VS2010 C#，GPS广播星历单点定位.pdf-资料库

《卫星定位技术与方法》课程设计报告书 1

目录一作业任务 ....................................................................................................... 3 二计算原理 ....................................................................................................... 3 2.1 卫星轨道坐标计算 ............................................................................... 3 2.2 GPS 单点定位数学模型 ......................................................................... 5 三程序设计 ....................................................................................................... 7 四感想体会 ....................................................................................................... 7 五附录 ............................................................................................................... 8 5.1 运行结果截图 ....................................................................................... 8 5.2 程序代码 ............................................................................................. 10 2

一作业任务 Point positioning programming based on pseudo-range and station coordinate computation Requirements： 1. Provide the scripts of your program（提供原程序） 2. Compute the coordinate at the given station in Beijing using the provided observation and navigation files 二计算原理 2.1 卫星轨道坐标计算 1. 计算平均角速度其中，由卫星星历获得。 2. 规划时刻已知（由广播星历获得），为 GPS 周秒。 3. 平近点角已知，由卫星广播星历获得。 4. 偏近点角迭代求解：初始值取 E=M，以弧度为单位。 5. 真近点角 3 003nnnGMna(1)n0kttt(2)0tt0kkMMnt(3)0MsinkkkEMeE(4)21sinarctancoskkkeEVEe(5)

6. 升交点角距其中，为近地点角距。 7. 轨道向径 8. 扰动改正 a) 升交点角距离改正 b) 轨道向径改正 c) 轨道顷角改正其中，为参考时刻的升交角距。 9. 改正后的各项值 a) 改正后的升交点角距 b) 改正后的轨道向径 c) 改正后的轨道倾角 10. 卫星在升交点轨道直角坐标系中的坐标 11. 升交点经度其中，，：升交点赤经变化率，：GPS 周开始时刻的升交点经度。 12. 卫星在地固坐标系的空间直角坐标 4 kkV(6)(1cos)kkraeE(7)00cos2sin2uuCuSCC(8)00cos2sin2rrCrSCC(9)00cos2sin2iiCiSCC(10)0kkuU(11)(1cos)kkrraeE(12)0()kikiiIDOTt(13)cossinkkkkkkxrUyrU(14)'000()()KeeeeVttVt(15)57.292115146710/eVrads'0

展开可得： 2.2 GPS 单点定位数学模型由于接收机测量的是伪距，在观测值中存在着接收机钟差，加之测量点的三维坐标为待求值，一共有 4 个未知数。要求解出这 4 个未知数，必须有 4 个方程式。为此，要实现单点绝对定位必须同时观测 4 颗卫星，才能组成定位的基本方程。 1. 设为伪距观测量，为接收机到卫星的真距离，为接收机钟差，则观测方程如下：即：式中，假定伪距观测量已经过对流层改正和电离层改正。为卫星的瞬时地心坐标，可由卫星星历电文中求出；为接收机的地心坐标，是待求量。 2. 为了求解方便和数据处理的需要，将式写成泰勒级数展开形式，得：即：其中，，， 5 ()()0KkKKKkKXxYRRiyZ(16)coscossinsincoscossinKkKkkKKkKkkKKkkXxyiYxyiZyi(17)pjjiipc(18)222()()()jjjjiiiiXXYYZZ(19)p(,,)jjjXYZ(,,)iiiXYZ(19)0jjjjjiiiiiiiiiiiXYZXYZ(20)0jjjjjiiiiiiiiLXMYNZ(20)00jjiijiXXL00jjiijiYYM00jjiijiZZN2220000()()()jjjjiiiiXXYYZZ

3. 线性观测方程的形式如下： 4. 假如采用四颗卫星观测量解算，可以得到伪距定位的基本方程为：由上式写出误差方程，即：其中，，， 5. 解误差方程式，可得： 6. 计算改正后的测站坐标值处理过程通常需反复迭代计算，直到满足规定的限差为止。 7. 精度评定单位权中误差计算如下：方差如下： 6 0jjjjjiiiiiiiiiPLXMYNZc(21)1111102222200111iiiiiiiiiiiiimmmmmiiiiiiPXLMNYLMNPZcLMNP(22)ˆVAYL(23)111212111iiiiiimmmiiiLMNLMNALMN1102200iiiimmiiPPLPˆiiiiXXYXc1ˆ()TTYAPAAPL(24)000TTTiiiXYZXYZXYZ(25)04TVPVmn(26)21ˆ0()TYDmAPA(27)

三程序设计 1. 本次 GPS 单点定位作业采用 C#语言编程实现，以达到更好的界面效果。编程的基本目标是能够计算卫星轨道坐标和测站点坐标，可以在窗体界面的 listview 控件中显示坐标并且可以以文本文件的形式导出。程序的大致步骤如下：1、要读取观测数据文件和卫星星历文件，将其中有用的信息存储到数组里。2、对各个历元，找出最佳的卫星星历数据，并计算卫星坐标。3、利用卫星坐标和伪距信息，计算各历元下的测站坐标，迭代计算，直至改正数满足要求。 2. 具体程序代码和运行结果截图详见附录。图 1 程序界面设计四感想体会经过本次 GPS 单点定位的编程作业，使我对 GPS 单点定位的原理有了进一步的理解，对通过单点定位的方式解算 GPS 测站坐标的步骤有了大致的掌握，同时也提高了编程能力。对于书本上所学的东西，都必须要付诸于实践才能更好得去理解它，就比如说此次的作业，假如只看了下理论，也许不久后就会遗忘，只有一步一步操作过才能掌握得更牢固。在本次的编程过程中，遇到了不少的问题，其中主要是由于对编程语言不够熟悉所导致的。比如，对于文件的读取和写入就费了一番功夫，查了各种资料，最终才完成了这一步骤。还有数据的组织问题，怎样才能合理高效得实现数据的存储使用，也是比 7

较重要的。对于这个问题，我最终新建了多种类，来存储不同类别的变量。然后就是如何实现变量值在各类之间传递的问题，假如在同一个类文件中，在各类的外部建立的变量就可以解决，但是本次的作业新建了多个类文件，最终我才用了建立静态变量的的方式来引用其他文件中的变量值。在编程的过程中，类似于上述问题的问题我遇到了很多，大部分能够解决，实在有问题的就尽量避开。归根结底还是由于对 C#不够熟练，以后还要继续加强学习。五附录 5.1 运行结果截图程序界面设计如下图 2 程序界面打开观测数据文件和卫星星历文件，计算测站坐标。 8

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