GPS协议天球坐标系

时间:2015-01-30     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  天球(Celestial Sphere)是一个半径巨大的假想的虚球(Imaginary Sphere),是天文学上 用来描述天体位置的参照物。根据天球中心位置的不同,天球可分为日心天球、站心天球和 地心天球。天文学中,为了使星表中提供的恒星位置不随地球公转而变化,一般把坐标系原 点设在太阳中心,称日心天球;在地球上某一点观测天体坐标,可将中心设在测站中心上, 称站心天球;对于GPS 卫星而言,我们关心的是卫星相对于地球的运动,因而总把原点置于 地心上,叫地心天球(Geocentric Celestial Sphere)。同一个天体在任意瞬间,可以有这3 种 坐标,它们之间是有差异的,也可以相互转换。本书主要介绍地心天球坐标。

  在介绍天球坐标系之前,必须先了解一下天体的视运动。由于地球不停息地自西向东作 自转运动,我们可以观察到天球上的日月星辰自东向西地旋转,每日旋转一周,从而产生天 体每日东升西落的自然现象。这种由于地球自转产生的天体或天球的视运动,称为天体(或 天球) 的周日视运动( Apparent Diurnal Motion)。视运动并非天体的真实运动,天体 的周日视运动会因为观察者的地理纬度之不 同而有所差异。除了周日视运动,还有一种不 易觉察的天体的周年视运动。以太阳为例,如 果观察者沿着地球公转轨道自西向东走一圈, 可以看到太阳也在天球上自西向东运动一圈, 这种由于地球公转引起的太阳的视运动,叫太 阳的周年视运动(Apparent Annual Motion)。

  天文学中,通常是将天体投影到天球面 上,利用球面坐标表达和研究天体的位置和相 互关系。欲建立坐标系统,必须先定义天球球 面上的点、线、面和圈。如图2-1 所示。

  天轴(Celestial Axis)——地球自转轴所 在的直线。

  天极(Celestial Poles)——天轴与天球的 两个交点。包括北天极(NCP-North Celestial Pole)和南天极(SCP-South Celestial Pole)。

  天球赤道(Celestial Equator)——通过地球质心与天轴垂直的平面,叫天球赤道面。天 球赤道面与地球赤道面可视作重合,该面与天球相交的大圆称为天球赤道。

  天球子午线(Celestial Meridian)——包含天轴的平面叫天球子午面。而天球子午面与天 球相交的大圆称作天球子午线(或天球子午圈)。

  时圈(Hour Circle)——通过天轴的平面与天球相交的半个大圆。

  黄道(Ecliptic)——地球公转轨道面与天球相交的大圆。即太阳在天球上的周年视运动 轨迹。黄道面与赤道面的夹角ε,称为黄赤交角(Obliquity of the Ecliptic),约为23.5°。

  黄极(Ecliptic Poles)——通过天球中心,且垂直于黄道面的直线与天球的两个交点。 靠近北天极的叫北黄极(North Ecliptic Pole),靠近南天极的叫南黄极(South Ecliptic Pole)。

  春分点(Vernal Equinox)——当太阳沿着黄道作周年视运动时,自南半球向北半球运行 时,黄道与天球赤道的交点叫春分点。如果是从北到南运行,则黄道与天球赤道的交点叫秋 分点(Autumnal Equinox)。

(锐峰汇智 http://www.rf-gsm.com/ )

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