GPS衛(wèi)星位置計(jì)算

1、GPS衛(wèi)星位置計(jì)算GPS E星彼置計(jì)算實(shí)舲# 假，合陋工業(yè)大學(xué)專業(yè)班班,，惻徐工程M-7班# 晚;土木與水利工程學(xué)浣指導(dǎo)激師二成;1葉一，賣除日的1、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。義提高運(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，賣艙用客及要求I,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、要

2、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)程和算法正確、程序運(yùn)行正確、設(shè)計(jì)文檔完備； 三，錦程做針工具運(yùn)用自己熟悉的編程開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（C、C#、C+、VC、VS、VB、FORTRAN等）。西，實(shí)艙總侏7、實(shí)般荷草價(jià)格運(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

3、本次程序中我增加了一個(gè)默認(rèn)數(shù)據(jù)I的功能 按鈕，點(diǎn)擊默認(rèn)數(shù)據(jù)I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_計(jì)算按鈕時(shí), 就可以在對(duì)話框相應(yīng)的位置計(jì)算出衛(wèi)星的坐標(biāo)，如下圖所示：4 GPS衛(wèi)星坐標(biāo)計(jì)算歡迎使用GPSE星假置默認(rèn)數(shù)據(jù)| 重新輸入|地面觀測(cè)時(shí)刻|2請(qǐng)輸入以下的各項(xiàng)參數(shù)aO |-2.318993210T9e-007 al|0a2 |0時(shí)|0分 toe |7200w|-2. 58419417299toe |7ZOOroot a 15153. 65263176e|0.

4、0067842121934510 0. 958512160302Q0 |-1.37835982556(-0. 290282040486dn |4.51乳166025c-009卜B.L9426989566lDD9-2. 53939149013c-010Cus|9.12137329578c-006 Cue 1. 8998980E；222c-007 Cis |9. 49949026108c-008Cie 1. 30385160446e-008 Crs|4. 0625Crc 201. 875計(jì)算Xk |4589210. 3510074820衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系中的坐標(biāo) Yk |25371005.69995

5、80190Zk -5618292. 2998269377n。|0. 000145855728701410.00014586024281801tkK00000023189932107 Mk|-0. 2902220404521750Ek |-Q. 292236535722092fdr l-O. 2899T1848651872S7kdi-0.2922365357221154-0.3029897501154000Fkukik |0. 9585122193032555$-25478990. 387923494E 2941974224523406 du|0.95703517541907268-2.8T83

6、86848350050Lrk6865496.271312B753326387762.1301881370-L 903392153815gL23.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) 了。用戶也可以選擇清除計(jì)算的結(jié)果，點(diǎn)擊青除結(jié)果I即可完成，如下圖所示:用戶也可以選擇重新輸入數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊重新輸入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，用戶可以選擇輸入默

7、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，若用戶點(diǎn)擊了計(jì)算按鈕，則系統(tǒng)會(huì)提示用戶輸入的數(shù)據(jù)有誤！當(dāng)運(yùn) 行程序顯示主界面時(shí)，如果用戶同樣不小心點(diǎn)擊了_計(jì)算I按鈕，則會(huì)出現(xiàn) 同樣的提示信息，以此來(lái)提示用戶沒(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)擊一計(jì)算I會(huì)提示用戶輸入的數(shù)據(jù)有誤!2、 賣艙2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

8、的修改工作中，我修改掉了直接賦值的地面觀測(cè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GPS 時(shí)間3而是通過(guò)計(jì)算過(guò)程得出的。這樣要不了多久就把整個(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：這樣看起來(lái)就比較的舒服，不會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞，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

9、是做 的比較好的方而。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、 賣徐保代通(部今)void CGPSDlg:0nJisuan()(UpdateData ();1 f(!(m_aO m_al I m_a2 | m_Cic j m_Cis | m_Crc | m_Crs | m_Cuc i m_Cus i m_dn m_e && m_roota i m_Im_iOm_M0 m_Q ； m_Q0 m_toc I i m_toe | I m_tph j m_tpm ! m_w)一 一 一 一 " 一 一 MessageBox (輸入數(shù)據(jù)有誤，請(qǐng)重新輸入！ )

10、； SetFocus ();else/nO, 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)/Eki為趨近計(jì)算迭代參數(shù),Fk為6 k, Qk為Q k, 3double nO, n, tk, Mk, Ek, Eki, cosVk, sinVk, Vk, Fk, du, dr, di, uk, rk, ik;double xk, yk, Qk, Xk, Yk, Zk, t, tl, dn;char x40, y40, z40;/ charchi40, ch240, ch340

11、, ch440, ch540, ch640, ch740, ch840, ch9 40, chl040, chll40, chl240, chl340, chl440, chl540,chl640計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度n0和nn0 = sqrt(u)/(m_roota * m_roota *m_roota);n = nO + m dn;計(jì)算歸化時(shí)間tl = m_tph * 3600 + m_tpm * 60;dn = m_a0 + m_al * (tl - m_toc) + m_a2 * (tl - m_toc)*(tl - m_toc);t = tl - dn;tk = t - m toe

12、;觀測(cè)時(shí)刻衛(wèi)星平近點(diǎn)角Mk的計(jì)算Mk = m M0 + n * tk;計(jì)算偏近點(diǎn)角Ek,趨近計(jì)算Ekl= Mk;do(Ek = Eki;Eki = Mk + m_e * sin(Ek);while(fabs(Eki - Ek) > le-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

13、>0)Vk = 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4)k的計(jì)算,用Fk表示 Fk = Vk + m w;攝動(dòng)改正項(xiàng)計(jì)算du 二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_Cis*sin(2*Fk);經(jīng)過(guò)攝動(dòng)改

14、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 iO + di + m I * tk;計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)xk 二 rk * cos (uk);yk 二 rk * sin(uk);觀測(cè)時(shí)刻升交點(diǎn)經(jīng)度的計(jì)算Qk 二 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)GPS衛(wèi)星位置計(jì)算Xk = xk * cos (Qk) - yk * cos(ik) * sin(Qk);Yk = xk * s

15、in(Qk) + yk * cos(ik) * cos(Qk);Zk = yk * sin(ik);sprintf (x, %. Xk);sprintf (y, %. 101f，Yk);sprintf (z, %. 101f, Zk);GetDlgltem(IDC_EDIT20)->SetWindowText(x);GetDlgItem(IDC_EDIT21)->SetWindowText(y);GetDlgltem(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)，其中觀測(cè)時(shí)刻為2時(shí)0 秒m_tph = 2. 0; m_tpm = 0. 0; m_toc = 7200. 0;m a0 = -0. 231899321079e-06;m al = 0. 0; m a2 = 0. 0;m toe = 0.720000000000e+04;m roota = 0.5e+04;m e = 0. 678421219345e-02;m iO = 0. 958512160302e+00;m w 二-0.258419417299e+01;m_Q0 = -0. 6e