半徑?？梢姡壍烂娴臑樾l(wèi)星軌道長半徑。可見，軌道面的旋轉(zhuǎn)速度主要取決于旋轉(zhuǎn)速度主要取決于as和和i 。對于對于GPSGPS衛(wèi)星而言，目前軌道長半徑衛(wèi)星而言，目前軌道長半徑as約變化于約變化于265572655726561km26561km之之間，偏心率間，偏心率es約變化于約變化于0.0020.0020.0110.011之間。若考慮到之間。若考慮到J2=1.08263 2=1.08263 1010-3-3，則升交點赤經(jīng)的進動速度約，則

35、升交點赤經(jīng)的進動速度約為為-0.03-0.03/ /天天( (或或-3.3km/-3.3km/天天) )。 如果已知某一參考時刻如果已知某一參考時刻t0的升交點赤經(jīng)為的升交點赤經(jīng)為( (t0) )，則對于任一時，則對于任一時刻刻t的升交點位置可表示為的升交點位置可表示為)173 ()1 (2,cos322sseaanJKiK)183 ()()()(00t-ttt 式式(3-18) (3-18) 僅表示了地球扁率項的影響，實際上，衛(wèi)星的僅表示了地球扁率項的影響，實際上，衛(wèi)星的升交升交點的赤經(jīng)點的赤經(jīng)還要受到其它攝動力的影響。所以，一般來說升交點赤還要受到其它攝動力的影響。所以，一般來說升交點赤經(jīng)

36、的變率也不是常量。經(jīng)的變率也不是常量。2 2、引起近地點在軌道平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)、引起近地點在軌道平面內(nèi)旋轉(zhuǎn) 近地點的變化，說明開普勒橢圓在軌道平面內(nèi)定向的改變，從近地點的變化，說明開普勒橢圓在軌道平面內(nèi)定向的改變，從而引起了衛(wèi)星軌道近地點角距而引起了衛(wèi)星軌道近地點角距ws的緩慢變化，其變化率可表示為：的緩慢變化，其變化率可表示為：)193()cos51 (232iKs可見，近地點角距可見，近地點角距ws的其變化率仍取決于的其變化率仍取決于as和和i ，且當且當i=63.463.4時，時，其值近為其值近為0 0。類似于式（。類似于式（3-183-18），則任一時刻），則任一時刻t的的近地點角距近地點角

37、距可表示可表示為為)203 ()()()(00ttttsss3 3、引起平近點角、引起平近點角Ms的變化的變化 在地球引力場攝動影響下，衛(wèi)星軌道平近點角在地球引力場攝動影響下，衛(wèi)星軌道平近點角 Ms的變率，可的變率，可按下式估算按下式估算)213()cos31 ()1 (232212ieKMss于是相應(yīng)歷元于是相應(yīng)歷元t的平近點角可表示為的平近點角可表示為由于軌道升交點和近地點的由于軌道升交點和近地點的緩慢變化，衛(wèi)星的實際運行緩慢變化，衛(wèi)星的實際運行軌道，大體將如右所示。軌道，大體將如右所示。)213()()()()(000ttnttMtMtMsss三、日月引力的影響三、日月引力的影響 日月引

38、力對衛(wèi)星軌道的影響，是由太陽和月亮的質(zhì)量對衛(wèi)星所日月引力對衛(wèi)星軌道的影響，是由太陽和月亮的質(zhì)量對衛(wèi)星所產(chǎn)生的引力加速度而產(chǎn)生的。如果取產(chǎn)生的引力加速度而產(chǎn)生的。如果取m日日、m月月分別表示日月的質(zhì)量，分別表示日月的質(zhì)量，r日日、r月月為日月的地心向徑，而為日月的地心向徑，而r為衛(wèi)星的地心向徑，則日月引力對為衛(wèi)星的地心向徑，則日月引力對衛(wèi)星的攝動加速度可表示為衛(wèi)星的攝動加速度可表示為）（月月月月月日日日日日月日2233333rrrrrrrrrrrrrrGmGm 由日月引力加速度引起的衛(wèi)星軌道攝動，主要是長周期的。對由日月引力加速度引起的衛(wèi)星軌道攝動，主要是長周期的。對GPSGPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動加

39、速度約為衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動加速度約為5 51010-6-6 m/ /s2 2。如果忽略這項影響，。如果忽略這項影響，將可能使將可能使GPSGPS衛(wèi)星在衛(wèi)星在3 3小時的弧段上產(chǎn)生約小時的弧段上產(chǎn)生約5050150m150m的位置誤差。的位置誤差。 雖然太陽的質(zhì)量遠較月球為大，但其距離太遠，所以太陽引力雖然太陽的質(zhì)量遠較月球為大，但其距離太遠，所以太陽引力的影響，僅約為月球引力影響的的影響，僅約為月球引力影響的0.460.46倍。至于大陽系其它行星對倍。至于大陽系其它行星對GPSGPS衛(wèi)星的影響，則遠較太陽引力的影響為小，一般均可忽略。衛(wèi)星的影響，則遠較太陽引力的影響為小，一般均可忽略。四、太陽光壓

40、的影響四、太陽光壓的影響 衛(wèi)星在運行中，除直衛(wèi)星在運行中，除直接受到太陽光輻射壓力的接受到太陽光輻射壓力的影響外，還將受到由地球影響外，還將受到由地球反射的太陽光間接輻射壓反射的太陽光間接輻射壓力的影響。不過間接輻射力的影響。不過間接輻射壓，對壓，對GPSGPS衛(wèi)星運動的影衛(wèi)星運動的影響較小，一般只有直接響較小，一般只有直接 太陽輻射壓對球形衛(wèi)星所產(chǎn)生的攝動加速度既與衛(wèi)星、太陽和太陽輻射壓對球形衛(wèi)星所產(chǎn)生的攝動加速度既與衛(wèi)星、太陽和地球之間的位置有關(guān)，也與衛(wèi)星表面的反射特性、衛(wèi)星的截面積與地球之間的位置有關(guān)，也與衛(wèi)星表面的反射特性、衛(wèi)星的截面積與質(zhì)置比有關(guān)。其間關(guān)系比較復(fù)雜，一般可近似表示如下

41、：質(zhì)置比有關(guān)。其間關(guān)系比較復(fù)雜，一般可近似表示如下：輻射壓影響的輻射壓影響的1 12 2。）（日日光壓2333rrrrrsmFCP 其中，其中，P為太陽的光壓，為太陽的光壓， C為衛(wèi)星表面的反射因子，為衛(wèi)星表面的反射因子，F(xiàn)/ /ms s為為衛(wèi)星衛(wèi)星的截面積與衛(wèi)星質(zhì)量之比，的截面積與衛(wèi)星質(zhì)量之比，r日日為太陽的地心向徑，為太陽的地心向徑，為表示衛(wèi)星被為表示衛(wèi)星被地球陰影區(qū)掩蓋程度的參數(shù)，通常稱為蝕因子。在陰影區(qū)地球陰影區(qū)掩蓋程度的參數(shù)，通常稱為蝕因子。在陰影區(qū) 0，在在陽光直接照射下陽光直接照射下 =1=1，一般一般0 0 1 1。 太陽光壓對太陽光壓對GPSGPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動加速度，約為衛(wèi)

42、星產(chǎn)生的攝動加速度，約為1010-7-7 m/s m/s2 2量級，由量級，由此將使衛(wèi)星軌道在此將使衛(wèi)星軌道在3 3小時的弧段上產(chǎn)生小時的弧段上產(chǎn)生5 510m10m的偏差。所以，這一的偏差。所以，這一軌道偏差對于基線大于軌道偏差對于基線大于50km50km的精密相對定位，一般也是不能忽略的。的精密相對定位，一般也是不能忽略的。五、地球潮汐的的影響五、地球潮汐的的影響 日月引力作用于地球，使之產(chǎn)生形變（固體潮）或質(zhì)量移動日月引力作用于地球，使之產(chǎn)生形變（固體潮）或質(zhì)量移動（海潮），從而引起地球質(zhì)量分布的變化，進一步引起地球引力的（海潮），從而引起地球質(zhì)量分布的變化，進一步引起地球引力的變化?？?/p>

43、以將這種變化視為在不變的地球引力中附加一小的攝動變化。可以將這種變化視為在不變的地球引力中附加一小的攝動潮汐作用力。在潮汐作用力。在5 5天的弧段中，潮汐作用力對天的弧段中，潮汐作用力對GPSGPS衛(wèi)星的位置影響衛(wèi)星的位置影響可達可達1m1m。 總之，隨著總之，隨著GPSGPS精密定位技術(shù)的發(fā)展，對衛(wèi)星軌道的精度要求精密定位技術(shù)的發(fā)展，對衛(wèi)星軌道的精度要求將會隨之提高。因此，充分考慮到各種攝動力的影響并不斷地完善將會隨之提高。因此，充分考慮到各種攝動力的影響并不斷地完善攝動力的模型，始終是衛(wèi)星精密軌道理論的一個重要課題。攝動力的模型，始終是衛(wèi)星精密軌道理論的一個重要課題。3.4 GPS3.4

44、GPS衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷 衛(wèi)星的星歷是描述有關(guān)衛(wèi)星運行軌道的信息。衛(wèi)星的星歷是描述有關(guān)衛(wèi)星運行軌道的信息。利用利用GPSGPS進行導(dǎo)航和定位，就是根據(jù)已知的衛(wèi)星軌進行導(dǎo)航和定位，就是根據(jù)已知的衛(wèi)星軌道信息和用戶觀測資料，通過數(shù)據(jù)處理來確定接道信息和用戶觀測資料，通過數(shù)據(jù)處理來確定接收機的位置及其載體的航行速度。所以，精確的收機的位置及其載體的航行速度。所以，精確的軌道信息是精密導(dǎo)航定位的基礎(chǔ)。軌道信息是精密導(dǎo)航定位的基礎(chǔ)。衛(wèi)星星歷的提衛(wèi)星星歷的提供方式，一般有兩種：預(yù)報星歷供方式，一般有兩種：預(yù)報星歷( (廣播星歷廣播星歷) )和后和后處理星歷（精密星歷處理星歷（精密星歷) )。3.4 GPS3

45、.4 GPS衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷一、預(yù)報星歷一、預(yù)報星歷 預(yù)報星歷，是通過衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電預(yù)報星歷，是通過衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用戶的，用戶接收機接收到這些信號，經(jīng)過解碼文傳遞給用戶的，用戶接收機接收到這些信號，經(jīng)過解碼便可獲得所需要的衛(wèi)星星歷，所以這種星歷也叫作便可獲得所需要的衛(wèi)星星歷，所以這種星歷也叫作廣播星廣播星歷歷。衛(wèi)星的預(yù)報星歷，通常均包括相對某一參考歷元的開。衛(wèi)星的預(yù)報星歷，通常均包括相對某一參考歷元的開普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改正項參數(shù)。相應(yīng)參考歷普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改正項參數(shù)。相應(yīng)參考歷元的衛(wèi)星開普勒軌道參數(shù)，也叫元的衛(wèi)星開普勒軌道參數(shù)，也

46、叫參考星歷參考星歷，它是根據(jù)，它是根據(jù)GPSGPS監(jiān)測站約一周的觀測資料推算的。監(jiān)測站約一周的觀測資料推算的。 參考星歷只代表衛(wèi)星在參考歷元的瞬時軌道參數(shù)參考星歷只代表衛(wèi)星在參考歷元的瞬時軌道參數(shù)( (也也稱為密切軌道參數(shù)稱為密切軌道參數(shù)) )，但是在攝動力的影響下，衛(wèi)星的實，但是在攝動力的影響下，衛(wèi)星的實際軌道，隨后將偏離其參考軌道。偏離的程度主要決定于際軌道，隨后將偏離其參考軌道。偏離的程度主要決定于觀測歷無與所選參考歷元間的時間差。如果我們用軌道參觀測歷無與所選參考歷元間的時間差。如果我們用軌道參數(shù)的攝動項，來對已知的衛(wèi)星參考星歷加以改正，就可以數(shù)的攝動項，來對已知的衛(wèi)星參考星歷加以改正

47、，就可以外推出任意觀測歷元的衛(wèi)星星歷。由此不難理解，如果觀外推出任意觀測歷元的衛(wèi)星星歷。由此不難理解，如果觀測歷元與所選參考歷元相差很大，為了保障外推軌道參數(shù)測歷元與所選參考歷元相差很大，為了保障外推軌道參數(shù)具有必要的精度，就必須采用更嚴密的攝動力模型和考慮具有必要的精度，就必須采用更嚴密的攝動力模型和考慮更多的攝動因素。這樣一來，將會遇到建立更嚴格的攝功更多的攝動因素。這樣一來，將會遇到建立更嚴格的攝功力模型的困難，因而可能降低預(yù)報軌道參數(shù)的精度。力模型的困難，因而可能降低預(yù)報軌道參數(shù)的精度。 實際上，為了保持衛(wèi)星預(yù)報星歷的必要精度，一般采實際上，為了保持衛(wèi)星預(yù)報星歷的必要精度，一般采用用限

48、制預(yù)報星歷外推時間間隔的方法限制預(yù)報星歷外推時間間隔的方法。為此，。為此，GPSGPS跟蹤站跟蹤站每天都利用其觀測資料，更新用以確定衛(wèi)星參考星歷的數(shù)每天都利用其觀測資料，更新用以確定衛(wèi)星參考星歷的數(shù)據(jù)，以計算每天衛(wèi)星軌道狀態(tài)的更新值，并且每天按時將據(jù)，以計算每天衛(wèi)星軌道狀態(tài)的更新值，并且每天按時將其注入相應(yīng)的衛(wèi)星加以儲存，以資更新衛(wèi)星的參考軌道之其注入相應(yīng)的衛(wèi)星加以儲存，以資更新衛(wèi)星的參考軌道之用。因此，用。因此，GPSGPS衛(wèi)星發(fā)射的廣播星歷，每衛(wèi)星發(fā)射的廣播星歷，每2 2小時更新一次，小時更新一次，以供用戶使用。以供用戶使用。 這樣，如果將上述計算參考星歷的參考歷元這樣，如果將上述計算參考

49、星歷的參考歷元t0e選在兩選在兩次更新星歷的中央時刻次更新星歷的中央時刻, ,則外推的時間間隔，最大將不會則外推的時間間隔，最大將不會超過超過1 1小時。從而可以在采用同樣攝動力模型的情況下，小時。從而可以在采用同樣攝動力模型的情況下，有效地保持外推軌道參數(shù)的精度。預(yù)報星歷的精度，目前有效地保持外推軌道參數(shù)的精度。預(yù)報星歷的精度，目前一般估計約為一般估計約為202050m50m。 由于預(yù)報星歷每由于預(yù)報星歷每2 2小時更新一次，因此，在數(shù)據(jù)更新小時更新一次，因此，在數(shù)據(jù)更新前后，各表達式之間將會產(chǎn)生小的跳躍，其值可達數(shù)分米。前后，各表達式之間將會產(chǎn)生小的跳躍，其值可達數(shù)分米。對此，一般可通過適

50、當?shù)臄M合技術(shù)對此，一般可通過適當?shù)臄M合技術(shù)( (例如切比雪夫多項式例如切比雪夫多項式) )予似平滑。予似平滑。 GPSGPS用戶通過衛(wèi)星廣播星歷，可以獲得的有關(guān)衛(wèi)星星用戶通過衛(wèi)星廣播星歷，可以獲得的有關(guān)衛(wèi)星星歷參數(shù)共有歷參數(shù)共有1616個，個，其中包括其中包括1 1個參考時刻、個參考時刻、6 6個相應(yīng)參考時個相應(yīng)參考時刻的開普勒軌道參數(shù)刻的開普勒軌道參數(shù)和和9 9個反映攝動力影響的參數(shù)。個反映攝動力影響的參數(shù)。這些這些參數(shù)的定義如下表所示。有關(guān)衛(wèi)星實際軌道的描述如下圖參數(shù)的定義如下表所示。有關(guān)衛(wèi)星實際軌道的描述如下圖所示。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，便可外推出觀測時刻所示。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，便可外推出觀測時刻t

51、 t的軌道參數(shù)，的軌道參數(shù)，以計算衛(wèi)星在不同參考系中的相應(yīng)坐標。以計算衛(wèi)星在不同參考系中的相應(yīng)坐標。 RINEXRINEX格式廣格式廣播星歷播星歷二、精密星歷二、精密星歷 衛(wèi)星的預(yù)報星歷，是以跟蹤站以往時間的觀測資料，推求的參衛(wèi)星的預(yù)報星歷，是以跟蹤站以往時間的觀測資料，推求的參考軌道參數(shù)為基礎(chǔ)，并加入軌道攝動改正而外推的星歷。預(yù)報星歷，考軌道參數(shù)為基礎(chǔ)，并加入軌道攝動改正而外推的星歷。預(yù)報星歷，用戶在觀測時可以通過導(dǎo)航電文實時得到，這對導(dǎo)航或?qū)崟r定位顯用戶在觀測時可以通過導(dǎo)航電文實時得到，這對導(dǎo)航或?qū)崟r定位顯然是非常重要的?？墒?，對于某些進行精密定位工作的用戶來說，然是非常重要的。可是，對于

52、某些進行精密定位工作的用戶來說，其精度尚難以滿足要求，尤其當其精度尚難以滿足要求，尤其當GPSGPS衛(wèi)星的預(yù)報星歷受到人為干預(yù)衛(wèi)星的預(yù)報星歷受到人為干預(yù)而降低精度時，就更難于保障精密定位工作的要求。而降低精度時，就更難于保障精密定位工作的要求。 后處理星歷，是一些國家的某些部門，根據(jù)各自建立的跟蹤站后處理星歷，是一些國家的某些部門，根據(jù)各自建立的跟蹤站所獲得的精密觀測資料，應(yīng)用與確定預(yù)報星歷相似的方法，而計算所獲得的精密觀測資料，應(yīng)用與確定預(yù)報星歷相似的方法，而計算的衛(wèi)星星歷。它可以向用戶提供在用戶觀測時間的衛(wèi)星星歷，避免的衛(wèi)星星歷。它可以向用戶提供在用戶觀測時間的衛(wèi)星星歷，避免了預(yù)報星歷外推

53、的誤差。美國和其它許多國家的一些民用單位，已了預(yù)報星歷外推的誤差。美國和其它許多國家的一些民用單位，已建立了全球性或區(qū)域性的建立了全球性或區(qū)域性的GPSGPS衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，以便為大地測量學(xué)和衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，以便為大地測量學(xué)和地球動力學(xué)研究的精密定位工作，提供所需要的星歷。地球動力學(xué)研究的精密定位工作，提供所需要的星歷。 由于這種星歷是在事后向用戶提供在其觀測時間的衛(wèi)由于這種星歷是在事后向用戶提供在其觀測時間的衛(wèi)星精密軌道信息，因此稱為后處理星歷或精密星歷。該星星精密軌道信息，因此稱為后處理星歷或精密星歷。該星歷的精度，目前可達米級，進一步的發(fā)展可望達到分米級。歷的精度，目前可達米級，進一步的發(fā)展

54、可望達到分米級。 后處理星歷不是通過衛(wèi)星的無線電信號向用戶傳遞的，后處理星歷不是通過衛(wèi)星的無線電信號向用戶傳遞的，而是利用磁帶或通過電傳通訊方式，有償?shù)貫樗枰挠枚抢么艓Щ蛲ㄟ^電傳通訊方式，有償?shù)貫樗枰挠脩舴?wù)。但是，建立和維持一個獨立的跟蹤系統(tǒng)來精密測戶服務(wù)。但是，建立和維持一個獨立的跟蹤系統(tǒng)來精密測定定GPSGPS衛(wèi)星的軌道，其技術(shù)比較復(fù)雜，投資也較大，所以衛(wèi)星的軌道，其技術(shù)比較復(fù)雜，投資也較大，所以利用利用GPSGPS的預(yù)報星歷進行精密定位工作，仍是目前一個重的預(yù)報星歷進行精密定位工作，仍是目前一個重要的研究和開發(fā)領(lǐng)域。要的研究和開發(fā)領(lǐng)域。GPSGPS精密星歷精密星歷GLONASSGLONASS精密星歷精密星歷ftp:/igscb.jp