常用坐标系介绍及变换.ppt

绕三轴旋转：第63页,共85页，2024年2月25日，星期天当均为小角度时，将、分别展开成泰勒级数，仅保留其一阶有：舍弃二阶小量，则有：旋转矩阵：对右手系逆时针旋转，对左手系顺时针旋转，否则需要改变旋转角度的符号。当不是小角度时，三个旋转矩阵的次序不能交换。当均为小角度时，不论三个旋转矩阵的次序如何交换，都能够得到上面的结果。第64页,共85页，2024年2月25日，星期天尺度比例因子：3、尺度变换尺度变换：在坐标转换过程中由两坐标系的长度单位不一致引起的变换叫尺度变换。第65页,共85页，2024年2月25日，星期天4、布尔萨（Bursa-Wolf）七参数模型：当：均为小角度时：第66页,共85页，2024年2月25日，星期天一、空间大地坐标与空间直角坐标的转换（B，L，H)→(X，Y，Z)式中，，N为该点的卯酉圈曲率半径。第67页,共85页，2024年2月25日，星期天二、不同空间直角坐标系之间的转换(X，Y，Z)84→(X，Y，Z)54布尔萨七参数转换模型：式中：，为3个平移参数；m为比例参数；，为3个旋转参数。通常，选择同时具有两套坐标的三个地面控制点，通过平差的方法，解算七参数。若要提高参数的精度，在数据处理时，常采用GPS基线向量网与地面网联合平差。第68页,共85页，2024年2月25日，星期天(X，Y，Z)→（B，L，H)式中，，N为该点的卯酉圈曲率半径。三、空间直角坐标向大地坐标的转换第69页,共85页，2024年2月25日，星期天四、大地坐标向高斯平面直角坐标的转换式中：B为参考椭球面的大地坐标，以弧度计；为点经度到中央子午线的经差；S为点到赤道的子午线弧长；。第70页,共85页，2024年2月25日，星期天GPS坐标与我国北京54（西安80）坐标的转换流程图：GPS大地坐标（B，L，H）GPS空间直角坐标（X，Y，Z）空间直角坐标（X，Y，Z）54（80）大地坐标（B，L，H）54（80）高斯平面直角坐标（x，y）返回第71页,共85页，2024年2月25日，星期天§2.4时间系统时间的概念时间包含时刻和时间间隔两个概念。时刻：发生某一现象的瞬间。在天文学和卫星定位中，与所获数据对应的时刻也成为历元。时间间隔：发生某一现象所经历的过程，是这一过程始末的时刻之差。所以，时间间隔测量，也称为相对时间测量，时刻测量，相应地称为绝对时间测量。卫星大地测量的任何一个观测量归根到底都是对时间的测量，对时间测量精度要求很高。第72页,共85页，2024年2月25日，星期天时间基准包含时间原点（时刻）和时间尺度（时间段）。时间系统与坐标系统一样，应有其尺度（时间单位）与原点（起始历元）。其中时间的尺度是关键，而原点可以根据实际应用加以选定。不同的原点和尺度对应不同的时间系统。任何一个可观测的周期的运动现象，只要符合条件，都可用作确定时间间隔。第73页,共85页，2024年2月25日，星期天GPS定位对时间系统的要求GPS时间系统要求：全球统一的时间原点和高精度的时间尺度。原因：①GPS卫星作为高空动态已知点，其位置是瞬息变化的。时间度量的精度就意味着空间位置的精度。例如:若要定轨误差小于1cm，则时间精度至少要求2.6×10-6s。②GPS定位是通过测定电磁波信号传播时间来测定站星距离的。例：若要距离误差小于1cm，则时间精度至少要求3×10-11s。第74页,共8