3.7 协议地球坐标系

3.7.1 协议地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换

1960年，国际大地测量与地球物理联合会（International Union Geodesy Geophysics，IUGG）决定以1900年至1905年地球自转轴瞬时位置的平均值作为地球自转轴的平均位置，通常称为国际协议原点（Conventional International Origin，CIO），或称为协议地极（Conventional Terrestrial Pole，CTP）。与协议地极对应的地球赤道称为平赤道或协议赤道。

协议地球坐标系（Conventional Terrestrial System，CTS）是以CTP定义的，记为 O — X _CTS Y _CTS Z _CTS ，其坐标原点在地球质心， Z _CTS 轴指向地球的CTP， X _CTS 指向国际时间服务机构——国际时间局（Bureau International de l′Heure，BIH）经度零点 E _CTP ， Y _CTS 轴与 X _CTS 轴、 Z _CTS 轴构成右手坐标系。

瞬时地球坐标系是以瞬时地极 P 定义的，记为 O — X _ET Y _ET Z _ET ，其坐标原点在地球质心， Z _ET 轴指向地球的瞬时极， X _ET 指向瞬时极与 E _CTP 构成的子午线与真赤道的交点 E ， Y _ET 轴与 X _ET 轴、 Z _ET 轴构成右手坐标系。

图3.14给出了协议地球坐标系和瞬时地球坐标系的关系。两个坐标系的直角转换的转换关系为

常将式（3.32）记为

式中，[ A ]为极移矩阵，且

3.7.2 瞬时天球坐标系与瞬时地球坐标系的转换

如图3.15所示，瞬时天球坐标系的 Z _CT 轴与瞬时地球坐标系的 Z _ET 轴均为地球的自转轴，所以两者指向相同；但瞬时天球坐标系的 X _CT 轴指向真春分点，瞬时地球坐标系的 X _ET 轴指向瞬时极与 E _CTP 构成的子午线与真赤道的交点 E ， X _CT 轴与 X _ET 轴的夹角即为格林尼治真恒星时（GAST）。因此，瞬时天球坐标系与瞬时地球坐标系的转换关系为

常将式（3.35）记作

式中，[ B ]为地球旋转矩阵，有

根据式（3.28）、式（3.33）和式（3.36），可得

在实际应用中，协议天球坐标系简称为J2000.0地心惯性坐标系（J2000 Earth Centered Inertial，J2000 ECI）；协议地球坐标系常简记为地固坐标系（Earth Centered Fixed，ECF）。

由于岁差、章动和极移为小量，所以在近似轨道计算和航天器轨道初步设计时，常忽略这些小量的影响。 AYXBEmh9hUA5YiOaeLXLKmH9eplb1es3qNajFILOYXPHELEKmmF+N/awCQSMy6Q0