GPS廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置和速度

1、gpst播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置和速度及“GPS偽距定位”計(jì)算試驗(yàn)1.試驗(yàn)內(nèi)容及上交成果1.1試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)用C語(yǔ)言按預(yù)定格式（函數(shù)、輸入輸出變量之名稱、類型）編寫(xiě)“GPST播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置和速度”函數(shù)SatPos_Vel（ ） 、“GPS偽距定位”函數(shù) Positioning（）。將此兩個(gè)函數(shù)組成文件F2.cpp，并包含于文件GPS_Positioning.cpp中。編譯、連接并運(yùn)行文件GPS_Positioning.cpp ，逐一時(shí)刻讀取廣播星歷（ Ephemeris.dat ）、觀測(cè)時(shí)間及偽距、衛(wèi)星 號(hào)（Observation.dat ）信息，計(jì)算 WGS84坐標(biāo)系中觀測(cè)時(shí)刻相應(yīng)的衛(wèi)星位置、速度

2、以及載 體位置，結(jié)果保存于文件Positio n.dat 中。1.2上交成果磁盤(pán)文件F2.cpp、Position.dat ，并存于“學(xué)號(hào)作者中文姓名”目錄中。2.函數(shù)說(shuō)明2.1星歷文件讀取函數(shù)void EFileReadi ng（Efile）功能：讀取星歷文件，給星歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體Ephemeris賦值。輸入變量：EFile 字符串，文件名。2.2觀測(cè)數(shù)據(jù)讀取函數(shù)int ObsReadi ng（fp_Obs,Time,Rho,Mark）功能：從文件 Observatio n. dat中讀取某一時(shí)刻的偽距、衛(wèi)星號(hào)。讀取成功函數(shù)值返回輸入變量：“1”，失敗返回“T （讀錯(cuò)，或至文件尾）。 fp_Ob

3、s 文件指針；輸出變量：Timedouble，時(shí)間（秒）;Rhodouble12，偽距（米）;Markin t12，衛(wèi)星號(hào)，1表示此通道無(wú)衛(wèi)星、無(wú)偽距。2.3最小二乘估計(jì)函數(shù)int LeastSquareEstimation（Y,A,P,m,n, X）功能：最小二乘方法求解觀測(cè)方程y=ax+ ,其中觀測(cè)值方差陣的逆陣為P （也稱為權(quán)陣），得未知參數(shù)X。成功返回“ 1 ”，失敗返回“1”（虧秩）。輸入變量：Y doublem，觀測(cè)方程自由項(xiàng)（米）；A doublem x n，系數(shù)陣（無(wú)量綱），按第1行第1、2n兀素，第2行順序存放；P doublem ，權(quán)矩陣對(duì)角線元素， 0 或 1（無(wú)量綱）

4、； m int ，觀測(cè)值個(gè)數(shù)；n int ，未知參數(shù)個(gè)數(shù)；輸出變量：X doublen ，未知參數(shù)（米） 。原理： X=(ATPA)-1ATPY例：Y= 1,2,3,6,A=1,0,0, 0,1,0, 0,0,1, 1,1,1,P=1,1,1,1,m=4,n=3。調(diào)用 LeastSquareEstimation(Y,A,P,m,n, X) ，求得 X=1,2,3 。2.4 計(jì)算衛(wèi)星位置、速度函數(shù)int SatPos_Vel(Num,Time, SatPos,SatVel)功能：計(jì)算 WGS8坐標(biāo)系中衛(wèi)星位置、速度。成功返回“1 ”，失敗返回“一1”(無(wú)星歷)。輸入變量：Numint ，衛(wèi)星號(hào)；

5、Timedouble ，時(shí)間（秒） 。（隱含引用全局變量 Ephemeris32 ，星歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體）輸出變量：SatPos double3 ，位置(米， WGS8)4； SatVel double3 ，速度(米 / 秒， WGS8)4。2.5 偽距測(cè)量定位int Positioning（Time,Rho,Mark, Pos,dt） 功能：由單一時(shí)刻偽距計(jì)算載體位置，并保存接收機(jī)鐘面時(shí)、衛(wèi)星位置、速度及載體位置于定位結(jié)果文件 Position.dat 中。成功返回“ 1”，失敗返回“ 1”（觀測(cè)值數(shù)量不夠，虧秩）輸入變量： Time double ，偽距觀測(cè)時(shí)刻接收機(jī)鐘面時(shí)（秒） Rho dou

6、ble12 ，偽距（米） ；Mark int12，衛(wèi)星號(hào)，“ 1”表示此通道無(wú)信號(hào)；輸出變量： Posdtdouble3 ，載體位置（米， WGS8）4； double ，鐘差（秒） 。3全局變量說(shuō)明LightVelocity 字符常量，光速（米 / 秒）， 299 792 458 ；PI字符常量，圓周率， 3.141 592 653 589 793;3 2MU字符常量，地球引力常數(shù)（米3秒2）， 3.986005e14；OMEGAE字符常量，地球自轉(zhuǎn)角速度（弧度秒1）, 7.292115e-5 ;fp_Obs 文件指針，觀測(cè)數(shù)據(jù)文件； fp_Pos 文件指針，位置結(jié)果文件。Structure

7、 Eph_Str Mark wn toc整型，標(biāo)識(shí)， “1”有，“1”無(wú)整型，星期數(shù)衛(wèi)星鐘差改正參考時(shí)刻（秒）af2 衛(wèi)星鐘差改正系數(shù)（秒 /秒 2）af1（秒 / 秒）af0（秒）aode數(shù)據(jù)齡期deltan平均角速度改正（半周 / 秒）m0參考時(shí)刻平近點(diǎn)角（半周）e偏心率；1/2 1/2rootaa （米 ）toe星歷參考時(shí)刻（秒）cic（弧度）crc（米）cis（弧度）crs（米）cuc（弧度）cus（弧度）omega0準(zhǔn)升交點(diǎn)赤經(jīng)（半周）omega近地點(diǎn)角距（半周）i0軌道傾角（半周）omegadot升交點(diǎn)赤經(jīng)變化率（半周 / 秒）idot軌道傾角變化率（半周 / 秒）Ephemeri

8、s32 星歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。 注：數(shù)據(jù)類型除注明整型外，其余為雙精度型。4文件說(shuō)明4.1 觀測(cè)數(shù)據(jù)文件 Observation.datTime,nRho_1, n_1偽距觀測(cè)時(shí)間，衛(wèi)星顆數(shù)偽距（米），衛(wèi)星號(hào)Rho_n, n_n偽距（米），衛(wèi)星號(hào)Time,n偽距觀測(cè)時(shí)間，衛(wèi)星顆數(shù)4.2 衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)文件 Ephemeris.dat svprn 整數(shù)，衛(wèi)星號(hào) wn 整數(shù)，星期數(shù)idot 軌道傾角變化率（半周 / 秒） （詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參見(jiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體 Structure Eph_Str Ephemeris32 ） svprn 整數(shù)，衛(wèi)星號(hào)4.3 位置計(jì)算結(jié)果文件 Position.datTimen_1,x_

9、1,y_1,z_1, xdot_1,ydot_1,zdot_1n_n,x_n,y_n,z_n, xdot_n,ydot_n,zdot_nx,y,z偽距觀測(cè)時(shí)刻(秒)衛(wèi)星號(hào)，衛(wèi)星坐標(biāo)(米， WGS84,速度(米/秒)衛(wèi)星號(hào)，衛(wèi)星坐標(biāo)(米， WGS8)速度(米/秒)載體坐標(biāo)(米， WGS8)4Time偽距觀測(cè)時(shí)刻(秒)4.4 GPS_Positioning.cpp作為主函數(shù)，調(diào)用 Parameter.h 、 Function.h 、F1.cpp 、F2.cpp 。逐一時(shí)刻讀取廣播星 歷、偽距等信息，計(jì)算衛(wèi)星位置、速度及載體位置。4.5 Parameter.h字符常量定義、全局變量說(shuō)明。4.6 Fu

10、nction.h函數(shù)說(shuō)明。4.7 F1.cpp 包含輔助函數(shù)如下； 廣播星歷讀取函數(shù) EFileReading() ； 觀測(cè)數(shù)據(jù)(時(shí)間、衛(wèi)星個(gè)數(shù)、偽距、衛(wèi)星號(hào))讀取函數(shù) ObsReading() ； 最小二乘法求解函數(shù) LeastSquareEstimation() ； 矩陣相乘計(jì)算函數(shù) MatrixMultiply() ； 高斯選主元消去法矩陣求逆函數(shù) MatrixInverse() ； 三維向量長(zhǎng)度計(jì)算函數(shù) VectorLength() 。4.8 F2.cpp 包含函數(shù)如下： 衛(wèi)星位置、速度計(jì)算函數(shù) SatPos_Vel() ； 偽距定位函數(shù) Positioning() 。5首歷元觀測(cè)時(shí)刻參考答案( Position.dat )1936457945675.621321624.5249.3-2743.6303.3014665363.69394841.820224091.6-2310.31043.61194.920-10127606.021492092.3-10899994.3-90.1-1466.0-2807.921-1578334.526219741.9-284477.9-409.9-14.9 3151.828-20375527.015214719.77639734.1-975.7140.2-2976.324-2456690.11