GPS广播星历计算卫星位置和速度

1、gpst播星历计算卫星位置和速度及“GPS伪距定位”计算试验1.试验内容及上交成果1.1试验内容应用C语言按预定格式（函数、输入输出变量之名称、类型）编写“GPST播星历计算卫星位置和速度”函数SatPos_Vel（ ） 、“GPS伪距定位”函数 Positioning（）。将此两个函数组成文件F2.cpp，并包含于文件GPS_Positioning.cpp中。编译、连接并运行文件GPS_Positioning.cpp ，逐一时刻读取广播星历（ Ephemeris.dat ）、观测时间及伪距、卫星 号（Observation.dat ）信息，计算 WGS84坐标系中观测时刻相应的卫星位置、速度

2、以及载 体位置，结果保存于文件Positio n.dat 中。1.2上交成果磁盘文件F2.cpp、Position.dat ，并存于“学号作者中文姓名”目录中。2.函数说明2.1星历文件读取函数void EFileReadi ng（Efile）功能：读取星历文件，给星历数据结构体Ephemeris赋值。输入变量：EFile 字符串，文件名。2.2观测数据读取函数int ObsReadi ng（fp_Obs,Time,Rho,Mark）功能：从文件 Observatio n. dat中读取某一时刻的伪距、卫星号。读取成功函数值返回输入变量：“1”，失败返回“T （读错，或至文件尾）。 fp_Ob

3、s 文件指针；输出变量：Timedouble，时间（秒）;Rhodouble12，伪距（米）;Markin t12，卫星号，1表示此通道无卫星、无伪距。2.3最小二乘估计函数int LeastSquareEstimation（Y,A,P,m,n, X）功能：最小二乘方法求解观测方程y=ax+£ ,其中观测值方差阵的逆阵为P （也称为权阵），得未知参数X。成功返回“ 1 ”，失败返回“1”（亏秩）。输入变量：Y doublem，观测方程自由项（米）；A doublem x n，系数阵（无量纲），按第1行第1、2n兀素，第2行顺序存放；P doublem ，权矩阵对角线元素， 0 或 1

4、（无量纲） ； m int ，观测值个数；n int ，未知参数个数；输出变量：X doublen ，未知参数（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。调用 LeastSquareEstimation(Y,A,P,m,n, X) ，求得 X=1,2,3 。2.4 计算卫星位置、速度函数int SatPos_Vel(Num,Time, SatPos,SatVel)功能：计算 WGS8坐标系中卫星位置、速度。成功返回“1 ”，失败返回“一1”(无星历)。输入变量：Numint

5、 ，卫星号；Timedouble ，时间（秒） 。（隐含引用全局变量 Ephemeris32 ，星历数据结构体）输出变量：SatPos double3 ，位置(米， WGS8)4； SatVel double3 ，速度(米 / 秒， WGS8)4。2.5 伪距测量定位int Positioning（Time,Rho,Mark, Pos,dt） 功能：由单一时刻伪距计算载体位置，并保存接收机钟面时、卫星位置、速度及载体位置于定位结果文件 Position.dat 中。成功返回“ 1”，失败返回“ 1”（观测值数量不够，亏秩）输入变量： Time double ，伪距观测时刻接收机钟面时（秒） R

6、ho double12 ，伪距（米） ；Mark int12，卫星号，“ 1”表示此通道无信号；输出变量： Posdtdouble3 ，载体位置（米， WGS8）4； double ，钟差（秒） 。3全局变量说明LightVelocity 字符常量，光速（米 / 秒）， 299 792 458 ；PI字符常量，圆周率， 3.141 592 653 589 793;3 2MU字符常量，地球引力常数（米3秒2）， 3.986005e14；OMEGAE字符常量，地球自转角速度（弧度秒1）, 7.292115e-5 ;fp_Obs 文件指针，观测数据文件； fp_Pos 文件指针，位置结果文件。Str

7、ucture Eph_StrMark 整型，标识， “1”有，“1”无wntoc整型，星期数 卫星钟差改正参考时刻（秒）af2 卫星钟差改正系数（秒 /秒 2）af1（秒 / 秒）af0（秒）aode数据龄期deltan平均角速度改正（半周 / 秒）m0参考时刻平近点角（半周）e偏心率；1/2 1/2rootaa （米 ）toe星历参考时刻（秒）cic（弧度）crc（米）cis（弧度）crs（米）cuc（弧度）cus（弧度）omega0准升交点赤经（半周）omega近地点角距（半周）i0轨道倾角（半周）omegadot升交点赤经变化率（半周 / 秒）idot轨道倾角变化率（半周 / 秒）Eph

8、emeris32 星历数据结构体。 注：数据类型除注明整型外，其余为双精度型。4文件说明4.1 观测数据文件 Observation.datTime,nRho_1, n_1伪距观测时间，卫星颗数伪距（米），卫星号Rho_n, n_n伪距（米），卫星号Time,n伪距观测时间，卫星颗数4.2 卫星星历数据文件 Ephemeris.dat svprn 整数，卫星号 wn 整数，星期数idot 轨道倾角变化率（半周 / 秒） （详细说明请参见数据结构体 Structure Eph_Str Ephemeris32 ） svprn 整数，卫星号4.3 位置计算结果文件 Position.datTimen

9、_1,x_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伪距观测时刻(秒)卫星号，卫星坐标(米， WGS84,速度(米/秒)卫星号，卫星坐标(米， WGS8)速度(米/秒)载体坐标(米， WGS8)4Time伪距观测时刻(秒)4.4 GPS_Positioning.cpp作为主函数，调用 Parameter.h 、 Function.h 、F1.cpp 、F2.cpp 。逐一时刻读取广播星 历、伪距等信息，计算卫星位置、速度及载体位置。4.5 Parameter.h字符常量定义、全局变量说明。4

10、.6 Function.h函数说明。4.7 F1.cpp 包含辅助函数如下； 广播星历读取函数 EFileReading() ； 观测数据(时间、卫星个数、伪距、卫星号)读取函数 ObsReading() ； 最小二乘法求解函数 LeastSquareEstimation() ； 矩阵相乘计算函数 MatrixMultiply() ； 高斯选主元消去法矩阵求逆函数 MatrixInverse() ； 三维向量长度计算函数 VectorLength() 。4.8 F2.cpp 包含函数如下： 卫星位置、速度计算函数 SatPos_Vel() ； 伪距定位函数 Positioning() 。5首历元观测时刻参考答案( 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