空間大地測(cè)量與GPS導(dǎo)航定位時(shí)間系統(tǒng)相互轉(zhuǎn)換,格里高利時(shí)通用時(shí)儒略日,GPS時(shí),年積日相互轉(zhuǎn)換

1、進(jìn)行空間大地測(cè)量所需時(shí)間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換 1.時(shí)間標(biāo)示法從古至今，世界各國(guó)曾出現(xiàn)過(guò)多種歷法，如羅馬歷、儒略日、格里高利以及我國(guó)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(shí)（通用時(shí)）格里高利歷也稱公歷，現(xiàn)被世界各國(guó)廣泛采用。格里高利歷是一個(gè)由146097天所組成的400年周期為基礎(chǔ)，1年的平均長(zhǎng)度為365.2425天。根據(jù)格里高利歷1年被劃分為12個(gè)月。其標(biāo)示時(shí)間時(shí)采用年、月、日、時(shí)、分、秒的方法。這種計(jì)時(shí)反映季節(jié)變化，與日常生活密切相關(guān)，但非連續(xù)，不利于數(shù)學(xué)表達(dá)和科學(xué)計(jì)算1.2.儒略日儒略日是一種不涉及年、月等概念的長(zhǎng)期連續(xù)的記日法，在天文學(xué)、空間大地測(cè)量和衛(wèi)星導(dǎo)航定位中經(jīng)

2、常使用。這種方法是由Scaliger于1583年提出的，為紀(jì)念他的父親儒略而命名為儒略日。儒略日的起點(diǎn)訂在公元前4713年（天文學(xué)上記為 -4712 年）1月1日格林威治時(shí)間平午（世界時(shí)12:00），即JD 0 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(shí)。每一天賦予了一個(gè)唯一的數(shù)字。由于儒略日數(shù)字位數(shù)太多，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)于1973年采用簡(jiǎn)化儒略日（MJD），其定義為 MJD = JD - 2400000.5。MJD相應(yīng)的起點(diǎn)是1858年11月17日世界時(shí)0時(shí)。 例如1979年10月1日零時(shí)儒略日數(shù)為2,444,147.5。1.

3、3.GPS時(shí)GPS系統(tǒng)內(nèi)部所采用的時(shí)間系統(tǒng)是GPS時(shí)間，GPS時(shí)以1980年1月6日子夜為起點(diǎn)，用周數(shù)（一個(gè)星期七天）和周內(nèi)的秒數(shù)來(lái)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(jì)的天數(shù)，計(jì)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(nèi)兩個(gè)時(shí)刻T1和T2間的時(shí)間間隔。2.各個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換各個(gè)時(shí)間系統(tǒng)都有嚴(yán)格的轉(zhuǎn)換公式，其轉(zhuǎn)換的主要思想是把通用時(shí)、GPS時(shí)間、和年積日分別轉(zhuǎn)換為儒略日，然后以儒略日為媒介，實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，如下圖所示：轉(zhuǎn)換思想2.1通用時(shí)與儒略日間的相互轉(zhuǎn)換2.1.1由通用時(shí)轉(zhuǎn)換到儒略日

4、（CommonTimeToJulianDay( pct, pjd)）其中如果M2,則y=Y-1，m=M+12如果M>2，則y=Y，m=MJD為儒略日，Y為年，M為月，D為日，UT為世界時(shí)。2.1.2由儒略日轉(zhuǎn)換到通用時(shí)（JulianDayToCommonTime( pjd, pct)）2.2通用時(shí)與GPS時(shí)間間的相互轉(zhuǎn)換2.2.1由通用時(shí)轉(zhuǎn)換到GPS時(shí)間（CommonTimeToGPSTime( pct, pgt)）主要分兩步進(jìn)行：第一步：計(jì)算GPS周第二步：計(jì)算一周內(nèi)的秒數(shù)2.2.2由GPS時(shí)間轉(zhuǎn)換到通用時(shí)（GPSTimeToCommonTime( pgt, pct)）第一步：由GPS

5、時(shí)間轉(zhuǎn)換到儒略日第二步：由儒略日轉(zhuǎn)換到通用時(shí)2.3儒略日與年積日之間的相互轉(zhuǎn)換2.3.1由儒略日轉(zhuǎn)換到年積日(JulianDayToDOY (pjd, pdoy)主要分三步進(jìn)行：第一步：計(jì)算出通用時(shí)第二步：計(jì)算出當(dāng)年1月1日的儒略日第三步：兩個(gè)儒略日求差加1，得出年積日2.3.2年積日轉(zhuǎn)換到儒略日(DOYToJulianDay ( pdoy, pjd)主要分一下兩步進(jìn)行：第一步：計(jì)算出當(dāng)年1月1日的儒略日J(rèn)D1第二步：年積日加JD1減1得儒略日2.4GPS時(shí)與年積日間的相互轉(zhuǎn)換參照儒略日與年積日之間轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行就可以得到結(jié)果。GPS時(shí)轉(zhuǎn)換到年積日（GPSTimeToDOY ( pgt, pdo

6、y)）年積日轉(zhuǎn)換到GPS時(shí)（DOYToGPSTime (pdoy, pgt)）3.算例及結(jié)果通過(guò)在VC+6.0環(huán)境下編寫了各個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，并得到了轉(zhuǎn)換的結(jié)果，在試驗(yàn)中使用的已知數(shù)據(jù)是即使數(shù)據(jù)，取的時(shí)間是當(dāng)時(shí)時(shí)間2011年1月7日19時(shí)38分45.26秒，用這個(gè)已知數(shù)據(jù)代入函數(shù)中，分別求得各個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的GPS時(shí)、儒略時(shí)、年積日時(shí)，并通過(guò)各個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的各自相互轉(zhuǎn)換，最后輸出的結(jié)果如下圖所示通過(guò)上圖我們可以看出，得到的結(jié)果還是非常滿意的，程序基本完成了各個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，從各個(gè)時(shí)間相互轉(zhuǎn)換后得到的時(shí)間結(jié)果，并還原成轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果都是完全符合，由此可見我們的計(jì)算結(jié)果是正確的，4.

7、心得體會(huì)這次編程試驗(yàn)，雖說(shuō)這次試驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，但還是花了較長(zhǎng)的時(shí)間，修修改改的，以前看到過(guò)類似程序，覺(jué)得自己應(yīng)該沒(méi)啥問(wèn)題，應(yīng)該很簡(jiǎn)單，自己能輕易拿下，可真做起來(lái)并不是這么一回事，總是出現(xiàn)一些小bug，不知道問(wèn)題出在那里，明明感覺(jué)公式輸入對(duì)的，語(yǔ)法也沒(méi)啥問(wèn)題，偏偏結(jié)果不對(duì)，與期望的值差別很大，最后經(jīng)過(guò)調(diào)試總算解決了這些問(wèn)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(cuò)了，結(jié)果導(dǎo)致錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)這次編程，這次試驗(yàn)，使自己的編程水平有了較大的提高，以前很多的時(shí)候都是只看程序，感覺(jué)很簡(jiǎn)單，并不自己動(dòng)手，其實(shí)其中很多問(wèn)題，只有自己親自經(jīng)歷才知道一些簡(jiǎn)單的東西也會(huì)出問(wèn)題，卡住思維，最后經(jīng)過(guò)努力解決了

8、問(wèn)題，心里還是蠻開心的，有一定的成就感。經(jīng)過(guò)這次試驗(yàn)，學(xué)到了很多東西，有比較深的感觸，對(duì)VC+不像以前那么排斥了，不像以前總感覺(jué)有點(diǎn)兒懼怕它，現(xiàn)在總算不抵觸他了，希望在以后的學(xué)習(xí)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(shí)typedef COMMONTIME *PCOMMONTIME; typedef

9、 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(nèi)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;/秒整數(shù)部分double tos;/秒

10、小數(shù)部分TOW;typedef TOW *PTOW;typedef struct tagGPSTIMEint wn; /周數(shù)TOW tow;/一周內(nèi)的秒數(shù)GPSTIME;/GPS時(shí)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 CommonTimeToJulianDay(

11、PCOMMONTIME pct,PJULIANDAY pjd) /通用時(shí)到儒略日的轉(zhuǎn)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->year)+int(

12、30.6001*(pct->month+1)+pct->day+int(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(shí)的轉(zhuǎn)換double x=pjd->day+(pjd

13、->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)%24;pct->

14、;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)/儒略日到GPS時(shí)的轉(zhuǎn)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-2444244)%7+(

15、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(shí)到儒略日的轉(zhuǎn)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;void CommonTime

16、ToGPSTime(PCOMMONTIME pct,PGPSTIME pgt)/通用時(shí)到GPS時(shí)的轉(zhuǎn)換PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;CommonTimeToJulianDay(pct,pjd); JulianDayToGPSTime(pjd,pgt);void GPSTimeToCommonTime(PGPSTIME pgt,PCOMMONTIME pct)/GPS時(shí)到通用時(shí)的轉(zhuǎn)換PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;GPSTimeToJulianDay(pgt,pjd);JulianDayToCommonTime(pjd,pct);void C

17、ommonTimeToDOY (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+(pjdo->tod.sn+pjd

18、o->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->second-int

19、(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;PJULIANDAY pjdo=ne

20、w 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)/30.6001);pct->da

21、y=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->second=pdoy->tod

22、.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, PGPSTIME pgt) PCOMMO

23、NTIME 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 COMMONTIME

24、;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; cout<<

25、"轉(zhuǎn)換之前的通用時(shí)（當(dāng)?shù)貢r(shí)間）：" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<pct->hour<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; CommonT

26、imeToJulianDay( pct, pjd);/通用時(shí)->儒略日的轉(zhuǎn)換 cout<<"通用時(shí)->儒略日的轉(zhuǎn)換:" cout<<pjd->day<<" "<<pjd->tod.sn<<" "<<pjd->tod.tos<<endl; cout<<endl; JulianDayToCommonTime( pjd, pct);/儒略日->通用時(shí)的轉(zhuǎn)換 cout<<"儒略日->通

27、用時(shí)的轉(zhuǎn)換:" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<pct->hour<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; JulianDayToGPSTime( pj

28、d, pgt);/儒略日->GPS時(shí)的轉(zhuǎn)換 cout<<"儒略日->GPS時(shí)的轉(zhuǎn)換:" cout<<pgt->wn<<" "<<pgt->tow.sn<<" "<<pgt->tow.tos<<endl; cout<<endl; GPSTimeToJulianDay( pgt, pjd);/GPS時(shí)->儒略日的轉(zhuǎn)換 cout<<"GPS時(shí)->儒略日的轉(zhuǎn)換:" cout&

29、lt;<pjd->day<<" "<<pjd->tod.sn<<" "<<pjd->tod.tos<<endl; cout<<endl; CommonTimeToGPSTime( pct, pgt);/通用時(shí)->GPS時(shí)的轉(zhuǎn)換 cout<<"通用時(shí)->GPS時(shí)的轉(zhuǎn)換:" cout<<pgt->wn<<" "<<pgt->tow.sn<<&

30、quot; "<<pgt->tow.tos<<endl; cout<<endl; GPSTimeToCommonTime( pgt, pct);/GPS時(shí)->通用時(shí)的轉(zhuǎn)換 cout<<"GPS時(shí)->通用時(shí)的轉(zhuǎn)換:" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<pct->h

31、our<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; CommonTimeToDOY ( pct, pdoy);/通用時(shí)->年積日 cout<<"通用時(shí)->年積日:" cout<<pdoy->year<<" "<<pdoy->day<<" "<<pdoy-

32、>tod.sn<<" "<<pdoy->tod.tos<<endl; cout<<endl; DOYToCommonTime (pdoy, pct);/年積日->通用時(shí) cout<<"年積日->通用時(shí):" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<

33、pct->hour<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; GPSTimeToDOY ( pgt, pdoy);/GPS時(shí)->年積日 cout<<"GPS時(shí)->年積日:" cout<<pdoy->year<<" "<<pdoy->day<<" "<<