GPS卫星坐标计算.docx
《GPS卫星坐标计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GPS卫星坐标计算.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
GPS卫星坐标计算
卫星定位技术与方法
--根据广播星历参数计算卫星坐标作业报告
*******
班级：
测绘二班
*******
学生学号：
20080783
作业日期：
2010年12月08日
根据广播星历参数计算卫星坐标
一.已知数据：
根据以下的广播星历参数计算UTC2004年1月30日8点0分00秒—20分00秒，每隔一分钟的PRN7的卫星坐标。
ComputethecoordinateofPRN7withintervalof1minute.
Navigationdata:
卫星导航文件格式：
二.计算步骤：
Thestepsforsatellitecoordinates
1.平均角速度（meanangularspeed）：
n由广播星历获得,GM=3.986005e+14
2.规化时刻（normaltime）：
t0已知（由广播星历获得），t为GPS周秒
3.平近点角（meananomaly）：
M0已知（由广播星历获得）
4.偏近点角（eccentricanomaly）：
迭代求解：
初始值取E=M，以弧度为单位
5.真近点角（trueanomaly）：
6.升交距角（argumentofascendingnode）：
近地点角距（argumentofperigee）
7.轨道向径（Orbitalradius）：
8.扰动改正（Perturbedcorrection）：
•升交角距（Argumentofascendingnode）
•
•轨道向径（Orbitalradius）
•轨道顷角（Orbitalinclination）
是升交角距（theargumentofascendingnode）
9.改正后升交角距、轨道向径、轨道倾角
改正后升交角距（Correctedargumentofascendingnod）
改正后的轨道向径（Correctedorbitalradius）
改正后的轨道倾角（Correctedorbitalinclination）
10.卫星在升交点轨道直角坐标系中的坐标：
如下图所示
11.升交点经度（Longitudeofascendingnode）：
如下图所示
12.在地固坐标系中的卫星位置（Expressedinsphericcoordinatesystem）
三.源程序：
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Text;
usingSystem.Windows.Forms;
usingSystem.IO;
usingSystem.Text.RegularExpressions;
namespaceTest
{
publicpartialclassForm1:
Form
{
publicForm1（）
{
InitializeComponent（）;
listView1.Columns.Add（"序号",40）;
listView1.Columns.Add（"星历内容",130）;
listView1.Columns.Add（"导航数据",130）;
listView1.GridLines=true;//显示表格线
listView1.View=View.Details;//显示表格细节
listView1.HeaderStyle=ColumnHeaderStyle.Clickable;//对表头进行设置
listView2.Columns.Add（"时间",60）;
listView2.Columns.Add（"x坐标",150）;
listView2.Columns.Add（"y坐标",150）;
listView2.Columns.Add（"z坐标",150）;
listView2.GridLines=true;//显示表格线
listView2.View=View.Details;//显示表格细节
listView2.HeaderStyle=ColumnHeaderStyle.Clickable;//对表头进行设置
}
privatevoidbutton1_Click（objectsender,EventArgse）
{
//读取相对路径
stringstr1=AppDomain.CurrentDomain.SetupInformation.ApplicationBase;
stringfilename=str1+"navigationdata.txt";
//读取卫星广播星历文件
StreamReadermyreader=newStreamReader（filename,Encoding.Default）;
stringmyinfo=myreader.ReadToEnd（）;
myreader.Close（）;
//把卫星广播星历里的D改为e，以便后续计算
stringmystring=myinfo;
stringmyinfor=mystring;
myinfor=mystring.Replace（"D","e"）;
//把数据分开读入到一个数组中存储
string[]split=newstring[]{""};
string[]arrs=myinfor.Split（split,StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries）;
double[]M=newdouble[arrs.Length];
//星历代码
string[]N=newstring[arrs.Length];
N[0]="PRN";N[1]="Yer";N[2]="Mon";N[3]="day";N[4]="H";N[5]="M";N[6]="sec";N[7]="a0";N[8]="a1";N[9]="a2";
N[10]="IODE";N[11]="Crs";N[12]="delta-n";N[13]="M0";
N[14]="Cuc";N[15]="e";N[16]="Cus";N[17]="sqrt（a）";
N[18]="t0e";N[19]="Cic";N[20]="omega0";N[21]="Cis";
N[22]="i0";N[23]="Crc";N[24]="omega";N[25]="omega-spot";
N[26]="IDOT";N[27]="CodesonL2channel";N[28]="GPSWeek";N[29]="L2Pdataflag";
N[30]="SVaccuracy";N[31]="SVhealth";N[32]="TGD";N[33]="IODCIssueofData";
N[34]="Transmissiontimeofmessage";
//把卫星广播星历读入到数组中
for（inti=0;i{
ListViewItemli=newListViewItem（）;
li.Text=（i+1）.ToString（）;
li.SubItems.Add（N[i]）;
li.SubItems.Add（arrs[i]）;
listView1.Items.Add（li）;
M[i]=double.Parse（arrs[i]）;
}
doublet0e=460800.00;
doublet;
double[]XK=newdouble[21];
double[]YK=newdouble[21];
double[]ZK=newdouble[21];
for（intl=0;l<21;l++）
{
//计算平均角速度
doubleGM=3986004.418e008;
doublen,n0;
n0=Math.Sqrt（GM/（Math.Pow（M[17],6）））;
n=M[12]+n0;
//规划时刻
t=t0e+l*60;
doubletk=t-t0e;
doubleMk=M[13]+n*tk;
//迭代计算平近点角的计算
doubleEk,Ek1;
Ek=Mk;
Ek1=Mk+M[15]*Math.Sin（Ek）;
do
{
Ek=Ek1;
Ek1=Mk+M[15]*Math.Sin（Ek）;
}
while（Math.Abs（Ek1-Ek）>1e-15）;
//计算真近点角
doubleVk=Math.Atan（（（Math.Sqrt（1-M[15]*M[15]）*Math.Sin（Ek）））/（Math.Cos（Ek）-M[15]））;
//反正切值的象限处理
doubleA1=Math.Atan（（（Math.Sqrt（1-M[15]*M[15]）*Math.Sin（Ek））））;
doubleA2=Math.Cos（Ek）-M[15];
if（Vk<0）
{
if（A1<0&&A2>0）
{
Vk+=2*Math.PI;
}
if（A1>0&&A2<0）
{
Vk+=Math.PI;
}
}
else
{
if（A1<=0&&A2<=0）
Vk=Vk+Math.PI;
}
//计算升交角距
doublefk=Vk+M[24];
//摄动改正值的计算
doubledu=M[14]*Math.Cos（2*fk）+M[16]*Math.Sin（2*fk）;
doubledr=M[23]*Math.Cos（2*fk）+M[11]*Math.Sin（2*fk）;
doubledi=M[19]*Math.Cos（2*fk）+M[21]*Math.Sin（2*fk）;
//摄动改正
doubleuk=fk+du;
doublerk=Math.Pow（M[17],2）*（1-M[15]*Math.Cos（Ek））+dr;
doubleik=M[22]+di+M[26]*tk;
//计算卫星在升交点轨道直角坐标系的坐标
doublexk=rk*Math.Cos（uk）;
doubleyk=rk*Math.Sin（uk）;
//计算升交点经度
doublewe=7.2921151467e-05;
doublejdt=M[20]+（M[25]-we）*tk-we*M[18];
//卫星在地固坐标系中的空间直角坐标
XK[l]=xk*Math.Cos（jdt）-yk*Math.Cos（ik）*Math.Sin（jdt）;
YK[l]=xk*Math.Sin（jdt）+yk*Math.Cos（ik）*Math.Cos（jdt）;
ZK[l]=yk*Math.Sin（ik）;
}
//输出卫星在地固坐标系中的空间直角坐标
for（inti=0;i<21;i++）
{
ListViewItemlist=newListViewItem（）;
list.Text="第"+i.ToString（）+"分钟";
list.SubItems.Add（XK[i].ToString（））;
list.SubItems.Add（YK[i].ToString（））;
list.SubItems.Add（ZK[i].ToString（））;
listView2.Items.Add（list）;
}
}
privatevoidbutton2_Click（objectsender,EventArgse）
{
//读取相对路径
stringstr1=AppDomain.CurrentDomain.SetupInformation.ApplicationBase;
stringfilename=str1+"navigationdata.txt";
//读取卫星广播星历文件
StreamReadermyreader=newStreamReader（filename,Encoding.Default）;
stringmyinfo=myreader.ReadToEnd（）;
myreader.Close（）;
//把卫星广播星历里的D改为e，以便后续计算
stringmystring=myinfo;
stringmyinfor=mystring;
myinfor=mystring.Replace（"D","e"）;
//把数据分开读入到一个数组中存储
string[]split=newstring[]{""};
string[]arrs=myinfor.Split（split,StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries）;
//星历代码
string[]N=newstring[arrs.Length];
N[0]="PRN";N[1]="Yer";N[2]="Mon";N[3]="day";N[4]="H";N[5]="M";N[6]="sec";N[7]="a0";N[8]="a1";N[9]="a2";
N[10]="IODE";N[11]="Crs";N[12]="delta-n";N[13]="M0";
N[14]="Cuc";N[15]="e";N[16]="Cus";N[17]="sqrt（a）";
N[18]="t0e";N[19]="Cic";N[20]="omega0";N[21]="Cis";
N[22]="i0";N[23]="Crc";N[24]="omega";N[25]="omega-spot";
N[26]="IDOT";N[27]="CodesonL2channel";N[28]="GPSWeek";N[29]="L2Pdataflag";
N[30]="SVaccuracy";N[31]="SVhealth";N[32]="TGD";N[33]="IODCIssueofData";
N[34]="Transmissiontimeofmessage";
//把卫星广播星历文件内容输出到listView进行查看
for（inti=0;i{
ListViewItemli=newListViewItem（）;
li.Text=（i+1）.ToString（）;
li.SubItems.Add（N[i]）;
li.SubItems.Add（arrs[i]）;
listView1.Items.Add（li）;
}
}
}
}
四．程序运行结果：
星历内容的读取、显示：
卫星坐标计算结果：
运行界面：
作业体会：
此次作业，收获颇多。
起初由于自己的疏忽，在真近点角的计算时忘了处理象限，导致做后的结果都差了一个负号，所以不管做什么都得认真、细心；想要做好一件事情，必须有百分百的投入，有足够的专注度；发现自己对GPS卫星定位技术与方法这方面知识越来越感兴趣，以后要多加学习。
由于教材上、老师的课件上都有明细的计算步骤，作业起来很方便，不容易出错，经过计算，发现程序运行出来的卫星坐标结果与教材上给的坐标有较大的差距，这个差距达到几十米，检查程序也没有发现问题，问了班上几个同学，他们也都说存在这样的问题，所以，恳请老师给予指点。
升级会员 