卫星导航定位算法与程序设计实验报告.docx
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卫星导航定位算法与程序设计实验报告
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:
卫星导航基本程序设计
班级:
学号:
姓名:
实验时间:
2016 年 6 月 28 日~2016 年 6 月 30
中国矿业大学
实验一 时空基准转换.............................................................................................................................2
一、实验目的 ........................................................................................................................................2
二、实验内容 ........................................................................................................................................2
三、实验过程 ........................................................................................................................................2
四、实验感想 ........................................................................................................................................6
实验二 RINEX 文件读写.......................................................................................................................7
一、实验目的 ........................................................................................................................................7
二、实验内容 ........................................................................................................................................7
三、实验过程 ........................................................................................................................................7
实验三 卫星轨道计算 ..........................................................................................................................12
一、实验目的......................................................................................................................................12
二、实验内容......................................................................................................................................12
三、实验过程......................................................................................................................................12
四、实验感想......................................................................................................................................15
-1-
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 x = 3548910.811290287, y = 179854.6172135982 对应的经纬度坐
标?
内容四:
WGS84 椭球下,表面 x=-2408000; 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、二部分内容:
1.1 解决思路:
先建立” TimeStruct.h”的头文件,将格里高利历、GPS 时间
结构、儒略日时间结构共结构体的方式放在里面;在建立“TimeTr”的头文件,
建立类“CTimeTr”,创建变量“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:
:
TIME2JUL()//TIME Time,JULIANDAY &JulDay
{
double m,y;
double D;
2
//h =Time.byHour+Time.byMinute/60.0+Time.dSecond/3600.00;
if(Time.byMonth<=2)
{
y=Time.wYear-1;
m=Time.byMonth+12;
}
else
{
y=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);
JulDay.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<=2)
{
y=Time.wYear-1;
m=Time.byMonth+12;
}
else
{
y=Time.wYear;
m=Time.byMonth;
}
JD=int(365.25*y)+int(30.6001*(m+1))+Time.byDay+Time.byHour/24.0+1720981.5;
WN = floor((JD-2444244.5)/7.0);
GpsTime.lWeek=WN;
Wsecend=(JD-2444244.5-7*WN)*604800;
GpsTime.lSecond=Wsecend;
}
1.3 实验结果:
3
2 针对第三部分内容:
2.1 解决思路:
运用实验指导书中提供的 matlab 高斯反算的代码,进行解算;将高斯反算
的公式直接输成 matlab 代码,绕后在函数“function[B,L]=
gauss_fansuan(x,y,L0)”中,将坐标 x=3548910.811290287,y=
179854.6172135982,L0 = 117,带入函数的坐边,即可得到所需要的经纬度。
2.2 主要函数的代码:
function [B,L]=gauss_fansuan(x,y,L0)
a=6378137;
f=1/298.257223563;
b=a-a*f;
c=a^2/b;
e=sqrt(a^2-b^2)/a;
e1=sqrt(a^2-b^2)/b;
Beta0=1-(3/4)*e1^2+(45/64)*e1^4-
(175/256)*e1^6+(11025/16384)*e1^8;
Beta2=Beta0-1;
Beta4=(15/32)*e1^4-(175/384)*e1^6+(3675/8192)*e1^8;
Beta6=-(35/96)*e1^6+(735/2048)*e1^8;
Beta8=(315/1024)*e1^8;
B0=x/(c*Beta0);
aa0=(a*cos(B0))/sqrt(1-e^2*sin(B0)^2);
4
l0=y/aa0;
N=a*sqrt(1-e^2*sin(B0)^2);
t=tan(B0);
in=e1*cos(B0);
a1=N*cos(B0);
a2=(1/2)*N*sin(B0)*cos(B0);
a3=(1/6)*N*cos(B0)^3*(1-t^2+in^2);
a4=(1/24)*N*sin(B0)*cos(B0)^3*(5-t^2+9*in^2+4*in^4);
a5=(1/120)*N*cos(B0)^5*(5-18*t^2+t^4+14*in^2-58*in^2*t^2);
a6=(1/720)*N*sin(B0)*cos(B0)^5*(61-58*t^2+t^4);
F_xB=(c*Beta2+(c*Beta4+(c*Beta6+c*Beta8*cos(B0)^2)*cos(B0)^2)*
cos(B0)^2)*sin(B0)*cos(B0);
F_xBl=a2*l0^2+a4*l0^4+a6*l0^6;
F_yBl=a3*l0^3+a5*l0^5;
B1=(x-F_xB-F_xBl)/(c*Beta0);
aa1=(a*cos(B1))/sqrt(1-e^2*(sin(B1))^2);
l1=(y-F_yBl)/aa1;
while abs(B1-B0)>=0.0001 && abs(l1-l0)>=0.0001
B0=B1;
aa0=aa1;
l0=l1;
F_xB=(c*Beta2+(c*Beta4+(c*Beta6+c*
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