北斗导航定位系统

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大地坐标系与卫星导航

人造地球卫星绕地球运行,遵守牛顿第二定律,受万有引力影响,卫星运行轨道平面时时通过地球的质心,所以建立精确的地心坐标系对于卫星大地测量、全球性导航和地球动态研究等都具有重要意义。

坐标基准是卫星导航系统的重要组成部分,没有高精度的坐标基准,就不可能提供高精度的导航定位服务,目前GPS采用WGS-84坐标系、GLONASS采用PZ-90坐标系、GALILEO采用GTRF坐标系,它们都是高精度的大地地心坐标系,我国“北斗一代”卫星导航系统可覆盖我国及周边地区(定位精度20米),同时兼有报文通信和授时功能,是一种新型、全天候、区域性的卫星导航系统。

它标称采用1954年北京坐标系,高程系统采用J985国家高程基准。

这一坐标系统属局部坐标系,与地心坐标系的转换参数量级达100多米,很难满足许多高精度用户对地心坐标的要求。

“北斗一代”卫星监测站坐标实际采用DX-Ⅱ坐标,标校站坐标先通过GPS定位技术获得厘米级的ITRF地心坐标,然后通过坐标转换,获得DX-Ⅱ坐标和1954北京坐标。

中心站利用轨道确定方法得到的北斗卫星坐标应处在“北斗一代”监测站隐含的坐标系下、如果监测站采用DX-Ⅱ坐标,则“北斗一代”星历坐标是DX-Ⅱ下的地心坐标,如果采用ITRF:坐标、则卫星也在这一框架下。

由于“北斗一代”定位机制的原因,要计算用户位置,必须要有用户高程,而用户高程基于1985国家高程基准,因此,用户的坐标是在1985国家高程基准和DX-Ⅱ(或ITRF)框架下的综合结果,很难说清楚用户是在哪一坐标系下,只能说用户位置是地心坐标。

“北斗一代”导航定位系统没有建立真正意义上的地心坐标系。

我国正在建设中的新一代卫星导航系统不仅要提供米级标准导航定位服务,还应提供厘米级甚至毫米级的精密导航定位服务,与之相应,必须有厘米级甚至毫米级的地心坐标系,采用CGCS2000作为参考框架是我们必然的选择。

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