1 參考文獻

[1] 《GPS原理與接收機設計 謝鋼》;

[2] 《GPS、GLONASS、GAL ILEO三大系統間時間系統以及坐標系統的轉換》;

2 空間坐標 2.1 地心地固坐標

地心地固坐標系（Earth-, Earth-Fixed，簡稱ECEF）簡稱地心坐標系，是一種以地心為原點的地固坐標系（也稱地球坐標系），是一種笛卡兒坐標系。原點O (0,0,0)為地球質心，z 軸與地軸平行指向北極點，x 軸指向本初子午線與赤道的交點，y 軸垂直于xOz平面(即東經90度與赤道的交點)構成右手坐標系。該坐標又可進一步細分為地心直角坐標與地心大地坐標（經緯高程）。

地心坐標系（ system ）以地球質心為原點建立的空間直角坐標系，或以球心與地球質心重合的地球橢球面為基準面所建立的大地坐標系。空間直角坐標系與大地坐標系之間可相互轉換，根據不同的地球橢圓模型（CGCS 2000，IUGG 1975，克拉索夫斯基橢球）在轉換系數上稍有差異。

2.2 WGS-84坐標

WGS-84坐標系（World System一1984 System）：一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心，其地心空間直角坐標系的Z軸指向BIH （國際時間服務機構）1984.O定義的協議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系，稱為1984年世界大地坐標系統。GPS廣播星歷是以WGS-84坐標系為根據的

2.3 站心坐標

站心坐標系：Earth-fixed system（站點坐標系、東-北-天坐標系ENU）。用于需了解以觀察者為中心的其他物體運動規律，如接收機可見GPS衛星的視角、方位角及距離等，需要用到站心坐標系。可進一步分為：

（1）站心直角坐標系

定義：以站心（如GPS接收天線中心）為坐標系原點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）所構成的直角坐標系，稱為當地東北天坐標系（ENU）。

（2）站心極坐標系

定義：以站心為坐標極點O，以水平面（即xoy平面）為基準面，以東向軸（即x軸）為極軸，ρ為衛星到站點的距離，az為星視方向角（azimuth angle），el為星視仰角（）。

2.4 坐標

是（中國）2000國家大地坐標系的縮寫，該坐標系是通過中國GPS 連續運行基準站、 空間大地控制網以及天文大地網與空間地網聯合平差建立的地心大地坐標系統。2000（中國）國家大地坐標系以ITRF 97 參考框架為基準, 參考框架歷元為2000.0。

根據2000 國家大地坐標系(CGCS 2000) 的定義及其所定義的4 個基本橢球常數,推導CGCS 2000 橢球的主要幾何和物理參數,比較這些參數與GRS 80 和WGS 84 橢球相應參數之間的差異,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 系下同一點坐標的差異。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 。同一點在CGCS 2000 與GRS 80 和WGS 84 下經度相同,緯度的最大差值分別為8. 26 ×10 - 11″(相當于2. 5 ×10 - 6 mm) 和3. 6 ×10 - 6″(相當于0. 11 mm) 。這里主要是指橢球參數的不同而引起的同一點經緯度的差異,給定點位在某一框架和某一歷元下的空間直角坐標,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于0. 11 mm。

2.5 PE-90坐標

GLONASS使用的是前蘇聯地心坐標系（PE-90）。

3 時間坐標 3.1 ATI

國際原子時（TAI）：針對某些元素的原子能級躍遷頻率有極高的穩定性，可采用基于銫原子（Cs 132.9）的能級躍遷原子秒作為時標。國際計量局（BIPM）根據世界20多個國家的實驗室的100多臺原子鐘提供的數據進行處理，得出“國際時間標準”稱為國際原子時（TAI）。原子時秒長的定義是：銫133原子基態的兩個超精細能級間在零磁場下躍遷輻射周期 9,192,631,770倍所持續的時間。1967年第十三屆國際計量委員會決定，把在海平面上實現的上述原子時秒，規定為國際單位制時間單位。從此，時間計量標準便正式由天文學的宏觀領域過渡到了物理學的微觀領域。

因此ATI可理解為一種標準的時間計量單位。

3.2 UTC

協調世界時（英： Time ，法：Temps é），又稱世界統一時間，世界標準時間，國際協調時間。英文（CUT）和法文（TUC）的縮寫不同，作為妥協，簡稱UTC。協調世界時是以原子時秒長為基礎，在時刻上盡量接近于世界時的一種時間計量系統。

閏秒（或稱為跳秒）是對協調世界時作出加一秒或減一秒的調整。國際原子時的準確度為每日數納秒，而世界時的準確度為每日數毫秒。對于這種情況，一種稱為協調世界時的折中時標于1972年面世。為確保協調世界時與世界時相差不會超過0.9秒，在有需要的情況下會在協調世界時內加上正或負一整秒。這一技術措施就稱為閏秒。

3.3 GPS時

GPS時間系統采用原子時AT1秒長作時間基準，秒長定義為銫原子CS133基態的兩個超精細能級間躍遷輻射振蕩周所持續的時間，時間起算的原點定義在1980年1月6日世界協調時UTC0時，啟動后不跳秒，保證時間的連續。以后隨著時間積累，GPS時與UTC時的整秒差以及秒以下的差異通過時間服務部門定期公布。

文檔編寫時期，GPS與UTC相差16個閏秒。

3.4 BDS時

北斗系統的時間基準為北斗時（BDT）。BDT采用國際單位制（SI）秒為基本單位連續累計，不閏秒，起始歷元為2006年1月1日協調世界時（UTC）00時00分00秒，采用周和周內秒計數。BDT通過UTC（NTSC）與國際UTC建立聯系，BDT與UTC的偏差保持在100納秒以內（模1秒）。BDT與UTC之間的閏秒信息在導航電文中播報。北斗周和GPS周相差1356周，北斗秒和GPS秒相差14秒。

文檔編寫時期，BDS與UTC相差2個閏秒。

3.5 GLO時

GLONASS時間系統亦采用原子時ATI秒長作為時間基準, 是基于前蘇聯莫斯科的協調世界時UTC ( SU) , 采用的UTC時并含有跳秒改正。其與GPS時間間的轉換關系參見參考文獻[2]。

與GPS時相類似,GLONASS也建立了自己專用的原子時用于全球的導航與定位。與GPS時不同的是它是以采用莫斯科時間為標準，以俄羅斯(前蘇聯)維持的UTC(SU)作為時問度量的基準。與UTC(SU)具有相同的閏秒，存在3小時的整數偏移，不存在整秒差，但相差一個微小偏差(1ms以內)。