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文档简介

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

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