第2章 时间系统和坐标系统

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1、GPS原理及其应用主讲：李征航1第2章GPS测量中所涉及的时间系统和坐标系统22.1有关时间系统的一些概念3有关时间系统的一些基本概念①时间时间间隔事物运动处于两个（瞬间）状态之间所经历的时间过程，它描述了事物运动在时间上的持续状况时刻发生某一现象的时间4有关时间系统的一些基本概念②时间基准满足条件：(1)能做连续的周期性运动，且运动周期十分稳定；(2)运动周期具有很好的复现性目前的基准主要有：地球自转、行星公转、原子钟和脉冲星等5有关时间系统的一些基本概念③守时系统（时钟）授时和时间比对时钟的

2、主要技术指标频率准确度频率漂移率频率稳定度62.2恒星时与太阳时7恒星时与太阳时①恒星时恒星时是以春分点作为参考点的。由于地球自转使春分点连续两次经过地方上子午圈的时间间隔为一恒星日。以恒星日为基础均匀分割从而获得恒星系统中的“小时”、“分”和“秒”。真春分点和平春分点真恒星时和平恒星时8恒星时与太阳时②真太阳时真太阳时是以太阳中心作为参考点的，太阳连续两次通过某地的子午圈的时间间隔称为一个真太阳日。以其为基础均匀分割后得到真太阳时系统中的“小时”、“分”和“秒”。平太阳时以地球自转为基础，以平

3、太阳中心作为参考点而建立起来的时间系统称为平太阳时。即这个假想的平太阳连续两次通过某地子午圈的时间间隔叫做一个平太阳日。以其为基础均匀分割后可获得平太阳时系统中的“小时”、“分”和“秒”。9恒星时与太阳时③世界时和区时在同一时区统一采用该时区中央子午线上的平太阳时，称为区时。格林尼治起始子午线处的平太阳时称为世界时。地球自转的速度是不均匀的地极在地球上的位置在不断移动因此引入改正：其中为极移改正，为季节性改正102.3原子时、协调世界时与GPS时11原子时①原子时当原子中的电子从某一能级跃迁至另

4、一能级时，会发出或吸收电磁波。这种电磁波的频率非常稳定，而且上述现象又很容易复现，所以是一种很好的时间基准。定义：位于海平面上的铯133(Cs133)原子基态两个超精细能级间在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770周所持续的时间定义为原子时的1秒。12原子时②国际原子时(TAI)BIPM依据全球约60个时间实验室中的大约240台自由运转的原子钟所给出的数据，经数据统一处理后来给出国际原子时的。13协调世界时①国际无线电科学协会于20世纪60年代建立了协调世界时UTC。协调世界时的秒长严格等于原

5、子时的秒长，而协调世界时与世界时UT间的时刻差规定需要保持在0.9秒以内，否则将采取闰秒的方式进行调整。14协调世界时②极移（Xp,Yp）及(UT1-UTC)值注：表中给出的值均为0h0min的数值年.月.日MJD极移值（mas）UT1-UTC（ms）误差误差(UT1-UTC)值误差2007.8.2454336206.600.09277.350.09-162.6360.0132007.8.2554337204.700.09274.980.10-162.1860.0122007.8.2654338

6、202.980.09272.570.10-161.9040.0152007.8.2754339201.790.09270.400.10-161.9060.0132007.8.2854340200.910.09268.600.10-162.2350.0132007.8.2954341200.070.09267.010.09-162.8530.0482007.8.3054342199.410.09265.480.10-163.7240.05715GPS时它是由GPS的地面监控系统和GPS卫星中的原子

7、钟建立和维持的一种原子时。其起点为1980年1月6日0h00m00s。C0由专门的单位测定并公布16GLONASS时与GPS时相类似，俄罗斯（前苏联）的GLONASS为满足导航和定位的需要也建立了自己的时间系统，我们将其称为GLONASS时。该系统采用的是莫斯科时（第三时区区），与UTC间存在三小时的偏差。172.4建立在相对论框架下的时间系统18建立在相对论框架下的时间系统①地球动力学时(TDT)地球动力学时是用于解算围绕地球质心运动的天体(如人造卫星)的运动方程、编算卫星星历时所用的一种时间

8、系统。1991年第21届IAU大会又决定将TDT改称为地球时TT，以避免使用动力学（Dynamical）这个容易引起争议的名词。目前在计算GPS卫星的运动方程、编算其星历时都采用地球时TT。19建立在相对论框架下的时间系统②太阳系质心动力学时TDB太阳系质心动力学时简称为质心动力学时。这是一种用以解算坐标原点位于太阳系质心的运动方程、编制行星星表时所用的一种时间系统。20建立在相对论框架下的时间系统③地心坐标时TCG和太阳系质心坐标时TCB地心坐标时TCG是远点位于地心的天球坐标系中所使用的第四