GPS坐标系统

当前的坐标系统有哪些？如何定义，它们关系怎样？ 答：坐标系统是描述位置的一组数值，一般分为全球坐标系统和二维、三维坐标系统。将整个地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 或某一部分投影到平面后，为了在地图上准确地定位，必须使用坐标系统。 在GPS定位测量中，采用两类坐标系，即天球坐标系与地球坐标系。天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标原点及各坐标轴指向在空间保持不变，用于描述卫星运行位置和状态。地球坐标系是与地球相关联的坐标系，用于描述地面点的位置。 (1)天球坐标系可用天球空间直角坐标系和天球球面坐标系两种形式来描述。 ①在天球空间直角坐标系中，天体s的坐标为（x，y，z)。该系统的定义是：原点位于地球质心M；z轴指向天球北极Pn；x轴指向春分点 γ；y轴垂直于xMz平面，与x轴和z轴构成右手坐标系统。 ②在天球球面坐标系中，天体s的坐标为（α，δ，γ）。该系统的定义是：天球中心与地球质心M重合；赤经α为含天轴和春分点的天球子午面与过天体s的天球子午面之间的夹角；赤纬δ为原点M至天体s上的连线与天球赤道面之间的夹角；向径r为原点M至天体s的距离。天球空间直角坐标系和天球球面坐标系的转换关系： x cos δ·cos α y = r cos δ·sin α z sin α ③为了建立一个与惯性坐标系统相接的坐标系，人们通常选择某一时刻作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经该瞬时的岁差和章动改正后，分别作为z轴和x轴的指向。由此所构成的空间固定坐标系，称为所取标准历元t0时刻的平天球坐标系，或 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 天球坐标系（CIS）。以瞬时平天极、平春分点为基准建立的天球坐标系统称为瞬时平天球坐标系。 将协议天球坐标系转换为瞬时平天球坐标系（岁差旋转）取（x，y，z）CTS和（x，y，z）MT分别表示协议天球坐标系和瞬时平天球坐标系，则其转换关系为： X X Y = Rxyz Y Z MT Z Rxyz = Rz(-z) Ry(θ) Rz(-ζ) cos z - sin z 0 Rz(-z) = sin z cos z 0 0 0 1 cos θ 0 -sin θ Ry（θ）= 0 1 0 sin θ 0 cos θ cos ζ -sin ζ 0 Rz(-ζ) = sin ζ cos ζ 0 0 0 1 式中，z、θ、ζ分别为与岁差有关的三个旋转角，其表达式为 ζ=0.64061610T + 0.00008390T2 + 0.00000500T3 z =0.64061610T + 0.00030410T2 + 0.00000510T3 θ=0.64061610T—0.00011850T2 —0.00001160T3 T=（t—t0）是从标准历元t0至观测历元t的儒略世纪数。 将瞬时平天球坐标系转换为瞬时天球坐标系（章动旋转）取（x，y，z）T表示瞬时天球坐标系统，与瞬时平天球坐标系统之间的转换关系为： X X Y = Rxyz Y Z Z Rxyz = Rx (-ε-Δε) Rz(-Δψ) Rx(ε) 1 0 0 Rx(-ε-Δε) = 0 cos(ε+Δε) -sin(ε+Δε) 0 sin(ε+Δε) cos(ε+Δε) cos(Δψ) -sin(Δψ) 0 Rz(-Δψ) = sin(Δψ) cos(Δψ) 0 0 0 1 1 0 0 Rx(ε) = 0 cos(ε) sin(ε) 0 -sin(ε) cos(ε) 式中，ε、Δε、Δψ分别为黄赤交角、交角章动及黄经章动。 ε= 23026'21.448''—46.815T—0.00059''T2+0.001813T3； 在天文年历中载有这些展开式的系数值，实际上根据T值便可精确的计算相应的Δε和Δψ值。 （2）地球坐标系有空间直角坐标系和大地坐标系两种形式来描述。 ①地球空间直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平子午面与地球赤道的交点E，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。 ②大地坐标系的定义是：地球椭圆的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地面的椭球子午面与格林尼治平子午面之间的夹角，大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。地球空间直角坐标系和大地坐标系的换算关系为： X = (N+H) cos B cos L Y = (N+H) cos B sin L Z = [N(1—e2)+H] sin B 式中，N为椭球的卯酉圈曲率半径，e为椭球的第一偏心率。 ③以协议地极为基准点的地球坐标系，称为协议地球坐标系（CTS）。而与瞬时极对应的地球坐标系称为瞬时地球坐标系。以（X，Y，Z）CTS和（X，Y，Z）T分别表示协议地球空间直角坐标系和观测历元t的瞬时地球空间直角坐标系其关系表示为： X X Y = M Y Z CTS Z T M = Ry(-xP)Rx(-yP) 如果春分点的格林尼治恒星时以GAST表示，则瞬时天球坐标系与瞬时地球坐标系之间的转换关系表示为： X x Y = Rz(CATS) y Z T z T cos(CATS) sin(CATS) 0 Rz(CATS) = -sin(CATS) cos(CATS) 0 0 0 1 （4）国家坐标系和地方坐标系 ①确定的参考椭球位置，其中心一般不会与地球质心相重合。这种原点位于地球质心附近的坐标系，通常称为地球参心坐标系，或简称参心坐标系。 ②如果测量工作以测站为原点，则构成的坐标系称为测站中心坐标系（简称站心坐标系），分为站心地平直角坐标系和站心极坐标系。 ③国家大地坐标系有1954年北京坐标系、1980年西安坐标系和新1954年北京坐标系。而我国常用1954年北京坐标系和1980年西安坐标系。 ④WGS-84坐标系的原点为地球质心M；Z轴指向BIH1984.0定义的协议地极（CTP）；X轴指向BIH1984.0定义的零子午面与CTP相应的赤道的交点；Y轴垂直于XMZ平面，且与Z、X轴构成右手坐标系。 2（1）卫星导航定位系统的组成部分与功能？ 答：卫星导航定位系统即GPS系统，主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分等三大部分组成。 （1）空间星座部分的构成：GPS卫星星座由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星、3颗备用卫星，均匀分布在6个地心轨道平面内，每个轨道4颗卫星。每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数目，随时间和地点而异，最少4颗，最多可达11颗。 GPS卫星的基本功能：①接收和储存由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；②卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作；③通过星载的高精度铯钟和铷钟提供精密的时间标准；④向用户发送定位信息；⑤在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。 （2）地面监控部分包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。 ①主控站协调、管理所有地面监控网络的工作，主要任务：据各监测提供的观测资料推算编制各颗卫星的星历、卫星钟差和大气层修正参数等，并把这些数据传送到注入站；提供全球定位系统的时间基准；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；启用备用卫星以取代失效的工作卫星。 ②监测站的主要任务是为MCS编算导航电文提供观测数据。监测站现有5个，其中4个和MCS及地面天线站重叠，另外1个设在夏威夷。每个监测站均用双频GPS信号接收机，对每颗可见卫星每6秒钟进行一次伪距测量和积分多普勒观测，并采集气象要素等数据。 ③注入站的功能是将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器，每天注入3—4天；注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。 （3）用户接收部分由GPS接收机硬件和数据处理软件，以及微处理机及其终端设备组成；而GPS接收机的硬件，一般包括主机、天线和电源，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现时导航和定位；GPS软件部分是指各种后处理包，其主要作用是对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。 （2）传统测量方式与第一代卫星导航定位系统的局限性？ 答：（1）相对于经典的测量技术来说，第一代卫星导航定位系统具有：观测站之间无需通视；定位精度高；观测时间短；提供三维坐标；操作简便；全天候作业。 （2）子午卫星系统的局限性：一次定位所需时间过长；不是一个连续的、独立的卫星导航系统。从测量的角度讲，子午卫星导航系统存在问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 有所需时间长，作业效率偏低；定位精度偏低。 （3）子午卫星系统对导航技术的发展具有划时代的意义，但是该系统仍有许多明显缺点：卫星颗数少，不能实现连续实时导航定位；卫星轨道高度低，难以实现精密定轨；信号频率低，难以补偿电离层效应的影响。为了突破子午卫星系统的局限性，实现全天候、全球性和高精度的实时导航与定位，研制了一种新的卫星导航系统即导航卫星测时与测距全球定位系统，简称GPS卫星全球定位系统。 1