主题：“北斗”漫谈（一） -- 驿路梨花

先补一下高度问题吧。欢迎拍砖。

经纬度是要有基准的，这个通过投影就可以得到，只要坐标系一确定下来，那么每个地方的位置就是确定的。高度也是如此，也是要一个基准的。我们经常听说，什么地方海拔多高多高，而那个海拔是根据什么算的呢？各个国家的的水准面也是不同的。我国的这三个坐标系的大地高程基准采用的是1956年黄海高程（啥叫高程？通俗点，就是绝对高度的意思），也就是说我国的海拔0平面是采用的是1956年黄海海平面（至少大地坐标系上用的是，别的地方偶也不知道）。

首先涉及到原点的选择。前边说道

可为什么要选地球的质心呢？

高中学物理时大家都知道重力加速度g=9.8， 而且不同地方的重力加速度是不一样的。但高中物理隐去了一个问题，方向。不同地方的重力指向是不同的。参见下图，（引自WIKI GEOID）

1.海洋 2 椭球 2 局部重力方向 4 大陆 5 GEOID

各地的重力大小方向都不一致，这就引出了 重力基准

　　重力基准是指绝对重力值已知的重力点，作为相对重力测量（两点间重力差的重力测量）的起始点。世界公认的起始重力点称为国际重力基准。各国进行重力测量时都尽量与国际重力基准相联系，以检验其重力测量的精度并保证测量成果的统一。国际通用的重力基准有1909年波茨坦重力测量基准和1971年的国际重力基准网（IGSN——71）。

　　 中国于1956～1957年建立了全国范围的第一个国家重力基准，称为1957年国家重力基本网，该网由21个基本点和82个一等点组成。1985年，中国重新建立了国家重力基准。它由6个基准重力点，46个基本重力点和5个因点组成，称为1985年国家重力基本网。

大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。

再返回原点选择， 重力是引力和由于地球自转产生的惯性离心力的合力。地心引力是处处指向地球质心的万有引力。除了在两极和赤道，重力方向也就是竖直方向是偏离地球质心的，但这种偏差很小，往往忽略不计。所以呢，WGS84选择了地球质心作为坐标原点。

呵呵，喝水去了。铁牛抗先。

如果坐标系的原点不是在地心，那么重力加速的是不是就只是该处高程产生的实际加速度的一个分力？如果这样的话，那么国家重力基本网与当时的54坐标系中匹配的重力加速度应该还要一个表进行换算吧？这两个原点不重合。。。

北斗七星阵很强滴～～

授时不就是告诉用户当前时间嘛。 我的粗浅理解，客户端收到的实际上是不同几颗卫星的时间信息，定位用户位置后，补偿电磁波传播的时间，解算出时间不困难。

BTW,你开啥盘口了？没机会去赌一赌。:)

主要是引导民航飞机进出场。这时需要的导航精度很高（废话，不高就撞了），又要获得稳定的信号（飞机、卫星都在高速运动，短暂的信号丢失是可能发生的），所以位置稳定的静止轨道卫星是最合适的。

不就是一坐标系嘛？:) 地球又不非得用椭圆来近似。

应该是-54了，还没更新。

看来北斗这个通信功能可以算是冗余设计了

其实卫星定位的原理很简单：坐标系已确定，已知导航卫星的位置和距离，求自身坐标，需要知道多少卫星的坐标信息？

从理论上说是三个，XYZ坐标系内，求解自身坐标，有三个方程就够用了。

但是实际中光三个不够，因为卫星是不停运动的，如果时间不同步就一切抓瞎——如果ABC卫星的坐标分别是TA/TB/TC时刻的坐标，那最后解算的XYZ坐标误差就大到无实用价值。当然，如果卫星和定位机上的时钟都是精度足够的，三颗星就足够了，但是便携式定位机上的时钟，根本不可能达到这样的精度。这样，除了XYZ之外，还有一个时间也需要解算。所以，要引用第四颗卫星，这样就可以列出四个方程，XYZT四个未知数就可以得出误差允许范围内的近似解了——得出这个T，也就是完成了授时功能。

运动载体的参数，称为状态参数，一般有七个。因为除了时间要考虑外，卫星的正常轨道、摄动轨道等参数都需要加入计算，否则结果依然不精确。

理论上三颗卫星同步在某个区域上空，就可以解析出该域的地面坐标。而GPS的卫星轨道较低，不属于同步静止卫星；而北斗位于同步静止的轨道上，所以北斗一代只需要两颗就可以完全定位地面目标。

　　航海时，纬度的测定比较方便，用六分仪测定北极星（南半球用南十字星）与水平面的夹角就能算出来，白天是测太阳的高度结合时钟。

　　经度比较麻烦，在夜里是测两个以上的星星与水平面的夹角，用一个星的夹角可以在地球仪上画个圆，两个圆的交点之一就是船所在的位置，如果星选的适当两个交点相距较远就很容易判定是哪个交点上。

　　但且慢，地球是转动的，每时每刻这两个圆都在地球仪上跑，这就需要个精确的时钟，根据当前的精确时间在星表上查出当前的星位，这两个圆就确定了。

　　所以在比较精确的时钟（摆轮式）发明前，经度的确定一直是航海家头痛的问题。纬度只要当天的相对时间和日期即可（测太阳），经度需要与格林威治时间相对。

　　这种测量方法当然精度很低（相对于现在），大约有几海里的误差，但在当时的航海上是足够精确了。

　　当时海上测位需要的三大件：六分仪、精确时钟、星表。

　　后来有了中长波电台测向就容易些了，虽然精度与以前差不多，但不需要精确的时间了。

　　对于定位来说授时功能是可有可无的。

　　六分仪是测星与水平面的夹角，精度也只会用角度计。

　　六分仪测位只与测角精度、时间精度和星位有关，误差与距离无关。