空間大地測量與GPS導航定位時間系統(tǒng)相互轉換,格里高利時通用時儒略日,GPS時,年積日相互轉換的源代碼程序

1、進行空間大地測量所需時間系統(tǒng)的相互轉換1. 時間標示法從古至今，世界各國曾出現(xiàn)過多種歷法，如羅馬歷、儒略日、格里高利以及 我國的農(nóng)歷等，目前世界上廣泛采用的歷法是格里高利歷。1.1. 格里高利時（通用時）格里高利歷也稱公歷，現(xiàn)被世界各國廣泛采用。格里高利歷是一個由146097 天所組成的400年周期為基礎，1年的平均長度為365.2425天。根據(jù)格里高利歷 1年被劃分為12個月。其標示時間時采用年、月、日、時、分、秒的方法。這 種計時反映季節(jié)變化，與日常生活密切相關，但非連續(xù)，不利于數(shù)學表達和科學 計算1.2. 儒略日儒略日是一種不涉及年、月等概念的長期連續(xù)的記日法，在天文學、空間大 地測量和

2、衛(wèi)星導航定位中經(jīng)常使用。這種方法是有Scaliger與1583年提出的，為紀念他的父親儒略而命名為儒略日。儒略日的起點訂在公元前4713年（天文學上記為-4712年）1月1日格林威治時間平午（世界時12:00），即JD0 指定為 4713 B.C. 1 月 1 日 12:00 UT 到 4713 B.C. 1 月 2 日 12:00 UT 的 24小時。每一天賦予了一個唯一的數(shù)字。由于儒略日數(shù)字位數(shù)太多，國際 天文學聯(lián)合會于1973年采用簡化儒略日（MJD ），其定義為 MJD = JD -2400000.5。MJD相應的起點是 1858年11月17日世界時 0時。 例如1979 年10月1日

3、零時儒略日數(shù)為 2,444,147.5。1.3. GPS 時GPS系統(tǒng)內部所采用的時間系統(tǒng)是GPS時間，GPS時以1980年1月6日子夜為起點，用周數(shù)（一個星期七天）和周內的秒數(shù)來表示1.4. 年積日所謂年積日就是指的是從每年的 1月1日起開始累計的天數(shù)， 計數(shù)從1 開始（即每年1月1日的年積日為1），如2004年5月1日的年積日為122。 用他可以方便的求出一年內兩個時刻T1和T2問的時間間隔。2. 各個時間系統(tǒng)的相互轉換各個時間系統(tǒng)都有嚴格的轉換公式，其轉換的主要思想是把通用時、GPS時間、和年積日分別轉換為儒略日，然后以儒略日為媒介，實現(xiàn)任意 兩個時間系統(tǒng)的相互轉換，如下圖所示：轉換思想

4、2.1通用時與儒略日間的相互轉換2.1.1 由通用時轉換到儒略日（CommonTimeToJulianDay（ pct, pjd）JD =INT365.25y 1 INT |30.6001 m 1D UT.,24 1720981.5其中如果 MK 2,則 y=Y-1, m=M+12如果 M>2 貝U y=Y, m=MJD為儒略日,Y為年，M為月，D為日，UT為世界時。2.1.2 由儒略日轉換到通用時（JulianDayToCommonTime（ pjd, pct）a =INT I.JD 0.51b =a 1537c =IN"b -122.1 365.25d =INT 065.2

5、5.cle =INT 伽-d 30.6001D =b -d - INT 00.6001el FRAC I.JD 0.5】 日M =e1 12 INT le/14】（月）Y =c -4715 -IN"7 M 10（年）N =mod “NT JD+0.5】,7（星期幾。N=0,星期一；N =1,星期二；.）2.2通用時與GPS時間問的相互轉換2.2.1 由通用時轉換到 GPS 時間(CommonTimeToGPSTime( pct, pgt主要分兩步進行：第一步：計算GPS周GPSWEEK=INT JD-2444244.5 7第二步：計算一周內的秒數(shù)2.2.2 由 GPS 時間轉換到通用

6、時(GPSTimeToCommonTime( pgt, pct第一步：由GPS時間轉換到儒略日第二步：由儒略日轉換到通用時2.3儒略日與年積日之間的相互轉換2.3.1 由儒略日轉換到年積日(JulianDayToDOY (pjd, pdoy)主要分三步進行：第一步：計算出通用時第二步：計算出當年1月1日的儒略日第三步：兩個儒略日求差加1,得出年積日2.3.2 年積日轉換到儒略日(DOYToJulianDay ( pdoy, pjd)主要分一下兩步進行：第一步：計算出當年1月1日的儒略日JD1第二步：年積日加JD1減1得儒略日2.4GPS時與年積日間的相互轉換參照儒略日與年積日之間轉換方法進行就

7、可以得到結果。GPS 時轉換到年積日(GPSTimeToDOY ( pgt, pdoy)年積日轉換到 GPS 時(DOYToGPSTime (pdoy, pgt)3. 算例及結果通過在VC+6.0環(huán)境下編寫了各個坐標系統(tǒng)的相互轉換，并得到了轉換的 結果，在試驗中使用的已知數(shù)據(jù)是即使數(shù)據(jù)，取的時間是當時時間2011年1月7日19時38分45.26秒，用這個已知數(shù)據(jù)代入函數(shù)中，分別求得各個時間系統(tǒng) 的GPS時、儒略時、年積日時，并通過各個時間系統(tǒng)的各自相互轉換，最后輸 出的結果如下圖所示TDocuments and SetiingBAdmini stratoFS ti meDebugW me.ex

8、e1轉換之前的通用時（當?shù)貢r間）：2BM 1 6 19：38 =45.26 建用時儒略日的轉換= 2455568 27525 0.26 儒略日-通用時的轉換：2011 1 6 19:38:45-26 儒略日->GPS時的轉換：161? 416325 0.26 卯$時-儒略日的轉換= 24SSS68 27525 0*26 畫用時_>GPS時的轉換: 1617 416325 0.26 =P£ 時-, 通用時的轉換= 2011 1 6 19:38:45.26 11用時一>年積日 宓日1© 6 7072S 0.2&年積日通用時：2010 1 6 19:38

9、:45.26 泗時-，年積日德010 6 70725 0.26 年積日->GPS 時 T56S 329925 0.26 儒略日年積日湖 1© 6 70725 0.2& 年積日_>儒略日二24弱2國3 27525 0.26 經(jīng)過各種轉換后還原得到的通用時= 2010 16 19:38:45.26 Pfbww any 卜號¥ ctmtinue通過上圖我們可以看出，得到的結果還是非常滿意的，程序基本完成了各 個時間系統(tǒng)的相互轉換，從各個時間相互轉換后得到的時間結果，并還原成轉換 前的數(shù)據(jù)，得到的結果都是完全符合，由此可見我們的計算結果是正確的，4. 心得體會這

10、次編程試驗，雖說這次試驗比較簡單，但還是花了較長的時間，修修改改 的，以前看到過類似程序，覺得自己應該沒啥問題，應該很簡單，自己能輕易拿 下，可真做起來并不是這么一回事，總是出現(xiàn)一些小bug,不知道問題出在那里， 明明感覺公式輸入對的，語法也沒啥問題，偏偏結果不對，與期望的值差別很大， 最后經(jīng)過調試總算解決了這些問題，比如有次明明記得公式輸入是正確的，最后 發(fā)現(xiàn)還是不小心輸錯了，結果導致錯誤。經(jīng)過這次編程，這次試驗，使自己的編 程水平有了較大的提高，以前很多的時候都是只看程序，感覺很簡單，并不自己動手，其實其中很多問題，只有自己親自經(jīng)歷才知道一些簡單的東西也會出問題, 卡住思維，最后經(jīng)過努力解

11、決了問題，心里還是蠻開心的，有一定的成就感。經(jīng) 過這次試驗，學到了很多東西，有比較深的感觸，對VC+不像以前那么排斥了, 不像以前總感覺有點兒懼怕它，現(xiàn)在總算不抵觸他了，希望在以后的學習中能夠 喜歡上它。5. 附錄（程序中的源代碼）#include<iostream>using namespace std;typedef struct tagCOMMONTIMEint year;int month;int day;int hour;int minute;double second;COMMONTIME;/ 通用時typedef COMMONTIME *PCOMMONTIME;typ

12、edef struct tagTODlong sn; 秒數(shù)的整數(shù)部分double tos;/秒數(shù)的小數(shù)部分TOD;typedef TOD *PTOD;typedef structlong day; 整數(shù)天數(shù)TOD tod; 一天內的秒數(shù)JULIANDAY;/ 儒略日typedef JULIANDAY *PJULIANDAY;typedef struct tagMJULIANDAYlong day;TOD tod;MJULIANDAY;/ 新儒略日typedef MJULIANDAY *PMJIANDAY;typedef struct tagTOWlong sn;/砂整數(shù)部分double tos

13、;/秒小數(shù)部分TOW;typedef TOW *PTOW;typedef struct tagGPSTIMEint wn; 周數(shù)TOW tow;/ 一周內的秒數(shù)GPSTIME;/GPS 時typedef GPSTIME *PGPSTIME;typedef struct tagDOYunsigned short year;unsigned short day;TOD tod;DOY;/年積日typedef DOY *PDOY;double FRAC(double morigin)return morigin-long(morigin);/ 取小數(shù)部分void CommonTimeToJulian

14、Day(PCOMMONTIME pct,PJULIANDAY pjd) / 通 用時到儒略日的轉換if(pct->year<1900)(if(pct->year<80)pct->year+=2000;else pct->year+=1900;double ut=pct->hour + pct->minute/60.0 + pct->second/3600.0;if(pct->month<=2)(pct->year-=1;pct->month+=12;pjd->day=int(365.25*pct->yea

15、r)+int(30.6001*(pct->month+1)+pct->day+in t(ut/24+1720981.5);pjd->tod.sn=(pct->hour+12)%24)*3600+pct->minute*60+(int)pct->second;/ 秒的整數(shù)部分pjd->tod.tos=pct->second-(int)pct->second;/秒 的小數(shù)部分void JulianDayToCommonTime(PJULIANDAY pjd,PCOMMONTIME pct)儒 略日到通用時的轉換(double x=pjd->

16、;day+(pjd->tod.sn+pjd->tod.tos)/(60.0*60.0*24);int a=int(x+0.5);int b=a+1537;int c=int(b-122.1)/365.25);int d=int(365.25*c);int e=int(b-d)/30.6001);pct->day=b-d-int(30.6001*e);pct->month=e-1-12*int(e/14);pct->year=c-4715-int(7+pct->month)/10);pct->hour=(pjd->tod.sn/3600+12)%2

17、4;pct->minute=(pjd->tod.sn%3600)/60;pct->second=pjd->tod.sn%60+pjd->tod.tos;int N=a%7;void JulianDayToGPSTime(PJULIANDAY pjd,PGPSTIME pgt)/ 儒略日至U GPS 時的轉換double x=pjd->day+(pjd->tod.sn+pjd->tod.tos)/(60.0*60.0*24);pgt->wn=int(x-2444244.5)/7);pgt->tow.sn=int(pjd->day-

18、2444244)%7+(pjd->tod.sn/(60.0*60.0*24)-0.5)*86400);pgt->tow.tos=pjd->tod.tos;void GPSTimeToJulianDay(PGPSTIME pgt,PJULIANDAY pjd)/GPS 時到儒略 日的轉換pjd->day=int(pgt->wn*7+double(pgt->tow.sn)/86400.0+2444244.5);pjd->tod.sn=(pgt->tow.sn+43200)%86400;pjd->tod.tos=pgt->tow.tos;v

19、oid CommonTimeToGPSTime(PCOMMONTIME pct,PGPSTIME pgt)/通用 時到GPS時的轉換PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;CommonTimeToJulianDay(pct,pjd);JulianDayToGPSTime(pjd,pgt);void GPSTimeToCommonTime(PGPSTIME pgt,PCOMMONTIME pct)/GPS 時到通用時的轉換PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;GPSTimeToJulianDay(pgt,pjd);JulianDayToCommonTime(

20、pjd,pct);void CommonTimeToDOY (PCOMMONTIME pct, PDOY pdoy)(PCOMMONTIME pcto=new COMMONTIME;pcto->year=pct->year;pcto->month=1;pcto->day=1;pcto->hour=0;pcto->minute=0;pcto->second=0;PJULIANDAY pjdo=new JULIANDAY;double JD,JDO;CommonTimeToJulianDay(pcto,pjdo);JDO=pjdo->day+(pjd

21、o->tod.sn+pjdo->tod.tos)/86400;PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;CommonTimeToJulianDay(pct,pjd);JD=pjd->day+(pjd->tod.sn+pjd->tod.tos)/86400;pdoy->day=short(JD-JDO+1);pdoy->year=pct->year;pdoy->tod.sn=long(pct->hour*3600+pct->minute*60+pct->second);pdoy->tod.tos=pct

22、->second-int(pct->second); /*pct->hour*3600+pct->minute*60+pct->second-pdoy->tod.sn;*/void DOYToCommonTime (PDOY pdoy, PCOMMONTIME pct)PCOMMONTIME pcto=new COMMONTIME;pcto->year=pdoy->year;pcto->month=1;pcto->day=1;pcto->hour=0;pcto->minute=0;pcto->second=0;PJU

23、LIANDAY pjdo=new JULIANDAY;double JD,JDO;CommonTimeToJulianDay(pcto,pjdo);JDO=pjdo->day+(pjdo->tod.sn+pjdo->tod.tos)/86400;JD=JDO+pdoy->day+(pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos)/86400-1;long a,b,c,d,e;a=(long)(JD+0.5);b=a+1537;c=(long)(b-122.1)/365.25);d=(long)(365.25*c);e=(long)(b-d)/30.60

24、01);pct->day=short(b-d-(long)(30.6001*e)+FRAC(JD+0.5);pct->month=short(e-1-12*(long)(e/14);pct->year=short(c-4715-(long)(7+pct->month)/10);pct->hour=short(pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos)/3600);pct->minute=short(pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos-pct->hour*3600)/60);pct->secon

25、d=pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos-pct->hour*3600-pct->minute*60;void GPSTimeToDOY (PGPSTIME pgt, PDOY pdoy)PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;GPSTimeToJulianDay (pgt, pjd);PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME;JulianDayToCommonTime (pjd,pct);CommonTimeToDOY (pct,pdoy);void DOYToGPSTime (PDOY pdoy, PGPSTIM

26、E pgt)PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME;DOYToCommonTime (pdoy,pct);CommonTimeToGPSTime (pct, pgt);void JulianDayToDOY (PJULIANDAY pjd, PDOY pdoy)PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME;JulianDayToCommonTime (pjd, pct);CommonTimeToDOY (pct,pdoy);void DOYToJulianDay (PDOY pdoy, PJULIANDAY pjd)PCOMMONTIME pct=new

27、COMMONTIME;DOYToCommonTime (pdoy,pct);CommonTimeToJulianDay(pct,pjd);void main()PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME;PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;PDOY pdoy=new DOY;PGPSTIME pgt= new GPSTIME;pct->year=2011;pct->month=1;pct->day=6;pct->hour=19;pct->minute=38;pct->second=45.26;coutvv”轉換之前的通

28、用時(當?shù)貢r間):cout«pct->year«" "«pct->month«" "«pct->day«""«pct->hour«":"«pct->minute«":"«pct->second«endl;cout«endl;CommonTimeToJulianDay( pct, pjd);通用時->儒略日的轉換 cout

29、71;"通用時->儒略日的轉換:"cout«pjd->day«" "«pjd->tod.sn«" "«pjd->tod.tos«endl;cout«endl;JulianDayToCommonTime( pjd, pct);/儒略日->通用時的轉換 coutvv”儒略日->通用時的轉換:"cout«pct->year«" "«pct->month«&

30、quot; "«pct->day«""«pct->hour«":"«pct->minute«":"«pct->second«endl;cout«endl;JulianDayToGPSTime( pjd, pgt);/(需略日->GPS 時的轉換 coutvv”儒略日->GPS時的轉換:"cout«pgt->wn«" "«pgt->

31、tow.sn«" "«pgt->tow.tos«endl;cout«endl;GPSTimeToJulianDay( pgt, pjd);/GPS時->儒略日的轉換 cout«"GPS時->儒略日的轉換:"cout«pjd->day«" "«pjd->tod.sn«" "«pjd->tod.tos«endl; cout«endl;CommonTimeToGPST

32、ime( pct, pgt);/fi用時->GPS 時的轉換 cout«"通用時->GPS時的轉換:"cout«pgt->wn«" "«pgt->tow.sn«" "«pgt->tow.tos«endl;cout«endl;GPSTimeToCommonTime( pgt, pct);/GPS時->通用時的轉換 cout«"GPS時->通用時的轉換:"cout«pct->

33、;year«" "«pct->month«" "«pct->day«""«pct->hour«":"«pct->minute«":"«pct->second«endl;cout«endl;CommonTimeToDOY ( pct, pdoy);通用時->年積日 cout«"通用時->年積日:"cout&#

34、171;pdoy->year«" "«pdoy->day«" "«pdoy->tod.sn«""«pdoy->tod.tos«endl;cout«endl;DOYToCommonTime (pdoy, pct);/年積日->通用時 cout«"年積日->通用時:"cout«pct->year«" "«pct->month«" "«pct->day«""«pct->hour«":"«pct->minute«":"«pct->second«endl;cou