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GPS定位基準的選擇原則是什么？
GPS定位基準的選擇原則是什么？坐標系統和時間系統是GPS定位的重要基準。
利用GPS衛星定位技術確定物體的空間位置，需要一個統一的位置和時間參考基準。
GPS定位系統的時空基準是指GPS的坐標基準和時間基準，由相應的GPS天線坐標系統和時間系統及其相應的參考框架來實現.GPS衛星圍繞地球質心旋轉，與地球自轉無關，常在天球坐標系中描述其運行位置和狀態，而觀測站則固定在地球表面，其空間位置隨地球自轉而運動，通常用與地球體相固聯的地球坐標系表示。這樣，要建立衛星和觀測站的空間位置關系，還需研究天球坐標系與地球坐標系的轉換關系。
坐標系統在GPS定位中，常采用兩類坐標系統，一類是與地球自轉無關的天球坐標系，另一類是與地球體相固聯的地球坐標系。天球坐標系是在空間固定的坐標系，主要用于描述衛星的運行位置與狀態；地球坐標系對于表達地面觀測站的位置和處理GPS觀測數據尤為方便，在經典大地測量學中，具有多種表達形式和極為廣泛的應用。
坐標系統由坐標原點位置、坐標軸的指向和尺度所定義。在GPS定位中，坐標系的原點一般取地球的質心，坐標軸的指向具有一定的選擇性，但為了使用方便，通常以協議來確定某些全球性坐標系統的坐標軸指向。這種共同確認的坐標系，通常稱為協議坐標系。
協議天球坐標系1.基本概念在天文學中，通常把天體投影到天球的球面上，用球面坐標來表達天體的位置及其關系。所謂天球，是指球心位于地球質心、半徑為無窮大的理想球體，如圖2-1所示。為了建立球面坐標系，需要確定球面上的一些參考點、線、圈，下面介紹定義天球坐標系所涉及的一些基本概念。
天軸與天極：地球自轉軸無限延伸的直線定義為天軸，天軸交天球于南北兩點P、和Ps，其中P、稱為北天極，Ps稱為南天極。
天球赤道面與天球赤道：通過地球質心M與天軸垂直的平面，稱為天球赤道面。天球赤道面與地球赤道面相重合。該赤道面與天球相交的大圓，稱為天球赤道。
天球子午面與子午圈：包含天軸并通過地球上任一點的平面，稱為天球子午面。天球子午面與天球相交的大圓，稱為天球子午圈。
時圈：通過天軸的平面與天球相交的半個大圓，稱為時圈。
黃道：地球公轉的軌道面與天球相交的大圓，即當地球繞太陽公轉時，地球上的觀測者所見到的太陽在天球上運動的軌跡，稱為黃道。黃道面與赤道面的夾角e，稱為黃赤交角，約為23.5°。
黃極：通過天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點，稱為黃極。其中，靠近北天極的交點Ⅱ、稱為北黃極，靠近南天極的交點IⅡ、稱為南黃極。
春分點：當太陽在黃道上從天球南半球向北半球運行時，黃道與天球赤道的交點y，稱為春分點。
在天文學和衛星大地測量學中，春分點和天球赤道面是建立參考系的重要基準點和基準面。
2.天球坐標系的定義在天球坐標系中，任一天體s的位置可用天球空間直角坐標系和天球球面坐標系兩種形式來描述，如圖2-2所示。
在天球空間直角坐標系中，天體s的坐標為（x,y,z），該坐標系的定義為：原點位于地球質心M；z軸指向天球北極Px；x軸指向春分點y；y軸垂直于xMz平面，與x軸和z軸構成右手坐標系。
在天球球面坐標系中，天體s的坐標為（a，6，r），該坐標系的定義為：原點位于地球質心M；赤經a為包含天軸和春分點的天球子午面與過天體s的天球子午面之間的夾角；赤緯8為原點M至天體s的連線與天球赤道面之間的夾角；向徑長度r為原點M至天體s的距離。
由于天球坐標系與地球的自轉無關，所以天球坐標系的兩種表達形式對于描述天體或人造地球衛星的位置和狀態都尤為方便。在實踐中，應用都很普遍。
3.歲差與章動由于地球形狀接近于一個兩極略扁、赤道隆起的橢球體，在日、月等星體引力作用下，地球繞太陽運行時，自轉軸的方向不再保持不變，而在空間以順時針方向（從北天極上方觀察，以下同）繞北黃極產生緩慢的旋轉，因而使北天極也以同樣的方式在天球上繞北黃極產生旋轉，其空間軌跡在天球上為一個圓，半徑大小等于黃赤交角，周期大約為25800年。這種現象，在天文學中稱為歲差（圖2-3）。
在天球上，這種規律運動的北天極通常稱為瞬時平北天極（簡稱平北天極），與之相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球平赤道和瞬時平春分點。由于日月引力的不斷變化，北天極在天球上繞北黃極旋轉的軌跡實際上要復雜得多。如果把觀測時的北天極稱為瞬時北天極（或稱真北天極），而地與之相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球赤道和瞬時春分點（或稱真天球赤道和真春分點），那么，在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極將繞平北天極產生順時針旋轉，其軌跡成橢圓形，振幅約為9。“2，周期約為18.6年，這種現象稱為章動（圖2-3）。
為了描述北天極在天球上的運動，天文學中把北天極的復雜運動分解為兩種規律運動，首先是平北天極繞北黃極的稱為歲差的長周期運動，其次是瞬時北天極繞平北天極的稱為章動的短周期運動。在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天極繞北黃極旋轉的軌跡如圖2-3所示。
4.協議天球坐標系的定義與轉換由于瞬時天球坐標系的坐標軸受歲差和章動的影響，其指向不斷變化，在這種非慣性坐標系中，不能直接根據牛頓力學定律來研究衛星的運動規律。為了建立一個與慣性坐標系接近的坐標系，通常選擇某一時刻t。作為標準歷元，并將此刻地球的瞬時自轉軸（指向北極）和地心至瞬時春分點的方向，經該瞬時的歲差和章動改正后，分別作為z軸和x軸的指向。由此所構成的空固坐標系，稱為所取標準時刻t的平天球坐標系或協議天球坐標系，也稱為協議慣性坐標系（CIS），天體的星歷通常都在該系統中表示。國際大地測量學協會（lAG）和國際天文學聯合會（lAU）決定，從1984年1月1日后啟用的協議天球坐標系，其坐標軸的指向是以2000年1月15日太陽系質心力學時為標準歷元（標以J2000.0）的赤道和春分點所定義。協議天球坐標系和瞬時天球坐標系可以通過相對標準歷元的歲差和章動改正進行轉換。
由衛星運動方程得到的衛星位置是在協議天球坐標系中表示的。為了將協議天球坐標系的衛星坐標轉換到觀測歷元t的瞬時天球坐標系，需要進行坐標轉換，通常分為兩步，首先將協議天球坐標系中的坐標轉換到觀測瞬時的平天球坐標系，然后再將瞬時平天球坐標系的坐標轉換到瞬時天球坐標系。
1）將協議天球坐標系轉換為瞬時平天球坐標系由于協議天球坐標系與瞬時平天球坐標系的差別僅在于由歲差引起的坐標軸指向不同，因此進行轉換時，只需將協議天球坐標系的坐標軸加以旋轉即可。如果以（x,y,z）cts和（x,y,z）分別表示協議天球坐標系和瞬時平天球坐標系，則其關系為
式中，z、、分別為與歲差有關的三個旋轉角。
1）將瞬時平天球坐標系轉換為瞬時天球坐標系由于地球自轉軸的章動現象，導致瞬時平天球坐標系與瞬時天球坐標系的坐標軸指向不同，因此，為了實現上述轉換，還需將瞬時平天球坐標系進行旋轉。如果以（x,y,z），表示瞬時天球坐標，則其與瞬時平天球坐標系的轉換關系為
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