《GPS监测网数据处理软件包》 培训教程.ppt

《《GPS监测网数据处理软件包》 培训教程.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、3.3卫星的受摄运动卫星的实际运行轨道，由于受多种非地球中心引力的影响，而使其偏离开普勒轨道。对于GPS卫星来说，仅地球的非球性影响，在3小时的弧段上就可能使卫星的位置偏差达2km，而在两日弧段上达14km。显然，这种偏差对于任何用途的导航定位工作，都是不容忽视的。第三章卫星运动基础及GPS卫星星历为此，必须建立各种摄动力模型，对卫星轨道加以修正，以满足精密定轨的要求。3.3卫星的受摄运动一、卫星运动的摄动力卫星在运行中，除了要受到地球中心引力Fc的作用外，还将受到以下各种摄动力的影响，从而引起轨道的摄动：①地球体的非球形及其质量分布不

2、均匀而引起的作用力，即地球的非中心引力Fnc；②太阳的引力Fs和月球的引力Fn③太阳的直接与间接辐射压力Fr；第三章卫星运动基础及GPS卫星星历④大气的阻力Fa⑥磁力等。⑤地球潮汐的作用力；GPS卫星运动时所受的主要作用力如图所示。在摄动力加速度的影响下，卫星运行的开普勒轨道参数不再保持常数而变为时间的函数。根据分析，在数小时和数日内，GPS卫星运行的轨道，因各种摄动力加速度影响，而产生的偏差大致下表所列。此外，为使相对定位精度达到10-6~10-7，要求轨道的精度为20m~2m，因此，研究各种摄动力模型以满足精密定轨的要求，具有重要意

3、义。第三章卫星运动基础及GPS卫星星历在上述各种摄动力中，大气阻力的影响主要取决于大气的密度、卫星的断面与质量之比以及卫星的速度。第三章卫星运动基础及GPS卫星星历由于GPS卫星所处的高空，大气密度甚微，以致其对卫星的阻力影响一般可以忽略。理论分析表明，对GPS卫星来说，这种影响也不明显。因此下面主要简要介绍一下其他一些摄动力对GPS卫星轨道的影响。第三章卫星运动基础及GPS卫星星历地球受日月引力的影响产生潮汐现象，而地球的潮汐又将对卫星的运动产生影响，所以地球潮汐的影响，可以认为是日月引力对卫星运动的一种间接影响。在卫星无摄运动中，我

4、们曾假设地球是一个匀质的球体，其质量集中于球心。这时地球所形成的引力场称为中心引力场。可是实际上，地球不仅其内部的质量分布并不均匀，而且其形状也很不规则。现代大地测量学已经确定，地球的实际形状，大体上虽然比较接近于一个长短轴相差约21km的椭球，但在北极仍高出椭球面约19m，而在南极却凹下约26m。二、地球引力场摄动力的影响第三章卫星运动基础及GPS卫星星历二、地球引力场摄动力的影响一般来说，大地水准面与椭球面的高差均不超过100m。由于GPS卫星的轨道较高，而随高度的增加，地球非球形引力的影响将迅速减小。地球引力场摄动位的影响，它对卫

5、星轨道的影响主要表现在以下几个方面：第三章卫星运动基础及GPS卫星星历1、引起轨道平面在空间旋转这一影响使升交点沿地球赤道产生缓慢的进动，进而使升交点的赤经Ω产生周期性的变化，其变化率可按下式计算：式中：a为地球椭球长半径，as为卫星轨道长半径。可见，轨道面的旋转速度主要取决于as和i。对于GPS卫星而言，目前轨道长半径as约变化于26557～26561km之间，偏心率es约变化于0.002～0.011之间。若考虑到J2=1.08263×10-3，则升交点赤经的进动速度约为-0.03°/天(或-3.3km/天)。如果已知某一参考时刻t0

6、的升交点赤经为Ω(t0)，则对于任一时刻t的升交点位置可表示为第三章卫星运动基础及GPS卫星星历2、引起近地点在轨道平面内旋转近地点的变化，说明开普勒椭圆在轨道平面内定向的改变，从而引起了卫星轨道近地点角距ws的缓慢变化，其变化率可表示为：可见，近地点角距ws的其变化率仍取决于as和i，且当i=63.4°时，其值近为0。类似于式（3-18），则任一时刻t的近地点角距可表示为第三章卫星运动基础及GPS卫星星历3、引起平近点角Ms的变化在地球引力场摄动影响下，卫星轨道平近点角Ms的变率，可按下式估算于是相应历元t的平近点角可表示为由于轨道升

7、交点和近地点的缓慢变化，卫星的实际运行轨道，大体将如右所示。第三章卫星运动基础及GPS卫星星历三、日月引力的影响日月引力对卫星轨道的影响，是由太阳和月亮的质量对卫星所产生的引力加速度而产生的。如果取m日、m月分别表示日月的质量，r日、r月为日月的地心向径，而r为卫星的地心向径，则日月引力对卫星的摄动加速度可表示为由日月引力加速度引起的卫星轨道摄动，主要是长周期的。对GPS卫星产生的摄动加速度约为5×10-6m/s2。如果忽略这项影响，将可能使GPS卫星在3小时的弧段上产生约50～150m的位置误差。虽然太阳的质量远较月球为大，但其距离太

8、远，所以太阳引力的影响，仅约为月球引力影响的0.46倍。至于大阳系其它行星对GPS卫星的影响，则远较太阳引力的影响为小，一般均可忽略。第三章卫星运动基础及GPS卫星星历四、太阳光压的影响卫星在运行中，除直接