卫星位置,速度,钟差和钟漂计算

1 2005, 2006, 2007 武汉大学 测绘学院 卫星应用工程研究所 卫星定位导航程序设计卫星定位导航程序设计 （卫星应用工程本科适用） 主讲：黄劲松 （卫星应用工程本科适用） 主讲：黄劲松 2 2005, 2006, 2007 武汉大学 测绘学院 卫星应用工程研究所 第六章 卫星位置、速度、钟差 和钟漂计算 第六章 卫星位置、速度、钟差 和钟漂计算 3 2005, 2006, 2007 武汉大学 测绘学院 卫星应用工程研究所 第一节 数据来源第一节 数据来源 4 常数常数 卫星星历卫星星历 () () () 8 2 143 5 3.1415926535898 2.99792458 10 m s 3.986005 10 m s 7.2921151467 10rad s e c GM = = = = ? 真空中的光速 地球自转角速度 () 00 , , , , oe usucrsrcisic oc tAeMi ni IDOT CCCCCC tClkBias ClkDrift ClkDriftRate ? 5 广播星历广播星历 () 00 , , , , oe usucrsrcisic oc tAeMi ni IDOT CCCCCC tClkBias ClkDrift ClkDriftRate ? 6 精密星历精密星历 clockclock , , XYZXYZ tt ? ? 7 2005, 2006, 2007 武汉大学 测绘学院 卫星应用工程研究所 第二节 卫星位置和钟差计算第二节 卫星位置和钟差计算 8 根据广播星历计算卫星位置根据广播星历计算卫星位置(1/5) 1. 计算轨道长半轴计算轨道长半轴 2. 计算平均运动角速度计算平均运动角速度 3. 计算相对于星历参考历元的时间计算相对于星历参考历元的时间 t为信号发射时的时间 tk的取值 () 2 AA= 0 3 n A = koe ttt= 604800,302400 604800,302400 , kk kkk k tt ttt t =+ 当 当 其它情况 9 根据广播星历计算卫星位置根据广播星历计算卫星位置(2/5) 4. 对平均运动角速度进行改正对平均运动角速度进行改正 5. 计算平近点角计算平近点角 6. 计算偏近点角（利用下面的开普勒方程， 迭代求解） 计算偏近点角（利用下面的开普勒方程， 迭代求解） 7. 计算真近点角计算真近点角 0kk MMnt=+ sin kkk MEeE= () () () 2 1sin1cossin arctanarctan coscos1cos kk k k kkk eEeEv v vEeeE = 0 nnn=+ 10 根据广播星历计算卫星位置根据广播星历计算卫星位置(3/5) 8. 计算升交角距计算升交角距 9. 计算二阶调和改正数计算二阶调和改正数 计算升交角距的改正数 计算向径的改正数 计算轨道倾角改正数 kk v =+ sin2cos2 kuskuck uCC= + sin2cos2 krskrck rCC= + sin2cos2 kiskick iCC= + 11 根据广播星历计算卫星位置根据广播星历计算卫星位置(4/5) 10.计算经过改正的升交角距计算经过改正的升交角距 11.计算经过改正的向径计算经过改正的向径 12.计算经过改正的轨道倾角计算经过改正的轨道倾角 13.计算卫星在轨道平面上的位置计算卫星在轨道平面上的位置 kkk uu= + () 0kkk iiiIDOTt=+ ()1cos kkk rAeEr= + cos sin kkk kkk xru yru = = 12 根据广播星历计算卫星位置根据广播星历计算卫星位置(5/5) 14.计算改正后的升交点经度计算改正后的升交点经度 15.计算在地固坐标系下的位置计算在地固坐标系下的位置 () 0kekeoe tt = + ? coscossin sincoscos sin kkkkkk kkkkkk kkk xxyi yxyi zyi = = + = 13 根据广播星历计算卫星钟差根据广播星历计算卫星钟差 卫星卫星C/A码信号发射时刻的改正码信号发射时刻的改正 () ()()() () SVSV L1 2 SVr L1 r 10-1 2 2 sin 2 4.442807633 10sec m ococ k ttt tClkBiasClkDriftttClkDriftRatetttTGD tFeAE F c = =+ = = 其中： 其中： tr为相对论效应改正。为相对论效应改正。 14 GetOrbNClk函数函数 功能：功能： 获取指定卫星在指定历元时刻在ECEF下的坐 标和钟差。 原型：原型： bool GetOrbNClk (PGMN pGMN, unsigned char nPRN, PCOMMONTIME pctEpoch, PCRDCARTESIAN pcrdOrb, double* pdSVClkBias); 说明：说明： pGMN：指向：指向GMN的指针；的指针；in nPRN：卫星的：卫星的PRN号；号；in ctEpoch：历元时刻；：历元时刻；in pcrdOrb:指向卫星在指向卫星在ECEF下坐标的指针；下坐标的指针；out pdSVClkBias：指向卫星钟差的指针。：指向卫星钟差的指针。out 15 GetOrbNClk函数函数 实现方法实现方法 提取用于计算卫星位置和钟差的GMN记录 提取准则：TOE与指定历元最为接近的GMN记录 计算卫星位置 计算卫星钟差 16 2005, 2006, 2007 武汉大学 测绘学院 卫星应用工程研究所 第三节 卫星速度计算第三节 卫星速度计算 17 卫星运动速度计算卫星运动速度计算 k k k k k k k x x y y z I = R ? ? ? ? ? ? ? ? () () cossincos sin coscos sinsin sincoscos cos sincos cossin 0sin0 cos kkkkkkkkkkk kkkkkkkkkkk kkk ixyiyi ixyiyi iyi + = R ? cos sin kkk kkk xru yru = = cossin sincos kkkkkk kkkkkk xrur uu yrur uu = =+ ? ? 18 卫星运动速度计算卫星运动速度计算 k = ? ()2cos2sin2 kiskiskk IiCuCuu= + ? () 0 sin2cos2sin2 kkkrskrck raeE ECuCuu=+ ? ? ()1cos22sin2 kuskuckk uCuCuu=+? 2 1 2 0 cos 12