卫星导航原理6 - 受摄运动和广播星历

一.受摄运动

**1.定义:**卫星在理想二体问题(仅受中心天体引力)之外的轨道运动。真实卫星除了受地球引力之外,还受到多种设动力作用,其轨道不再是完美的开普勒圆,这种运动称为受摄运动。

2.GNSS的主要摄动力:

  1. 地球非球形引力(J₂项,赤道隆起,最主要)
  2. 日、月引力摄动
  3. 太阳光压
  4. 大气阻力(高轨 GNSS 卫星可忽略)
  5. 地球潮汐、海潮摄动等

3. GNSS 的思路:以开普勒椭圆作为基础,再叠加摄动改正项,这正是广播星历的建模思路。

二.广播星历

**定义:**地面主控站根据卫星跟踪观测数据,预报卫星轨道,拟合为一组参数,放在导航电文中由卫星实时播发给用户,用来计算任意时刻卫星在地固坐标系中的位置,称为广播星历北斗卫星导。

  1. 本质 :开普勒轨道 + 摄动改正,就是用来表达受摄运动的参数模型。
  2. 更新周期 :GPS 约 2 小时更新一次;属于预报轨道,存在星历误差,GPS 广播星历轨道精度约米级到十几米。
  3. 对比精密星历:精密星历是事后处理的高精度轨道,不通过卫星广播,需要下载;精度厘米级。
  4. 用途:普通 GNSS 接收机单点定位,直接解析导航电文里的广播星历,计算卫星位置。

三.二者关系

卫星真实运动是受摄运动 ;广播星历是对受摄运动的参数化拟合表达:先用 6 个开普勒根数描述基础椭圆,再附加长期、周期摄动参数,修正摄动力带来的轨道偏离,让用户可以实时计算卫星在任意时刻的真实位置。

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