协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换

时间:2015-03-02     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  坐标转换是在GPS 定位中运用普遍的一种运算。之所以需要坐标转换,那是因为卫星的 位置是在惯性坐标系下描述的,而地面点的位置则必须在地固坐标系下计算,所以需要将卫 星在观测历元t 的瞬时天球坐标转换到协议地球坐标系中,才能进行计算。此外,根据地面 点所在的国家和地区的不同,还需要将地面点在协议地球坐标下的坐标,转换到它所在的区 表2-1 WGS-72 和WGS-84 的椭球参数比较 基本椭球参数 单位 WGS-72 WGS-84 椭球长半轴a m 6 378 135 6 378 137 引力常数和地球质量乘积GM m3·s-2 3 986 008×108 3 986 005×108 重力场正常化二阶带球谐系数 C2,0 无量纲 -484.166 05×10-6 -484.166 85×10-6 地球自转角速度ω rad·s-1 7.292 115 147×10-5 7.292 115×10-5 25 域坐标系(或地球参心坐标系)中。

  协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换

  根据前面介绍的协议天球坐标系和协议地球坐标系,我们可以知道:

  (1) 两个坐标系原点相同,都位于地球质心。

  (2) 瞬时天球坐标系(ICS)Z 轴与瞬时地球坐标系(ITS)Z 轴指向相同。

  (3) 两瞬时坐标系的X 轴指向不同,其夹角为瞬时春分点的格林尼治恒星时(GAST)。 由于惯性系与地球自转无关,而地球坐标系与地球固联,它们的相互关系是时刻变化的, 或者说它们的转换关系是时间的函数。假设(x, y ,z)CIS 、(x, y, z)Mt、(x, y ,z)ICS、(x, y, z)ITS 和 (x, y, z)CTS 分别表示卫星在J2000.0 协议天球坐标系、观测历元t 的瞬时平天球坐标系、观测 历元t 的瞬时天球坐标系、观测历元t 的瞬时地球坐标系和协议地球坐标系中的坐标。结合 本章2.2.1 第四小节和2.2.2 第四小节的有关内容,给出卫星自协议天球坐标系转换到协议地 球坐标系的简单过程(表2-2)。

  上述的坐标变换的过程是通过专用计算机软件自动完成,所需的岁差、章动、地球自转 速度变化和地极坐标(XP,YP)等参数,目前一般由国际地球自转服务组织(IERS-International Earth Rotation Service)定期发布。坐标变换的具体计算比较复杂,这里不作详细讨论,如果 读者想了解更多细节,可以参阅有关的大地测量书籍资料。

(锐峰汇智 http://www.rf-gsm.com/)

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