第三章 卫星运动的基础知识与

第二节
GPS卫星星历
卫星星历是描述卫星运行轨道的参数，分 预报星历和后处理星历。 1、预报星历 由卫星向用户播发。可用于实时定位。分 C/A码星历和P码星历。 内容：分三部分，开普勒六参数、轨道 摄动九参数、时间二参数。
春分 点
地心
Ω
(t ST GA
0
t 时 升交点
oe
t 时格林 威治
o
预报星历的内容： 1）开普勒六参数
e, i0, ωs, Ω0, M0
Ω0——星期日子夜零时的格林威治子午面与参考时刻toe时的升交点所 在子午面之间的夹角。
o
oe
Ω
)
2)轨道摄动九参数 3）时间二参数 toe——星期日子夜零时起算的星历参考时刻。取值范 围：0~604800s。 AODE——数据龄期，即用于推算星历的监测站观测 数据的最后观测时刻tL到toe的时间间隔，AODE= toe- tL。 注：不属于星历的其它信息表2.3前3行，后5行，与星历同 属导航电文。 1）卫星钟差改正参数：Δts=a0+a1(t-toC)+a2(t-toC)2 toC——星钟参考时刻。 2）GPD——星期数，取值范围0~1024， 1980.1.6~1999.8.22，1999.8.22~2019.4.6
x 0 cos V x0 cos u y0 r sin V y0 r sin u 0 z 0 0 z0
二、卫星的受摄运动
开普勒六参数
偏近点角E
3、偏近点角与真近点角的计算
偏近点角： E=M+e.sinE 真近点角：
1 es Es V tan tan 2 1 es 2
1 2
4、无摄卫星位置计算
在轨道直角坐 标系中的位置： 卫星在天球坐 标系和地球坐标系中 的位置通过坐标系的 转换求得。但在转换 前需加摄动改正。
受摄运动的卫星位置是在无摄位置的基础上加相应的改正数求
得。 1、地球赤道隆起的影响 1）引起升交点赤经变化，变率Ω′； 2）引起近地点角距变化，变率ω′； 3）引起平近点角M变化，变率M′或n′或Δn； 2、其它影响。 引起切向、法向、径向偏移。增加6个参数Cus，Cuc，Cis，Cic， Crs，Crc。
扫过的面积相等
2、无摄运动的轨道参数 轨道形状与大小：轨道长半径as；扁心率es； 轨道椭圆在轨道平面上的定向：近地点角距ω； 卫星在轨道平面上的位置：真近点角V（变量）； 轨道平面与地球体之间的相对定向：升交点赤经Ω；轨道面倾角i。 辅助参数平近点角M和偏近点角E。 M=n(t-t0)…………t0为卫星过近地点时刻。 参数说明 近地点角距——近地点与升交点的地心夹角。 真近点角——卫星与近地点的地心夹角。 升交点赤经——升交点与春分点的地心夹角。 轨道面倾角——卫星轨道面与天球赤道面的夹角。 升交距角——卫星与升交点的地心夹角，即真近点角与近地点角距之 和。
x x0 Rz L Rx i y0 y 再将瞬地转换为协地。 z z 瞬地 0 轨道
1 2
1、卫星运行平均角速度 GM 值见 P19,为 3986005×108. 2、平近点角和偏近点角 3、真近点角 cos V
n0 n
M M 0 n(t toe ), Es M es sin Es
(cos Es es ) /(1 es cos Es )
4、升交距角及摄动改正项
x0 cos u y 0 r s in u 6、卫星在轨道直角坐标系中的位置 0 z 0
7、升交点在 WGS-84 中的大地经度 L ω 为地球自转角速度,见 P19. 8、卫星在 WGS-84 中的坐标

)(t t ) t 0 ( oe oe
1、卫星运动的开普勒定律 第一定律：卫星轨道是椭圆，一个焦点是地心。 第二定律：卫星与地心连线在相同时间内扫过的面积相等。 第三定律：卫星运行的周期平方与轨道长半径立方成比例。
1 2wk.baidu.com
GM Ts2 4 2 2 3 .......n as GM ........n 3 3 as GM as
2、后处理星历
国际组织、国家、城市、仪器制造商等由自已的跟踪站观测数 据推算，由网络、手机、电视、光盘、磁带等介质以免费或收费的方式 向用户提供。一般不能实时定位。 利用精密星历及其它手段进行精密单点定位，精度可达0.1m。
第三节 GPS卫星坐标计算
GM n0 a3 s …… n
u0 s V
u Cus sin 2u0 Cuc cos 2u0 r Crs sin 2u0 Crc cos 2u0 i Cis sin 2u0 Cic cos 2u0
5、观测历元的升交距角、向径及轨道倾角
u u0 u r a s (1 es cos E s ) r (t t oe ) i i0 i i