卫星导航定位算法与程序设计实验报告.docx
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卫星导航定位算法与程序设计实验报告
2０１3级测绘工程专业
卫星导航定位算法与程序设计
实
验
报
告
实验名称:
卫星导航基本程序设计
班级:
学 号:
姓名:
实验时间:
2016年6月２8日~２０16年6月30
中国 矿 业 大 学
实验一时空基准转换2
一、实验目得2
二、实验内容2
三、实验过程ﻩ2
四、实验感想ﻩ6
实验二RINEX文件读写ﻩ7
一、实验目得ﻩ7
二、实验内容7
三、实验过程ﻩ7
实验三卫星轨道计算ﻩ12
一、实验目得12
二、实验内容１2
三、实验过程ﻩ1２
四、实验感想１５
实验一时空基准转换
一、实验目得
1、加深对时空系统及其之间转换关系得理解
2、掌握常用时空基准之间得转换模型与软件实现
3、每人独立完成实验规定得内容
二、实验内容
本实验内容包括:
内容一:
编程实现GPＳ起点1980年１月6日0时对应得儒略日
内容二:
编程实现２011年１1月2７日对应得GPＳ周数与一周内得秒数
内容三:
在WGS84椭球得条件下,编程实现当中央子午线为１17度时,计算高斯坐标x=35４８９10、８1１29０28７, y＝179８５4.6１７２135982 对应得经纬度坐标？
内容四:
WＧS8４椭球下,表面x＝－24０8000;y＝４69800０;z=３5６6000处得地平坐标系坐标为:
e=7０4。
8６1５;ｎ=1１４、8683;ｕ＝75１、9771得点对应得直角坐标为多少?
三、实验过程
1.针对第一、二部分内容:
1。
1解决思路:
先建立”TiｍｅSｔruｃｔ、ｈ”得头文件,将格里高利历、GPS时间结构、儒略日时间结构共结构体得方式放在里面;在建立“TiｍeTr”得头文件,建立类“CTｉmeTｒ”,创建变量“GPＳＴｉme”、“Time”、”JulDay",并且申明函数“ＴIME２JUL”、“TIME2GTIMＥ”等,用这些函数分别实现所需要得转换。
1。
2具体得实现函数:
“TIME2JＵＬ”函数:
dｏubｌeCTｉｍeTr:
:
TIME2JＵL（）//TIMETime,ＪUＬＩANDAY＆ＪuｌＤay
{
doublｅm,y;
dｏｕbleD;
／/h＝Tｉmｅ.byHour+Tiｍe、bｙMinute/６0.０+Time、dSecｏnｄ/36０0、00;
ｉf（Tiｍe。
byＭｏｎth〈=2）
｛
y=Timｅ。
ｗYeａr-1;
m=Timｅ。
byMonth+１２;
}
ｅlse
｛
y=Tｉme。
wYear;
m＝Time。
byＭonｔh;
}
D=floor（365。
25*（y+４7１6））+ｆｌｏor（30、６001＊（m+1））+Time.byＤaｙ+Tiｍe、bｙHour/24、０-1537、５;
JulDａｙ、ｌＤaｙ= iｎｔ（Ｄ）;
JulＤaｙ。
lSecoｎｄ= D—ｉnt（JｕｌDａy、lＤａy）;
rｅtuｒn0;
｝
“ＴIＭE2ＧTIＭE”:
ｖoid CTimeＴr:
:
TIME2GTIＭE（）
{
doｕbleＪD;ﻩ
ﻩlｏnｇ m,y;
inｔ ＷＮ;
ﻩｄｏuble Wseｃend;
/／UT=Ｔime、byHｏｕr＋Time.byMｉnuｔe/60。
0+Ｔime、dSecｏnｄ/360０。
00;
iｆ（Tｉｍe。
bｙMonth＜＝2）
{
ﻩｙ=Ｔimｅ、ｗYear-１;
ﻩｍ=Tｉmｅ、ｂｙＭｏｎｔh+1２;
ﻩ｝
ｅlse
ﻩ｛
ﻩy=Time、wYear;
ﻩﻩm=Time。
byMoｎｔh;
｝
JD=int（36５.25＊y）＋ｉnt（30。
60０１＊（m+1））+Time、byＤay+Tiｍe。
ｂyHour／２4。
０＋1７２０98１.５;
WN=flｏor（（JD-2４4４24４.5）/7.0）;
GpsＴime、ｌWeｅｋ=ＷＮ;
Ｗseｃend=（JＤ—24４4244.５－7＊WＮ）＊60４８00;
ﻩＧpsTimｅ、lSecond=Ｗsecenｄ;ﻩ
}
1、3实验结果:
2针对第三部分内容:
2、１解决思路:
运用实验指导书中提供得ｍatlaｂ高斯反算得代码,进行解算;将高斯反算得公式直接输成matlab代码,绕后在函数“functioｎ [B,Ｌ］＝ gａuｓｓ＿fanｓuaｎ（ｘ,ｙ,Ｌ０）”中,将坐标x ＝３5４89１０.8112９0２87,y=1７9854.６172１35９8２,Ｌ0＝117,带入函数得坐边,即可得到所需要得经纬度。
2。
2主要函数得代码:
fｕｎctioｎ[B,L］=gausｓ＿fａnsuan（x,y,L0）
a=637813７;
f=1/298。
２5７223563;
b=a—a＊f;
c=a＾２/b;
e=sqrt（a^２－ｂ＾2）/a;
e1=ｓqrt（a＾2-b^２）/ｂ;
Ｂeta0=1-（3/4）＊e1^２+（45/6４）＊e１＾4—（１75／256）*ｅ１^6+（11０25/16384）*e1^8;
Beta２=Bｅta0—１;
Bｅｔa4＝（15/32）＊e１^4-（1７5/３8４）＊e1^6＋（36７５/8１9２）*e1^８;
Ｂeta6=－（3５／9６）＊ｅ1^6+（735/2048）＊ｅ１^8;
Beｔａ８=（315/102４）＊ｅ1^8;
B０=x／（c*Betａ0）;
aa0=（ａ＊cos（B０））/sqrt（1－e^2＊siｎ（B０）^2）;
l0=y/aａ0;
Ｎ=a＊sqｒt（1-e^2＊sin（B０）^２）;
ｔ=tan（B0）;
in=e1*cos（Ｂ0）;
a1=Ｎ*ｃos（B0）;
a2=（1/2）＊N＊ｓｉn（B０）＊cos（B０）;
a３＝（1/６）*Ｎ＊cos（B0）＾３*（1—ｔ^2＋in^２）;
a４＝（１/2４）＊Ｎ＊sｉｎ（B０）*cos（B0）＾３*（５-ｔ^2+９*in^2+４*iｎ＾4）;
a５＝（1/１２0）＊N＊ｃｏs（B0）^5*（５－1８＊ｔ^2+t^4+14*in^2－5８＊in＾2＊t^2）;
a6=（１／720）*N＊sin（B0）*ｃos（Ｂ0）^5＊（61—５8*t^2+t^4）;
Ｆ_xＢ=（c*Ｂeｔa2+（c＊Bｅｔa４+（c*Bｅta6+c*Ｂeta8＊coｓ（Ｂ0）^2）＊cos（Ｂ0）＾2）*coｓ（B０）^2）＊sin（Ｂ0）＊cos（B0）;
Ｆ＿xBl＝ａ2*l0^2+a4＊l0^4+a6＊ｌ0＾6;
Ｆ＿yBl=a3＊ｌ０＾３+a5＊l0^5;
B1=（x－F_ｘＢ—F_xBl）/（c＊Beｔａ0）;
ａa1=（ａ＊ｃｏｓ（B１））／ｓqrt（1-ｅ^2*（sｉn（B１））^2）;
l1=（y-Ｆ_yBl）/aa1;
ｗhileaｂs（Ｂ1-Ｂ0）>＝０、0001＆＆ abｓ（l1-l0）>=0、0001
Ｂ0＝B1;
aa０=aa1;
ｌ０=ｌ1;
F_xＢ=（c＊Beta2+（c*Beta4+（c*Bｅta６+ｃ*Beta8＊ｃos（B0）^2）＊ｃos（B0）^2）*cos（B０）＾2）＊ｓin（B０）＊ｃos（Ｂ0）;
Ｆ_xＢl=a2＊l0＾2+a4*l0^４+a6*l0^6;
F_yBｌ=a３＊l0^３+a5＊l0＾5;
B1=（ｘ—Ｆ＿xB-F_ｘBl）／（c*Ｂeｔａ0）;
aa1＝（a*cos（B1））/sqrt（1－e^2＊（sin（B１）^2））;
l１=（ｙ—F_ｙBl）/aa1;
end
L=raｄ２deg（l１）＋L0;
B=rａd２deg（B1）;
２.3实验结果
四、实验感想
本次试验就是花时间较多得一次实验,关于时间转换得部分全部都就是自己动手将matlab代码写成“C＋+”得类,进行实现得。
其中遇到得较大得困难就是儒略日向ＵＴC转换得部分,这部分得函数步骤较多,关键就是在一开始得时间结构里面,各时间各部分得数据类型大多定义得就是“int”型得,但就是在进行计算得时候有较多得小数,需要用到浮点型得函数,这部分用了较多得时间。
在做这个实验得时候,第一天花了时间主要就是转换代码,使程序没有错误,能够正常得运行出来,出现黑框框,但就是还只有个别功能能够用,能够运行出正确得结果;第二天时间主要就是花在修改函数上头,能够使所写得功能都能运行出正确得结果。
通过做时间转换得实验,使自己产生了第一次亲自编写“C++”代码得经历,而且所有错误得解决全部都就是自己解决,收获不少、
实验二ＲＩNEＸ文件读写
一、实验目得
1、深入了解RINEX文件格式
2、进一步提高MATLAB程序设计能力
3、掌握N文件、O文件、SP3文件得基本读写技巧
二、实验内容
本实验内容包括:
１、任选ＩＧＳ站,下载N文件、O文件与ＳP3文件;
２、编程实现N文件读入,并采用中文标注出主要参数得名称及作用;
4、编程实现O文件读入,并采用中文标注出主要参数得名称及作用;
5、编程实现SＰ3文件读入,并采用中文标注出主要参数得名称及作用;
三、实验过程
1、针对第一部分内容:
编程实现N文件读入,并采用中文标注出主要参数得名称及作用
１。
1、解决思路:
按照“GPSeaｓy”开源代码提供得函数,按照实验要求读取了N文件得内容,先用“rｉnexe”函数,将N文件读取成“eph。
ｄａt"文件,然后再用“get_ｅpｈ”函数将“eph、ｄａt”文件读取成“Epｈ”矩阵,此矩阵中包含了Ｎ文件中得数据,在最后用“fprintf"函数将所需要得数据输出成”。
ＴXT”文件即可。
1。
2、主要函数代码:
“get_eｐh”函数:
funcｔiｏneph= gｅt_eｐh（epｈemeriｄesfile）
ｆｉｄe=ｆｏｐｅn（ephemeｒidesfｉlｅ）;
［eph, ｃount］= fread（fide,Inf,’doubｌe'）;
noeｐｈ =ｃoｕnt/22;
eｐｈ=reshａｐe（ｅph,22,noeph）;
“rineｘe”函数（部分）:
ｆｕnctionrinｅｘe（ephemｅrisfile,oｕtputｆile）
fidｅ=fopen（epｈemerｉsｆｉｌe）;
heaｄ_liｎes =0;
whｉle1
hｅaｄ_ｌines＝heａd_ｌinｅｓ+1;
ｌinｅ =fgetl（fide）;
anｓｗer= findsｔr（linｅ,'EＮDOFＨEＡDER＇）;
ｉｆ ～ｉsemｐｔy（anｓwer）,breａk;end;
end;
head_lines
主函数中输出结果得函数部分:
ａf０＝datａ（１9）;％卫星中差
M０=ｄaｔａ（３）;
roota=data（4）;
ｄeltan=data（5）;
ｅcc=data（6）;
ｏmega=dａta（7）;
cuｃ=data（8）;
cus=ｄata（9）;
ｃrｃ=daｔa（１０）;
crｓ＝ｄata（1１）;
i0＝dａta（1２）;
idot=data（13）;
toe＝daｔa（18）;
af1=data（20）;%对所要输出得参数赋值
ｆprｉntf（fid,'\ｎ卫星编号:
%d\n卫星钟差:
％d\n平近点角距:
％d\ｎ轨道长半轴得平方根:
％d\n平均运动
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