第五章 GPS定位的坐标系统及时间系统
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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。
第一章绪论1. GPS系统包括三大部分:空间部分——GPS卫星星座,地面控制部分——地面监控系统,用户设备部分——GPS信号接收机。
2 .GPS卫星星座部分:由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座,记作(21+3)GPS星座。
24颗在轨卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道倾角为55°,各个轨道平面之间相距60°。
在地球表面上任何地点任何时刻,在高度角15°以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达9颗卫星。
3. GPS卫星的作用:第一,用L波段的两个无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号。
第二,在卫星飞越注入站上空时,接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息,并通过GPS信号电路,适时地发送给广大用户。
第三,接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令,适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。
4. 地面监控系统:1个主控站(美国科罗拉多)3个注入站(阿森松岛,迪哥加西亚岛,卡瓦加兰)5个监控站(1+3+夏威夷)5. GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间。
6. GPS系统的特点:定位精度高,观测时间短,测站间无需通视,可提供三维坐标,操作简便,全天候作业,功能多,应用广。
7. GPS系统的应用前景:①用于建立高精度的国家性大地测量控制网,测定全球性的地球动态参数②用于建立陆地海洋大地测量基准,进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘③用于监测地球板块运动状态和地壳形变④用于工程测量,成为建立城市与工程控制网的主要手段⑤用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置.8. 我国的GPS定位技术的应用和发展情况:在大地测量方面,利用GPS技术开展国际联测,建立全球性大地控制网,提供高精度的地心坐标,测定和精化大地水准面;在工程测量方面,应用GPS静态相对定位技术,布设精密工程控制网,用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程;在航空摄影测量方面,我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS 航测等航测成图的各个阶段;在地球动力学方面,GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测;此外,GPS技术还用于海洋测量、水下地形测绘、军事国防、智能交通、邮电通信、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业。