GPS时间概念
一、时间系统
1、 协调世界时(UTC)
弹电子琴的指法以平子夜时为零时的格林尼治平太阳时(以地球自转为基准)称为世界时(UT)。
在世界时中引入极移改正和地球自转速度的季节改正,由此得到的世界时表示为UT1、UT2:
UT1 = UT + 极移改正;
UT2 = UT1 + 地球自转速度的季节改正;
由于地球自转有长期变慢趋势,世界时每年比原子时慢1s左右。为避免原子时与世界时相差太大,1972年引入协调世界时(UTC):以原子时为秒长,在时刻上尽量接近于世界时。
当UTC与世界时的时刻差超过0.9秒,便在协调世界时中引入一闰秒,即跳秒。UTC与IAT关系为:
IAT = UTC +1s*N; N为跳秒次数
2、 GPS时间(GPST)
GPS时零时为1980年1月6日零时,起始时间与UTC时间对齐。属原子时系统,秒长与原子时相同。
GPST与原子时(IAT)关系为:
IAT = GPST + 19s(1980年1月6日前的跳秒数) = UTC + 1s*N;
GPST与UTC关系为:
GPST = UTC + 1s*N - 19s;
综上,世界时和UTC是都是在变慢,世界时是因为秒长变长,UTC是为了保持与世界时一致引入跳秒,人为延缓,GPS时则与原子时保持一致,固定不变的计时,导致GPS时总是大于UTC时。
二、卫星位置计算中的时间
1、星历中时间变量及含义
Toc:卫星钟改正参数的参考时刻,time of clock,计算卫星钟差a0+a1*(t-Toc)+a2*(t-Toc)*(t-Toc)
Tow:卫星周秒,time of week
Toe: 星历参数参考时刻,time of ephemeris,初相时
Toa: 历书参考时刻,time of almanac
Z计数:Z计数从本质上讲是一个时间计数,它给出了下一子帧开始的GPS时,为方便起Z计数给出的是从每星期的的起始时刻(周六午夜)开始播发的子帧数。由于每一子帧持续时间为6s,所以下一子帧开始的时刻为6*Z秒
///////////////////意义待考证
IODC
AODC: 卫星钟改正参数的数据龄期
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表示钟改正参数的外推时间,外推时间越短,精度越高
AODC = Toc - TL ,
TL为计算卫星钟改正参数时所用到的观测资料中最后一次观测值的观测时间。
即用TL之前的观测数据计算Toc时刻的卫星钟改正参数。
IODE
AODE: 卫星星历的数据龄期
AODE = Toe - TL ,
TL为预报该星历时所用到的观测资料中最后一次观测值的观测时间。
其理解同AODC
表示从最后一次注入电文起,外推星历时的外推时间间隔,它反映出预报星历的可靠程度。
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第1子帧10bit IODC,第2、3子帧8bit IODE,只有2、3子帧的IODE与荷兰猪怎么洗澡IODC的低8位相等,才是同一帧星历。
Tgd:卫星的群延迟差异
2、卫星钟差修正
计算卫星位置时,需要修正卫星钟差,得到发射时刻的GPS时间,其修正原理如下:
Tc:经传输时间修正的的发射时刻时间(含有卫星钟差)
Toe:星历参考时刻慎的意思
时间修正项为:
本多成实
其中:前3项为钟差修正项
为相对论改正,
式中:F=-4.442809305e-10;
e为卫星轨道偏心率,A为半长轴,E为偏近点角
实际计算时,前3项迭代计算,直到收敛,最后加上后两项改正。
卫星钟差的量级在割鸡焉用牛刀10的-4到-5次方之间
相对论效应造成的时间差在正负几十到几个纳秒之间
三、根据星历参数实现UTC与GPST学构图转换
根据子帧4第18页的参数可实现白羊座双鱼座UTC与GPST的转换。