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文檔簡介
1、GPST播星歷計算衛(wèi)星位置和速度及“GPS偽距定位”計算試驗1.試驗內(nèi)容及上交成果1.1試驗內(nèi)容應(yīng)用C語言按預(yù)定格式(函數(shù)、輸入輸出變量之名稱、類型)編寫“GPST播星歷計算衛(wèi)星位置和速度”函數(shù)SatPosVel()、“GPS偽距定位”函數(shù)Positioning()。將此兩個函數(shù)組成文件F2.cpp,并包含于文件GPS_Positioning.cpp中。編譯、連接并運行文件GPS_Positioning.cpp,逐一時刻讀取廣播星歷 (Ephemeris.dat) 、 觀測時間及偽距、 衛(wèi)星號(Observation.dat)信息, 計算WGS8卷標(biāo)系中觀測時刻相應(yīng)的衛(wèi)星位置、 速度以及載體位
2、置, 結(jié)果彳存于文件Position.dat中。1.2上交成果磁盤文件F2.cpp、Position.dat,并存于“學(xué)號作者中文姓名”目錄中。2 .函數(shù)說明2.1星歷文件讀取函數(shù)voidEFileReading(Efile)功能:讀取星歷文件,給星歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體Ephemeris賦值。輸入變量:EFile字符串,文件名。2.2觀測數(shù)據(jù)讀取函數(shù)intObsReading(fp_Obs,Time,Rho,Mark)功能:從文件Observation.dat中讀取某一時刻的偽距、衛(wèi)星號。讀取成功函數(shù)值返回“1”,失敗返回“一1”(讀錯,或至文件尾)。輸入變量:fp_Obs文件指針;輸出變量:Time
3、double,時間(秒);Rhodouble12,偽距(米);Markint12,衛(wèi)星號,“1”表示此通道無衛(wèi)星、無偽距。2.3最小二乘估計函數(shù)intLeastSquareEstimation(Y,A,P,m,n,X)功能:最小二乘方法求解觀測方程Y=AX+e,其中觀測值方差陣的逆陣為P(也稱為權(quán)陣),得未知參數(shù)X。成功返回“1”,失敗返回“1”(虧秩)。輸入變量:Ydoublem,觀測方程自由項(米);Adoublemxn,系數(shù)陣(無量綱),按第1行第1、2n元素,第2行順序存放;Pdoublem,權(quán)矩陣對角線元素,0或1(無量綱);mint,觀測值個數(shù);nint,未知參數(shù)個數(shù);輸出變量:X
4、doublen,未知參數(shù)(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調(diào)用LeastSquareEstimation(Y,A,P,m,n,X),求得X=1,2,3。2.4計算衛(wèi)星位置、速度函數(shù)intSatPos_Vel(Num,Time,SatPos,SatVel)功能:計算WGS8隹標(biāo)系中衛(wèi)星位置、速度。成功返回“1”,失敗返回“一歷)。輸入變量:Numint,衛(wèi)星號;Timedouble,時間(秒)。(隱含引用全局變量Ephemeris32,星歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體)輸出變量:SatPosdou
5、ble3,位置(米,WGS84;SatVeldouble3,速度(米/秒,WGS8今2.5偽距測量定位intPositioning(Time,Rho,Mark,Pos,dt)功能:由單一時刻偽距計算載體位置,并保存接收機鐘面時、衛(wèi)星位置、速度及載體位置于定位結(jié)果文件Position.dat中。成功返回“1”,失敗返回“值數(shù)量不夠,虧秩)。輸入變量:Timedouble,偽距觀測時刻接收機鐘面時(秒);Rhodouble12,偽距(米);Markint12,衛(wèi)星號,“一1”表示此通道無信號;輸出變量:Posdouble3,載體位置(米,WGS84;dtdouble,鐘差(秒)。3 .全局變量說明
6、LightVelocity字符常量,光速(米/秒),299792458;PI字符常量,圓周率,3.141592653589793;MU字符常量,地球引力常數(shù)(米3秒一2),3.986005e14;OMEGAE字符常量,地球自轉(zhuǎn)角速度(弧度秒T),7.292115e-5;fp_Obs文件指針,觀測數(shù)據(jù)文件;fp_Pos文件指針,位置結(jié)果文件。StructureEph_StrMark整型,標(biāo)識,“1”有,“1”無1(無星1”(觀測af2衛(wèi)星鐘差改正系數(shù)(秒/秒2)af1(秒/秒)af0(秒)aode數(shù)據(jù)齡期deltan平均角速度改正(半周/秒)m0參考時刻平近點角(半周)e偏心率;1/2八”1/2
7、、rootaa(術(shù))toe星歷參考時刻(秒)cic(弧度)crc(米)cis(弧度)crs(米)cuc(弧度)cus(弧度)omega0準(zhǔn)升交點赤經(jīng)(半周)omega近地點角距(半周)i0軌道傾角(半周)omegadot升交點赤經(jīng)變化率(半周/秒)idot軌道傾角變化率(半周/秒)Ephemeris32星歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。注:數(shù)據(jù)類型除注明整型外,其余為雙精度型。.文件說明觀測數(shù)據(jù)文件Observation.datTime,n偽距觀測時間,衛(wèi)星顆數(shù)Rho_1,n_1偽距(米),衛(wèi)星號Rho_n,n_n偽距(米),衛(wèi)星號Time,n偽距觀測時間,衛(wèi)星顆數(shù)衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)文件Ephemeris.datsv
8、prn整數(shù),衛(wèi)星號wn整數(shù),星期數(shù)idot軌道傾角變化率(半周/秒)(詳細(xì)說明請參見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體StructureEph_StrEphemeris32)svprn整數(shù),衛(wèi)星號wntoc整型,星期數(shù)衛(wèi)星鐘差改正參考時刻(秒)位置計算結(jié)果文件Position.datTimen_1,x_1,y_1,z_1,xdot_1,ydot_1,zdot_1偽距觀測時刻(秒)衛(wèi)星號,衛(wèi)星坐標(biāo)(米,WGS84,速度(米/秒)n_n,x_n,y_n,z_n,xdot_n,ydot_n,zdot_nx,y,z衛(wèi)星號,衛(wèi)星坐標(biāo)(米,WGS84,速度(米/秒)載體坐標(biāo)(米,WGS84偽距觀測時刻(秒)GPS_Positio
9、ning.cpp作為主函數(shù),調(diào)用Parameter.h、Function.h、F1.cpp、F2.cpp。逐一時刻讀取廣播星歷、偽距等信息,計算衛(wèi)星位置、速度及載體位置。Parameter.h字符常量定義、全局變量說明。Function.h函數(shù)說明。F1.cpp包含輔助函數(shù)如下;廣播星歷讀取函數(shù)EFileReading();觀測數(shù)據(jù)(時間、衛(wèi)星個數(shù)、偽距、衛(wèi)星號)讀取函數(shù)ObsReading();最小二乘法求解函數(shù)LeastSquareEstimation();矩陣相乘計算函數(shù)MatrixMultiply();高斯選主元消去法矩陣求逆函數(shù)MatrixInverse();三維向量長度計算函數(shù)Ve
10、ctorLength()。F2.cpp包含函數(shù)如下:衛(wèi)星位置、速度計算函數(shù)SatPos_Vel();偽距定位函數(shù)Positioning。.首歷元觀測時刻參考答案(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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