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GPS定位基准的选择原则是什么？
GPS定位基准的选择原则是什么？坐标系统和时间系统是GPS定位的重要基准。
利用GPS卫星定位技术确定物体的空间位置，需要一个统一的位置和时间参考基准。
GPS定位系统的时空基准是指GPS的坐标基准和时间基准，由相应的GPS天线坐标系统和时间系统及其相应的参考框架来实现.GPS卫星围绕地球质心旋转，与地球自转无关，常在天球坐标系中描述其运行位置和状态，而观测站则固定在地球表面，其空间位置随地球自转而运动，通常用与地球体相固联的地球坐标系表示。这样，要建立卫星和观测站的空间位置关系，还需研究天球坐标系与地球坐标系的转换关系。
坐标系统在GPS定位中，常采用两类坐标系统，一类是与地球自转无关的天球坐标系，另一类是与地球体相固联的地球坐标系。天球坐标系是在空间固定的坐标系，主要用于描述卫星的运行位置与状态；地球坐标系对于表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据尤为方便，在经典大地测量学中，具有多种表达形式和极为广泛的应用。
坐标系统由坐标原点位置、坐标轴的指向和尺度所定义。在GPS定位中，坐标系的原点一般取地球的质心，坐标轴的指向具有一定的选择性，但为了使用方便，通常以协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向。这种共同确认的坐标系，通常称为协议坐标系。
协议天球坐标系1.基本概念在天文学中，通常把天体投影到天球的球面上，用球面坐标来表达天体的位置及其关系。所谓天球，是指球心位于地球质心、半径为无穷大的理想球体，如图2-1所示。为了建立球面坐标系，需要确定球面上的一些参考点、线、圈，下面介绍定义天球坐标系所涉及的一些基本概念。
天轴与天极：地球自转轴无限延伸的直线定义为天轴，天轴交天球于南北两点P、和Ps，其中P、称为北天极，Ps称为南天极。
天球赤道面与天球赤道：通过地球质心M与天轴垂直的平面，称为天球赤道面。天球赤道面与地球赤道面相重合。该赤道面与天球相交的大圆，称为天球赤道。
天球子午面与子午圈：包含天轴并通过地球上任一点的平面，称为天球子午面。天球子午面与天球相交的大圆，称为天球子午圈。
时圈：通过天轴的平面与天球相交的半个大圆，称为时圈。
黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上运动的轨迹，称为黄道。黄道面与赤道面的夹角e，称为黄赤交角，约为23.5°。
黄极：通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点，称为黄极。其中，靠近北天极的交点Ⅱ、称为北黄极，靠近南天极的交点IⅡ、称为南黄极。
春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点y，称为春分点。
在天文学和卫星大地测量学中，春分点和天球赤道面是建立参考系的重要基准点和基准面。
2.天球坐标系的定义在天球坐标系中，任一天体s的位置可用天球空间直角坐标系和天球球面坐标系两种形式来描述，如图2-2所示。
在天球空间直角坐标系中，天体s的坐标为（x,y,z），该坐标系的定义为：原点位于地球质心M；z轴指向天球北极Px；x轴指向春分点y；y轴垂直于xMz平面，与x轴和z轴构成右手坐标系。
在天球球面坐标系中，天体s的坐标为（a，6，r），该坐标系的定义为：原点位于地球质心M；赤经a为包含天轴和春分点的天球子午面与过天体s的天球子午面之间的夹角；赤纬8为原点M至天体s的连线与天球赤道面之间的夹角；向径长度r为原点M至天体s的距离。
由于天球坐标系与地球的自转无关，所以天球坐标系的两种表达形式对于描述天体或人造地球卫星的位置和状态都尤为方便。在实践中，应用都很普遍。
3.岁差与章动由于地球形状接近于一个两极略扁、赤道隆起的椭球体，在日、月等星体引力作用下，地球绕太阳运行时，自转轴的方向不再保持不变，而在空间以顺时针方向（从北天极上方观察，以下同）绕北黄极产生缓慢的旋转，因而使北天极也以同样的方式在天球上绕北黄极产生旋转，其空间轨迹在天球上为一个圆，半径大小等于黄赤交角，周期大约为25800年。这种现象，在天文学中称为岁差（图2-3）。
在天球上，这种规律运动的北天极通常称为瞬时平北天极（简称平北天极），与之相应的天球赤道和春分点称为瞬时天球平赤道和瞬时平春分点。由于日月引力的不断变化，北天极在天球上绕北黄极旋转的轨迹实际上要复杂得多。如果把观测时的北天极称为瞬时北天极（或称真北天极），而地与之相应的天球赤道和春分点称为瞬时天球赤道和瞬时春分点（或称真天球赤道和真春分点），那么，在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕平北天极产生顺时针旋转，其轨迹成椭圆形，振幅约为9。“2，周期约为18.6年，这种现象称为章动（图2-3）。
为了描述北天极在天球上的运动，天文学中把北天极的复杂运动分解为两种规律运动，首先是平北天极绕北黄极的称为岁差的长周期运动，其次是瞬时北天极绕平北天极的称为章动的短周期运动。在岁差和章动的共同影响下，瞬时北天极绕北黄极旋转的轨迹如图2-3所示。
4.协议天球坐标系的定义与转换由于瞬时天球坐标系的坐标轴受岁差和章动的影响，其指向不断变化，在这种非惯性坐标系中，不能直接根据牛顿力学定律来研究卫星的运动规律。为了建立一个与惯性坐标系接近的坐标系，通常选择某一时刻t。作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经该瞬时的岁差和章动改正后，分别作为z轴和x轴的指向。由此所构成的空固坐标系，称为所取标准时刻t的平天球坐标系或协议天球坐标系，也称为协议惯性坐标系（CIS），天体的星历通常都在该系统中表示。国际大地测量学协会（lAG）和国际天文学联合会（lAU）决定，从1984年1月1日后启用的协议天球坐标系，其坐标轴的指向是以2000年1月15日太阳系质心力学时为标准历元（标以J2000.0）的赤道和春分点所定义。协议天球坐标系和瞬时天球坐标系可以通过相对标准历元的岁差和章动改正进行转换。
由卫星运动方程得到的卫星位置是在协议天球坐标系中表示的。为了将协议天球坐标系的卫星坐标转换到观测历元t的瞬时天球坐标系，需要进行坐标转换，通常分为两步，首先将协议天球坐标系中的坐标转换到观测瞬时的平天球坐标系，然后再将瞬时平天球坐标系的坐标转换到瞬时天球坐标系。
1）将协议天球坐标系转换为瞬时平天球坐标系由于协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差别仅在于由岁差引起的坐标轴指向不同，因此进行转换时，只需将协议天球坐标系的坐标轴加以旋转即可。如果以（x,y,z）cts和（x,y,z）分别表示协议天球坐标系和瞬时平天球坐标系，则其关系为
式中，z、、分别为与岁差有关的三个旋转角。
1）将瞬时平天球坐标系转换为瞬时天球坐标系由于地球自转轴的章动现象，导致瞬时平天球坐标系与瞬时天球坐标系的坐标轴指向不同，因此，为了实现上述转换，还需将瞬时平天球坐标系进行旋转。如果以（x,y,z），表示瞬时天球坐标，则其与瞬时平天球坐标系的转换关系为
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