Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
звезд в каталоге. Изменение их со временем вызывается только собственным движением звезд. Мгновенная звездная система не является инерциальной. Вследствие того, что на каждый момент она фиксируется в пространстве направлением оси вращения Земли, которое изменяется под влиянием прецессии и нутации, координаты звезд в этой системе непрерывно изменяются (смещение звезд по положению за год может достигать 20").
Первая экваториальная гринвичская система координат При рассмотрении вопросов космической геодезии приходится использовать звездную систему координат, которая отличается от мгновенной тем, что ее начальная полуплоскость не проходит через точку весеннего равноденствия, а располагается параллельно мгновенной плоскости меридиана Гринвича. Такая система участвует в суточном вращении Земли и в этом смысле является вращающейся. Эта система соответствует первой экваториальной гринвичской системе
119
координат, используемой в астрономии. Направления в этой системе координат задаются гринвичским часовым углом г, или противоположным ему по знаку углом у, и склонением 6 (рис. 3.5).
° \ N.
Т / /
Рис. 3.5. Первая экваториальная гринвичская система координат
Наряду с экваториальными используется система координат, в которой отсчетными плоскостями являются плоскости горизонта и меридиана пункта. Такая система координат называется горизонтальной. Направление в этой системе определяется зенитным расстоянием Z и азимутом А.
Если оси системы направлены так, как это имеет место в первой экваториальной системе координат, т. е. система координат жестко связана с Землей, то вращение Земли не изменяет координат пунктов. Если же координатные оси направлены так же, как во второй экваториальной системе, имеет место непрерывное изменение координат* и у вследствие вращения Земли:
х\ (cosS -sinS у = sinS cos S z О О
(3-14)
где S - гринвичское звездное время.
Орбитальная система координат, эфемериды спутника Спутники вращаются вокруг Земли по эллиптическим орбитам. Если бы Земля представляла собой однородную сферу, а спутник представлял бы собой материальную точку, на которую не воздействуют никакие силы кроме притяжения Земли, то в соответствии с законами Кеплера орбита спутника была бы плоским неизменным эллипсом, один из фокусов которого совпадал бы с центром масс Земли. Реальный спутник подвержен воздействию возмущающих ускорений, поэтому форма орбитального эллипса и его ориентация в пространстве меня-120
ютея со временем. Для точного определения местоположения реального спутника используется орбитальная система координат (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Орбитальная система координат
Начало орбитальной системы координат совпадает с центром масс Земли. Большая полуось а и малая полуось Ь характеризуют ее размеры и форму. Практически для характеристики орбиты используют большую полуось а и эксцентриситет е.
Плоскость орбиты пересекается с плоскостью экватора по линии AA', которую называют линией узлов. Точка А, в которой спутник пересекает плоскость экватора, переходя из южного полушария в северное, называется восходящим узлом орбиты. Противоположная ей точка А' называется нисходящим узлом. Помимо большой полуоси а и эксцентриситета є элементами орбиты являются ?1 - долгота восходящего узла орбиты (отсчитывается в плоскости экватора на восток от направления на точку весеннего равноденствия), to - аргумент перицентра (угол в плоскости орбиты между направлениями на восходящий узел и перигей), і — угол наклона плоскости орбиты к плоскости экватора. Положение спутника на орбите характеризуют истинной аномалией и. Сумма аргумента перигея и истинной аномалии называется аргументом широты и. Поскольку движение реального спутника подвержено влиянию возмущающих ускорений, то элементы орбиты должны быть известны в конкретный момент времени. Элементы, характеризующие орбитальное движение спутника на исходную эпоху в совокупности с параметрами, определяющими изменения этих элементов с течением времени, составляют эфемериды спутника. Каждый спутник транслирует свои эфемериды в составе навигационного сообщения.
121
3.2.2. Геодезические системы координат и их преобразования
В геодезической системе координат положение точки определяется высотой H над принятым референц-тэллипсоидом, широтой В и долготой L.
Геодезическая широта определяется как угол, образованный нормалью к поверхности эллипсоида с плоскостью его экватора. Геодезическая долгота - это двуїранньїй угол между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки.
Такая эллипсоидальная система координат применяется при обработке наземных геодезических измерений. В космической геодезии при создании спутниковых геодезических сетей, которые являются пространственными и физически не связаны с какой-либо отсчетной поверхностью, более удобна система пространственных прямоугольных координата, Y, Z. Преобразование эллипсоидальных геодезических координат в прямоугольные осуществляется по формулам:
X = (N + Я) cos В cos і; K = (tf + //)cos?sin L,
Z = (^jN + H)smB, а
