C语言计算GPS卫星位置0001

1、GPS1 概述GPS卫星在空间的瞬间位置。卫星在用GPS信号进行导航定位以及制订观测计划时，都必须已知GPS卫星位置的计算是根据卫星电文所提供的轨道参数按一定的公式计算的。本节专门讲解观测瞬间 在地固坐标系中坐标的计算方法。2 卫星位置的计算1. 计算卫星运行的平均角速度 n根据开普勒第三定律，卫星运行的平均角速度n0 可以用下式计算：式中为 WGS-84坐标系中的地球引力常数，且卩=3.986005 X 1014m/s 2。平均角速度 no加上卫星电文给出的摄动改正数An,便得到卫星运行的平均角速度n2.计算归化时间 t k首先对观测时刻n二 no+A n(4-12)t 作卫星钟差改正t=t

2、 - A t然后对观测时刻t归化到GPS时系t k=t-toc(4-13)式中t k称作相对于参考时刻 t oe的归化时间（读者注意：toc丰toe）O3.观测时刻卫星平近点角M的计算(4-14)Mk=Mo+ntk式中M）是卫星电文给出的参考时刻toe的平近点角。4.计算偏近点角 EkEk二M+esinEk（Ek,Mk以弧度计）4-15)Ek。5.真近点角 Vk 的计算由于:因此:6升交距角k的计算上述方程可用迭代法进行解算，即先令E<=Mk，代入上式，求出 E<再代入上式计算，因为 GPS卫星轨道的偏心率 e 很小，因此收敛快，只需迭代计算两次便可求得偏近点角o为卫星电文给出的近

3、地点角距。7.摄动改正项5U, 5 r, 5 i的计算r 的摄动量和轨道倾角 i 的摄动量。5 u, 5 r, 5 i 分别为升交距角 u 的摄动量，卫星矢径8.计算经过摄动改正的升交距角Uk、卫星矢径rk和轨道倾角ik9.计算卫星在轨道平面坐标系的坐标卫星在轨道平面直角坐标系（X轴指向升交点）中的坐标为10.观测时刻升交点经度Q k的计算升交点经度Q k等于观测时刻升交点赤经Q （春分点和升交点之间的角距）与格林泥治视恒星时GAST （春分点和格林尼治起始子午线之间的角距）之差，Q k= Q -GAST4-23)又因为 :oe tk (4-24)其中Q oe为参与时刻t oe的升交点的赤经;

4、是升交点赤经的变化率，卫星电文每小时更新一次Q和t oe。此外，卫星电文中提供了一周的开始时刻GAST不断增加，所以：t w的格林尼治视恒星时GAST。由于地球自转作用,GAST=GAST co et4-25 )11.标：12.式中3 eX 10-5rad/s 为地球自转的速率；t为观测时刻。由式（ 4-24 ）和（ 4-25 ），得 :由（ 4-13 ）式，得 :其中 0 oe GASTw ， o 、计算卫星在地心固定坐标系中的直角坐标toe 的值可从卫星电文中获取。把卫星在轨道平面直角坐标系中的坐标进行旋转变换，可得出卫星在地心固定坐标系中的三维坐卫星在协议地球坐标系中的坐标计算考虑极移的

5、影响，卫星在协议地球坐标系中的坐标为利用 C 语言程序实现#include <stdio.h> #inelude <string.h>#inelude <stdlib.h> #include <math.h> #define WE 7.292115e-6 struct canshuint prn, nian, yue, ri, shi, fen;/卫星 PRN号，年，月，日，时，分 double miao;/ 秒long double adoe, a0, a1, a2, mo, dn, e, ga, pio, io, w, pid, ii, eu

6、e, eus, eue, ers, ere, eis, eie, toe, aode, wn;/*参数说明：ADOE值，aO卫星钟偏差，a1卫星钟漂移，a2卫星钟频率漂移，M0平近点角，An平运动差，e偏心率，a1/2半长轴的平方根，Q0轨道平面升交点经度，iO倾角，3近地点角距,* Q升交点速率，IDot倾角速率，Cue Cus升交角距的摄动改正项，Cre Crs地心距的摄动改正项，Cie Cis倾角的摄动改正项，toe 参考历元 */;void wxzbjx(struct canshu *pt)long double a, n0, n, t, tk, toc, mk, ek, vk, fi

7、k, uk, rk, ik;long double xk, yk ,zk, lk;long double XK, YK, ZK;int temp;pt->nian = pt->nian + 2000;t = (long double)(pt ->nian)- 1980) * 365 * 24 * 3600 + (pt ->yue - 1) * 30 * 24 * 3600 + pt ->ri* 24 * 3600 + pt->shi * 3600 + pt ->miao);a = pt ->ga * pt ->ga;n0 = sqrt(WE

8、/(a*a*a);/ 平均角速度 n0n = n0 + pt ->dn; tk = t - pt ->toe;toc = pt ->a0 + pt ->a1 * (t - pt ->toe) + pt ->a2 * (t - pt->toe) * (t - pt ->toe); tk = tk - pt ->toe;mk = pt ->mo + n * tk;ek = mk; for(temp=0;temp<10;temp+)ek=mk+ pt ->e * sin(ek);/ 利用迭代法求偏近点角 ekvk = 2 * a

9、tan(sqrt(1+ pt ->e) / (1 - pt ->e)* (tan(ek) / 2 );fik = vk + pt ->w;uk = fik + pt ->cuc * cos(2* fik) + pt ->cus * sin(2*fik);rk = pt ->ga * pt ->ga * (1 - pt ->e * ek) + pt ->crc * cos(2* fik) + pt ->crs * sin(2*fik); ik = pt ->io + pt ->cic * cos(2 * fik) + pt

10、->cis * sin(2* fik) + pt ->ii * tk;xk = rk * cos(uk);yk = rk * sin(uk);zk = 0;lk = pt ->pio + (pt ->pid - WE) * tk - WE * pt->toe;XK = xk * cos(lk) - yk * cos(ik) * sin(lk);YK = xk * sin(lk) + yk * cos(ik) * cos(lk);ZK = yk * sin(ik);printf("n%d 年%d 月 %d 号%d 时.2f 秒 %d 号卫星的坐标：&quo

11、t;，pt->nian, pt->yue ,pt->ri ,pt->shi ,pt->miao, pt->prn);printf("nXk = %.9fnYk= %.9fnZK = %.9fnn", XK, YK, ZK);int main(void)FILE *fp, *fp1, *fp2; struct canshu a; int i=0, hanhao = 1;charlong double temp1, temp2, temp3, temp5, temp4, temp6, temp7; ch, ch1;星历文件 guangboxi

12、ngli2.txt", "r") = NULL)/ 请自定义星历文件位置及名称printf（" 文件无法打开！ "）;exit(0);else星历文件 guangboxingli2fu.txt", "w") = NULL)printf（" 文件无法打开！ "）;exit(0);elsewhile(ch1 = fgetc(fp1) != EOF) if(ch1 = 'n') putchar(ch1);i +;if(i = 15)break;while(!feof(fp1)ch1=f

13、getc(fp1); if(ch1 = 'D') ch1 = 'e'fputc(ch1,fp2);fclose(fp1);fclose(fp2);printf（" 以上是星历文件的头文件！ n"）;system("pause");printf（" 读取文件参数数据 n ！"）;星历文件gua ngboxi ngli2fu.txt","广）=NULL）/创建计算结果文档printf（" 文件无法打开！ "）;exit(0);while(!feof(fp)switch

14、(hanhao)case 1:fscanf(fp,"n%d%d%d%d%d%d%lf %le %le %le", &a.prn, &a.nian,&a.yue, &a.ri, &a.shi,&a.fen, &a.miao, &a.a0, &a.a1, &a.a2); printf("%d %d %d %d %d %d %lf %le %le %le", a.prn, a.nian, a.yue,a.ri, a.shi,a.fen, a.miao, a.a0, a.a1, a.

15、a2); hanhao+;case 2:fscanf(fp,"%le %le %le %le", &a.adoe, &a.crs, &a.dn, &a.mo); printf("n%le %le %le %le", a.adoe, a.crs, a.dn, a.mo); hanhao+;case 3:fscanf(fp,"%le %le %le %le", &a.cue, &a.e, &a.cus, &a.ga); printf("n%le %le %le %l

16、e", a.cue, a.e, a.cus, a.ga); hanhao+;case 4:fscanf(fp,"%le %le %le %le", &a.toe, &a.cic, &a.pio, &a.cis); printf("n%le %le %le %le", a.toe, a.cic, a.pio, a.cis); hanhao+;case 5:fscanf(fp,"%le %le %le %le", &a.io, &a.crc, &a.w, &a.pi

17、d); printf("n%le %le %le %le", a.io, a.crc, a.w, a.pid); hanhao+;case 6:fscanf(fp,"%le %le %le %le", &a.ii, &temp1, &a.wn, &temp2); printf("n%le %le %le %le", a.ii, temp1, a.wn, temp2); hanhao+;case 7:fscanf(fp,"%le %le %le %le", &temp3, &temp4, &temp5, &a.aodc); printf("n%le %le %le %le", temp3, temp1, temp5, a.ao