2024.1.23 GNSS 零散知识 学习笔记

1.天线种类

2.接收机

2.四大导航系统的介绍

3.卫星高度与轨道卫星种类

4.GNSS有哪些应用

5.在空间保持静?或匀速直线运动(?加速度)的坐标系称为惯性坐标系。

6.地?惯性坐标系实际上并没有满?能成为惯性坐标系的条件：

?先，地球及其质?都在围绕太阳做?匀速直线运动;

其次，地球?转轴在空间的?向不是固定不变的，?是存在?种?常复杂的运动。

地心惯性坐标系(ECI坐标系)的定义：

常简称为地?惯性 (Earth Centered Inertial, ECI)坐标系，其中下标 I 的含义为惯性。该坐标系以指向北极的地球?转轴为Z轴，X轴指向春分点，?X、 Y和Z三轴?起构成右?直?坐标系统。

下图是?个坐标中?建?在地球质?点O的地?直?惯性坐标系

7.为什么要建立惯性坐标系？

因为GNSS卫星轨道在惯性系中服从?顿运动定律和万有引?定律，所以在地?惯性系中描述卫星运?轨道相当?便。

8.岁差和章动是对地球自转轴的作用。

岁差：春分点沿着?道 缓慢地向西移动；

章动：在绕北?极做圆周旋转的同时，地球?转轴还存在?种称为章动的局部?幅旋转。

9.为什么要建立协议天球坐标系？

由于在岁差和章动的影响下，瞬时天球坐标系的坐标轴的指向在不断的变化。在这种?惯性坐标系统中，不能直接根据?顿?学定 律来研究卫星的运动规律。为了建??个与惯性坐标系相接近的坐标系，通常选择某?时刻作为标准历元，并将此刻地球的瞬时?转轴（指向北极）和地??瞬时春分点的?向，经过瞬时的岁差和章动改正后，分别作为z轴和x轴的指向。由此所构成的空间固定 坐标系，称为协议天球坐标系。

10.为什么要建立地球坐标系？为什么地球坐标系也称为地固坐标系、地心地固坐标系？

我们在惯性系中描述卫星运动，但惯性系随着地球?转?变化，这对于我们描述地?上的物体带来极?的不便。

主要目的是更方便地描述地面上的物体。

与惯性坐标系不同，地球坐标系固定在地球上?随地球?起在空间做公转和?转运动，所以它?称地固坐标系。?般我们将坐标原 点选择为地?，所以?称为地?地固坐标系（Earth Centered Earth Fixed, ECEF）。

11.地心地固坐标系分为哪几种类型？

地心直角坐标系和地心大地坐标系。

12.地心地固直角坐标系的定义？

地?地固直?坐标系通常以地?O作为坐标原点，其Z轴指向地球北极，X轴指向英国伦敦处的格林尼治?午?与地球?道的交点， ?X、Y和Z三轴?起构成右?直?坐标系。

13.什么是极移？极移对GNSS会造成什么样的影响？

极移是和地球南北两极点的变化有关，进而会影响地心地固直角坐标系的Z轴指向。

事实上，地球南北两极点在地球表?以每年??的速度?致沿?个半径约???的?圆移动，这种现象通常称为极移。

地极移动使地球?转轴和地?直?坐标系?起相对地球移动，这也会引起地球上固定点的地?直?坐标不再固定，给实际?作带来许多困难。

14.地?地固直?坐标系的 Z 轴与地球?转轴重合并指向北极，然?地球?转轴相对于地球并不是固定的。

15.什么是协议地极(CTP)？为什么要设置协议地极？什么是协议地球坐标系？

为了克服极移带来的困难，国际天?学联合会(IAU)和国际?地测量学协会(IAG)于1967 年建议将 1900 年? 1905 年间的地极实际位置的平均值作为基准点，?这个在地球体上固定的地极基准点通常称为协议地极(CTP)，相应的?道?称为协议?道?。

以协议地极为基准点?建?的地球坐标系称为协议地球坐标系。

16.其实我们?常接触到的GNSS系统都是采?的协议地球坐标系，?不是?数个不同瞬间的?协议坐标系,所以我们以后只考虑协议地 球坐标系并且在不引起混淆的情况下，我们通常省略“协议”两字。

17.ITRF是由国际地球自转(及参考系统)服务(IERS)负责建立、维持的一个地心直?坐标系，它是国际公认的最为精确的全球参考框架。
由于ITRF的基准站考虑地球板块和潮汐等这些随时间变化的影响因素，因而ITRF会不断更新，例如ITRF2005是其中的一版。

18.大地坐标系相关知识

大地坐标系是一个最为广泛应用的地球坐标系，它通过给出一点的大地纬度、大地经度和大地高度而更加直观地告诉我们该点在地球中的位置，故它又称纬经高(LLA)坐标系。（纬度、经度、高程）。

为了给出高度值,大地坐标系首先需要定义一个与地球几何最吻合的椭球体来代替表面凹凸不平的地球，这个椭球体被称为基准椭球体。

19.站心坐标系相关知识

站心坐标系以某用戶接收机在某时所处的位置点P为坐标原点，三个坐标轴分别是相互垂直的东向、北向和天向，因而站心坐标系又称东北天(ENU)坐标系。也有使用北东地(NED)作为当地水平坐标系。

下图形象地给出了站心坐标系的坐标enu是如何得到的：

20.GPS卫星的位置在时间过程中是变化的，因此在给定GPS卫星的位置坐标时，必须给出相应的瞬时时刻。

21.GPS定位的一般过程是什么？

GPS定位是通过GPS接收机测量和处理GPS卫星发射的信号，来确定观测站(即GPS接收机)至卫星的距离，进而确定观测站的位置。

而由观测站至卫星的距离的测定，是通过由卫星到测站的信号传播时间的精确测定再计算出来的，若要求上述距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差，应不超过3×10-11s。

22.时间一般由参考框架和表示方法组成。比如我们日常生活中的一个时刻2023年07月01日12:00:00，是指在UTC时间框架下的公历（格里高利历）表示方法

23.GPS时间系统在标示时间时采用GPS周和周秒来标示GPS系统时间。所采用的最大时间单位为周（Week，即604800秒），其标示时间的方法是从1980年1月6日0时开始起算的周数（Week Number，WN）加上被称为周内时间（Time of Week，TOW）(周内秒)的从每周周六/周日子夜开始起算的秒数。在GPS卫星所发送的导航电文中，时间信息的标示就是采用这样的形式。

也就是说，GPS卫星在瞬时时刻发送出导航电文，那么在导航电文中会用GPS周和周内秒来表示GPS卫星系统的发送出导航电文的瞬时时刻。同理，其他卫星导航系统的时间标识也是相同做法。

一般在多系统导航电文中，在程序中一般要先进行时间系统的统一，通常都以GPS时间作为基准，其他的卫星导航系统会转换为GPST的时间表示方法，这样就实现了时间基准的统一。

24.常用的时间表示方法

公历：日常生活中使用的时间

25.电磁波测距原理介绍

测绘用的全站仪就是使用的电磁波测距原理。

测距仪、反光棱镜