导航与定位技术遥测遥控ppt课件

1、GPSGPS与与GISGIS技术技术(2)(2)电子工程学院电子工程学院20192019年年 2第二章 坐标与时间主要内容主要内容2.1 地球的运动地球的运动2.2 天球及天球坐标系天球及天球坐标系2.3 协议地球坐标系协议地球坐标系2.4 GPS坐标系统坐标系统2.5 时间系统时间系统 32.1 地球的运动地球的运动地球的形状地球的形状极半径：极半径：6357km赤道半径：赤道半径：6378km地球是一个赤道略鼓、地球是一个赤道略鼓、两极稍扁、不很规则的球体两极稍扁、不很规则的球体。赤道大圆周长约赤道大圆周长约4万万km地球的表面积约地球的表面积约5.1亿亿km2 4经线经线 5纬线纬线 6

2、经纬网经纬网 7地球的自转地球的自转 8 9恒星日和太阳日恒星日和太阳日 10 11 12 13公转速度公转速度 14自转和公转的比较自转和公转的比较 15 16黄赤交角的意义黄赤交角的意义1）u在地球绕日公转时，太阳有时直射北半球，直射的在地球绕日公转时，太阳有时直射北半球，直射的最北界限为北纬最北界限为北纬23度度26分，这条纬线被称为北回分，这条纬线被称为北回归线，每年归线，每年6月月22日前后太阳直射北回归线这一天日前后太阳直射北回归线这一天为夏至日。为夏至日。u有时直射南半球，直射的最南界限为南纬有时直射南半球，直射的最南界限为南纬23度度26分，这条纬线被称为南回归线。每年分，这条

3、纬线被称为南回归线。每年12月月22日前日前后太阳直射南回归线，这一天为冬至日。后太阳直射南回归线，这一天为冬至日。u 每年每年3月月21日前后太阳直赤道，春分。日前后太阳直赤道，春分。u 每年每年9月月23日前后太阳直射赤道，秋分。日前后太阳直射赤道，秋分。u地球以一年为周期绕太阳运转，太阳直射点相应地地球以一年为周期绕太阳运转，太阳直射点相应地在南北回归线之间往返移动。在南北回归线之间往返移动。 17黄赤交角的意义黄赤交角的意义2） 18 地球自转的意义地球自转的意义1）地球自转产生昼夜更替现象：地球自转产生昼夜更替现象： 地球是一个不发光、也不透明的地球是一个不发光、也不透明的球体。球体

4、。太阳是一个点光源，平行照射的太阳是一个点光源，平行照射的太阳光，只能使地球的一半被太阳光，只能使地球的一半被照亮，形成昼半球，而另一半照亮，形成昼半球，而另一半则形成夜半球。则形成夜半球。昼夜半球的分界线叫晨昏线。昼夜半球的分界线叫晨昏线。 19晨昏线晨昏线APB晨线晨线昏线昏线晨昏线晨昏线晨线晨线黑夜转向白天的交界线黑夜转向白天的交界线昏线昏线白天转向黑夜的交界线白天转向黑夜的交界线 20 地球自转的意义地球自转的意义2）不同地方产生不同地方时：不同地方产生不同地方时： 由于地球的自转，在地球上同一纬线上的两点，由于地球的自转，在地球上同一纬线上的两点，东边的时刻总是早于西边。每东边的时刻

5、总是早于西边。每24小时自转一周，小时自转一周，所以地球上经度相差所以地球上经度相差15度的地方，时间相差度的地方，时间相差1小小时。时。 21时区时区国际上将不同的地方时统一划分为国际上将不同的地方时统一划分为24个时区。个时区。 22地球公转的意义地球公转的意义1）产生昼夜长短变化产生昼夜长短变化 晨昏线与太阳直射光线的关晨昏线与太阳直射光线的关系是相互垂直，由于太阳系是相互垂直，由于太阳直射点的位置变化，使得直射点的位置变化，使得晨昏线把所经过的纬线分晨昏线把所经过的纬线分割成不同的昼弧和夜弧，割成不同的昼弧和夜弧，从而导致经过地球自转一从而导致经过地球自转一周产生不同长度的白昼和周产生

6、不同长度的白昼和黑夜。黑夜。 太阳直射点的移动太阳直射点的移动 23昼夜长短变化规律昼夜长短变化规律u北半球自春分日至秋分日，太阳直射点在北半球移动，北半球自春分日至秋分日，太阳直射点在北半球移动，u 各地昼长于夜，纬度越高昼越长夜越短。南半球相反。各地昼长于夜，纬度越高昼越长夜越短。南半球相反。u北半球自秋分到次年春分，太阳直射点在南半球移动，北半球自秋分到次年春分，太阳直射点在南半球移动，u 各地昼短夜长，纬度越高夜越长昼越短。南半球相反。各地昼短夜长，纬度越高夜越长昼越短。南半球相反。 24极昼极夜极昼极夜u夏至日北半球达到昼最长夜最短，北极圈以内出现极昼。夏至日北半球达到昼最长夜最短，

7、北极圈以内出现极昼。u冬至日北半球达到昼最短夜最长，北极圈以内出现极夜。冬至日北半球达到昼最短夜最长，北极圈以内出现极夜。u春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，u 各为各为12小时。小时。 25地球公转的意义地球公转的意义2）形成四季更替形成四季更替由于黄赤交角的存在，地球在以一年为时间的公转由于黄赤交角的存在，地球在以一年为时间的公转中，不同的时间有不同的太阳高度和不同的昼夜中，不同的时间有不同的太阳高度和不同的昼夜长短，因此在同一地点不同的时间，地球上有热长短，因此在同一地点不同的时间，地球上有热量多少的差异。也就出现了冷暖的时间

8、差异。量多少的差异。也就出现了冷暖的时间差异。从天文含义看：夏季就是一年内白昼最长，太阳最从天文含义看：夏季就是一年内白昼最长，太阳最高的季节。冬季就是一年内白昼最短，太阳最低高的季节。冬季就是一年内白昼最短，太阳最低的季节。春、秋季就是冬夏季节的过渡季节。的季节。春、秋季就是冬夏季节的过渡季节。 26地球的运动总结地球的运动总结 272.2 天球及天球坐标系坐标系统的三要素坐标系统的三要素坐标原点位置坐标原点位置坐标轴指向坐标轴指向坐标尺度坐标尺度在在GPS定位中，坐标系原点一般取地球质心，定位中，坐标系原点一般取地球质心，而坐标轴的指向具有一定的选择性。而坐标轴的指向具有一定的选择性。协议

9、坐标系：国际上都通过协议来确定全球性坐标协议坐标系：国际上都通过协议来确定全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为协议坐标系。协议坐标系。 28坐标系在在GPS定位中，通常采用两类坐标系统：定位中，通常采用两类坐标系统：天球坐标系：天球坐标系： 在空间固定的坐标系，与地球自转无关，对描述在空间固定的坐标系，与地球自转无关，对描述卫星的运行位置和状态极其方便。卫星的运行位置和状态极其方便。地固坐标系：地固坐标系： 地球体相固联的坐标系统，对表达地面观测站的地球体相固联的坐标系统，对表达地面观测站的位置和处理观测数据尤为方便。位置和处理观测数据

10、尤为方便。 29天球以地球质心为中心，以地球质心为中心，任意长度任意长度r为半径的为半径的一个假想球体。一个假想球体。 30天球天球天球作用：天文学中通常把参考坐标建立在天球上天球作用：天文学中通常把参考坐标建立在天球上北天极南天极黄道天球赤道赤经赤纬太阳星体地球地球赤道本初子午圈 31天球上的主要点、线天球上的主要点、线1）为建立球面坐标系统，必须确为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、定球面上的一些参考点、线、面和圈。面和圈。天轴与天极：地球自转轴的延天轴与天极：地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的伸直线为天轴，天轴与天球的交点交点Pn(北天极北天极)Ps(南天极南天极)

11、称为称为天极。天极。天球赤道面与天球赤道：经过天球赤道面与天球赤道：经过地球质心与天轴垂直的平面为地球质心与天轴垂直的平面为天球赤道面，该面与天球相交天球赤道面，该面与天球相交的大圆为天球赤道。的大圆为天球赤道。 32天球上的主要点、线天球上的主要点、线2）天球子午面与天球子午圈：包含天轴并经过地球上任一点的天球子午面与天球子午圈：包含天轴并经过地球上任一点的平面为天球子午面，该面与天球相交的大圆为天球子午圈。平面为天球子午面，该面与天球相交的大圆为天球子午圈。黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的

12、太阳在天球上的太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约23.50度。度。黄极：通过天球中心，垂直于黄道面的直线与天球的交点。黄极：通过天球中心，垂直于黄道面的直线与天球的交点。靠近北天极的交点称北黄极，靠近南天极的交点称南黄极。靠近北天极的交点称北黄极，靠近南天极的交点称南黄极。春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点黄道与天球赤道的交点。春分点和天球赤道面是建立参考系的重要基准点和基准面。春分点和天球赤道面是建立参

13、考系的重要基准点和基准面。 33天球空间直角坐标系天球空间直角坐标系在天球坐标系中，任一天体的在天球坐标系中，任一天体的位置可用天球直角坐标系和位置可用天球直角坐标系和天球球面坐标系来描述，天球球面坐标系来描述，又称为恒星坐标系。又称为恒星坐标系。天球空间直角坐标系：天球空间直角坐标系：原点位于地球的质心原点位于地球的质心z轴指向天球的北极轴指向天球的北极Pnx轴指向春分点轴指向春分点y轴与轴与x、z轴构成右手坐标系轴构成右手坐标系 34天球球面坐标系天球球面坐标系天球球面赤道坐标系：天球球面赤道坐标系：原点位于地球的质心原点位于地球的质心赤经赤经为含天轴和春分点的天为含天轴和春分点的天球子午

14、面与经过天体的天球子午面与经过天体的天球子午面之间的交角球子午面之间的交角赤纬赤纬为原点至天体的连线与为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角天球赤道面的夹角向径向径r为原点至天体的距离为原点至天体的距离 35坐标转换坐标转换天球赤道坐标系天球赤道坐标系(, , r)天球直角坐标系天球直角坐标系(x, y, z)转换关系转换关系天球直角坐标系与天球直角坐标系与天球球面坐标系在表天球球面坐标系在表达达同一天体的位置时是同一天体的位置时是等等价的，二者可相互转价的，二者可相互转换。换。 coscoscossinsinxyrz 22222arctanarctanrxyzyxzxy 36岁差岁差 天球坐标

15、系的建立是假定地球的自转轴在空间的方向上天球坐标系的建立是假定地球的自转轴在空间的方向上是固定的，春分点在天球上的位置保持不变。是固定的，春分点在天球上的位置保持不变。实际上地球接近于一个赤道隆起的椭球体，在日月和其它天实际上地球接近于一个赤道隆起的椭球体，在日月和其它天体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，使体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，使地球自转轴产生进动力矩，自转轴方向不再保持不变，从而地球自转轴产生进动力矩，自转轴方向不再保持不变，从而使春分点在黄道上产生缓慢西移，此现象在天文学上称为使春分点在黄道上产生缓慢西移，此现象在天文学上称为岁差，它使春分点每年

16、沿赤道移动岁差，它使春分点每年沿赤道移动0.13秒。秒。 春分点每年西移春分点每年西移50.2，周期约为，周期约为25800年。年。 37岁差和章动岁差和章动 u岁差：北天极沿圆形轨道绕北黄极的运动岁差：北天极沿圆形轨道绕北黄极的运动u章动：北天极沿椭圆形轨道运动章动：北天极沿椭圆形轨道运动 38章动章动 由于日月的轨道面与赤道面不重合，月地、日地距由于日月的轨道面与赤道面不重合，月地、日地距离不断变化，使地球自转轴的进动力矩也在变化，离不断变化，使地球自转轴的进动力矩也在变化，自转轴的进动也更为复杂，进动轨迹可以看成在平自转轴的进动也更为复杂，进动轨迹可以看成在平均位置附近做微小摆动，称为章

17、动。均位置附近做微小摆动，称为章动。章动的周期是章动的周期是18.6年。年。平北天极：平春分点。平北天极：平春分点。瞬时北天极：真春分点。瞬时北天极：真春分点。 39协议天球坐标系协议天球坐标系 (1)u协议天球坐标系协议天球坐标系(Conventional Inertial SystemCIS)u 经协商指定的某一特定时刻的平天球坐标系。当前，国际经协商指定的某一特定时刻的平天球坐标系。当前，国际上所采用的天球坐标系国际大地测量协会和国际天文协议联上所采用的天球坐标系国际大地测量协会和国际天文协议联合会确定合会确定u2000年年1月月15日日12hJ2000.0的平天球坐标系的平天球坐标系u

18、 Z轴指向轴指向J2000.0的平北天极的平北天极u X轴指向轴指向J2000.0的平春分点的平春分点 40协议天球坐标系协议天球坐标系 (2)u协议天球坐标系与真天球坐标系间的关系协议天球坐标系与真天球坐标系间的关系u 需要进行岁差和章动改正需要进行岁差和章动改正特定时刻的特定时刻的真天球坐标真天球坐标章动改正章动改正特定时刻的特定时刻的平天球坐标平天球坐标J2000.0的平天球坐标的平天球坐标（协议天球坐标）（协议天球坐标）岁差改正岁差改正 412.3 协议地球坐标系协议地球坐标系(CTS)u 地固坐标系地固坐标系: : 天球坐标系与地球自转无关，导天球坐标系与地球自转无关，导致地球上一固

19、定点在天球坐标系中的坐标随地球致地球上一固定点在天球坐标系中的坐标随地球自转而变化，应用不方便。自转而变化，应用不方便。u 为了描述地面观测点的位置，有必要建立与地为了描述地面观测点的位置，有必要建立与地球体相固联的坐标系。球体相固联的坐标系。u 地球坐标系有两种表达方式：地球坐标系有两种表达方式：u 空间直角坐标系和大地坐标系。空间直角坐标系和大地坐标系。 42地球直角坐标系地球直角坐标系地心空间直角坐标系：地心空间直角坐标系：原点与地球质心重合原点与地球质心重合 z轴指向地球北极轴指向地球北极 x轴指向格林尼治平子午面轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点与赤道的交点E y轴垂直于轴垂直于xo

20、z平面构成右平面构成右手坐标系。手坐标系。 43大地坐标系大地坐标系u地球椭球的中心与地球质地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球心重合，椭球短轴与地球自转轴重合自转轴重合u大地纬度大地纬度B为过地面点的椭为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹球法线与椭球赤道面的夹角角u大地经度大地经度L为过地面点的椭为过地面点的椭球子午面与格林尼治平大球子午面与格林尼治平大地子午面之间的夹角地子午面之间的夹角u大地高大地高H为地面点沿椭球为地面点沿椭球法线至椭球面的距离法线至椭球面的距离 44地球坐标系的坐标转换地球坐标系的坐标转换 u 任一地面点在地球坐标系中可表示为X，Y，Z和B，L，H），两者可进

21、行互换。u 空间大地坐标依附于参考椭球。为建立大地坐标与直角坐标之间的关系，必须首先定义参考椭球。 45坐标转换公式坐标转换公式设地球参考椭球长半径为a，短半径为b，偏心率为e， N为椭球卯酉圈的曲率半径。地心纬度，即观测点和地心连线与赤道面的夹角, tan=Z/（X2+Y21/2；R地心向径，R=（X2+Y2+Z21/2。2()coscos()cossin(1)sinXNHBLYNHBLZNeHB2arctansinarctan tan1coscosYLXaeBBZWRHNB 122222221sinaNeBabea 46极移极移u地球自转轴受日月引力作用使其在空间变化，导致章地球自转轴受日

22、月引力作用使其在空间变化，导致章动和岁差。而且还受到地球内部质量不均匀影响，在动和岁差。而且还受到地球内部质量不均匀影响，在地球体内部运动，导致极移。地球体内部运动，导致极移。u地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移，在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移，极移将使地球坐标系的极移将使地球坐标系的Z轴方向发生变化。主要引起地轴方向发生变化。主要引起地球瞬时坐标系相对协议地球坐标系的旋转。球瞬时坐标系相对协议地球坐标系的旋转。u地极移动与岁差和章动是不同的概念，岁差和章动是地极移动与岁差和章动

23、是不同的概念，岁差和章动是指地球自转轴在空间指向的移动，而地极移动则是指指地球自转轴在空间指向的移动，而地极移动则是指地球北极与地面参照物的相对移动。地球北极与地面参照物的相对移动。 47地球与天球之间的坐标转换地球与天球之间的坐标转换u 根据协议地球坐标系和协议天球坐标系的定义：根据协议地球坐标系和协议天球坐标系的定义：u1两坐标系的原点位置相同；两坐标系的原点位置相同；u2两坐标系的两坐标系的z轴指向相同；轴指向相同；u3两坐标系两坐标系x轴的指向不同，其间夹角为轴的指向不同，其间夹角为u 春分点的格林尼治恒星时。春分点的格林尼治恒星时。uGAST：春分点的格林尼治恒星时：春分点的格林尼治

24、恒星时u（Greenwich Apparent Sidereal Time） 48坐标转换过程坐标转换过程zTTXxYRGASTyZz zyzxzxyxzCTSCISXxYRRRyZz 两者的坐标原点一致，只需多次旋转坐标轴即可。两者的坐标原点一致，只需多次旋转坐标轴即可。 492.4 GPS坐标系统坐标系统l在在GPS系统中，为确定用户接收机的位置，系统中，为确定用户接收机的位置，GPS卫星的瞬时位置应转换到统一的地球坐标系统。卫星的瞬时位置应转换到统一的地球坐标系统。lGPS试验阶段，卫星瞬时位置的计算采用试验阶段，卫星瞬时位置的计算采用1972年年世界大地坐标系世界大地坐标系WGS-72

25、），），1987年年1月月10日日开始采用改进的大地坐标系统开始采用改进的大地坐标系统WGS-84。l世界大地坐标系世界大地坐标系World Geodetic SystemWGS属于协议地球坐标系属于协议地球坐标系CTS，l WGS可看成可看成CTS的近似系统。的近似系统。 50WGS-84坐标系坐标系lWGS-84坐标系是美国坐标系是美国84年在卫星大地测量的基础上建立的以地球质心为原点的大地测量基准。年在卫星大地测量的基础上建立的以地球质心为原点的大地测量基准。lZ轴指向轴指向1984北极北极lX轴指向轴指向1984格林威治子午线与赤道交点格林威治子午线与赤道交点lY轴与轴与X、Z轴构成右

26、手坐标系。轴构成右手坐标系。 51WGS-84坐标系坐标系(2)u由由GPS卫星发布的星历参数是卫星发布的星历参数是WGS-84坐标系坐标系的数据，故的数据，故GPS测量时，先求得测站点的测量时，先求得测站点的WGS-84坐标，再换算为当地使用的坐标。坐标，再换算为当地使用的坐标。 52椭球椭球WGS-72与与WGS-84的基本大地参数：的基本大地参数：长半径、扁率、自转角速度、万有引力常数长半径、扁率、自转角速度、万有引力常数基本大地参数基本大地参数WGS-72WGS-84a(m)63781356378137f1/298.261/298.257 (rad/s)7.292115 10-57.2

27、92115 10-5GM(km3/s2)398600.8398600.5 532.5 时间系统时间系统 时间系统是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的时间系统是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准，也是利用卫星进行定位的重要基准。重要基准，也是利用卫星进行定位的重要基准。时间系统的重要性：时间系统的重要性：GPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行位置同时，必须给出相应瞬间时刻。例如当要求位置同时，必须给出相应瞬间时刻。例如当要求GPS卫星位卫星位置误差小于置误差小于1cm，则相应的时刻误差应小于，则相应的时刻误差

28、应小于2.6 X10-6s。准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。若要距离误差小于时间。若要距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差，则信号传播时间的测定误差应小于应小于3 X10-11s 54时间概念时间概念u由于地球的自转现象，在天球坐标系中地球上点的位置由于地球的自转现象，在天球坐标系中地球上点的位置是不断变化的，在地心坐标系中，即使卫星不动，地面是不断变化的，在地心坐标系中，即使卫星不动，地面点位置与卫星的相互位置关系也是变化的。点位置与卫星的相互位置关系也是变化的。u 若要求赤道上一点的位置误差不超过若要

29、求赤道上一点的位置误差不超过1cm，则时间，则时间测定误差要小于测定误差要小于2 X 10-5s。u1) 时间包含了时间包含了“时辰时辰和和“时间间隔时间间隔两个概念。两个概念。u时刻是指发生某一现象的瞬间，与所获取数据对应的时时刻是指发生某一现象的瞬间，与所获取数据对应的时刻也称历元。刻也称历元。u时间间隔是指发生某一现象所经历的过程，是这一过程时间间隔是指发生某一现象所经历的过程，是这一过程始末的时间之差。始末的时间之差。 55时间基准时间基准2) 测量时间必须建立一个测量的基准，即时间的单位测量时间必须建立一个测量的基准，即时间的单位 （尺度和原点起始历元）。其中时间的尺度是关键，（尺度

30、和原点起始历元）。其中时间的尺度是关键，而原点可根据实际应用加以选定。而原点可根据实际应用加以选定。3) 符合下列要求的任何一个可观察的周期运动现象，都可用符合下列要求的任何一个可观察的周期运动现象，都可用作确定时间的基准：作确定时间的基准：运动是连续的、周期性的。运动是连续的、周期性的。运动的周期应具有充分的稳定性。运动的周期应具有充分的稳定性。运动的周期必须具有复现性，即在任何地方和时间，都可通运动的周期必须具有复现性，即在任何地方和时间，都可通过观察和实验，复现这种周期性运动。过观察和实验，复现这种周期性运动。 56世界时系统世界时系统地球的自转运动是连续的，且比较均匀。最早建地球的自转

31、运动是连续的，且比较均匀。最早建立的时间系统是以地球自转运动为基准的世界时立的时间系统是以地球自转运动为基准的世界时系统。系统。 由于观察地球自转运动时所选取的空间参考点不由于观察地球自转运动时所选取的空间参考点不同，世界时系统包括同，世界时系统包括 恒星时恒星时 平太阳时平太阳时 世界时世界时 57恒星时恒星时(Siderdal Time, ST) u以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间称为恒星时。确定的时间称为恒星时。u春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日，即一恒星日，即24个恒星小时

32、。个恒星小时。u恒星时以春分点通过本地子午圈时刻为起算原恒星时以春分点通过本地子午圈时刻为起算原点，在数值上等于春分点相对于本地子午圈的点，在数值上等于春分点相对于本地子午圈的时角，同一瞬间不同测站的恒星时不同，具有时角，同一瞬间不同测站的恒星时不同，具有地方性，也称地方恒星时。地方性，也称地方恒星时。 58平太阳时平太阳时(Mean solar Time, MT)u由于地球公转的轨道为椭圆，根据天体运动的开由于地球公转的轨道为椭圆，根据天体运动的开普勒定律，可知太阳的视运动速度是不均匀的，普勒定律，可知太阳的视运动速度是不均匀的，如果以真太阳作为观察地球自转运动的参考点，如果以真太阳作为观察

33、地球自转运动的参考点，则不符合建立时间系统的基本要求。则不符合建立时间系统的基本要求。u假设一个参考点的视运动速度等于真太阳周年运假设一个参考点的视运动速度等于真太阳周年运动的平均速度，且在天球赤道上作周年视运动，动的平均速度，且在天球赤道上作周年视运动，这个假设的参考点在天文学中称为平太阳。这个假设的参考点在天文学中称为平太阳。u平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一平太阳日，包含平太阳日，包含24个平太阳时。平太阳时也具有个平太阳时。平太阳时也具有地方性。地方性。 59世界时世界时(Universal Time, UT) u以平子夜为零时起算的

34、格林尼治平太阳时称为世界以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。世界时与平太阳时的时间尺度相同，起算点不时。世界时与平太阳时的时间尺度相同，起算点不同。秒定义为一个平太阳日的同。秒定义为一个平太阳日的1/86400，是以地，是以地球自转这一周期运动作为基础的时间尺度。球自转这一周期运动作为基础的时间尺度。u地球自转存在极移现象，加入极移改正得地球自转存在极移现象，加入极移改正得UT1。加。加入地球自转角速度的季节改正得入地球自转角速度的季节改正得UT2。经过改正，。经过改正，其中仍包含地球自转角速度的长期变化和不规则变其中仍包含地球自转角速度的长期变化和不规则变化的影响，世界时化的影响

35、，世界时UT2不是严格均匀的时间系统。不是严格均匀的时间系统。 60原子时原子时(Atomic TimeAT)u物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，具有很物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，具有很高的稳定度，由此建立的原子时成为最理想的时间系统。高的稳定度，由此建立的原子时成为最理想的时间系统。1967年年10月，第十三届国际度量衡大会通过。月，第十三届国际度量衡大会通过。u秒长定义：位于海平面上的铯秒长定义：位于海平面上的铯133原子基态的两个超精细原子基态的两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射震荡能级，在零磁场中跃迁辐射震荡9192631770周所持续周所持续的时间为一原子时秒，是国际制秒的