测量原理与应用ppt课件.ppt

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1、第三章卫星运动基础及卫星星历第一节　概述第二节　卫星的无摄运动第三节　卫星的受摄运动第四节　GPS星历第三章卫星运动基础及卫星星历第一节　概述GPS定位是依GPS卫星的已知瞬时位置为起算基准的。为了确定卫星的瞬时位置，必须了解卫星的运动状态和运行轨道。GPS卫星的运动，和所有的运动物体一样，取决于它所受的作用力。这些作用力包括：第三章卫星运动基础及卫星星历第一节　概述1.作用在卫星上的力第三章卫星运动基础及卫星星历作用在卫星上的力卫星轨道轨道理论地球引力（1）：地球正球（质点）的引力人卫正常轨道人卫正常轨道理论（二体问题）摄动力地球引力（2）：形状摄动力日、月

2、引力大气阻力光压力其它作用力轨道摄动人卫正常摄动理论总和人卫真实轨道人卫轨道理论第一节　概述为了研究工作和实际应用的方便，通常把作用于卫星上的各种力按其影响的大小分为两类：一类是假设地球为均质球体的引力（质量集中于球体的中心），称为中心力，决定着卫星运动的基本规律和特征；另一类是摄动力或非中心力，包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、光辐射压力以及地球潮汐力等。摄动力使卫星的运动产生一些小的附加变化而偏离理想轨道，同时偏离量的大小也随时间而改变。第三章卫星运动基础及卫星星历第一节　概述3.1概述二体问题：研究两个质点在万有引力作用下的运动规律问题称为

3、二体问题。卫星轨道：卫星在空间运行的轨迹称为卫星轨道。卫星轨道参数：描述卫星轨道状态和位置的参数称为轨道参数。无摄运动：仅考虑地球质心引力作用的卫星运动称为无摄运动。无摄轨道：无摄运动的卫星轨道称为无摄轨道。受摄运动：在摄动力的作用下的卫星运动。受摄轨道：受摄运动的卫星轨道称为受摄轨道。第三章卫星运动基础及卫星星历第二节　卫星的无摄运动理想情况下的卫星运动----无摄运动所谓的理想情况下的卫星运动，是将地球视作匀质球体，且不顾及其它摄动力的影响，卫星只是在地球质心引力作用下而运动。理想情况下的卫星运动是我们的首要研究对象。这是因为：（1）它是卫星运动的第一近似

4、描述；（2）它是至今唯一能得到的严密分析解的运动；（3）它是全部作用力下的卫星运动更精确解的基础。第三章卫星运动基础及卫星星历第二节　卫星的无摄运动开普勒定律1.开普勒第一定律：卫星运行的轨道是一个椭圆，地球质心位居椭圆的一个焦点上。此定律阐明了卫星运行轨道的基本形态及其与地心的关系。由万有引力定律可得卫星绕地球质心运动的轨道方程。r为卫星的地心距离，as为开普勒椭圆的长半径，es为开普勒椭圆的偏心率；v为真近点角，它描述了任意时刻卫星在轨道上相对近地点的位置，是时间的函数。第三章卫星运动基础及卫星星历第二节　卫星的无摄运动第三章卫星运动基础及卫星星历asbs

5、Mms近地点远地点v第二节　卫星的无摄运动2.开普勒第二定律：卫星的地心向径，在相等的时间内所扫过的面积相等。表明卫星在椭圆轨道上的运行速度是不断变化的，在近地点处速度最大，在远地点处速度最小。第三章卫星运动基础及卫星星历近地点地心远地点第二节　卫星的无摄运动3.开普勒第三定律：卫星运行周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量，等于GM（地球引力常数）的倒数假设卫星运动的平均角速度为n，则n=2/Ts。可得第三章卫星运动基础及卫星星历第二节　卫星的无摄运动一、卫星运行的轨道卫星的运行，一般可通过一组适宜的参数来描述。轨道参数可以有很多，它们的选择也不是唯

6、一的。但是无论如何选择，必须有利于下列问题的解决：（1）轨道椭圆的形状和大小；（2）轨道平面与地球体的相关位置；（3）轨道椭圆在轨道平面上的方位；（4）卫星在轨道上的瞬时位置。只有这些问题得到确定，卫星运行的轨道以及卫星在轨道上的瞬时位置也才是唯一确定的。第三章卫星运动基础及卫星星历第二节　卫星的无摄运动第三章卫星运动基础及卫星星历yxz轨道春分点升交点近地点卫星地心赤道isV第二节　卫星的无摄运动卫星的轨道参数及作用：英文名称中文名称符号意义Inclinationoforbitalplane轨道平面倾角i决定轨道平面的空间位置Rightascension

7、oftheascendingnode升交点赤经ΩSemi-majoraxisoforbitalellipse轨道椭圆的长半径a决定轨道椭圆的大小Nunerialeccentricity　ofellipse轨道椭圆的偏心率e决定轨道椭圆的形状Argumentofperigee近地点角距（幅角）ω决定开普勒椭圆在轨道面上的位置Realanomaly真近点角V卫星与近地点之间的地心角距第二节　卫星的无摄运动as为轨道的长半径，es为轨道椭圆偏心率，这两个参数确定了开普勒椭圆的形状和大小。为升交点赤经：即地球赤道面上升交点与春分点之间的地心夹角。i为轨道面倾角：即卫

8、星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。这两