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SatPosVel（）、“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WGS8卷标系中观测时刻相应的卫星位置、 速度以及载体位

2、置， 结果彳存于文件Position.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voidEFileReading（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intObsReading（fp_Obs,Time,Rho,Mark）功能：从文件Observation.dat中读取某一时刻的伪距、卫星号。读取成功函数值返回“1”，失败返回“一1”（读错，或至文件尾）。输入变量：fp_Obs文件指针；输出变量：Time

3、double,时间（秒）；Rhodouble12,伪距（米）;Markint12,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intLeastSquareEstimation（Y,A,P,m,n,X）功能：最小二乘方法求解观测方程Y=AX+e,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：Ydoublem,观测方程自由项（米）；Adoublemxn,系数阵（无量纲），按第1行第1、2n元素，第2行顺序存放；Pdoublem,权矩阵对角线元素，0或1（无量纲）；mint,观测值个数；nint,未知参数个数；输出变量：X

4、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intSatPos_Vel（Num,Time,SatPos,SatVel）功能：计算WGS8隹标系中卫星位置、速度。成功返回“1”，失败返回“一历）。输入变量：Numint,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：SatPosdou

5、ble3,位置（米，WGS84;SatVeldouble3,速度（米/秒,WGS8今2.5伪距测量定位intPositioning（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“值数量不够，亏秩）。输入变量：Timedouble,伪距观测时刻接收机钟面时（秒）；Rhodouble12,伪距（米）；Markint12,卫星号，“一1”表示此通道无信号;输出变量：Posdouble3,载体位置（米，WGS84;dtdouble,钟差（秒）。3 .全局变量说明

6、LightVelocity字符常量，光速（米/秒），299792458;PI字符常量，圆周率，3.141592653589793;MU字符常量，地球引力常数（米3秒一2）,3.986005e14;OMEGAE字符常量，地球自转角速度（弧度秒T）,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。StructureEph_StrMark整型，标识，“1”有，“1”无1（无星1”（观测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；1/2八”1/2

7、、rootaa（术）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）Ephemeris32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。.文件说明观测数据文件Observation.datTime,n伪距观测时间，卫星颗数Rho_1,n_1伪距（米），卫星号Rho_n,n_n伪距（米），卫星号Time,n伪距观测时间，卫星颗数卫星星历数据文件Ephemeris.datsv

8、prn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StructureEph_StrEphemeris32）svprn整数，卫星号wntoc整型，星期数卫星钟差改正参考时刻（秒）位置计算结果文件Position.datTimen_1,x_1,y_1,z_1,xdot_1,ydot_1,zdot_1伪距观测时刻(秒)卫星号，卫星坐标(米，WGS84,速度(米/秒)n_n,x_n,y_n,z_n,xdot_n,ydot_n,zdot_nx,y,z卫星号，卫星坐标(米，WGS84,速度(米/秒)载体坐标(米，WGS84伪距观测时刻(秒)GPS_Positio

9、ning.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。Parameter.h字符常量定义、全局变量说明。Function.h函数说明。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Ve

10、ctorLength()。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。.首历元观测时刻参考答案(Position.dat)1936457945675.621321624.5249.3-2743.6303.3014665363.69394841.820224091.6-2310.31043.61194.920-10127606.021492092.3-10899994.3-90.1-1466.0-2807.921-1578334.526219741.9-284477.9-409.9-14.93151.828-20375527.015214719.77639734.1-975.7140.2-2976.324-2456690.116712706