C語言計算GPS衛(wèi)星位置[驕陽教育]

1、 C語言計算GPS衛(wèi)星位置1 概述在用GPS信號進行導航定位以及制訂觀測計劃時，都必須已知GPS衛(wèi)星在空間的瞬間位置。衛(wèi)星位置的計算是根據(jù)衛(wèi)星電文所提供的軌道參數(shù)按一定的公式計算的。本節(jié)專門講解觀測瞬間GPS衛(wèi)星在地固坐標系中坐標的計算方法。2 衛(wèi)星位置的計算1. 計算衛(wèi)星運行的平均角速度n根據(jù)開普勒第三定律，衛(wèi)星運行的平均角速度n0可以用下式計算： 式中為WGS-84坐標系中的地球引力常數(shù)，且=3.9860051014m3/s2。平均角速度n0加上衛(wèi)星電文給出的攝動改正數(shù)n，便得到衛(wèi)星運行的平均角速度nn=n0+n (4-12)2. 計算歸化時間tk首先對觀測時刻t作衛(wèi)星鐘差改正t=t-t然

2、后對觀測時刻t歸化到GPS時系tk=t-toc (4-13)式中tk稱作相對于參考時刻toe的歸化時間（讀者注意：toctoe）。3. 觀測時刻衛(wèi)星平近點角Mk的計算Mk=M0+ntk (4-14)式中M0是衛(wèi)星電文給出的參考時刻toe的平近點角。4. 計算偏近點角EkEk=Mk+esinEk(Ek,Mk以弧度計) （4-15）上述方程可用迭代法進行解算，即先令Ek=Mk,代入上式，求出Ek再代入上式計算，因為GPS衛(wèi)星軌道的偏心率e很小，因此收斂快，只需迭代計算兩次便可求得偏近點角Ek。5. 真近點角Vk的計算由于: 因此: 6升交距角k的計算為衛(wèi)星電文給出的近地點角距。7. 攝動改正項u,

3、r,i的計算 u,r,i分別為升交距角u的攝動量，衛(wèi)星矢徑r的攝動量和軌道傾角i的攝動量。8. 計算經(jīng)過攝動改正的升交距角uk、衛(wèi)星矢徑rk和軌道傾角ik 9. 計算衛(wèi)星在軌道平面坐標系的坐標衛(wèi)星在軌道平面直角坐標系（X軸指向升交點）中的坐標為 10. 觀測時刻升交點經(jīng)度k的計算升交點經(jīng)度k等于觀測時刻升交點赤經(jīng)（春分點和升交點之間的角距）與格林泥治視恒星時GAST（春分點和格林尼治起始子午線之間的角距）之差，k=-GAST （4-23）又因為: (4-24)其中oe為參與時刻toe的升交點的赤經(jīng)；是升交點赤經(jīng)的變化率，衛(wèi)星電文每小時更新一次和toe。此外，衛(wèi)星電文中提供了一周的開始時刻tw的

4、格林尼治視恒星時GASTw。由于地球自轉作用，GAST不斷增加，所以:GAST=GASTw+et （4-25）式中e=7.2921156710-5rad/s為地球自轉的速率；t為觀測時刻。由式（4-24）和（4-25），得: 由（4-13）式，得:其中，、的值可從衛(wèi)星電文中獲取。11. 計算衛(wèi)星在地心固定坐標系中的直角坐標把衛(wèi)星在軌道平面直角坐標系中的坐標進行旋轉變換，可得出衛(wèi)星在地心固定坐標系中的三維坐標： 12. 衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標系中的坐標計算考慮極移的影響，衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標系中的坐標為利用C語言程序實現(xiàn)#include #include #include #include #defi

5、ne u 3.986004418e+14#define WE 7.292115e-6struct canshuint prn, nian, yue, ri, shi, fen;/衛(wèi)星PRN號，年，月，日，時，分double miao;/秒long double adoe, a0, a1, a2, mo, dn, e, ga, pio, io, w, pid, ii, cuc, cus, cue, crs, crc, cis, cic, toe, aodc, wn;/*參數(shù)說明： ADOE值，a0 衛(wèi)星鐘偏差, a1 衛(wèi)星鐘漂移, a2 衛(wèi)星鐘頻率漂移, M0 平近點角, n平運動差, e偏心率

6、, a1/2半長軸的平方根, 0 軌道平面升交點經(jīng)度, i0 傾角, 近地點角距, * 升交點速率, IDot 傾角速率, Cuc Cus 升交角距的攝動改正項,Crc Crs 地心距的攝動改正項, Cic Cis 傾角的攝動改正項,toe 參考歷元*/;void wxzbjx(struct canshu *pt)long double a, n0, n, t, tk, toc, mk, ek, vk, fik, uk, rk, ik;long double xk, yk ,zk, lk;long double XK, YK, ZK;int temp;pt-nian = pt-nian + 2

7、000;t = (long double)(pt -nian)- 1980) * 365 * 24 * 3600 + (pt -yue - 1) * 30 * 24 * 3600 + pt -ri * 24 * 3600 + pt-shi * 3600 + pt -miao);a = pt -ga * pt -ga;n0 = sqrt(WE/(a*a*a);/平均角速度n0n = n0 + pt -dn;tk = t - pt -toe;toc = pt -a0 + pt -a1 * (t - pt -toe) + pt -a2 * (t - pt-toe) * (t - pt -toe);t

8、k = tk - pt -toe;mk = pt -mo + n * tk;ek = mk;for(temp=0;tempe * sin(ek);/利用迭代法求偏近點角ek vk = 2 * atan(sqrt(1+ pt -e) / (1 - pt -e)* (tan(ek) / 2 );fik = vk + pt -w;uk = fik + pt -cuc * cos(2* fik) + pt -cus * sin(2*fik);rk = pt -ga * pt -ga * (1 - pt -e * ek) + pt -crc * cos(2* fik) + pt -crs * sin(2

9、*fik);ik = pt -io + pt -cic * cos(2 * fik) + pt -cis * sin(2* fik) + pt -ii * tk; xk = rk * cos(uk);yk = rk * sin(uk);zk = 0;lk = pt -pio + (pt -pid - WE) * tk - WE * pt-toe;XK = xk * cos(lk) - yk * cos(ik) * sin(lk);YK = xk * sin(lk) + yk * cos(ik) * cos(lk);ZK = yk * sin(ik);printf(n%d年%d月%d號%d時%.

10、2f秒 %d號衛(wèi)星的坐標:, pt-nian, pt-yue ,pt-ri , pt-shi ,pt-miao, pt-prn);printf(nXk = %.9fnYk= %.9fnZK = %.9fnn, XK, YK, ZK); int main(void)FILE *fp, *fp1, *fp2;struct canshu a;int i=0, hanhao = 1; long doubletemp1, temp2, temp3, temp5, temp4, temp6, temp7;char ch, ch1;if(fp1 = fopen(E:星歷文件guangboxingli2.tx

11、t, r) = NULL)/請自定義星歷文件位置及名稱printf(文件無法打開！);exit(0); elseif(fp2 = fopen(E:星歷文件guangboxingli2fu.txt, w) = NULL)printf(文件無法打開！);exit(0); elsewhile(ch1 = fgetc(fp1) != EOF)if(ch1 = n)i +;putchar(ch1);if(i = 15)break;while(!feof(fp1)ch1=fgetc(fp1);if(ch1 = D)ch1 = e;fputc(ch1,fp2);fclose(fp1); fclose(fp2

12、);printf(以上是星歷文件的頭文件！n);system(pause);printf(讀取文件參數(shù)數(shù)據(jù)n！);if(fp = fopen(E:星歷文件guangboxingli2fu.txt, r) = NULL)/創(chuàng)建計算結果文檔printf(文件無法打開！);exit(0); while(!feof(fp)switch(hanhao)case 1:fscanf(fp,n%d%d%d%d%d%d%lf %le %le %le, &a.prn, &a.nian, &a.yue, &a.ri, &a.shi, &a.fen, &a.miao, &a.a0, &a.a1, &a.a2);pri

13、ntf(%d %d %d %d %d %d %lf %le %le %le, a.prn, a.nian, a.yue, a.ri, a.shi, a.fen, a.miao, a.a0, a.a1, a.a2);hanhao+;case 2:fscanf(fp,%le %le %le %le, &a.adoe, &a.crs, &a.dn, &a.mo);printf(n%le %le %le %le, a.adoe, a.crs, a.dn, a.mo);hanhao+;case 3:fscanf(fp,%le %le %le %le, &a.cue, &a.e, &a.cus, &a.g

14、a);printf(n%le %le %le %le, a.cue, a.e, a.cus, a.ga);hanhao+;case 4:fscanf(fp,%le %le %le %le, &a.toe, &a.cic, &a.pio, &a.cis);printf(n%le %le %le %le, a.toe, a.cic, a.pio, a.cis);hanhao+;case 5:fscanf(fp,%le %le %le %le, &a.io, &a.crc, &a.w, &a.pid);printf(n%le %le %le %le, a.io, a.crc, a.w, a.pid);hanhao+;case 6:fscanf(fp,%le %le %le %le, &a.ii, &temp1, &a.wn, &temp2);printf(n%le %le %le %le, a.ii, temp1, a.wn, temp2);hanhao+;case 7:fscanf(fp,%le %le %le %le, &temp3, &temp4, &temp5, &a.aodc);printf(n%