Системи координат і шкали часу
.pdfЛекція 2. Системи координат та часу.
1.Інерціальна та земна системи координат (СК).
2.Зв’язок інерціальної і земної систем координат.
3.Система ITRS та її реалізації ITRF.
4.Трансформація земних просторових та плоских систем координат.
5.Зв’язок шкал часу: сонячного, зоряного, динамічного (ефемеридного), атомного і всесвітнього часу. Час GPS
Інерціальна та земна системи координат
Реалізація інерціальної системи координат за допомогою наступних матриць Ейлера:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
sin |
|
|
|
|
|
cos |
sin |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
||||
R |
0 |
cos |
sin |
, |
R |
2 |
|
0 |
1 |
0 |
|
, |
R |
3 |
sin |
cos |
0 . |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
sin |
cos |
|
|
|
sin |
0 |
cos |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчислення прецесійних величин
0 2306.2181 T 0.30188 T 2 0.017998 T 3,
z2306.2181 T 1.09468 T 2 0.018203 T 3,
2004.3109 T 0.42665 T 2 0.041833 T 3,
T |
JDt JD2000.0 |
; JD |
2451545.0 |
|
|||
|
36525 |
2000.0 |
|
|
|
|
P R3 0 R2 R3 z
P |
cos |
0 |
cos cos z sin |
0 |
sin z |
, |
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
||
P21 sin 0 cos cos z cos 0 sin z |
, |
|||||||
P31 sin cos z |
, |
|
|
|
|
|||
P |
cos |
0 |
cos sin z sin |
0 |
cos z |
, |
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
||
P22 sin 0 cos sin z cos 0 cos z |
, |
|||||||
P32 sin sin z |
, |
|
|
|
|
|||
P |
cos |
0 |
sin , |
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
P23 sin 0 sin |
, |
|
|
|
|
|||
P33 cos . |
|
|
|
|
|
N R3 R2 R1 ,
де - нутація у прямому сходженні,- нутація в схиленні,- нутація в нахилі екліптики.
і є проекцією нутації в екліптичній довготі на екватор і меридіан, відповідно, тобто
|
|
|
|
cos |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
|
||
23 26 21.448 46.815 T |
|
|
|||||||
|
|
|
|
0.00059 T 2 0.001813 T 3 |
|||||
N11 cos |
cos |
|
, |
|
|
|
|
|
|
N21 sin |
cos |
|
, |
|
|
|
|
||
N31 sin |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
N12 sin |
cos |
cos |
sin |
sin |
|
, |
|||
N22 cos |
cos |
sin |
sin |
sin |
|
, |
|||
N32 cos |
sin |
|
, |
|
|
|
|
||
N13 sin |
sin |
cos |
sin |
cos |
|
, |
|||
N23 cos |
sin |
sin |
sin |
cos |
|
, |
|||
N33 cos |
cos |
. |
|
|
|
|
|
Кути нутації і містять довгоперіодичні (30 членів) і короткоперіодичні (76 чл.) члени нутації моделі Вара [97].
Матриця обертання Землі S – істинного зоряного часу і координат полюса xp, yp – утворюється добутком відповідних матриць обертання, а саме:
S R3 Θ R1 y p R2 xp .
Звідси елементи матриці обертання S для перетворення координат точок від осей ЗСК до осей, зв’язаних з істинним ефемеридним полюсом будуть обчислюватися за наступними формулами:
S11 cos xp cosΘ sin xp sin y p sinΘ ,
S21 cos y p sinΘ ,
S31 sin xp cosΘ cos xp sin y p sinΘ ,
S12 cos xp sinΘ sin xp sin y p cosΘ ,
S22 cos y p cosΘ ,
S32 sin xp sinΘ cos xp sin y p cosΘ ,
S13 sin xp cos y p ,
S23 sin y p ,
S33 cos xp cos y p .
Тут грінвичський істинний зоряний час на моменти спостережень обчислюється з виразу [1, 48]
Θ Θ0 e UT1 i ,
де i – поправка за нутацію у прямому сходженні на істинному екваторі дорівнює
i |
cos |
. |
У формулі (1.23) грінвичський середній зоряний час 0 на 0h доби спостережень обчислюють згідно з MERIT Standards [78], як
Θ0 24110.54841s 8640184.812866s Tu |
||
|
0.093104s Tu2 6.2s 10 6 Tu3 , |
|
де Tu – час по шкалі UT1, виражений в юліанських століттях |
||
T MJDu MJD2000.0 . |
||
u |
36525 |
|
|
|
Швидкість e середнього зоряного часу відносно шкали середнього сонячного часу UT1, приведеного до середнього полюса, чисельно дорівнює
|
d |
Θ |
|
36525 86400s . |
|
||||
e |
0 |
|
||
|
dTU |
|
|
Моменти спостережень задаються в шкалі всесвітнього координованого часу UTC [1], тому для обчислення їх значень в системі всесвітнього часу UT1 вводяться поправки, а саме:
UT1 UTC UT1R UTC UT1 ,
де UT1R – шкала часу UT1, виправленого за припливи з періодами до 35 діб,UT1 – поправка за припливні варіації в UT1 з періодами до 35 діб.
де FінE
FзE
X |
з |
P N S T X |
|
|
|
ін |
|
FE P N S FE |
, |
||
|
|||
ін |
з |
|
–вектор збурюючого прискорення супутника в ІСК,
–вектор прискорення ШСЗ в ЗСК.