GPS衛(wèi)星位置計(jì)算

1、GPS衛(wèi)星位置計(jì)算實(shí)驗(yàn)學(xué)校：工業(yè)大學(xué)學(xué) 號(hào)：20104168專(zhuān)業(yè)班級(jí)：測(cè)繪工程10-1班學(xué) 院：土木與水利工程學(xué)院指導(dǎo)教師：庭葉一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算，增強(qiáng)我們對(duì)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用課程的理 解，使我們牢固掌握 GPS測(cè)量的基本原理和過(guò)程，熟悉 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基 本技能和計(jì)算方法。2、提高運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程開(kāi)發(fā)能力，運(yùn)用測(cè)量平差知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī) 知識(shí)，通過(guò)給定的程序算法，編制程序?qū)崿F(xiàn) GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)容及要求1、通過(guò)課堂對(duì)GPS測(cè)量原理的學(xué)習(xí)，在課后自主完成 GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算過(guò)程 并按照課本上的步驟設(shè)計(jì)程序完成 GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算過(guò)程；2

2、、要求每位同學(xué)獨(dú)立完成 GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算過(guò)程，編寫(xiě)程序，調(diào)試程序，并 編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)文檔。要求過(guò)程和算確、程序運(yùn)行正確、設(shè)計(jì)文檔完備；三、課程設(shè)計(jì)工具運(yùn)用自己熟悉的編程開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（C、C# C+、VG VS VB FORTRA等）四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹運(yùn)行后的主界面比以前做的程序要漂亮些，給界面增加了一副圖片，讓界面 看起來(lái)還是比較的漂亮，但由于起始的參數(shù)較多，因此，界面整體看起來(lái)比較 的擁擠，但這個(gè)不影響程序的計(jì)算過(guò)程。整個(gè)程序的功能不是很多，但滿(mǎn)足了基本的要求，能夠進(jìn)行衛(wèi)星的位置計(jì)算， 并且能夠達(dá)到很好的精度，與課本上給出的結(jié)果相差很小，符合實(shí)驗(yàn)的要求。為了避免繁瑣的數(shù)據(jù)的輸入，在本

3、次程序中我增加了一個(gè)的功能按鈕，點(diǎn)擊后，程序自動(dòng)給相關(guān)的起始數(shù)據(jù)賦值并顯示在界面上，如圖所示:這些數(shù)據(jù)是教材GPS測(cè)量原理與應(yīng)用41頁(yè)的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù);用戶(hù)也可以根據(jù)需要更改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如上圖所示，當(dāng)點(diǎn)擊按鈕時(shí)，就可以在對(duì)話(huà)框相應(yīng)的位置計(jì)算出衛(wèi)星的坐標(biāo)，如下圖所示：其中，計(jì)算出的衛(wèi)星的坐標(biāo)為 Xk = 4589210.3510074820, Yk =25371005.6999580190, Zk = -5618292.2998269377，這是衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，如果還知道極移參數(shù)就可以計(jì)算出衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)用戶(hù)也可以選擇清除計(jì)算的結(jié)果，點(diǎn)擊即可完成，如下圖所示:用戶(hù)也可以選擇

4、重新輸入數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊就可以將輸入的參數(shù)清零，如下圖所示。每次的默認(rèn)數(shù)據(jù)均相同，用戶(hù)可以選擇輸入默認(rèn)數(shù)據(jù)后再更改需要更改的 地方，來(lái)完成計(jì)算過(guò)程。當(dāng)用戶(hù)選擇了重新輸入后，即所有的起始數(shù)據(jù)均清零后，此時(shí)不能參與計(jì) 算，若用戶(hù)點(diǎn)擊了按鈕，則系統(tǒng)會(huì)提示用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)有誤！當(dāng)運(yùn)行程序顯示主界面時(shí)，如果用戶(hù)同樣不小心點(diǎn)擊了按鈕，貝噲出現(xiàn)同樣的提示信息，以此來(lái)提示用戶(hù)沒(méi)有輸入起始數(shù)據(jù)，避免產(chǎn)生不必要的錯(cuò)誤。當(dāng)數(shù)據(jù)清零后點(diǎn)擊會(huì)提示用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)有誤!£坐命穿默認(rèn)數(shù)據(jù)-請(qǐng)蓿入以下的各項(xiàng)參數(shù) 地面觀(guān)涮闕刻0時(shí)0aO osia2 0ruul ac上王吐刊迥工怦殃門(mén)田空莎Yli 125371005.699Q5

5、30190IM清除結(jié)黑In00.00ai1&72370ld0.0Q015B6Q2423L8D：.0,00000023189932107-0. 29028204(1421 75nEk-0. 29223&535722092t Vk -x 2322365357221154 皿 |-(X 294LT422第2336 ii. 91:7035175419072&BJr-0. 289971 343651R"2E 石 -0. 3r28975011 !S4DDfl 訛-2. B7S38684336C0501 ri263S7762,130138130ik0. 8£122

6、102!>b!>t 咔-LbyO. 3S792194 vk-6ySS>496. 271311-S7b3 皿-1. gO3392153B169L23jXk 89210.35100320忑 |-&618292+2S9E2693772、實(shí)驗(yàn)心得GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算實(shí)驗(yàn)不是很難，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)程在書(shū)上很詳細(xì)，只要按照 步驟進(jìn)行，計(jì)算過(guò)程就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。我起始是先把程序調(diào)試正確，在調(diào)試的 過(guò)程中，采取了簡(jiǎn)單的直接給參數(shù)賦值的方法，因此，很快就把程序調(diào)試正確 了。在后期的修改工作中，我修改掉了直接賦值的地面觀(guān)測(cè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) GPS 時(shí)間t，而是通過(guò)計(jì)算過(guò)程得出的。這樣要不了多久就把

7、整個(gè)程序調(diào)通了，調(diào) 試過(guò)程沒(méi)有花很多的時(shí)間。在查了一些資料后，我給對(duì)話(huà)框的界面增加了一幅 位圖，并在圖片上打印出字體，調(diào)整界面的編輯框的分布后看上去整個(gè)程序就 變得挺不錯(cuò)的，盡管界面看起來(lái)有點(diǎn)兒擁擠，但并不影響程序的計(jì)算過(guò)程的正 確性。整體來(lái)說(shuō)效果不錯(cuò)，但顯然需要改進(jìn)的地方很多，就像剛才說(shuō)的，界面 整體看起來(lái)比較擁擠，這個(gè)更改起來(lái)比較容易，如下圖所示：時(shí)卩童新輸A丈3a? 3分1 &兀衛(wèi)韭后計(jì)貫諳輸人以下的各煩參數(shù)-地面聊測(cè)時(shí)刻0mat a. Qiil Qdn 0C'ic 0Crc °計(jì)畀|Xk衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系中的坐禰班|Zk這樣看起來(lái)就比較的舒服，不會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞，

8、但中間的計(jì)算過(guò)程均沒(méi)有，調(diào) 試時(shí)我們可以選擇前者，后期修改時(shí)我們就可以去掉中間的計(jì)算過(guò)程。這是做 的比較好的方面。程序可能還曾在很多我沒(méi)有發(fā)覺(jué)的問(wèn)題， 還請(qǐng)老師多多指教。3、實(shí)驗(yàn)源代碼(部分)void CGPSDlg:OnJisuan()UpdateData();if(!(m_a0 | m_a1 | m_a2 | m_Cic | m_Cis | m_Crc | m_Crs | m_Cuc | m_Cus | m_dn | m_e && m_roota | m_I | m_i0 | m_M0 |m_Q | m_Q0 | m_toc | m_toe | m_tph | m_tpm

9、| m_w)MessageBox("輸入數(shù)據(jù)有誤，請(qǐng)重新輸入！”)；SetFocus();else/n0,n,tk,Mk,Ek,Vk,cosVk,sinVk,du,dr,di,uk,rk,ik,xk,yk,Xk,Yk,Zk 均為課本上參數(shù)Ek1為趨近計(jì)算迭代參數(shù)，F(xiàn)k為© k,Qk為Q k, 3double n0,n,tk,Mk,Ek,Ek1,cosVk,sinVk,Vk,Fk,du,dr,di,uk,rk,ik；double xk,yk,Qk,Xk,Yk,Zk,t,t1,dn；char x40,y40,z40；/ charch140,ch240,ch340,ch440,c

10、h540,ch640,ch740,ch840,ch9 40,ch1040,ch1140,ch1240,ch1340,ch1440,ch1540,ch16405/計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度nO和nn0 = sqrt(u)/(m_roota * m_roota *m_roota)；n = nO + m_dn；/ 計(jì)算歸化時(shí)間t1 = m_tph * 36OO + m_tpm * 6O；dn = m_aO+ m_a1* (t1 - m_toc) + m_a2* (t1 - m_toc)*(t1 - m_toc)； t = t1 - dn； tk = t - m_toe；/觀(guān)測(cè)時(shí)刻衛(wèi)星平近點(diǎn)角Mk的計(jì)算

11、Mk = m_MO + n * tk；/計(jì)算偏近點(diǎn)角Ek，趨近計(jì)算Ek1= Mk；doEk = Ek1;Ek1 = Mk + m_e * sin(Ek); while(fabs(Ek1 - Ek) > 1e-12);/ 真近點(diǎn)角 Vk 的計(jì)算 cosVk = (cos(Ek) - m_e)/(1 - m_e * cos(Ek);sinVk = (sqrt(1 - m_e*m_e)*sin(Ek)/(1 - m_e * cos(Ek); Vk = atan(sinVk/cosVk);/ 判斷 Vk 的正負(fù)號(hào) if(sinVk > 0 && cosVk >0)Vk

12、 = fabs(Vk); else if(sinVk > 0 && cosVk <0)Vk = PI + Vk;else if(sinVk < 0 && cosVk >0)Vk = Vk;elseVk = PI + Vk;/升交距角© k的計(jì)算，用Fk表示Fk = Vk + m_w;/ 攝動(dòng)改正項(xiàng)計(jì)算du = m_Cuc * cos(2*Fk) + m_Cus * sin(2*Fk); dr = m_Crc * cos(2*Fk) + m_Crs * sin(2*Fk); di = m_Cic * cos(2*Fk) + m_C

13、is * sin(2*Fk);/經(jīng)過(guò)攝動(dòng)改正后的升交距角的 Uk,衛(wèi)星矢徑的攝動(dòng)量，軌道傾角 uk = Fk + du;rk = m_roota * m_roota * (1 - m_e * cos(Ek) + dr;ik = m_i0 + di + m_I * tk;/ 計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)xk = rk * cos(uk);yk = rk * sin(uk);/ 觀(guān)測(cè)時(shí)刻升交點(diǎn)經(jīng)度的計(jì)算Qk = m_Q0 + (m_Q - we) * tk - we * m_toe;/ 計(jì)算衛(wèi)星在地心固定坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo) Xk = xk * cos(Qk) - yk * cos(ik) * s

14、in(Qk);Yk = xk * sin(Qk) + yk * cos(ik) * cos(Qk);Zk = yk * sin(ik);sprintf(x,"%.10lf",Xk);sprintf(y,"%.10lf",Yk);sprintf(z,"%.10lf",Zk);GetDlgItem(IDC_EDIT20)->SetWindowText(x);GetDlgItem(IDC_EDIT21)->SetWindowText(y);GetDlgItem(IDC_EDIT22)->SetWindowText(z); UpdateData(FALSE);void CGPSDlg:OnDefault()/設(shè)置默認(rèn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為課本p41頁(yè)的廣播星歷數(shù)據(jù)，其中觀(guān)測(cè)時(shí)刻為2時(shí)0 秒m_tph = 2.0; m_tpm = 0.0;m_a0 =-0.9e-06;m_a1 =0.0; m_a2 =0.0;m_toe =0.0e+04;m_roota = 0.6e+04;m_e =0