卫星导航系统：坐标系、时间尺度与GPS时间

本文主要探讨了GPS系统时在卫星导航定位定时中的作用，以及与坐标系统的关系。文章指出，GPS时间自1990年6月17日起由合成钟控制，保持与海军天文台主钟的偏差不超过50ns，并通过导航星历中的常数a0和a1校准对UTC的时间差异。GPS时间历元为1980年1月6日0小时UTC，且不进行闰秒调整，因此与UTC存在整秒偏差。此外，GPS时间（GPST）与国际原子时（TAI）相差19秒。 【卫星导航定位定时中的坐标系统与时间尺度】 卫星导航定位定时涉及坐标系统和时间尺度的精确运用。这些是全球定位系统（GPS）和类似卫星导航系统（如北斗系统）提供定位、导航和定时（PNT）服务的基础。PNT包括定位、导航和定时三个核心功能，分别需要一个标准大地坐标系和标准时间。 【坐标系统】 坐标系统定义了地理位置，用于描述地球上的点。在卫星导航中，常见的坐标系统有中国2000大地坐标系（CGCS2000）和1984世界大地坐标系（WGS84）。CGCS2000是中国的地心地固坐标系，而WGS84是国际广泛采用的标准，两者都是地球固联的，其原点位于地球的质量中心。在实际应用中，这些坐标系通常与地球参考椭球相关联，以经纬度和高程表示位置。 【时间系统】 时间系统对于卫星导航至关重要，因为它提供了时间基准。GPS使用GPS时间（GPST），始于1980年1月6日，与UTC保持一致但不调整闰秒，因此GPST与UTC之间会有整秒偏差。此外，GPST比国际原子时（TAI）晚19秒。北斗系统的系统时为北斗时（BDT），与GPS使用的坐标系和时间尺度不同。 【坐标系与系统时的体现】 坐标系体现在卫星星历中，星历包含了监测站坐标、重力场模型和地球定向参数等信息。系统时则通过卫星信号的时标和钟差改正数体现，例如GPS信号中的伪随机码测距信号。 【ITRF与地球参考系】 国际地球参考框架（ITRF）是国际科学界通过空间技术建立和维护的地球参考系统，用于实现ECEF坐标系。ITRF的实施依赖于一组地面点的坐标和速度，这些点构成了参考架。 GPS和北斗等卫星导航系统依赖于特定的坐标系统（如CGCS2000和WGS84）和系统时（如GPST和BDT）来确保定位、导航和定时的精度。这些基础系统对于全球范围内的各种应用，如交通管理、气象预报、科学研究等，都起着至关重要的作用。