卫星导航系统-第2讲-卫星导航基础知识-1

1、卫星导航系统常用坐标系

坐标系三要素：

坐标原点、坐标系轴的定向、在所属坐标系中以什么参数来确定某点的位置

惯性坐标系：太阳中心惯性坐标系、地球中心惯性坐标系

天球的定义：在宇宙空间视为不变的坐标系。以地球质心M为原点，半径无穷大的宇宙空间，天文学上称为天球。

 

天轴

天球赤道

天球黄道

赤经

假设地球不动，太阳绕地球转动一周所形成的轨道称为天球黄道。

按照天球黄道为界限来划分，北边有28个星座，南边有48个星座，还剩12星座，分布在黄道面附近，称为黄道星座。

 

太阳中心赤道坐标系

 上面x轴指向连接太阳和地球的线，此时地球处于春分点（每年的三月二十一日）

上面z轴垂直于赤道平面，则和地球的自转轴是相互平行的

太阳中心黄道坐标系

 地心惯性坐标系

 

 x轴位于赤道平面，x轴指向春分点

随着地球的自转，坐标轴不会发生改变，但是随着地球的公转，坐标原点一直在发生变化！！！

地球坐标系

 与地球固联一起转动称为地心地固坐标系（Earth-Centered-Earth-Fixed，ECEF）

z轴垂直于赤道平面（赤道是由地球自转轴来决定的）

x轴不再指向春分点的位置，而是指向英国的格林尼治子午面（本初子午面，经度为0度）。

地球坐标系的两种表示方法

地球坐标系笛卡尔坐标

（地心空间直角坐标）

大地坐标系曲线坐标

（大地坐标）

P点位置表示：

直角坐标：（x，y，z）

大地坐标：（a，λ，h）

 地心直角坐标系

它以地球的地心O为坐标原点，XOY平面在赤道面上，OX正向指向格林尼治子午线与赤道的交点，OZ轴指向地球北极与地球的极轴重合。该坐标系与地球紧密结合在一起，随地球的旋转而旋转。

 大地坐标系：

地球上某点，常用经度、维度和高度来表示。

从微观上来说，地球并非一个圆球体，而是近似椭球体，其极半径（南北极）约为6357KM，赤道半径约为6378KM，相差21KM，地球表面凸凹不平。

大地水准面：假想的无潮汐、无温差、无风、无盐的海面；

基准椭球：椭球面和大地水准面之间高度差的平方和最小；

海拔高度：指该点实际地形与大地水准面之间的距离；

大地水准面高度：该点大地水准面与基准椭球面之间的距离；

真实高度 H = 海拔高度（h）+ N(大地水准面的高度，可正可负)；

 真实的维度为在地球上某一点，做该点的切线，然后对切线做法线，法线与赤道面的夹角为真实的维度。

常理解的维度为地球上某一点与地心的连线与赤道平面的夹角为维度

子午线：子午线也叫经线，是在地面上连接两极的线，是人类为度量方便科学研究而假设出来的辅助线。

经度：公元1884年，国际上规定以通过英国伦敦近郊的格林尼治天文台的经线作为计算经度的起点，即经度零度零分零秒，也称为“本初子午线”。在它东面的为东经，共180度；在它西面的为西经共180度。因为地球是圆的，所以东经180度和西经180度的经线是同一条经线。

 二者的转换关系