1、GP S测测量量原原理理及及应应用用第三章 卫星运动基础及 GPS卫星星历GPS卫星的星历是描述卫星运行及其轨道的参数，它的主要作用是利用 GPS卫星系统进行导航定位时，计算卫星在空间的瞬时位置。而研究 GPS卫星在协议地球坐标系中的瞬时位置，就是 GPS卫星的轨道运动理论。 1 GPS卫星轨道在 GPS定位中的意义卫星在空间运行的轨迹称为轨道，描述卫星位置及状态的参数，称为卫星轨道参数（轨道根数）。 GPS卫星作为空间位置已知的高空观测目标，是确定接收机位置（或观测站坐标）的依据。在绝对定位中，卫星轨道误差直接影响所求3.1 概述GP S测测量量原原理理及及应应用用用户接收机位置的精度。在相
2、对定位中，卫星轨道误差的影响会减弱，但基线较长， 精度要求较高时（国家 A， B级GPS控制网）， GPS轨道精度的影响不可忽视。根据经验，其间关系可近似地表示为：分别表示 :基线长度误差；基线长度 ;卫星轨道的误差；观测站至卫星的距离。为满足精密定位要求，必须以足够的精度确定 GPS卫星轨道。 GP S测测量量原原理理及及应应用用2 影响卫星运行轨道的因素GPS地球卫星在空间绕地球运行，除受地球引力作用外，还受到日、月和其它天体的引力影响，以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐力等因素的影响。卫星的实际轨道变得非常复杂，有不确定性，无法用简单而精确的数学模型描述。各种作用力中， 地球引力的影响最大
3、，其他作用力的影响相对要小的多（其它作用的影响比之地球引力均小于 10-5)。把地球看作匀质椭球，匀质球体的引力称为中心力， 决定 GP S测测量量原原理理及及应应用用卫星运动的基本规律和特征。非中心力也叫做摄动力，包括地球非球形对称的作用力、日、月和其它天体的引力影响，以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐力等。摄动力的作用使卫星的运动产生小的附加变化。中心力作用下的卫星轨道称为无摄轨道；摄动力的作用下卫星的运动称受摄运动，轨道称为受摄轨道。由于摄动力影响小：分析卫星轨道两步：一研究无摄轨道， 描述卫星轨道基本特征；再研究摄动力的影响，对无摄轨道加以修正。确定卫星轨道的瞬时特征。 GP S测测量量
4、原原理理及及应应用用GP S测测量量原原理理及及应应用用3.作用在 卫 星上的力作用在卫星上的力 卫星轨道 轨道理论地球引力（ 1）：地球正球（ 质点）的引力 人 卫 正常 轨道 人 卫 正常 轨 道理 论 （二体 问题 ） 摄 动 力地球引力（ 2）：形状 摄动 力 日、月引力 大气阻力 光 压 力 其它作用力 轨 道 摄动 人 卫 正常 摄动理 论 总 和 人 卫 真 实轨道 人 卫轨 道理 论 GP S测测量量原原理理及及应应用用二体问题 ： 研究两个质点在万有引力作用下的运动规律问题称为二体问题。 卫星轨道 ： 卫星在空间运行的轨迹称为卫星轨道。 卫星轨道参数 ： 描述卫星轨道状态和位
5、置的参数称为轨道参数。 无摄运动： 仅考虑地球质心引力作用的卫星运动称为无摄运动。 无摄轨道： 无摄运动的卫星轨道称为无摄轨道。4. 与 卫 星运 动 有关的几个概念卫星在预定的轨道上运行，如果忽略摄动力的影响，地球可视为质量全部集中于质心的质点，卫星也可以看作是质量集中的质点。 根据万有引力定律，地球受卫星的引力可表示为 :研究地球和卫星相对运动问题称为二体问题 , 引力决定卫星绕地球运动的基本规律 .卫星在上述地球引力场中的无摄运动称为开普勒运动 , 其规律可用开普勒定律来描述。补充 : 开普勒定律GP S测测量量原原理理及及应应用用第一定律（椭圆定律）：卫星沿一个椭圆轨道环绕地球，而椭圆的一个焦点与地球质心重合。 中心引力场中，卫星绕地球运行的轨道面是一个通过地球质心的平面，形状和大小不变，卫星离地球质心最远的点为远地点， 卫星离地球质心最近的点为近地点。在惯性空间的位置不变。卫星绕地球质心运动的轨道方程为 ：GP S测测量量原原理理及及应应用用（地心距；长半径；偏心率；真近点角） 。开普勒第一定律（椭圆定律） 描述卫星轨道的基本形态及其与地心的关系 .GP S测测量量原原理理及及应应用用
