測量第三章星歷

第三章衛(wèi)星運動基礎

及GPS衛(wèi)星星歷outline衛(wèi)星的運動衛(wèi)星星歷2第一節(jié)概述基本概念衛(wèi)星運動的研究歷史衛(wèi)星運動的研究方法3一、基本概念衛(wèi)星軌道——衛(wèi)星在空間運行的軌跡軌道參數——描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)的參數衛(wèi)星星歷——描述有關衛(wèi)星運行軌道的信息4研究衛(wèi)星運動規(guī)律的意義軌道機制決定著很多飛行器的基本設計:電力(陰影?距離太陽有多遠?)姿態(tài)控制(擾動環(huán)境)推進系統(tǒng)(發(fā)射,軌道機動–直接影響結構)輻射環(huán)境(電子設計)所有相關軟件基本問題:任意時刻衛(wèi)星在什么地點?——軌道參數5軌道對定位的影響6二、研究衛(wèi)星基本運動規(guī)律的歷史古希臘哲學家亞里士多德認為，一切萬物的運動都是基于圓形或球形的。此后，這種觀點持續(xù)了幾個世紀。第谷(1546-1601):著名的天文觀測者對天體進行了精確，細致的觀測約翰尼斯.開普勒(1571-1630)利用第谷多年積累的觀測資料，仔細分析研究，發(fā)現了行星沿橢圓軌道運行提出行星運動三定律（即開普勒定律）7Kepler’sLaws開普勒第一定律——衛(wèi)星運行的軌道是一個橢圓，而該橢圓的一個焦點與地球的質心相重合。開普勒第二定律——衛(wèi)星的地心向徑，即地球質心與衛(wèi)星質心間的距離向量，在相同的時間內所掃過的面積相等開普勒第三定律——衛(wèi)星運動周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量，而該常量等于地球引力常數GM的倒數。8牛頓力學定律是天體力學的基礎艾薩克.牛頓(1643-1727)

的運動定律和萬有引力定律給開普勒三定律提供了物理的解釋。萬有引力定律也成為了天體力學的理論基礎。天體力學即應用力學規(guī)律來研究天體的運動和形狀。9三、影響衛(wèi)星軌道的因素10研究流程研究衛(wèi)星的無攝運動規(guī)律，描述衛(wèi)星軌道的基本特征確定衛(wèi)星受攝運動軌道的瞬時特征研究各種攝動力的影響，對衛(wèi)星的無攝軌道修正11第二節(jié)衛(wèi)星的無攝運動衛(wèi)星的中心力：地球引力根據牛頓萬有引力定律，計算引力加速度:G為引力常數；M為地球質量；為衛(wèi)星質量；r為衛(wèi)星的地心向徑。（3.2.2）12無攝運動——二體問題（3.2.3）衛(wèi)星的平面方程衛(wèi)星的軌道方程開普勒方程13衛(wèi)星軌道的描述近地點i衛(wèi)星yxz升交點春分點軌道赤道Ωsfs---為開普勒橢圓的長半徑es

─軌道橢圓的偏心率Ω─升交點赤經，即在地球赤道平面上升交點與春分點之間的地心夾角，它是衛(wèi)星由南向北運行時，其軌道通過赤道面的交點i─軌道傾角，即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角s─近地點角距，即在軌道平面上升交點與近地點之間的地心角距fs

─衛(wèi)星的真近點角，即在軌道平面上衛(wèi)星與近地點之間的地心角距（3.2.1）14真近點角\偏近點角\平近點角p2715第三節(jié)衛(wèi)星的受攝運動衛(wèi)星運動的攝動力地球的非中心引力太陽的引力和月球的引力太陽的直接與間接輻射壓力太陽的阻力地球的潮汐作用磁力等16受攝運動的研究受攝加速度p29（3.3.2）17攝動力對衛(wèi)星的影響18描述衛(wèi)星運動的參數19第四節(jié)GPS衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷——描述衛(wèi)星運動軌道的信息。星歷的分類：（1）預報星歷——廣播星歷（2）后處理星歷——精密星歷20一、星歷的內容（17）21星歷的內容（17）：星歷的基準時間：半長軸的平方根：偏心率：參考時刻的傾角：升交點赤經：近地點角距：平近點角：軌道傾角變化率：星歷表數據量：升交點赤經變化率：平均角速度的校正：緯度幅角余弦的校正：緯度幅角正弦的校正：軌道半徑余弦的校正：軌道半徑正弦的校正：傾角余弦的校正：傾角正弦的校正22二、廣播星歷/預報星歷包含在衛(wèi)星向地面發(fā)射的導航電文中；23三、后處理星歷后處理星歷——用跟蹤站的觀測數據計算更準確的星歷