GPS广播星历计算卫星位置和速度.doc

PAGE 1 PAGE 1 “GPS广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“GPS广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、速度以及载体位置，结果保存于文件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 void EFileReading(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 ObsReading(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“－1” 输入变量： fp_Obs 文件指针； 输出变量： Time double，时间（秒）； Rho double[12]，伪距（米）； Mark int[12]，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+ε，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” 输入变量： Y double[m]，观测方程自由项（米）； A double[m×n]，系数阵（无量纲），按第1行第1、2……n元素， 第2行……顺序存放； P double[m]，权矩阵对角线元素，0或1（无量纲）； m int，观测值个数； n int，未知参数个数； 输出变量： X double[n]，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WGS84坐标系中卫星位置、速度。成功返回“1”，失败返回“－1” 历）。 输入变量： Num int，卫星号； Time double，时间（秒）。 （隐含引用全局变量Ephemeris[32]，星历数据结构体） 输出变量： SatPos double[3]，位置（米，WGS84）； SatVel double[3]，速度（米/秒，WGS84）。 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” 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）； Rho double[12]，伪距（米）； Mark int[12]，卫星号，“－1”表示此通道无信号； 输出变量： Pos double[3]，载体位置（米，WGS84）； dt 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; MU 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。 Structure Eph_Str { Mark 整型，标识，“1”有，“－1” wn 整型，星期数 toc 卫星钟差改