无线电导航理论基础第1章

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1、第一章无线电导航理论基础1.1时间基准系统1.1宇宙时间系统1.2原子时间系统1.2空间坐标系统1.2.1地球几何形状1.2.2导航空间坐标系1.2.3空间坐标转换1.3载体航行基本导航参数1.1时间基准系统时间基准是自然科学理论及应用领域中最基本的测量基准。天文、大地测量、无线电通信、导航、深空探测和现代军事技术等。时间系统包含有“时刻”和“间隔”两个概念。时间系统与空间系统一样，应有其原点（起始历元）和尺度（时间单位），只有把这两者结合起来才能够描述一个时间系统并给出准确时刻的概念。时间基准与运动的关系基准，是人们认为最精确的尺

2、度。时间尺度是用来衡量变化（或者叫做运动）的稳定性衡量变化的基准最好是有规律的运动或变化。一般说来，任何一个运动只要具备三个基本条件就可以作为时间系统的基准：（1）运动是连续的；（2）运动的周期要有充分的稳定性；（3）运动的周期性必须是可复现的。时间基准的发展和变迁观测地球自转(太阳的视运动）夏商水漏公元前二世纪，发明了地平日晷，一天差15分钟；希腊和北宋，水钟精确到每日10分钟；六百多年前，机械钟问世，并将昼夜分为24小时；十七世纪，单摆用于机械钟，精度提高近一百倍；20世纪的30年代，石英晶体震荡器出现，对于精密的石英钟，三百年

3、只差一秒…。十七世纪，1820年法国科学院正式提出：平太阳日的1/86400为一个平太阳秒，为世界时秒长。原子时的出现1953年是时频科学的一个新的里程碑。世界上第一台原子钟在美国哥伦比亚大学由三位科学家研制成功（其中一位叫王天眷）。1963年13届国际计量大会决定：铯原子Cs133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒。德联邦的“联邦技术物理研究院”的PTB-CsI、美国国家标准局的NBS-6及加拿大国家研究院的NRC-CsV的准确度均已达到10-14量级。我国计量院的CsII、CsIII也达到

4、10-13量级。实验室时标大铯钟一级时间标准，世界上只有少数几个国家的时频实验室拥有，而且，有的还不能长期可靠地工作。没有大铯钟的实验室用多台商品型铯钟（目前5071A型小铯钟的准确度为1×10-12）构成平均时间尺度。小铯钟越多，时间尺度的稳定性就越好。我们国家授时中心有六台小铯钟，组成我们的地方原子时尺度，其稳定度为10-14量级。国家授时中心5071铯钟组新的挑战大铯钟作为主要时间基准的地位受到冲击。原子喷泉、光频标是它的强力对手。喷泉钟的准确度进入10-15,最好的达到1×10-15（美国标准与技术研究院）。光抽运铯束基准频

5、标的准确度也进入10-15（法国巴黎时间频率实验室）。无线电的发展为测时、守时、授时等创造了有利的条件，使得全球时间统一有了可能。一、宇宙时间系统以天体运动为基准的时间系统。易于观测，是人类最先建立的时间系统。根据所观测的天体运动和空间参考点不同，又可以分为几种形式：恒星时平太阳时世界时1、恒星时（SiderealTime）以地球公转的春分点为空间参考点，定义为：春分点连续两次经过某地子午线上中天所经历的时间段，称为一个恒星日；春分点与该点子午圈间的时角称为该地的恒星时。24*60*60制。属于地方时，在同瞬间各地的恒星时不同。由于

6、岁差、章动的影响，同一瞬间有瞬时真春分点和平春分点之分，因此，相应的恒星时也分为真恒星时和平恒星时。由于平春分点受岁差影响而向西移动，每年约西移50”，所以以平恒星日的长度并不真正等于地球自转周期，约短0.008秒。由于真太阳时的视运动速度是不均匀的，不能作为建立时间系统的参考点。因此，假设一个平太阳作为参考点，该平太阳的运动速度等于真太阳周年运动的平均速度，且在天球赤道上作周年视运动。平太阳两次通过某地子午圈下中天（平子夜）所经历的时间间段，成为一个平太阳日，一个平太阳日的1/86400为一秒。平太阳日是以平子夜瞬间作为零点。2、

7、平太阳时（MeanSolarTime）3、世界时（UniversalTime）以平子夜为零时起计算的格林尼治平太阳时称为世界时。从1956年开始，在世界时中加入了极移修正和自转速度修正，得到的世界时相应表示为UT1和UT2未经修正的世界时以UT0表示。原子时（TA）（TempsAtomique）（1）铯原子133、基态两个精细结构能态间跃迁的的电磁振荡9192631770周所经历时间为1原子秒；（2）原定义为1958年元月一日UT2零时为起算点。但事后经国际上多台原子钟比对发现，原定义存在误差，实际原子时的原点为：（3）原子时是由高

8、精度原子钟来保持的。目前，国际上约有100台原子钟通过互相比对，并经过数据处理推算出统一的原子时，称为国际原子时（TAI）。二、原子时间系统协调世界时（UniversalTimeCoordinate）为了协调原子时与世界时的关系，建立