GPS课件第三讲 GPS定位中的基本坐标系

BasicCoordinateSystemofGPSGPS原理与应用第三讲本次课主要内容

Contents相关知识的回顾

Review坐标系统在卫星定位中的作用

TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning天球坐标系

CelestialCoordinateSystem(CCS)天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem一、坐标系的定义

原点位置（三个参数）坐标轴指向（三个参数）长度单位（一个参数）xyzo相关知识的回顾

Reviewxyzxyz左手系右手系oo1、空间直角坐标(x,y,z)二、坐标的不同表示形式xyzo2、球面坐标(r,α,

δ)oαδryzx相关知识的回顾

Review2、球面坐标(r,α,

δ)oαr1、空间直角坐标(x,y,z)二、坐标的不同表示形式xyzoyzxxyzyxz相关知识的回顾

Reviewδoαrxyzyxz二、坐标的不同表示形式空间直角坐标和球面坐标的转换关系相关知识的回顾

Reviewδ旋转矩阵xyzxyzxyzx1y1z1x1y1z1x1y1z1相关知识的回顾

ReviewOOO本次课主要内容

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Review坐标系统在卫星定位中的作用

TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning天球坐标系

CelestialCoordinateSystem(CCS)天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem导航：引导运动载体准确沿着选定的路线到达目的地。定位：准确确定目标点的位置坐标。坐标系统在卫星定位中的作用TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning

导弹的发射及控制中，需要坐标系统制约导弹的飞行及精确打击目标坐标系统在卫星定位中的作用TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning

空间探测器在飞行中及变轨时，需要相应的坐标系统确定其位置及姿态坐标系统在卫星定位中的作用TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning

GPS定位中的基本坐标系

天球坐标系地球坐标系坐标系统在卫星定位中的作用TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning

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Review坐标系统在卫星定位中的作用

TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning天球坐标系

CelestialCoordinateSystem(CCS)天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem天球有关的基本概念天球：以地心为球心，以任意长为半径的假想球体。天轴：过地球旋转轴的延伸直线。天极：天轴与天球面的两个交点，北天极

和南天极。天球赤道面：过球心且与天轴垂直的平面。图2与天球有关的几个基本概念天球有关的基本概念黄道面：地球公转轨道所在平面，与赤道面夹角约为23.5°。春分点：太阳从南半球向北半球运行时，黄道与赤道的交点。春分点和天球赤道面是建立天球坐标系的基准点和基准面。图2与天球有关的几个基本概念天球坐标系的定义原点：地球质心坐标轴指向：Z轴——指向地球自转轴X轴——指向春分点Y轴——与X轴、Z轴构成右手系M黄道εPnΠsΠn天球赤道PsXYZ（北天极）天球坐标系CelestialCoordinateSystem

岁差与章动的影响在日月引力及其它天体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，自转轴方向不再保持不变。绕北黄极缓慢地旋转。长周期运动：岁差(

Precession)

短周期运动：章动(Nutation)

分离天球坐标系CelestialCoordinateSystem

AB太阳月球OM岁差黄道PnΠsΠn天球赤道Ps天球坐标系CelestialCoordinateSystem

主要由于日月引力引起北天极绕北黄极顺时针旋转每年春分点西移50.2″岁差周期：25800年真天极平天极真赤道平赤道真春分点平春分点M黄道PnΠsΠn天球赤道Ps真北天极绕平北天极作顺时针椭圆运动章动椭圆长半径：9.2″

短半径：

6.9″a岁差、章动叠加Πn章动椭圆章动的周期：18.6年Pn章动天球坐标系CelestialCoordinateSystem

协议天球坐标系的定义原点：地球质心坐标轴指向：Z轴——指向J2000.0平北极X轴——指向J2000.0平春分点Y轴——与X轴、Z轴成右手系天球坐标系CelestialCoordinateSystem

黄道PnΠsΠn天球赤道PsXYZ（J2000.0平北极）M选择某一时刻为标准历元IAG和IAU决议规定标准历元为J2000.0本次课主要内容

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Review坐标系统在卫星定位中的作用

TheRoleofCoordinateSysteminSatellitePositioning天球坐标系

CelestialCoordinateSystem(CCS)天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem历元（J2000.0）平北极历元（J2000.0）平春分点瞬时平北极瞬时平春分点瞬时真北极瞬时真春分点岁差章动协议天球坐标系瞬时天球坐标系瞬时平天球坐标系M黄道P0历元平赤道YPt瞬时平赤道ZP0：历元平北极（J2000.0）Pt：瞬时平北极XtYtZtX岁差旋转变换天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem历元:J2000.0天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem协议天球坐标系瞬时平天球坐标系黄道历元平赤道XYPt瞬时平赤道XtYtZtZP0MP0：历元平北极（J2000.0）Pt：瞬时平北极岁差旋转变换历元:J2000.0黄道瞬时平赤道瞬时真赤道MPrPtXtYtZtXrYrZr章动旋转变换Pr：瞬时真北天极Pt：瞬时平北天极天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystemΠn章动旋转变换Pr：瞬时真北天极Pt：瞬时平北天极天球坐标系的转换TransformationofCelestialCoordinateSystem瞬时平天球坐标系瞬时天球坐标系黄道瞬时平赤道瞬时真赤道MPrPtXtYtZtXr