坐标系统和时间系统是描述卫星运动、处理观测数据和表达观测站位置的数学与物理基础。

天球坐标系：天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标原点和各坐标轴的指向在空间中保持不动，可较方便地描述卫星的运行位置和状态。 地球坐标系：地球坐标系可用来描述卫星和地面测站的相对位置。 天球的基本概念： 天球：以地心为球心，以任意长为半径的球面。 天轴：地球旋转轴。 天极：天轴与天球面的交点。 天球赤道面：过球心且与天轴垂直的平面。 黄道面：地球公转轨道所在平面，与赤道面夹角为23.5°。 春分点：太阳从南半球像北半球运行时，黄道与赤道的交点。 黄极：垂直于黄道面的直线与天球表面的交点。 天球坐标系的定义及转换 1）天球空间直角坐标系 原点：地球质量的中心。 Z轴：指向北天极Pn。 X轴：指向春分点。 Y轴：与X、Z轴构成右手坐标系。 2）天球球面坐标系 原点：地球质量中心。 赤经α：天体子午面与春分点子午面的夹角。 赤纬δ：天体与地心连线和天球赤道面的夹角。 向经r：天体到地心的距离。 3）空间直角坐标系与球面直角坐标系的转换 岁差与章动 产生原因：地球形状接近于一个两极扁平赤道隆起的椭球体，因此在日月及其他天体的作用力下，地球在绕太阳运行时，其自转轴方向并不保持恒定，而是绕着北黄极缓慢地旋转。 表象：地球自转轴的这种旋转运动，使地球绕太阳的状态，像一只巨大的陀螺。 结果：天机指向发生了变化。 天文学中把天极的运动分解为： 岁差——长周期 章动——短周期 真天极：天机的瞬时位置 平北天极：扣除章动影响后的天机称为平天极。 岁差：平北天极以北黄极为中心，以黄赤交角为半径的一种顺时针圆周运动。 章动：指真北天极绕平北天极所作的顺时针椭圆