第五章GPS定位的坐标系统及时间系统
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CPS定位的坐标系统类型
GPS 定位是以 GPS 卫星为动态已知点,根据 GPS 接收机观测的星站距离来确定接收机或测站的位置的。
可将 GPS 定位中所采用的坐标系进行如下分类:
1.空固坐标系与地固坐标系
空固坐标系与天球固连,与地球自转无关,用来确定天体位置较方便。
地固坐标系与地球固连,随地球一起转动,用来确定地面点位置较方便。
2.地心坐标系与参心坐标系
地心坐标系以地球的质量中心为原点,如 WGS -84坐标系和ITRF 参考框架均为地心坐标系。
而参心坐标系以参考椭球体的几何中心为原点,如北京54坐标系和80国家大地坐标系。
3.空间直角坐标系、球面坐标系、大地坐标系及平面直角坐标系经典大地测量采用的坐标系通常有两种:一是以大地经纬度表示点位的大地坐标系,二是将大地经纬度进行高斯投影或横轴墨卡托投影后的平面直角坐标系。
在 GPS 测量中,为进行不同大地坐标系之间的坐标转换,还会用到空间直角坐标系和球面坐标系。
4.国家统一坐标系与地方独立坐标系
我国国家统一坐标系常用的是80国家大地坐标系和北京54坐标系,采用高斯投影,分6°带和3°带,而对于诸多城市和工程建设来说,因高斯投影变形以及高程归化变形而引起实地上两点间的距离与高斯平面距离有较大差异,为便于城市建设和工程的设计、施工,
常采用地方独立坐标系,即以通过测区中央的子午线为中央子午线,以测区平均高程面代替参考椭球体面进行高斯投影而建立的坐标系。
坐标系统与时间系统坐标系统与时间系统坐标系统和时间系统是人类社会中不可或缺的重要概念,它们在我们的日常生活和科学研究中都扮演着关键角色。
坐标系统用于确定位置和距离,而时间系统用于测量和记录时间。
本文将分别探讨坐标系统和时间系统的原理、种类以及应用。
首先,让我们来了解坐标系统。
坐标系统是一种用于描述和定位点在空间中位置的数学和逻辑系统。
它由一组数值或符号组成,用于标识和表示各个点的位置。
坐标系统可以是一维、二维或三维的,分别用于描述一条直线、一个平面或一个立体。
常见的三维坐标系统是笛卡尔坐标系,它以直角坐标的形式描述点在三个互相垂直的轴上的位置坐标。
笛卡尔坐标系以坐标原点为基准,通过三个轴分别表示X、Y和Z轴。
点的位置由三个坐标值表示,分别对应X、Y和Z轴上的距离。
这种坐标系统非常常见,广泛应用于几何、物理和工程学中,用于定位和描述三维空间中的对象和位置。
除了笛卡尔坐标系,还有其他种类的坐标系统,如极坐标系、球坐标系和地理坐标系。
极坐标系使用半径和角度来描述点在平面上的位置,球坐标系使用半径、纬度和经度来描述点在球体上的位置,地理坐标系使用经度和纬度来定位地球上的地点。
不同的坐标系统适用于不同的应用领域,能够更准确地描述和定位物体和地点。
接下来,我们将关注时间系统。
时间系统是一种用于测量和记录时间的系统,用于确定事件发生的先后顺序和持续时间的长短。
时间系统可以是相对的或绝对的。
相对时间系统是以某个事件为基准,将其他事件与之进行比较和计算。
绝对时间系统则是以一个不变的基准来测量时间,如地球自转的周期。
最常见的时间系统是格林威治时间(GMT)和协调世界时(UTC)。
GMT是以伦敦格林威治天文台的时间为基准,被广泛应用于世界各地。
UTC是一种更精确的时间系统,使用原子钟来测量时间,并通过闰秒进行校正。
UTC作为国际标准时间,被广泛应用于科学、航空和通信领域。
除了GMT和UTC,还有其他种类的时间系统,如地方时、夏令时和万年历。
GPS定位的坐标系统主要介绍GPS测量中常用的坐标系统GPS定位的坐标系统第三讲GPS定位的坐标系统学习指导主要介绍GPS测量中常用的坐标系统。
由于GPS采用WGS-84坐标系,而我国各地常用的坐标系是1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系和地方坐标系,因此,无论测区范围多小,测量精度等级如何低,都会涉及到坐标系统的转换问题。
对于天球坐标系和地球坐标系,应掌握基本概念。
而对于大地测量基准,包括WGS-84坐标系、1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、地方坐标系以及高程基准及其转换,由于与相对定位的设计和数据处理以及差分定位的外业操作密切相关,不仅要牢固掌握基本概念,还应能够熟练地进行基准转换。
本单元教学重点和难点1、参心坐标系的建立方法及其参数;2、地心坐标系的建立方法及其参数;3、天球坐标系的建立方法及其参数。
教学目标1、了解参心坐标系的概念;2、熟悉我国所采用过的大地坐标系统;3、了解与参心坐标系建立相关的概念;4、了解地心坐标系建立的意义和方法;5、了解地心坐标系的参数;6、熟悉WGS-84大地坐标系统;7、了解天球坐标系建立的意义和方法;8、掌握天球球面坐标系的计算方法。
GPS测量技术是通过安置于地球表面的GPS接收机,接收GPS卫星信号来测定地面点位置。
观测站固定在地球表面,其空间位置随地球自转而变动,而GPS卫星围绕地球质心旋转且与地球自转无关。
因此,在卫星定位中,需建立两类坐标系统和统一的时间系统,即天球坐标系与地球坐标系。
天球坐标系是一种惯性坐标系,其坐标原点及各坐标轴指向在空间保持不变,用于描述卫星运行位置和状态。
地球坐标系则是与地球相关联的坐标系,用于描述地面点的位置。
并寻求卫星运动的坐标系与地面点所在的坐标系之间的关系,从而实现坐标系之间的转换。
主要介绍几种天球坐标系和地球坐标系,以及坐标系之间的转换模型;GPS时间系统。
100主要介绍GPS测量中常用的坐标系统1 概述由GPS定位的原理可知,GPS定位是以GPS卫星为动态已知点,根据GPS接收机观测的星站距离来确定接收机或测站的位置。
GPS定位原理和简单公式全球定位系统(Global Positioning System)是美国第二代卫星导航系统。
是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验。
和子午仪系统一样,全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
按目前的方案,全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。
21+3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11小时58分,分布在六个轨道面上(每轨道面四颗),轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP)。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
地面监控部分包括四个监控站、一个上行注入站和一个主控站。
监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。
监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。
主控站设在范登堡空军基地。
它对地面监控部实行全面控制。
主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。
上行注入站也设在范登堡空军基地。
它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。
全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点,是迄今最好的导航定位系统。
随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。
上述四个方程式中待测点坐标x、y、z 和Vto为未知参数,其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。
△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。