CN110865200A - 地球自转角速率测量方法 - Google Patents

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CN110865200A CN201911165571.XA CN201911165571A CN110865200A CN 110865200 A CN110865200 A CN 110865200A CN 201911165571 A CN201911165571 A CN 201911165571A CN 110865200 A CN110865200 A CN 110865200A
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earth
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王淑伟
易航
张升康
王学运
王宏博
王海峰
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种地球自转角速率测量方法，选择3或4个地面站，以使地面站及转发卫星形成全球闭合网络，在网络中，地面站之间卫星通信链路通畅；采用地面站与转发卫星之间的时间频率比对链路，每秒获得地面站与转发卫星之间网络钟差数据；对3或4个地面站中的任一地面站，地面站与转发卫星之间网络钟差数据为t(k)，
Figure DDA0002287357920000011
ω为地球自转角速率，c为光速，R为地球半径，r为地面站与转发卫星之间的距离，LA(k)为地面站的纬度，LO(k)为地面站的经度，LO(s)为转发卫星的经度；计算地球自转角速率ω。相比于现有技术，本发明提供的技术方案可快速解算地球自转角速率，具有较高的实时性。

Description

地球自转角速率测量方法
技术领域
本发明涉及地球自转角速率测量领域，特别是涉及一种基于卫星双向时间频率传递的地球自转角速率测量方法。
背景技术
自转是地球最重要的运动形式之一，测量地球自转角速率对人类了解地球、开展地球动力学研究、建立和维持地球参考系框架等具有重要的科学意义。此外，对于人造卫星轨道确定、卫星导航、深空探测、时间精密测量等领域也具有重要工程实用价值。
目在现有技术中，空间大地测量领域迅速发展，应用现有方法求解地球自转角速率，仍然要经过一个复杂的数据分析处理解算过程，造成计算的结果较当前的地球自转角速率数据有一段时间的延迟，计算结果缺乏实时性。即使是处理过程较快的GPS技术，也需要一个小时的时间来处理数据。VLBI和SLR技术，由于解算数据较多，需要延迟一天来计算出结果。地球自转服务组织综合利用现有的各种测量方法，每天给出一个地球自转角速率的解，难以满足人类目前相关科学研究及工程应用的需求。
鉴于此，本发明的目的在于提供一种地球自转角速率测量方法，以缓解现有技术中存在的计算结果缺乏实时性的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种地球自转角速率测量方法，以缓解现有技术存在的问题。
一种地球自转角速率测量方法，包括：选择3或4个地面站，以使地面站及转发卫星形成全球闭合网络，在网络中，地面站之间卫星通信链路通畅；采用地面站与转发卫星之间的时间频率比对链路，每秒获得地面站与转发卫星之间网络钟差数据；对3或4个地面站中的任一地面站，地面站与转发卫星之间网络钟差数据为t(k)，
Figure BDA0002287357900000011
ω为地球自转角速率，c为光速，R为地球半径，r为地面站与转发卫星之间的距离，LA(k)为地面站的纬度，LO(k)为地面站的经度，LO(s)为转发卫星的经度；计算地球自转角速率ω。
进一步地，对计算的地球自转角速率ω进行全天平滑。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提出的技术方案可快速解算地球自转角速率，具有较高的实时性。对于天文、大地测量、人造卫星轨道确定、卫星导航、深空探测、时间精密测量等领域具有重要工程实用价值。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种地球自转角速率测量方法流程示意图；
图2是本发明实施例的地面站与转发卫星之间的位置关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1是本发明实施例的一种地球自转角速率测量方法流程示意图，如图1所示，该方法包括如下三个步骤。
步骤S101：地面站及转发卫星形成全球闭合网络。具体地，选择3或4个地面站，以使地面站及转发卫星形成全球闭合网络，在网络中，地面站之间卫星通信链路通畅。图2是本发明实施例的地面站与转发卫星之间的位置关系示意图，如图2所示，根据地理位置关系，选择4个地面站可以通过卫星通信链路形成闭合的全球通信网络。在另一个可选的实施例中，选择3个地面站也可以通过卫星通信链路形成全球通信网络。需要进行说明的是，在闭合的全球通信网络中，地面站与转发卫星之间可以进行时间频率的同步。
步骤S102：获得地面站与转发卫星之间网络钟差数据。具体地，采用地面站与转发卫星之间的时间频率比对链路，每秒获得地面站与转发卫星之间网络钟差数据。
步骤S103：计算地球自转角速率。具体地，对3或4个地面站中的任一地面站，地面站与转发卫星之间网络钟差数据为t(k)，
Figure BDA0002287357900000031
ω为地球自转角速率，c为光速，R为地球半径，r为地面站与转发卫星之间的距离，LA(k)为地面站的纬度，LO(k)为地面站的经度，LO(s)为转发卫星的经度；计算地球自转角速率ω。需要进行说明的是，由于光速的有限性，地面站发送时间频率信号到转发卫星，它的几何距离并非是某一时刻星地距离，还会受到传递过程中地球自转的影响，也就是地球自转带来的Sagnac效应，通过星地时间频率同步得到地面站与转发卫星之间网络钟差数据为t(k)，再通过Sagnac效应公式反推出地球角速率ω，也即计算地球自转角速率ω。
在一个可选的实施例中，对计算的地球自转角速率ω进行全天平滑，以得到更高精度的计算结果。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种地球自转角速率测量方法，其特征在于，包括：
选择3或4个地面站，以使所述地面站及转发卫星形成全球闭合网络，在所述网络中，所述地面站之间卫星通信链路通畅；
采用所述地面站与转发卫星之间的时间频率比对链路，每秒获得所述地面站与转发卫星之间网络钟差数据；
对所述的3或4个地面站中的任一地面站，所述地面站与转发卫星之间网络钟差数据为t(k)，
Figure FDA0002287357890000011
所述ω为地球自转角速率，c为光速，R为地球半径，r为所述地面站与转发卫星之间的距离，LA(k)为所述地面站的纬度，LO(k)为所述地面站的经度，LO(s)为所述转发卫星的经度；
计算所述地球自转角速率ω。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述计算的地球自转角速率ω进行全天平滑。
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