作业报告卫星坐标计算分析

1、 GPS卫星导航定位技术与方法作业报告之 卫星坐标计算 1作业任务 3 2作业思想 3 3作业条件及数据 3 4作业过程 4 5源程序 5 6计算结果 9 7心得体会与建议 9 1作业任务 根据教材所给广播星历参数，编程计算UTC2004年1月30日8点0分00秒一20 分00秒，每隔1分钟的卫星号为 7的卫星坐标。 2作业思想 根据教材提供广播星历参数，按照卫星坐标计算步骤一步一步求解表示卫星位置的量， 最后求出卫星在地固坐标系中的空间直角坐标。根据历元间隔，计算出共21个历元的卫星 坐标。 此次作业的已知条件及计算步骤均为教材提供且思路清晰，简明易懂，只要在编程过 程中注意个已知量、中间量

2、和待求量的表示及数据对应正确，涉及角度的计算时小心避免错 误即可。 3作业条件及数据 由GPS卫星导航文件（表 3.1）提取出7号卫星的轨道参数及其摄动改正项 表3.1 NAVJGATIl )N DATARINEX VERSION / TYPE 2. 3-1 版卒3OJAN-M 用川4 PGM / RUN BY / DATE END OF HEADER 4 4 i sc s o ao (L L39OOQOOCOO0D 十酮 0* 33 S5 789589881 )05 0. I608OMMOOOJO6 0L9fil7?B749g66r-Dl 0. 5535797271l7yHO1 (k S19

3、M38fi5663D-7 O, ?7946875tX)ODH-06 仇 Q为升交点赤经变化 率，Q 0为GPS周开始时刻的升交点经度，Q和Q0均由星历文件给出；tO为参考时刻, 一般取tO = 0,为一周的开始(星期日的子夜)；tOe为广播星历的参考历元时刻，从 to开始起算； (11) 卫星在地固坐标系中的空间直角坐标为： k、 Yk =R(扎k) R( i k) yk 0 2 式中：R(k) , R(_ik)为旋转矩阵，将其代入并展开后得 Xk 二 xk COS，k - yk cosik Sin k Yk = xk sin k yk cosi k COS k Zk 二 yksinik 5源

4、程序 #include #include #include #include #include const int k=20; / 历元数 double Xk,Yk,Zk;/计算所得卫星坐标 const double GM=3986004.418E8; 地球引力常数 const double we=7.2921151467E-5; / 地球自转角速度 double dn,a05,t0e,M0,e,w,Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis,IDOT,i0,WMG,WMG0;/ 定义广播星历参数 /广播星历参数导入 void Input() ifstream f1(广播星历参数.txt)

5、; if (!f1) endl; cerr=1e-8); / ()计算真近点角Vk： double v1= sqrt(1-e*e)*sin(Ek); double v2=cos(Ek)-e; Vk=atan2(v1,v2); / ()计算升交角距fk : fk=Vk+w; /升交角距改正du /轨道向径改正dr /轨道倾角改正di / ()摄动改正： du=Cuc*cos(2*fk)+Cus*sin(2*fk); dr=Crc*cos(2*fk)+Crs*sin(2*fk); di=Cic*cos(2*fk)+Cis*sin(2*fk); uk=fk+du; /改正后的升交角距uk rk=a0

6、5*a05*(1-e*cos(Ek)+dr;/ 改正后的轨道向径 rk ik=i0+di+IDOT*tk; /改正后的轨道倾角ik / ()计算卫星在升交点轨道直角坐标系的坐标： xk=rk*cos(uk); yk=rk*sin(uk); / ()计算升交点精度： Lt=WMG0+(WMG-we)*(t-t0e)-we*t0e; / ()计算卫星空间直角坐标： Xk=xk*cos(Lt)-yk*cos(ik)*sin(Lt); Yk=xk*sin(Lt)+yk*cos(ik)*cos(Lt); Zk=yk*sin(ik); void main() lnput(); for (int i=0;i

7、k;i+) double t=t0e+i*60; Compute(t,i); coutvv 历元/s卫星号X/m vvendl; for (i=0;ik;i+) cout.precision(ll); coutt0e+i*60vv 7 vvsqrt(Xi*Xi+Yi*Yi+Zi*Zi)vvendl; Y/m Z/m 卫地距离 vvXivv vvYivv vvZivv /输岀结果到“卫星坐标计算结果.txt ” ofstream outfile; outfile.open(卫星坐标计算结果. if (outfile.is_open () outfilevv 历元/s卫星号 卫地距离vvendl;

8、 txt); X/m Y/mZ/m for (int i=0;ivk;i+) outfile.precision(11); outfilevvt0e+i*60vv 7 vvXivv vvYivv vvZivv vvsqrt(Xi*Xi+Yi*Yi+Zi*Zi)vendl; outfile.close(); 6计算结果 表6.1卫星坐标计算结果 历兀/s 卫星号 X/m Y/m Z/m 460800 7 -13413856.780 16092624.867 16628017.859 460860 7 -13535898.784 16110553.892 16507426.350 460920 7

9、 -13657027.021 16128646.858 16385596.447 460980 7 -13777233.046 16146894.386 16262536.953 461040 7 -13896508.546 16165287.016 16138256.762 461100 7 -14014845.333 16183815.202 16012764.866 461160 7 -14132235.351 16202469.318 15886070.351 461220 7 -14248670.673 16221239.658 15758182.394 461280 7 -1436

10、4143.505 16240116.437 15629110.267 461340 7 -14478646.186 16259089.796 15498863.336 461400 7 -14592171.191 16278149.799 15367451.057 461460 7 -14704711.126 16297286.439 15234882.978 461520 7 -14816258.739 16316489.636 15101168.738 461580 7 -14926806.913 16335749.242 14966318.067 461640 7 -15036348.6

11、68 16355055.042 14830340.783 461700 7 -15144877.166 16374396.755 14693246.795 461760 7 -15252385.710 16393764.036 14555046.099 461820 7 -15358867.742 16413146.476 14415748.781 461880 7 -15464316.851 16432533.610 14275365.013 461940 7 -15568726.765 16451914.911 14133905.053 462000 7 -15672091.358 164

12、71279.797 13991379.245 7心得体会与建议 此次作业是本学期“ GPS卫星导航定位技术与方法”课程的第一次编程实践作业。 在学习了教材第三章“卫星轨道运动及卫星坐标计算”之后，初步对卫星坐标计算有一 定认识，担不是很深刻。开始此次作业时，又温习了一遍这个部分的内容，进一步理解 勒表示卫星位置的一些参数和量，还有计算的过程和步骤，然后根据已知条件从GPS导 航文件中提取出计算所需的广播星历计算参数，按照程序导入文件要求的相应格式输入 到txt文本中，作为导入已知数据准备。 在编程的过程中，由于去年摄影测量课程的编程基础，感觉编写的代码还算得心应 手，没有遇到什么特别大的困难。不过有些小地方出错，例如：1.忘记调用导入已知数 据的子程序；2.还有计算过程中，求弧度值的反正切涉及的函数选择问题，一开始使用 的是tan ()函数，但是这个函数不能很好解决弧度区间的问题，以至计算错误，后来改 用了 tan2 ()函数便解决这个问题；3.当解决了前两个问题，调用函数之后对比计算结 果与教材中计算结果，发现差别很大，于是又找原因，在与同学的交流之后才发现原来 是书上的地球自转角速度 we的数量级写错了，不是 12而是-5，改正之后再次调用，得 到正确的计算结果，总算