時空坐標系統(tǒng)

1、電子科技大學空天科學技術研究院電子科技大學空天科學技術研究院GPS導航原理與應用導航原理與應用（二）（二）GPS導航原理與應用導航原理與應用 2.1. 坐標系統(tǒng)基本概念坐標系統(tǒng)基本概念 2.2. 天球坐標系天球坐標系 2.3. 地球坐標系地球坐標系 2.4. 坐標系轉換坐標系轉換 2.5. 常用坐標系常用坐標系 2.6. 時間參考系統(tǒng)時間參考系統(tǒng)第二章第二章 GPS的時空參考系統(tǒng)的時空參考系統(tǒng)GPS導航原理與應用導航原理與應用2.1 坐標系統(tǒng)簡介坐標系統(tǒng)簡介 坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)是坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)是GPS的基本參考系統(tǒng)的基本參考系統(tǒng) 描述衛(wèi)星運動、處理觀測數(shù)據(jù)、表達用戶位置描述衛(wèi)星運動、處理觀

2、測數(shù)據(jù)、表達用戶位置的物理與數(shù)學基礎。的物理與數(shù)學基礎。GPS導航原理與應用導航原理與應用 坐標坐標定義：用于在一個給定維數(shù)的空間中相對于一個定義：用于在一個給定維數(shù)的空間中相對于一個參照系來確定點的位置的一組數(shù)。參照系來確定點的位置的一組數(shù)。 空間坐標系空間坐標系 定義：由原點位置，定義：由原點位置，3個坐標軸的指向和尺度所個坐標軸的指向和尺度所定義。定義。 類型：天球坐標系、地球坐標系類型：天球坐標系、地球坐標系 坐標系轉換坐標系轉換 通過坐標平移，旋轉和尺度轉換通過坐標平移，旋轉和尺度轉換 GPS導航原理與應用導航原理與應用 天球坐標系天球坐標系不隨地球自轉的地心坐標系，是空間固不隨地球

3、自轉的地心坐標系，是空間固定坐標系，用于對衛(wèi)星位置描述。定坐標系，用于對衛(wèi)星位置描述。 地球坐標系地球坐標系 與地球固聯(lián)的地心坐標系，用于描述用與地球固聯(lián)的地心坐標系，用于描述用戶空間位置。戶空間位置。GPS導航原理與應用導航原理與應用 2.2 天球坐標系天球坐標系 基本概念基本概念 天球天軸與天極天球天軸與天極 赤道面與天球赤道赤道面與天球赤道 天球子午面與子午圈天球子午面與子午圈 黃道與黃極黃道與黃極 春分點與秋分點春分點與秋分點GPS導航原理與應用導航原理與應用 天球坐標系定義天球坐標系定義 原點為地球質心原點為地球質心 天球極軸天球極軸 春分點軸春分點軸 垂直以上兩軸并位于天球赤道面，

4、按右手定則垂直以上兩軸并位于天球赤道面，按右手定則確定的軸確定的軸 天球直角坐標系天球直角坐標系 天球球面坐標系天球球面坐標系GPS導航原理與應用導航原理與應用 天球空間直角坐標系天球空間直角坐標系 地球質心地球質心M為坐標系原為坐標系原點，點， Z軸指向天球北極，軸指向天球北極， X軸指向春分點，軸指向春分點， Y軸垂直于軸垂直于XMZ平面平面 與與X軸和軸和Z軸構成右手坐軸構成右手坐標系標系 天體天體S的位置由坐標（的位置由坐標（X，Y，Z）描述）描述GPS導航原理與應用導航原理與應用 2.2 天球坐標系天球坐標系天球球面坐標系天球球面坐標系 地球質心為系統(tǒng)原點，地球質心為系統(tǒng)原點， 春分

5、點軸與天軸所在平春分點軸與天軸所在平面為測量基準面為測量基準-基準子基準子午面，午面， 天球子午面：過天軸的天球子午面：過天軸的所有平面所有平面 赤經赤經：天球子午面與基：天球子午面與基準子午面夾角，以春分準子午面夾角，以春分點劃分東西（點劃分東西（0180） 赤緯赤緯：天體：天體S與原點與原點M的連線相對于天球赤道的連線相對于天球赤道平面的夾角，天球赤道平面的夾角，天球赤道向北向南分（向北向南分（090） 長度長度r：原點：原點M到天體到天體S的徑向長度稱為天體的徑向長度稱為天體S的的距離。距離。GPS導航原理與應用導航原理與應用歲差、章動歲差、章動 在外力的作用下，地球自轉軸在空間并不保在

6、外力的作用下，地球自轉軸在空間并不保持固定的方向，而是不斷發(fā)生變化。持固定的方向，而是不斷發(fā)生變化。 地軸的長期運動稱為歲差，而其周期運動則地軸的長期運動稱為歲差，而其周期運動則稱為章動。稱為章動。 歲差和章動引起天極和春分點在天球上的運歲差和章動引起天極和春分點在天球上的運動。動。 GPS導航原理與應用導航原理與應用日月歲差和章動日月歲差和章動GPS導航原理與應用導航原理與應用歲差歲差 公元前二世紀古希臘天文學家喜帕恰斯是歲差現(xiàn)公元前二世紀古希臘天文學家喜帕恰斯是歲差現(xiàn)象的最早發(fā)現(xiàn)者。公元四世紀，中國晉代天文學象的最早發(fā)現(xiàn)者。公元四世紀，中國晉代天文學家虞喜根據(jù)對冬至日恒星的中天觀測，獨立地

7、發(fā)家虞喜根據(jù)對冬至日恒星的中天觀測，獨立地發(fā)現(xiàn)歲差并定出冬至點每現(xiàn)歲差并定出冬至點每50年后退一度。年后退一度。 牛頓是第一個指出產生歲差的原因是太陽和月球牛頓是第一個指出產生歲差的原因是太陽和月球對地球赤道隆起部分的吸引。在太陽和月球的引對地球赤道隆起部分的吸引。在太陽和月球的引力作用下，地球自轉軸繞著黃道面的垂直軸旋轉，力作用下，地球自轉軸繞著黃道面的垂直軸旋轉，在空間繪出一個圓錐面，繞行一周約需在空間繪出一個圓錐面，繞行一周約需26，000年。年。GPS導航原理與應用導航原理與應用 在天球上天極繞黃極描繪出一個半徑約為在天球上天極繞黃極描繪出一個半徑約為23.5（黃赤交角）的小圓，在這個

8、圓上，（黃赤交角）的小圓，在這個圓上，北天極每年約西移北天極每年約西移50.371”，周期大約為，周期大約為25800年。年。 這種由太陽和月球引起的地軸的長期運動稱這種由太陽和月球引起的地軸的長期運動稱為日月歲差。為日月歲差。 其他行星引力造成的影響叫做行星歲差，合其他行星引力造成的影響叫做行星歲差，合者稱為總歲差。者稱為總歲差。GPS導航原理與應用導航原理與應用章動章動 英國天文學家不拉德雷在英國天文學家不拉德雷在1748年分析了年分析了17271747年的恒星位置的觀測資料后，發(fā)現(xiàn)了章動。年的恒星位置的觀測資料后，發(fā)現(xiàn)了章動。 月球軌道面（白道面）位置的變化是引起章動月球軌道面（白道面）

9、位置的變化是引起章動的主要原因。白道的升交點沿黃道向西運動，的主要原因。白道的升交點沿黃道向西運動，約約18.6年繞行一周，因而月球對地球的引力作年繞行一周，因而月球對地球的引力作用也有同一周期的變化。用也有同一周期的變化。 在天球上表現(xiàn)為天極（真天極）在繞黃極運動在天球上表現(xiàn)為天極（真天極）在繞黃極運動的同時，還圍繞其平均位置（平天極）作周期的同時，還圍繞其平均位置（平天極）作周期18.6年的運動。年的運動。GPS導航原理與應用導航原理與應用三種天球坐標系三種天球坐標系 瞬時真天球坐標系瞬時真天球坐標系 不同觀測歷元，天球瞬時坐標，考慮歲差和章動影不同觀測歷元，天球瞬時坐標，考慮歲差和章動影

10、響響 瞬時平天球坐標系瞬時平天球坐標系 任一歷元，瞬時平天極，瞬時平赤道，瞬時平春分任一歷元，瞬時平天極，瞬時平赤道，瞬時平春分點，只考慮歲差影響，略去章動影響點，只考慮歲差影響，略去章動影響 協(xié)議天球坐標系協(xié)議天球坐標系 在特殊時刻作為標準歷元下平天球坐標系，稱為協(xié)在特殊時刻作為標準歷元下平天球坐標系，稱為協(xié)議天球坐標系（議天球坐標系（CIS）。）。2000年年1月月15日日TDB（太陽（太陽系力學時）為標準歷元。系力學時）為標準歷元。GPS導航原理與應用導航原理與應用2.3地球坐標系地球坐標系 2.3.1 地球幾何形狀地球幾何形狀 2.3.2地球坐標系地球坐標系 2.3.3站心坐標系站心坐

11、標系GPS導航原理與應用導航原理與應用2.3.1 地球幾何形狀地球幾何形狀 人們對地球形狀和大小的認識經歷了一個相人們對地球形狀和大小的認識經歷了一個相當長的歷史過程。當長的歷史過程。 地球是在不斷自旋的，按照自旋的物理特性，地球是在不斷自旋的，按照自旋的物理特性，地球應該是一個旋轉橢球地球應該是一個旋轉橢球 地球表面起伏不平，有高山、陸地、大海等很地球表面起伏不平，有高山、陸地、大海等很不規(guī)則，并不是理想旋轉橢球體。不規(guī)則，并不是理想旋轉橢球體。 地球的形狀通?？捎晌锢肀砻婧蛿?shù)學表面來表地球的形狀通?？捎晌锢肀砻婧蛿?shù)學表面來表示。示。GPS導航原理與應用導航原理與應用大地水準面大地水準面 物

12、理表面指的是客觀存在的地球與外層大氣之物理表面指的是客觀存在的地球與外層大氣之間的分界面；數(shù)學表面則是地球表面間的分界面；數(shù)學表面則是地球表面重力的等重力的等位面位面，也叫（，也叫（Geoids），由大地測量確定。），由大地測量確定。 大地水準面大地水準面是一個假想的海面，這種海面無潮是一個假想的海面，這種海面無潮汐、溫差、鹽，密度均勻，可以滲透到陸地中，汐、溫差、鹽，密度均勻，可以滲透到陸地中，由此延伸所形成的閉合區(qū)面。由此延伸所形成的閉合區(qū)面。 由于地球形狀的不規(guī)則和質量分布的不均勻，由于地球形狀的不規(guī)則和質量分布的不均勻，大地水準面仍然是一個不規(guī)則的球面，但它所大地水準面仍然是一個不規(guī)則

13、的球面，但它所包圍的大地體最能代表地球，也便于測量。包圍的大地體最能代表地球，也便于測量。GPS導航原理與應用導航原理與應用參考橢球面參考橢球面 地球內部的物質分布不均勻，因而地球重力地球內部的物質分布不均勻，因而地球重力場的變化也不規(guī)則，大地水準面在各點上應場的變化也不規(guī)則，大地水準面在各點上應與鉛垂線方向正交，無法用一個簡單的數(shù)學與鉛垂線方向正交，無法用一個簡單的數(shù)學方程來描述。方程來描述。 在實際應用中，人們采用一個旋轉橢球面按在實際應用中，人們采用一個旋轉橢球面按照一定的期望指標（橢球面和大地水準面之照一定的期望指標（橢球面和大地水準面之間的高度差的平方和最?。﹣斫拼蟮厮疁书g的高度差

14、的平方和最?。﹣斫拼蟮厮疁拭?，這樣的橢球面稱之為面，這樣的橢球面稱之為參考橢球面參考橢球面。GPS導航原理與應用導航原理與應用 參考橢球面的大小和形狀可以用兩個幾何參數(shù)來描述，即參考橢球面的大小和形狀可以用兩個幾何參數(shù)來描述，即長半軸長半軸a和扁率和扁率f，其具體數(shù)值由大地測量確定。，其具體數(shù)值由大地測量確定。 目前應用中兩個比較重要的參考橢球系是克拉索夫斯基橢目前應用中兩個比較重要的參考橢球系是克拉索夫斯基橢球和球和WGS-84橢球橢球GPS導航原理與應用導航原理與應用大地水準面、地面與橢球面之間的關系大地水準面、地面與橢球面之間的關系橢球高度橢球高度h：橢球面：橢球面E上方的點上方的點P

15、的高度，對應的高度，對應EP；大地水準高度大地水準高度N：橢球面：橢球面E上方的點上方的點G的高度，對應的高度，對應EG；海拔高海拔高H：大地水準面：大地水準面G上方的點上方的點P的高度，對應的高度，對應GP。ENGHP地 形大 地 水 準 面橢 球 面hNHGPS導航原理與應用導航原理與應用地形面、參考橢球面和大地水準面地形面、參考橢球面和大地水準面GPS導航原理與應用導航原理與應用2.3.2 地球坐標系地球坐標系 GPS接收機的位置是相對于地球坐標系；接收機的位置是相對于地球坐標系； 固聯(lián)于地球上隨同地球轉動的坐標系；固聯(lián)于地球上隨同地球轉動的坐標系； 地球直角坐標系和地球在地坐標系；地球

16、直角坐標系和地球在地坐標系； 地球直角坐標系定義：地球直角坐標系定義： 原點原點O與地球質心重合與地球質心重合 Z軸指向地球北板，軸指向地球北板，X軸指向地球赤道面與格威治子午軸指向地球赤道面與格威治子午圈的交點圈的交點E Y軸在赤道玉米面里與軸在赤道玉米面里與XOZ構成右手系統(tǒng)。構成右手系統(tǒng)。GPS導航原理與應用導航原理與應用地球坐標系定義：地球坐標系定義： 原點與地球質心重原點與地球質心重合，合， 短軸與地球自轉軸短軸與地球自轉軸重合，重合， 緯度緯度：過：過P點的點的橢球與橢球赤道面橢球與橢球赤道面的夾角的夾角 經度經度：過：過P點所在點所在的橢球子午面與格的橢球子午面與格林威治子午面的

17、夾林威治子午面的夾角角 高度高度h：P點橢球法點橢球法線到橢球面的距離線到橢球面的距離GPS導航原理與應用導航原理與應用極移（北地極）極移（北地極） 地球復雜的內部運動，地球非剛體；地球復雜的內部運動，地球非剛體； 北地極在地球表上隨著時間的變化是不斷變北地極在地球表上隨著時間的變化是不斷變化的，稱為地極移動?；?，稱為地極移動。 瞬時地極對應的坐標為瞬時地球坐標系；瞬時地極對應的坐標為瞬時地球坐標系； 坐標軸隨時間而變化，對描述地球上某一點坐標軸隨時間而變化，對描述地球上某一點的位置不方便。的位置不方便。GPS導航原理與應用導航原理與應用協(xié)議地球坐標系協(xié)議地球坐標系 地極基準點，國際協(xié)議原點

18、地極基準點，國際協(xié)議原點CIO，Z軸指向軸指向CIO點；點； X軸指向協(xié)議赤道面與格林尼治子午線的交點；軸指向協(xié)議赤道面與格林尼治子午線的交點； Y軸與軸與XOZ構成右手系統(tǒng)；構成右手系統(tǒng)； 簡稱簡稱CTS，與地球固聯(lián)的坐標系，理想的地固系；，與地球固聯(lián)的坐標系，理想的地固系； 工程中，由國際時間局（工程中，由國際時間局（BIH），），BIH地球參考系地球參考系BTS。GPS導航原理與應用導航原理與應用GPS導航原理與應用導航原理與應用2.3.3 站心坐標系站心坐標系 站心坐標系站心坐標系 Topocentric Coordinate System 定義：以測站為原點的坐標系。定義：以測站為原

19、點的坐標系。 類型：站心直角坐標系和站心極坐標系。類型：站心直角坐標系和站心極坐標系。GPS導航原理與應用導航原理與應用站心坐標系站心坐標系 站心直角坐標系站心直角坐標系 原點位于原點位于P0； U軸與過軸與過P0點的參考橢球面的法線重合，指向上方；點的參考橢球面的法線重合，指向上方； N軸垂直于軸垂直于U軸，指向參考橢球的短半軸；軸，指向參考橢球的短半軸； E軸垂直于軸垂直于U軸和軸和N軸，形成左手系；軸，形成左手系； 在站心直角坐標系下點的在站心直角坐標系下點的N，E，U坐標為該點在三個坐標軸上的投坐標為該點在三個坐標軸上的投影長度。影長度。地球坐標參照系地球坐標參照系 常用坐標系常用坐標

20、系 站心坐標系站心坐標系GPS導航原理與應用導航原理與應用站心坐標系站心坐標系 站心極坐標系站心極坐標系 NP0E平面為平面為基準面基準面； 極點極點位于位于P0； 極軸為極軸為N軸軸； 點在站心極坐標系下的坐標用點在站心極坐標系下的坐標用極距極距（R 由極點到該點的距離），由極點到該點的距離），方位角方位角（A 在基準面上，以極點為頂點，由極軸順時針方向量測在基準面上，以極點為頂點，由極軸順時針方向量測到到 在基準面上投影的角度），在基準面上投影的角度），高度角高度角（EL 極點與該點連線與基極點與該點連線與基準面間的夾角）表示。準面間的夾角）表示。地球坐標參照系地球坐標參照系 常用坐標系常

21、用坐標系 站心坐標系站心坐標系GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4. 坐標系轉換坐標系轉換地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 2.4.1基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 2.4.2布爾沙模型布爾沙模型 2.4.3莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型 2.4.4天球直角坐標系與球面坐標系的相互轉換天球直角坐標系與球面坐標系的相互轉換 2.4.5 地球大地坐標系轉換成地球直角坐標系地球大地坐標系轉換成地球直角坐標系 2.4.6 協(xié)議地球坐標系（協(xié)議地球坐標系（CTS，T）與協(xié)議天球坐標系（）與協(xié)議天球坐標系（I）的轉換的轉換 2.4.7站心直角坐標與站心極坐標間的相互轉換站心直角坐標與

22、站心極坐標間的相互轉換GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.1基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 平移變換平移變換地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 BAXBAXBAXXXTYYTZZTGPS導航原理與應用導航原理與應用基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 縮放變換縮放變換地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 1,BABABABAAABXXYmYZZSSmSSSA B其中，分別為 , 兩個坐標系下的單位長度GPS導航原理與應用導航原理與應用基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 旋轉變換旋轉變

23、換地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 基本轉換的數(shù)學表達基本轉換的數(shù)學表達 321123()()()100()0cossin0sincoscos0sin()010sin0coscossin0()sincos0001BABZYXABAXxxxxYYYYYZZZZZXXYYZZ RRRRRR其中，GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.2布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 概述概述布爾沙布爾沙-沃爾夫（沃爾夫（Bursa-Wolf）模型）模型 在該模型中共采用了在該模型中共采用了7個參數(shù)，分別是個參數(shù)，分別是3個平移參數(shù)、個平移參數(shù)、3個旋轉參數(shù)（也被稱個旋轉參數(shù)（也被稱為為3個

24、歐拉角）和個歐拉角）和1個尺度參數(shù)。個尺度參數(shù)。 又被稱為七參數(shù)轉換（又被稱為七參數(shù)轉換（7-Parameter Transformation）或七參數(shù)赫爾墨特變）或七參數(shù)赫爾墨特變換（換（7-parameter Helmert transformation）地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法GPS導航原理與應用導航原理與應用布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 轉換過程轉換過程地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法GPS導航原理與應用導航原理與應用布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 轉換

25、模型轉換模型(1) ()()()(1) ( )BXABYZYXABZAXAYAZAXTXYTm RRRYZTZTXTm RYTZ地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法該轉換方法又被稱為七參數(shù)法該轉換方法又被稱為七參數(shù)法GPS導航原理與應用導航原理與應用布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 轉換模型轉換模型地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法,sincos1,1( )111(1)11100A BXYZZYZXYXZYBXABYZXABYYXABABABARXTXYTmYZTZXXYYZZ 如果都是

26、小角度，則，則有：轉換公式也可表示為或001000010XYAAAZAAAXAAAYZTTZYXTZXYYXZm。GPS導航原理與應用導航原理與應用布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 轉換模型轉換模型地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法000XBAXAAAYBAYAAAZBAZAAAXXTZYXYYTKKZXYZZTYXZm轉換公式還可以進一步表示為；其中。GPS導航原理與應用導航原理與應用布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 轉換參數(shù)的確定轉換參數(shù)的確定 原理原理 通過公共點通過公共點 具有兩個不同坐標系坐標的點具有兩個不同坐標系坐標的

27、點 至少需要至少需要3個公共點個公共點 將公共點的坐標差作為偽觀測值，確定轉換參數(shù)將公共點的坐標差作為偽觀測值，確定轉換參數(shù) 數(shù)學模型數(shù)學模型100001000010XYBAAAAZBAAAAXBAAAAYZTTXXZYXTYYZXYZZYXZmKK進一步對轉換公式進行整理，可得；其中地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法GPS導航原理與應用導航原理與應用布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法 轉換參數(shù)的確定（續(xù)）轉換參數(shù)的確定（續(xù)） 數(shù)學模型（續(xù)）數(shù)學模型（續(xù)）3XYBAZiiBAXBAYiiZiiiTTXXTYYZZmiT1TLvxvK xL

28、x(K K) K L設；其中 表示公共點的序號，則當有 個以上的公共點時，就可采用最小二乘方法求解轉換參數(shù)地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 布爾沙模型布爾沙模型 七參數(shù)法七參數(shù)法GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.3 莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型 概述概述莫洛金斯基（莫洛金斯基（Molodensky）模型）模型 在該模型中也是采用了在該模型中也是采用了7個參數(shù)，分別個參數(shù)，分別是是3個平移參數(shù)、個平移參數(shù)、3個旋轉參數(shù)（也被個旋轉參數(shù)（也被稱為稱為3個歐拉角）和個歐拉角）和1個尺度參數(shù)，不個尺度參數(shù)，不過定義與布爾沙模型有所不同。過定義與布爾沙模型有所不同。地球坐標參照系地

29、球坐標參照系 基準轉換基準轉換 莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型GPS導航原理與應用導航原理與應用莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型 轉換過程轉換過程地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型GPS導航原理與應用導航原理與應用莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型 轉換模型轉換模型地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型3211()()()BPAPXBPZYXAPYBPAPZXXXXTYYmYYTZZZZTRRRGPS導航原理與應用導航原理與應用莫洛金斯基模型莫洛金斯基模型 轉換模型轉換模型地球坐標參照系地球坐標參照系 基準轉換基準轉換 莫洛金

30、斯基模型莫洛金斯基模型,sincos1,1(1)11100001XYZBPZYAPXBPZXAPYBPYXAPZBPAPAPAPBPBPXXXXTYYmYYTZZZZTXXZZYYXXYYZZ 如果都是小角度，則，則有：或000010XYZAPAPAPXAPAPAPYZTTTZZXXYYYYXXZZmGPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.4 天球直角坐標系與球面坐標系的相互轉換天球直角坐標系與球面坐標系的相互轉換cos .coscos .sinsinXYrZ22222arctanarctanrXYZYXZXY GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.5 地球大地坐標系轉換成地球直角坐標系

31、地球大地坐標系轉換成地球直角坐標系式中：式中：n為橢球的卯酉曲率半徑；為橢球的卯酉曲率半徑；e為橢球的第為橢球的第一偏心率一偏心率2() c o sc o s() c o ss i n(1) s i nxnhynhznehGPS導航原理與應用導航原理與應用地球直角坐標轉換成大地坐標系地球直角坐標轉換成大地坐標系21222s ina r c ta n ta n(1) a r c ta n ()c o sc o s:)a eBzwyxRBhnxy222式 中R = ( xxxxB = a r c t a n ()GPS導航原理與應用導航原理與應用瞬時地球直角坐標與協(xié)議地球坐標系統(tǒng)轉換瞬時地球直角坐

32、標與協(xié)議地球坐標系統(tǒng)轉換10TtCTStpTtpppxxyMyzzxMyxy 其中:GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.6 協(xié)議地球坐標系（協(xié)議地球坐標系（CTS，T）與協(xié)議天球）與協(xié)議天球坐標系（坐標系（I）的轉換）的轉換 原點重合原點重合 瞬時地球坐標系（瞬時地球坐標系（z(t)）與瞬時天球坐標系（）與瞬時天球坐標系（Z(t)）重合重合 瞬時地球坐標系瞬時地球坐標系(x(t)與瞬時天球坐標系（與瞬時天球坐標系（X(t)）相）相差一個角度差一個角度GAST（格林威治恒星時）（格林威治恒星時）GPS導航原理與應用導航原理與應用瞬時地球坐標系與瞬時天球坐標系的轉換瞬時地球坐標系與瞬時天球坐

33、標系的轉換33()cos()sin()()sin()cos()ttxXyR GASTYzZGASTGASTR GASTGASTGAST 式中:GPS導航原理與應用導航原理與應用瞬時天球坐標系與協(xié)議地球坐標系轉換瞬時天球坐標系與協(xié)議地球坐標系轉換3()TtCTStxXyM R GASTYzZ GPS導航原理與應用導航原理與應用2.4.7站心直角坐標與站心極坐標間的相互轉換站心直角坐標與站心極坐標間的相互轉換地球坐標參照系地球坐標參照系 常用坐標系常用坐標系 站心坐標系站心坐標系222arctanarcsinRNEUEANUELRcoscoscossinsinNRELAERELAURELGPS導航

34、原理與應用導航原理與應用2.4.7 空間直角坐標與站心坐標的轉換空間直角坐標與站心坐標的轉換 站點坐標（站點坐標（X0,Y0,Z0）或（或（B0，L0，H0） 空間一點（空間一點（X，Y，Z）與站點之差（與站點之差（X， Y， Z） 空間點的站心坐標表示：空間點的站心坐標表示：sin0cos 0sin0sin 0cos0sin 0cos 0cos0cos 0cos0sin 0sin0jjjxBLBLBXyLLYBLBLBz GPS導航原理與應用導航原理與應用2.5. 常用地球系常用地球系地球坐標參照系地球坐標參照系 常用地球參照系和參考框架常用地球參照系和參考框架 2.5.1 WGS-84 2

35、.5.2 我國坐標系我國坐標系GPS導航原理與應用導航原理與應用 1984年世界大地系統(tǒng)年世界大地系統(tǒng) 名稱名稱 Word Geodetic System 1984 WGS 84建立建立 美國國防制圖局（美國國防制圖局（DMA，于，于1996年并入了美國國家影像制圖局（年并入了美國國家影像制圖局（NIMA） 20世紀世紀80年代中期建立，年代中期建立，1987年取代年取代WGS-72組成組成 一個全球地心參考框架一個全球地心參考框架由美國軍方（原來的由美國軍方（原來的DMA，現(xiàn)在的，現(xiàn)在的NIMA）的一個全球分布的跟蹤站）的一個全球分布的跟蹤站網(wǎng)所組成網(wǎng)所組成 一組相應的模型一組相應的模型地球

36、重力場模型（地球重力場模型（EGM Earth Gravitational Model） WGS 84大地水準面（大地水準面（WGS 84 Geoid） 用途用途 GPS系統(tǒng)內部處理與位置有關信息系統(tǒng)內部處理與位置有關信息地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架2.5.1 WGS- 84GPS導航原理與應用導航原理與應用 1984年世界大地系統(tǒng)年世界大地系統(tǒng)定義定義 Z軸與軸與IERS參考極（參考極（IRP IERS Reference Pole）指向相同，該）指向相同，該指向與歷元指向與歷元1984.0的

37、的BIH協(xié)議地極（協(xié)議地極（CTP Conventions Terrestrial Pole）一致；）一致； X軸指向軸指向IERS參考子午線（參考子午線（IRM - IERS Reference Meridian）與）與通過原點并垂直于通過原點并垂直于Z軸的平面的交點，軸的平面的交點，IRM與在歷元與在歷元1984時的時的BIH零子午線（零子午線（BIH Zero Meridian）一致；）一致； Y軸最終完成右手地心地固正交坐標系。軸最終完成右手地心地固正交坐標系。地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框

38、架GPS導航原理與應用導航原理與應用 1984年世界大地系統(tǒng)年世界大地系統(tǒng) 發(fā)展歷史發(fā)展歷史 第一代：由基于第一代：由基于TRANSIT最初建立于最初建立于1987年年，為一組由，為一組由（TRANSIT）所測定的點的）所測定的點的坐標以及將坐標以及將1980年代初所存在的年代初所存在的DoD參考框架（也被稱為參考框架（也被稱為NSWC 9Z-2），與），與BIH地球系統(tǒng)（地球系統(tǒng)（BTS BIH Terrestrial System）一致。）一致。 1987年年1月，該月，該WGS 84框架開始用于生成框架開始用于生成DMA的的TRANSIT精密星歷。隨后，在利用多普勒跟蹤數(shù)據(jù)，通過精密星歷

39、。隨后，在利用多普勒跟蹤數(shù)據(jù)，通過絕對定位的方法，確定絕對定位的方法，確定DoD的永久的永久GPS跟蹤站時，又采用跟蹤站時，又采用了這些了這些TRANSIT精密星歷。一直到精密星歷。一直到1994年，年，DoD的各個部的各個部門都在使用這些由門都在使用這些由TRANSIT所確定出的所確定出的WGS 84坐標坐標（DMA一直使用到一直使用到1994年年1月月2日，日， 而而GPS的控制部分一直的控制部分一直使用到使用到1994年年6月月29日）。日）。存在問題：存在問題：GPSGPS測量結果與由測量結果與由TRANSITTRANSIT所測定的坐標存在系所測定的坐標存在系統(tǒng)性差異。統(tǒng)性差異。地球坐

40、標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用發(fā)展歷史發(fā)展歷史 WGS 84總共進行了三次修訂，第一次在總共進行了三次修訂，第一次在1994年，第年，第二次在二次在1996年，第三次在年，第三次在2001年，分別表示為年，分別表示為 “WGS 84 (G730)”、“WGS 84 (G873)”和和“WGS 84 (G1150)”，其中，其中，“G”表示這些坐標是完全采用表示這些坐標是完全采用GPS方法所確定出來的，沒有包含多普勒數(shù)據(jù)；而跟方法所確定出來的，沒有包含多普勒數(shù)據(jù)；而跟在后

41、面的數(shù)字所表示的是，在在后面的數(shù)字所表示的是，在NIMA精密星歷估計過精密星歷估計過程中，開始使用這些坐標時的程中，開始使用這些坐標時的GPS周數(shù)，如，數(shù)字周數(shù)，如，數(shù)字“873”是歷元是歷元1996年年9月月29日日0hUTC時的時的GPS周數(shù)，周數(shù)，而數(shù)字而數(shù)字“1150”是歷元是歷元2002年年1月月20日日0h，從這些天起，從這些天起，用戶可以通過用戶可以通過NIMA的的GPS星歷來分別使用星歷來分別使用WGS 84 (873)和和WGS 84 (1150)。地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架

42、GPS導航原理與應用導航原理與應用2.5.2 我國常用局部參照系我國常用局部參照系 1954年北京坐標系年北京坐標系 1980西安大地坐標系西安大地坐標系 2000國家大地坐標系（國家大地坐標系（CGCS 2000 China Geodetic Coordinate System 2000）地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用 1954年北京坐標系年北京坐標系基本情況基本情況 源于源于前前蘇聯(lián)的蘇聯(lián)的1942年普爾科夫坐標系。年普爾科夫坐標系。 沒根據(jù)我國情況，進行托球

43、定位，由前蘇聯(lián)西伯利亞沒根據(jù)我國情況，進行托球定位，由前蘇聯(lián)西伯利亞地區(qū)的一等鎖，經我國的東北地區(qū)的呼瑪、吉拉林、地區(qū)的一等鎖，經我國的東北地區(qū)的呼瑪、吉拉林、東林三個基準網(wǎng)傳算。東林三個基準網(wǎng)傳算。 高程異常是以前蘇聯(lián)高程異常是以前蘇聯(lián)1955年大地水準面重新平差的結年大地水準面重新平差的結果為起算值，按我國天文水準路線推算出來的，而高果為起算值，按我國天文水準路線推算出來的，而高程又是以程又是以1956年青島驗潮站的黃海平均海水面為基準。年青島驗潮站的黃海平均海水面為基準。 基于基于1954年北京坐標系的我國天文大地網(wǎng)未進行整體年北京坐標系的我國天文大地網(wǎng)未進行整體平差。平差。地球坐標參照

44、系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用 1954年北京坐標系年北京坐標系橢球參數(shù)橢球參數(shù)存在問題存在問題 橢球參數(shù)與現(xiàn)代精確的橢球參數(shù)的差異較大，不包含橢球參數(shù)與現(xiàn)代精確的橢球參數(shù)的差異較大，不包含表示地球物理特性的參數(shù)表示地球物理特性的參數(shù) 橢球定向不十分明確。參考橢球面與我國大地水準面橢球定向不十分明確。參考橢球面與我國大地水準面呈西高東低的系統(tǒng)性傾斜，東部高程異常最大達呈西高東低的系統(tǒng)性傾斜，東部高程異常最大達6767米。米。 參考框架未進行全國統(tǒng)一平差。參考框架未進行全國統(tǒng)一

45、平差。地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架3 .298/16378245fmaGPS導航原理與應用導航原理與應用 1980西安大地坐標系西安大地坐標系基本情況基本情況 1978年決定對我國天文大地網(wǎng)進行整體平差。年決定對我國天文大地網(wǎng)進行整體平差。 重新選定橢球，并進行定位、定向。重新選定橢球，并進行定位、定向。地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用 1980西安大地坐標系西安大地

46、坐標系橢球參數(shù)及定位、定向橢球參數(shù)及定位、定向 地球橢球參數(shù)的四個幾何和物理參數(shù)采用了地球橢球參數(shù)的四個幾何和物理參數(shù)采用了IAG 1975IAG 1975年的推薦值年的推薦值橢球的短軸由地球質心指向橢球的短軸由地球質心指向1968.0 JYD1968.0 JYD，起始子午面，起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，橢球面同似大地水平行于格林尼治平均天文子午面，橢球面同似大地水準面在我國境內符合最好，高程系統(tǒng)采用準面在我國境內符合最好，高程系統(tǒng)采用19561956年黃海年黃海平均海水面為高程起算基準。平均海水面為高程起算基準。 地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考

47、框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架1532231410292115. 71008263. 110986005. 36378140sradJsmGMmaGPS導航原理與應用導航原理與應用 1980西安大地坐標系西安大地坐標系特點特點 采用多點定位原理建立，理論嚴密，定義明確。采用多點定位原理建立，理論嚴密，定義明確。 橢球參數(shù)為現(xiàn)代精確的總體球橢球參數(shù)。橢球參數(shù)為現(xiàn)代精確的總體球橢球參數(shù)。 橢球面與我國大地水準面吻合得較好。橢球面與我國大地水準面吻合得較好。 橢球短半軸指向明確。橢球短半軸指向明確。 經過了整體平差，點位精度高。經過了整體平差，點位精度高。地球坐標參照

48、系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用2000國家大地坐標系（國家大地坐標系（CGCS 2000 ）定義定義: 原點：包括海洋和大氣在內的整個地球的質心。原點：包括海洋和大氣在內的整個地球的質心。 長度單位：米（長度單位：米（SI），與局部地心框架下的地心坐標時的時間），與局部地心框架下的地心坐標時的時間坐標一致，通過建立適當?shù)南鄬φ撃Ｐ瞳@得；坐標一致，通過建立適當?shù)南鄬φ撃Ｐ瞳@得； 定向：初始定向由定向：初始定向由1984.0時的時的BIH（國際時間局）定向給定；（國際時間局）定向

49、給定； 定向的時間演化：定向的時間演化不產生相對于地殼的殘余全定向的時間演化：定向的時間演化不產生相對于地殼的殘余全球旋轉；球旋轉； CGCS 2000大地坐標系是右手地固直角坐標系。原點在地心；大地坐標系是右手地固直角坐標系。原點在地心； 軸為國際地球自轉局（軸為國際地球自轉局（IERS）參考極（）參考極（IRP）方向，）方向， 軸為軸為IERS的參考子午面（的參考子午面（IRM）與垂直于）與垂直于 軸的赤道面的交線，軸的赤道面的交線， 軸與軸與 軸軸和和 軸構成右手正交坐標系。軸構成右手正交坐標系。 地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系

50、和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用橢球參數(shù)橢球參數(shù) 長半軸：長半軸： 地球（包括大氣）引力常數(shù)：地球（包括大氣）引力常數(shù)： 地球動力形狀因子：地球動力形狀因子： 地球自轉速度：地球自轉速度： 地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架6378137ma 14323.986004418 10 m sGM20.001082629832258J 517.292115 10 radsGPS導航原理與應用導航原理與應用CGCS2000的實現(xiàn)的實現(xiàn) 三個層次三個層次 第一層次：第一層

51、次：連續(xù)運行參考站連續(xù)運行參考站。由它們構成。由它們構成CGCS 2000的的基本骨架，其坐標精度為基本骨架，其坐標精度為mm級，速度精度為級，速度精度為1mm/a。 第二層次：第二層次：大地控制網(wǎng)大地控制網(wǎng)。包括中國全部領土和領海內的。包括中國全部領土和領海內的高精度高精度GPS網(wǎng)點，其三維地心坐標精度為網(wǎng)點，其三維地心坐標精度為cm級，速度精級，速度精度為度為23mm/a。 第三層次：第三層次：天文大地網(wǎng)天文大地網(wǎng)。包括經空間網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平。包括經空間網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差的約差的約5萬個天文大地點，其大地經緯度誤差不超過萬個天文大地點，其大地經緯度誤差不超過0.3 m，大地高誤差不超過，大

52、地高誤差不超過0.5 m。地球坐標參照系地球坐標參照系 地球參照系和參考框架地球參照系和參考框架 常用協(xié)議地球參照系和參考框架常用協(xié)議地球參照系和參考框架GPS導航原理與應用導航原理與應用2.6. 時間參考系統(tǒng)時間參考系統(tǒng)2.6.1 概述概述2.6.2 宇宙時間系統(tǒng)宇宙時間系統(tǒng)2.6.3 原子時間系統(tǒng)原子時間系統(tǒng)2.6.4 協(xié)調世界時間系統(tǒng)協(xié)調世界時間系統(tǒng)2.6.5 GPS時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)GPS導航原理與應用導航原理與應用2.6.1 概述概述 時間基準是自然科學基礎理論及應用科學等時間基準是自然科學基礎理論及應用科學等領域中最基本的測量基準。領域中最基本的測量基準。 天文、大地測量、無線電通信

53、、導航、深空探天文、大地測量、無線電通信、導航、深空探測和現(xiàn)代軍事技術等。測和現(xiàn)代軍事技術等。 時間系統(tǒng)包含有時間系統(tǒng)包含有“時刻時刻”和和“間隔間隔”兩個概念。兩個概念。 時間系統(tǒng)與空間系統(tǒng)一樣，應有其原點（起始時間系統(tǒng)與空間系統(tǒng)一樣，應有其原點（起始歷元）和尺度（時間單位），只有把這兩者結歷元）和尺度（時間單位），只有把這兩者結合起來才能夠描述一個時間系統(tǒng)并給出準確時合起來才能夠描述一個時間系統(tǒng)并給出準確時刻的概念?？痰母拍?。GPS導航原理與應用導航原理與應用時間與運動的關系時間與運動的關系 所謂時間基準，就是人們認為所謂時間基準，就是人們認為最精確的時間尺度最精確的時間尺度。 時間尺度就

54、是用來衡量變化（或者叫做運動）的時間尺度就是用來衡量變化（或者叫做運動）的穩(wěn)定性穩(wěn)定性 因此衡量這種變化的基準最好是有規(guī)律的運動或變化。因此衡量這種變化的基準最好是有規(guī)律的運動或變化。 一般說來，任何一個運動只要具備三個基本條件一般說來，任何一個運動只要具備三個基本條件就可以作為時間系統(tǒng)的基準：就可以作為時間系統(tǒng)的基準： （1）運動是連續(xù)的；）運動是連續(xù)的； （2）運動的周期要有充分的穩(wěn)定性；）運動的周期要有充分的穩(wěn)定性； （3）運動的周期性必須是可復現(xiàn)的，即要求在任何時）運動的周期性必須是可復現(xiàn)的，即要求在任何時間、任何地點都可以通過觀測和實驗復現(xiàn)這種周期運動。間、任何地點都可以通過觀測和實

55、驗復現(xiàn)這種周期運動。GPS導航原理與應用導航原理與應用時間基準的發(fā)展和變遷時間基準的發(fā)展和變遷 觀測地球自轉觀測地球自轉水漏年法國科、鐘擺等水漏年法國科、鐘擺等 公元前二世紀，發(fā)明了地平日晷，一天差公元前二世紀，發(fā)明了地平日晷，一天差15分鐘；分鐘； 一千多年前希臘和北宋，水鐘精確到每日一千多年前希臘和北宋，水鐘精確到每日10分鐘；分鐘； 六百多年前，機械鐘問世，并將晝夜分為六百多年前，機械鐘問世，并將晝夜分為24小時；小時； 十七世紀，單擺用于機械鐘，精度提高近一百倍；十七世紀，單擺用于機械鐘，精度提高近一百倍； 20世紀的世紀的30年代，石英晶體震蕩器出現(xiàn)，對于精密的石英年代，石英晶體震蕩

56、器出現(xiàn)，對于精密的石英鐘，三百年只差一秒鐘，三百年只差一秒 十七世紀，平太陽日十七世紀，平太陽日,1820學院正式提出：平太陽日的學院正式提出：平太陽日的1/86400為一個平太陽秒，為世界時秒長。為一個平太陽秒，為世界時秒長。 社會的進步和科學技術（特別是航天、空間物理、軍事等）社會的進步和科學技術（特別是航天、空間物理、軍事等）的飛速發(fā)展，對時間尺度的精度需求越來越高，迫使發(fā)掘的飛速發(fā)展，對時間尺度的精度需求越來越高，迫使發(fā)掘更精確的時間基準。更精確的時間基準。GPS導航原理與應用導航原理與應用 1953年是時頻科學的一個新的里程碑。年是時頻科學的一個新的里程碑。 世界上第一臺世界上第一臺

57、原子鐘原子鐘在美國哥倫比亞大學由三在美國哥倫比亞大學由三位科學家研制成功（其中有一位科學家是我們位科學家研制成功（其中有一位科學家是我們中國人，叫王天眷）。中國人，叫王天眷）。 1963年年13屆屆國際計量大會國際計量大會決定：銫原子決定：銫原子Cs133基態(tài)的兩個超精細能級間躍遷輻射震基態(tài)的兩個超精細能級間躍遷輻射震蕩蕩9192631770周所持續(xù)的時間為周所持續(xù)的時間為1秒。秒。 德聯(lián)邦的德聯(lián)邦的“聯(lián)邦技術物理研究院聯(lián)邦技術物理研究院”的的PTB-CsI、美國國家標準局的、美國國家標準局的NBS-6及加拿大國家及加拿大國家研究院的研究院的NRC-CsV的準確度均已達到的準確度均已達到10-

58、14量量級。我國計量院的級。我國計量院的CsII、CsIII也達到也達到10-13量量級。級。GPS導航原理與應用導航原理與應用 對于實驗室大銫鐘這樣的一級時間標準，世對于實驗室大銫鐘這樣的一級時間標準，世界上只有少數(shù)幾個國家的時頻實驗室擁有，界上只有少數(shù)幾個國家的時頻實驗室擁有，而且，有的還不能長期可靠地工作。而且，有的還不能長期可靠地工作。 沒有大銫鐘的實驗室用多臺商品型銫鐘（目沒有大銫鐘的實驗室用多臺商品型銫鐘（目前前5071A型小銫鐘的準確度為型小銫鐘的準確度為110-12）構成）構成平均時間尺度。平均時間尺度。 小銫鐘越多，時間尺度的穩(wěn)定性就越好。小銫鐘越多，時間尺度的穩(wěn)定性就越好。

59、 我們國家授時中心有六臺小銫鐘，組成我們的我們國家授時中心有六臺小銫鐘，組成我們的地方原子時尺度，其穩(wěn)定度為地方原子時尺度，其穩(wěn)定度為10-14量級。量級。GPS導航原理與應用導航原理與應用時間系統(tǒng)分類：時間系統(tǒng)分類： 1、宇宙時間系統(tǒng)、宇宙時間系統(tǒng) 宇宙時間系統(tǒng)是以宇宙內天體的運動為基準的宇宙時間系統(tǒng)是以宇宙內天體的運動為基準的時間系統(tǒng)。時間系統(tǒng)。 恒星時（恒星時（sidereal time, ST） 平太陽時平太陽時(mean solar, MT) 世界時世界時(universal time, UT) 2、原子時（、原子時（atomic time, AT） 3、協(xié)調世界時（、協(xié)調世界時（c

60、oordinate universal, UTC） 4、GPS時間系統(tǒng)（時間系統(tǒng)（GPST）GPS導航原理與應用導航原理與應用2.6.1 宇宙時間系統(tǒng)宇宙時間系統(tǒng) 宇宙時間系統(tǒng)是以宇宙內天體的運動為基準宇宙時間系統(tǒng)是以宇宙內天體的運動為基準的時間系統(tǒng)。的時間系統(tǒng)。 由于它比較均勻，易于觀測，所以它是人類最由于它比較均勻，易于觀測，所以它是人類最先建立的時間系統(tǒng)。先建立的時間系統(tǒng)。 實際中由于所觀測的天體運動和空間參考點實際中由于所觀測的天體運動和空間參考點不同，又可以分為幾種形式：不同，又可以分為幾種形式： 恒星時（恒星時（ST） 平太陽時（平太陽時（MT） 世界時（世界時（UT）GPS導航原