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1 參考文獻(xiàn)
[1] 《GPS原理與接收機(jī)設(shè)計(jì) 謝鋼》;
[2] 《GPS、GLONASS、GAL ILEO三大系統(tǒng)間時(shí)間系統(tǒng)以及坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換》;
2 空間坐標(biāo) 2.1 地心地固坐標(biāo)
地心地固坐標(biāo)系（Earth-, Earth-Fixed，簡稱ECEF）簡稱地心坐標(biāo)系，是一種以地心為原點(diǎn)的地固坐標(biāo)系（也稱地球坐標(biāo)系），是一種笛卡兒坐標(biāo)系。原點(diǎn)O (0,0,0)為地球質(zhì)心，z 軸與地軸平行指向北極點(diǎn)，x 軸指向本初子午線與赤道的交點(diǎn)，y 軸垂直于xOz平面(即東經(jīng)90度與赤道的交點(diǎn))構(gòu)成右手坐標(biāo)系。該坐標(biāo)又可進(jìn)一步細(xì)分為地心直角坐標(biāo)與地心大地坐標(biāo)（經(jīng)緯高程）。
地心坐標(biāo)系（ system ）以地球質(zhì)心為原點(diǎn)建立的空間直角坐標(biāo)系，或以球心與地球質(zhì)心重合的地球橢球面為基準(zhǔn)面所建立的大地坐標(biāo)系。空間直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系之間可相互轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同的地球橢圓模型（CGCS 2000，IUGG 1975，克拉索夫斯基橢球）在轉(zhuǎn)換系數(shù)上稍有差異。
2.2 WGS-84坐標(biāo)
WGS-84坐標(biāo)系（World System一1984 System）：一種國際上采用的地心坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向BIH （國際時(shí)間服務(wù)機(jī)構(gòu)）1984.O定義的協(xié)議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱為1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)。GPS廣播星歷是以WGS-84坐標(biāo)系為根據(jù)的
2.3 站心坐標(biāo)
站心坐標(biāo)系：Earth-fixed system（站點(diǎn)坐標(biāo)系、東-北-天坐標(biāo)系ENU）。用于需了解以觀察者為中心的其他物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如接收機(jī)可見GPS衛(wèi)星的視角、方位角及距離等，需要用到站心坐標(biāo)系。可進(jìn)一步分為：
（1）站心直角坐標(biāo)系
定義：以站心（如GPS接收天線中心）為坐標(biāo)系原點(diǎn)O，Z軸與橢球法線重合，向上為正（天向），y與橢球短半軸重合（北向），x軸與地球橢球的長半軸重合（東向）所構(gòu)成的直角坐標(biāo)系，稱為當(dāng)?shù)貣|北天坐標(biāo)系（ENU）。
（2）站心極坐標(biāo)系
定義：以站心為坐標(biāo)極點(diǎn)O，以水平面（即xoy平面）為基準(zhǔn)面，以東向軸（即x軸）為極軸，ρ為衛(wèi)星到站點(diǎn)的距離，az為星視方向角（azimuth angle），el為星視仰角（）。
2.4 坐標(biāo)
是（中國）2000國家大地坐標(biāo)系的縮寫，該坐標(biāo)系是通過中國GPS 連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站、 空間大地控制網(wǎng)以及天文大地網(wǎng)與空間地網(wǎng)聯(lián)合平差建立的地心大地坐標(biāo)系統(tǒng)。2000（中國）國家大地坐標(biāo)系以ITRF 97 參考框架為基準(zhǔn), 參考框架歷元為2000.0。
根據(jù)2000 國家大地坐標(biāo)系(CGCS 2000) 的定義及其所定義的4 個(gè)基本橢球常數(shù),推導(dǎo)CGCS 2000 橢球的主要幾何和物理參數(shù),比較這些參數(shù)與GRS 80 和WGS 84 橢球相應(yīng)參數(shù)之間的差異,給出CGCS 2000 橢球與GRS 80 及WGS 84 橢球定義的正常重力值的差異, 并分析在CGCS 2000 及WGS 84 系下同一點(diǎn)坐標(biāo)的差異。研究表明:CGCS 2000橢球上的正常重力值與GRS 80 ,WGS 84 橢球上的正常重力值的差值分別約為- 143. 54 ×10 - 8 m/ s2 和0. 02×10 - 8 m/ s2 。同一點(diǎn)在CGCS 2000 與GRS 80 和WGS 84 下經(jīng)度相同,緯度的最大差值分別為8. 26 ×10 - 11″(相當(dāng)于2. 5 ×10 - 6 mm) 和3. 6 ×10 - 6″(相當(dāng)于0. 11 mm) 。這里主要是指橢球參數(shù)的不同而引起的同一點(diǎn)經(jīng)緯度的差異,給定點(diǎn)位在某一框架和某一歷元下的空間直角坐標(biāo),投影到CGCS 2000 橢球和WGS 84 橢球上所得的緯度的最大差異相當(dāng)于0. 11 mm。
2.5 PE-90坐標(biāo)
GLONASS使用的是前蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系（PE-90）。
3 時(shí)間坐標(biāo) 3.1 ATI
國際原子時(shí)（TAI）：針對某些元素的原子能級(jí)躍遷頻率有極高的穩(wěn)定性，可采用基于銫原子（Cs 132.9）的能級(jí)躍遷原子秒作為時(shí)標(biāo)。國際計(jì)量局（BIPM）根據(jù)世界20多個(gè)國家的實(shí)驗(yàn)室的100多臺(tái)原子鐘提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出“國際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)”稱為國際原子時(shí)（TAI）。原子時(shí)秒長的定義是：銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場下躍遷輻射周期 9,192,631,770倍所持續(xù)的時(shí)間。1967年第十三屆國際計(jì)量委員會(huì)決定，把在海平面上實(shí)現(xiàn)的上述原子時(shí)秒，規(guī)定為國際單位制時(shí)間單位。從此，時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)便正式由天文學(xué)的宏觀領(lǐng)域過渡到了物理學(xué)的微觀領(lǐng)域。
因此ATI可理解為一種標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)量單位。
3.2 UTC
協(xié)調(diào)世界時(shí)（英： Time ，法：Temps é），又稱世界統(tǒng)一時(shí)間，世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，國際協(xié)調(diào)時(shí)間。英文（CUT）和法文（TUC）的縮寫不同，作為妥協(xié)，簡稱UTC。協(xié)調(diào)世界時(shí)是以原子時(shí)秒長為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。
閏秒（或稱為跳秒）是對協(xié)調(diào)世界時(shí)作出加一秒或減一秒的調(diào)整。國際原子時(shí)的準(zhǔn)確度為每日數(shù)納秒，而世界時(shí)的準(zhǔn)確度為每日數(shù)毫秒。對于這種情況，一種稱為協(xié)調(diào)世界時(shí)的折中時(shí)標(biāo)于1972年面世。為確保協(xié)調(diào)世界時(shí)與世界時(shí)相差不會(huì)超過0.9秒，在有需要的情況下會(huì)在協(xié)調(diào)世界時(shí)內(nèi)加上正或負(fù)一整秒。這一技術(shù)措施就稱為閏秒。
3.3 GPS時(shí)
GPS時(shí)間系統(tǒng)采用原子時(shí)AT1秒長作時(shí)間基準(zhǔn)，秒長定義為銫原子CS133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射振蕩周所持續(xù)的時(shí)間，時(shí)間起算的原點(diǎn)定義在1980年1月6日世界協(xié)調(diào)時(shí)UTC0時(shí)，啟動(dòng)后不跳秒，保證時(shí)間的連續(xù)。以后隨著時(shí)間積累，GPS時(shí)與UTC時(shí)的整秒差以及秒以下的差異通過時(shí)間服務(wù)部門定期公布。
文檔編寫時(shí)期，GPS與UTC相差16個(gè)閏秒。
3.4 BDS時(shí)
北斗系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)為北斗時(shí)（BDT）。BDT采用國際單位制（SI）秒為基本單位連續(xù)累計(jì)，不閏秒，起始?xì)v元為2006年1月1日協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）00時(shí)00分00秒，采用周和周內(nèi)秒計(jì)數(shù)。BDT通過UTC（NTSC）與國際UTC建立聯(lián)系，BDT與UTC的偏差保持在100納秒以內(nèi)（模1秒）。BDT與UTC之間的閏秒信息在導(dǎo)航電文中播報(bào)。北斗周和GPS周相差1356周，北斗秒和GPS秒相差14秒。
文檔編寫時(shí)期，BDS與UTC相差2個(gè)閏秒。
3.5 GLO時(shí)
GLONASS時(shí)間系統(tǒng)亦采用原子時(shí)ATI秒長作為時(shí)間基準(zhǔn), 是基于前蘇聯(lián)莫斯科的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC ( SU) , 采用的UTC時(shí)并含有跳秒改正。其與GPS時(shí)間間的轉(zhuǎn)換關(guān)系參見參考文獻(xiàn)[2]。
與GPS時(shí)相類似,GLONASS也建立了自己專用的原子時(shí)用于全球的導(dǎo)航與定位。與GPS時(shí)不同的是它是以采用莫斯科時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，以俄羅斯(前蘇聯(lián))維持的UTC(SU)作為時(shí)問度量的基準(zhǔn)。與UTC(SU)具有相同的閏秒，存在3小時(shí)的整數(shù)偏移，不存在整秒差，但相差一個(gè)微小偏差(1ms以內(nèi))。
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