卫星导航定位算法及程序设计-实验报告

1、-. z. - - . 可修编. 2013 级测绘工程专业卫星导航定位算法与程序设计实验报告实验名称：卫星导航根本程序设计班级：*：*：实验时间： 2016年6月28日2016年6月30 中国矿业大学目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc455149467实验一时空基准转换 PAGEREF _Toc455149467 h 2HYPERLINK l _Toc455149468一、实验目的 PAGEREF _Toc455149468 h 2HYPERLINK l _Toc455149469二、实验内容 PAGEREF _Toc455149469 h 2HYPERLI

2、NK l _Toc455149470三、实验过程 PAGEREF _Toc455149470 h 2HYPERLINK l _Toc455149471四、实验感想 PAGEREF _Toc455149471 h 2HYPERLINK l _Toc455149472实验二 RINE*文件读写 PAGEREF _Toc455149472 h 2HYPERLINK l _Toc455149473一、实验目的 PAGEREF _Toc455149473 h 2HYPERLINK l _Toc455149474二、实验内容 PAGEREF _Toc455149474 h 2HYPERLINK l _To

3、c455149475三、实验过程 PAGEREF _Toc455149475 h 2HYPERLINK l _Toc455149476实验三卫星轨道计算 PAGEREF _Toc455149476 h 2HYPERLINK l _Toc455149477一、实验目的 PAGEREF _Toc455149477 h2HYPERLINK l _Toc455149478二、实验内容 PAGEREF _Toc455149478 h 2HYPERLINK l _Toc455149479三、实验过程 PAGEREF _Toc455149479 h 2HYPERLINK l _Toc455149480四、实

4、验感想 PAGEREF _Toc455149480 h 2-. z.实验一时空基准转换一、实验目的1、加深对时空系统及其之间转换关系的理解2、掌握常用时空基准之间的转换模型与软件实现3、每人独立完成实验规定的内容二、实验内容本实验内容包括：内容一：编程实现GPS起点1980年1月6日0时对应的儒略日内容二：编程实现2011年11月27日对应的GPS周数与一周内的秒数内容三：在WGS84椭球的条件下，编程实现当中央子午线为117度时，计算高斯坐标* = 3548910.811290287, y = 179854.6172135982 对应的经纬度坐标？内容四：WGS84椭球下，外表*=-2408

5、000; y=4698000;z= 3566000处的地平坐标系坐标为: e=704.8615;n=114.8683;u=751.9771的点对应的直角坐标为多少？三、实验过程1.针对第一、二局部内容：1.1解决思路：先建立 TimeStruct.h的头文件，将格里高利历、GPS时间构造、儒略日时间构造共构造体的方式放在里面；在建立“TimeTr的头文件，建立类“CTimeTr，创立变量“GPSTime、“Time、JulDay，并且申明函数“TIME2JUL、“TIME2GTIME等，用这些函数分别实现所需要的转换。1.2具体的实现函数：“TIME2JUL函数：double CTimeTr:

6、TIME2JUL()/TIME Time,JULIANDAY &JulDaydouble m,y;double D;/h =Time.byHour+Time.byMinute/60.0+Time.dSecond/3600.00;if(Time.byMonth=2)y=Time.wYear-1;m=Time.byMonth+12;elsey=Time.wYear;m=Time.byMonth;D=floor(365.25*(y+4716)+floor(30.6001*(m+1)+Time.byDay+Time.byHour/24.0-1537.5;JulDay.lDay = int(D);Jul

7、Day.lSecond = D-int(JulDay.lDay);return 0;“TIME2GTIME：void CTimeTr:TIME2GTIME()double JD;long m,y;int WN;double Wsecend;/UT=Time.byHour+Time.byMinute/60.0+Time.dSecond/3600.00;if(Time.byMonth=0.0001 & abs(l1-l0)=0.0001 B0=B1; aa0=aa1; l0=l1; F_*B=(c*Beta2+(c*Beta4+(c*Beta6+c*Beta8*cos(B0)2)*cos(B0)2

8、)*cos(B0)2)*sin(B0)*cos(B0); F_*Bl=a2*l02+a4*l04+a6*l06; F_yBl=a3*l03+a5*l05; B1=(*-F_*B-F_*Bl)/(c*Beta0); aa1=(a*cos(B1)/sqrt(1-e2*(sin(B1)2); l1=(y-F_yBl)/aa1;endL=rad2deg(l1)+L0;B=rad2deg(B1);2.3实验结果四、实验感想本次试验是花时间较多的一次实验，关于时间转换的局部全部都是自己动手将matlab代码写成“C+的类，进展实现的。其中遇到的较大的困难是儒略日向UTC转换的局部，这局部的函数步骤较多，关

9、键是在一开场的时间构造里面，各时间各局部的数据类型大多定义的是“int型的，但是在进展计算的时候有较多的小数，需要用到浮点型的函数，这局部用了较多的时间。在做这个实验的时候，第一天花了时间主要是转换代码，使程序没有错误，能够正常的运行出来，出现黑框框，但是还只有个别功能能够用，能够运行出正确的结果；第二天时间主要是花在修改函数上头，能够使所写的功能都能运行出正确的结果。通过做时间转换的实验，使自己产生了第一次亲自编写“C+代码的经历，而且所有错误的解决全部都是自己解决，收获不少。实验二 RINE*文件读写一、实验目的1、深入了解RINE*文件格式2、进一步提高MATLAB程序设计能力3、掌握N

10、文件、O文件、SP3文件的根本读写技巧二、实验内容本实验内容包括：1、任选IGS站，下载N文件、O文件与SP3文件；2、编程实现N文件读入，并采用中文标注出主要参数的名称及作用；编程实现O文件读入，并采用中文标注出主要参数的名称及作用；5、编程实现SP3文件读入，并采用中文标注出主要参数的名称及作用；三、实验过程1、针对第一局部内容：编程实现N文件读入，并采用中文标注出主要参数的名称及作用1.1、解决思路：按照“GPSeasy开源代码提供的函数，按照实验要求读取了N文件的内容，先用“rine*e函数，将N文件读取成“eph.dat文件，然后再用“get_eph函数将“eph.dat文件读取成“

11、Eph矩阵，此矩阵中包含了N文件中的数据，在最后用“fprintf函数将所需要的数据输出成.T*T文件即可。1.2、主要函数代码:“get_eph函数：function eph = get_eph(ephemeridesfile)fide = fopen(ephemeridesfile);eph, count = fread(fide, Inf, double);noeph = count/22;eph = reshape(eph, 22, noeph);“rine*e函数局部：function rine*e(ephemerisfile, outputfile)fide = fopen(eph

12、emerisfile);head_lines = 0;while 1 head_lines = head_lines+1; line = fgetl(fide); answer = findstr(line,END OF HEADER);if isempty(answer), break; end;end;head_lines主函数中输出结果得函数局部：af0=data(19);%卫星中差 M0=data(3); roota=data(4); deltan=data(5); ecc=data(6); omega=data(7); cuc=data(8); cus=data(9); crc=da

13、ta(10); crs=data(11); i0=data(12); idot=data(13); toe=data(18); af1=data(20);%对所要输出的参数赋值fprintf(fid,n卫星编号：%dn卫星钟差：%dn平近点角距：%dn轨道长半轴的平方根：%dn平均运动修正量：%dn轨道偏心率：%dn近地点角距：%dn纬度幅角的余弦调和项改正的振幅,prn,af0,M0,roota,deltan,ecc,omega,cuc);fprintf(fid,纬度幅角的正弦调和项改正的振幅：%dn轨道半径的余弦调和项改正的振幅：%dn轨道半径的正弦调和项改正的振幅：%dn轨道倾角：%dn

14、轨道倾角变化率：%dn星历参考时刻：%dn,cus,crc,crs,i0,idot,toe)fclose(fid);1.3、输出结果2、针对第二局部内容：编程实现O文件读入，并采用中文标注出主要参数的名称及作用；2.1、实现思路：通过matlab的函数“fopen读取O文件，得到O文件的指针，通过“anheader函数将文件中的接收机大致位置 appro*_*YZ1，天线的偏移值 ant_delta1，观测值类型“Obs_types1等读入成为matlab的矩阵，然后通过循环，利用“grabdata函数将所需要的历元的观测文件依次输出来，最后通过“fprintf函数，将所需要的数据依次打印出来

15、。2.2、主要函数：“anheader函数：function Obs_types, ant_delta,ifound_types,appro*_*YZ = anheader(file)fid = fopen(file,rt);eof = 0;ifound_types = 0;Obs_types = ;ant_delta = ;appro*_*YZ = ;while 1 % Gobbling the header line = fgetl(fid); answer = findstr(line,END OF HEADER);if isempty(answer), break; end;if (l

16、ine = -1), eof = 1; break; end; answer = findstr(line,ANTENNA: DELTA H/E/N);if isempty(answer)for k = 1:3 delta, line = strtok(line); del = str2num(delta); ant_delta = ant_delta del;end;end answer = findstr(line,APPRO* POSITION *YZ);if isempty(answer)for k = 1:3 app_*YZ, line = strtok(line); del = s

17、tr2num(app_*YZ); appro*_*YZ = appro*_*YZ del;end;end answer = findstr(line,# / TYPES OF OBSERV);if isempty(answer) NObs, line = strtok(line); NoObs = str2num(NObs);for k = 1:NoObs ot, line = strtok(line); Obs_types = Obs_types ot;end; ifound_types = 1;end;end;%fclose(fid);“grabdata函数：function Obs =

18、grabdata(fid, NoSv, NoObs)%GRABDATA Positioned in a RINE* file at a selected epoch% reads observations of NoSv satellitesglobal linObs = zeros(NoSv, NoObs);if NoObs = 5 % This will typical be Turbo SII datafor u = 1:NoSv lin = fgetl(fid);for k = 1:NoObs Obs(u,k) = str2num(lin(2+16*(k-1):16*k-2); end

19、endelse% This will typical be Z12 data Obs = Obs(:,1 2 3 4 5); % We cancel the last two columns 6 and 7 NoObs = 5;for u = 1:NoSv lin = fgetl(fid); lin_doppler = fgetl(fid);for k = 1:NoObs %-1if isempty(str2num(lin(1+16*(k-1):16*k-2) = 1, Obs(u,k) = nan; else% Obs(u,k) = str2num(lin(1+16*(k-1):16*k-2

20、); end% Obs(u,NoObs) = str2num(lin(65:78);endendend2.3实验结果四、实验感想这局部实验是我在之前做的，之前自己有看过“gps_easy有关的代码，看过相关的“N文件“O文件读写函数，并且学会了如何调用这些函数，对里面的输出量有了一点的了解，所以我自己的主要工作就是运用了“fprintf函数，将读取到matlab中的矩阵写入T*T文档中，这局部工作量不是很大，但较有意义。实验三卫星轨道计算一、实验目的1、进一步熟悉N文件的读入2、掌握开普勒参数计算卫星轨道的过程3、编程实现采用播送星历计算卫星轨道4、掌握MATLAB函数调用步骤二、实验内容本实

21、验内容包括：1、调试时间转换函数，熟悉内容，备主函数调用2、调试播送星历导航文件的读入程序，备主函数调用3、根据卫星位置计算公式编写主函数，同时调用时间转换、星历读取等的子函数来共同完成卫星位置的计算，最后输出计算结果4、理清程序各模块的功能构造三、实验过程1、实验思路：在教师提供的“SPP文件中，直接利用卫星位置计算函数，进展卫星位置的计算，将利用“Gps.cpp文件中的 GetGpsPosition函数，利用其中的迭代求解卫星位置局部，用“cout直接将卫星迭代后的位置直接输出，因为星历文件中有较多的星历，所以利用循环语句，将求解出来的卫星位置依次输出出来。2、主要函数bool CGps:

22、GetGpsPosition()GPSTIME ts;GPSTIME tr;GPSTIME ts0;GPSTIME oGTime;GPSTIME nGTOC;vectorSendSignPosition;GpsPos GpsPTemp;GpsSendPosition SdSignPoTemp;int nTheFitPoint=0;Position pTemp;GpsPosition.clear();if (oData.size()=0)strErr = (PRN=%d没有对应星历);returnfalse;if (nData.size()=0)returnfalse;coutfi*ed;for (int i=0;ioData.size();i+)double *V*=newdouble4;/for (int j=0;j1e-007);/earthrot(tr.lSecond-ts.lSecond,pTemp.*,pTemp.YY,pTemp.ZZ);TimeToGpsTime(nDatanTheFitPoint.TOC,nGTOC);/SdSignPoTemp.dt=nDatanTheFitPoint.d