四种卫星定位导航系统的坐标系统与时间系统以及他们的转换关系PPT学习课件

导 航 定位系统 坐标系统名 WGS 84时间系统名 GPS时 GPS 定义 GPST规定它的起点在1980年1月6日UTC的0点 它的秒长始终与主控站的原子钟同步 启动之后不采用跳秒调整 根据对GPS时间系统起点的规定 知道GPST与国际原子时有固定19秒的常数差 而且在1980年之后与UTC另外还有随时间不断变化的常数差 如1985年12月 常数差为4秒 GPST UTC十4秒总结原点 1980年1月6日UTC零时秒长 原子时秒长不跳秒 定义 在卫星轨道坐标不参加解算的情况下 用户测站坐标解算所使用的坐标系 取决于GPS卫星星历计算使用的坐标系 该坐标系自试验以来经历了不同的发展阶段 1985年10月以前 使用的是WGS 72坐标系 以后则使用新的WGS 84坐标系 该系统的坐标原点更加靠近地球质心 采用改进以后的重力场模型 各项参数值的确定也更加精确 作为一种全球性的统一参考坐标系 它更加适合于目前的卫星导航定位应用的需要 坐标系统名 PE 90时间系统名 GLONASS时 GLONASS 定义 GLONASS坐标系统 采用的是基于ParametersoftheEarth1990框架的PE 90大地坐标系 其几何定义为 原点位于地球质心 Z轴指向IERS推荐的协议地球极 CTP 方向 即1900 1905年的平均北极 X指向地球赤道与BH定义的零点子午线交点 Y轴满足右手坐标系 GLONASS时间系统 采用原子时AT1秒长作为时间基准 是基于前苏联莫斯科的协调世界时UTC SU 采用的UTC时并含有跳秒改正 坐标系统名 ITRS时间系统名 伽利略系统时间 Galileo 定义 伽利略地球参考框架 GalileoTerrestrialReferenceFrame GTRF 是实现伽利略所有产品和服务的基础 它由伽利略大地测量服务原型 GGSP 负责定义 建立 维持与精化 GTRF符合ITRS定义 并与ITRF对准 它的维持主要基于GTRF周解 除GTRF外 GGSP还提供地球自转参数 卫星轨道 卫星和测站钟差改正等产品 GTRF的发展早在2011年10月首批Galileo卫星升空前 GTRF就完成了它的初始实现 2007年 它采用了42个位于伽利略跟踪站 GSS 附近的IGS站 33个其他IGS站和13个伽利略实验站 GESS 从2006年11月至2007年6月的GPS观测数据 后续的GTRF将由使用GPS Galileo数据逐步过渡到只使用Galileo数据 从2013年4颗Galileo卫星组网并开始提供导航服务以来 GTRF每年都会发布新的版本并进行2 3次更新 定义 Galileo的时间系统 Galileosystemtime GST 由周数和周秒组成 也是一个连续计数的时间系统 起算时刻为UTC时间的1999 08 22T00 00 00 GST比UTC快13s 因此 GST和GPST之间相差1024周和一个很小的偏差 GPStoGalileOtimeoffset GGTO 值得注意的是在RINEX文件中习惯将Galileo周数设为与GPS周数相同 坐标系统名 CGCS2000时间系统名 北斗时 BDT COMPASS 定义 北斗卫星导航系统的系统时间叫做北斗时 属于原子时 溯源到中国的协调世界时 与协调世界时的误差在100纳秒内 起算时间是协调世界时2006年1月1日0时0分0秒 北斗卫星导航系统的坐标系是国家2000大地坐标系 CGCS2000的坐标参考框架是ITRF1997 在相同的历元下 CGCS2000与WGS84 G1150 是相容的 在坐标系的实现精度范围内两者坐标是一致的 四种时间转换关系 TAI BDT GPST GST GLONASST 33S TAI UTC 3h 19S 19S 俄罗斯国家参考时 转换关系 WGS84参考框架和ITRF2000间的转换采用七参数法将WGS84参考框架转换成ITRF2000 即 X Y Z 84 七参数法转换模型为 2000 1 84 0 0 0 84 式中 m是一个尺度变化参数 是3个旋转参数 X Y Z 是3个平移参数 当有3个或3个以上公共点时 采用最小二乘法求解七参数 然后再利用公式将WGS84坐标转换至ITRF2000坐标 转换关系 在GPS与GLONASS之间的坐标系转换 即为WGS84与PE90之间的转换 俄罗斯MCC RussianMissionControlCenter 的Mitrikas等人经过长期实验与精确计算 所提出的且已经应用于GPS GLONASS组合型接收机中的转换参数 被认为是目前最精确的坐标转换参数 其表达式为 YZ 84 0 47 0 51 1 56 1 22 10 9 11 728 10 6 0 017 10 61 728 10 610 076 10 60 017 10 6 0 076 10 61 YZ 90 转换关系 WGS84参考框架和ITRF2000间的转换采用七参数法将WGS84参考框架转换成ITRF2000 即 X Y Z 84 七参数法转换模型为 2000 1 84 0 0 0 84 式中 m是一个尺度变化参数 是3个旋转参数 X Y Z 是3个平移参数 当有3个或3个以上公共点时 采用最小二乘法求解七参数 然后再利用公式将WGS84坐标转换至ITRF2000坐标 PZ90 WGS84 俄罗斯MCC Russi