GPS衛(wèi)星位置計算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上GPS衛(wèi)星位置計算實驗 學 校：合肥工業(yè)大學學 號： 專業(yè)班級：測繪工程10-1班學 院：土木與水利工程學院指導教師：陶庭葉一、實驗目的1、通過對GPS衛(wèi)星位置的計算，增強我們對GPS測量原理及應用課程的理解，使我們牢固掌握GPS測量的基本原理和過程，熟悉GPS測量數(shù)據(jù)處理的基本技能和計算方法。2、提高運用計算機語言編程開發(fā)能力，運用測量平差知識、數(shù)學知識和計算機知識，通過給定的程序算法，編制程序?qū)崿F(xiàn)GPS衛(wèi)星位置的計算過程。二、實驗內(nèi)容及要求1、通過課堂對GPS測量原理的學習，在課后自主完成GPS衛(wèi)星位置的計算過程并按照課本上的步驟設(shè)計程序完成GPS衛(wèi)星位置的計算過

2、程；2、要求每位同學獨立完成GPS衛(wèi)星位置的計算過程，編寫程序，調(diào)試程序，并編寫程序設(shè)計文檔。要求過程和算法正確、程序運行正確、設(shè)計文檔完備；三、課程設(shè)計工具運用自己熟悉的編程開發(fā)語言（C、C#、C+、VC、VS、VB、FORTRAN等）。四、實驗總結(jié)1、 實驗簡單介紹運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，界面整體看起來比較的擁擠，但這個不影響程序的計算過程。整個程序的功能不是很多，但滿足了基本的要求，能夠進行衛(wèi)星的位置計算，并且能夠達到很好的精度，與課本上給出的結(jié)果相差很小，符合實驗的要求。為了避免繁瑣的數(shù)據(jù)的輸入

3、，在本次程序中我增加了一個的功能按鈕，點擊后，程序自動給相關(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測量原理與應用41頁的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)；用戶也可以根據(jù)需要更改相應的數(shù)據(jù)，如上圖所示，當點擊按鈕時，就可以在對話框相應的位置計算出衛(wèi)星的坐標，如下圖所示：其中，計算出的衛(wèi)星的坐標為Xk = .，Yk = .，Zk = -.，這是衛(wèi)星在地固坐標系中的坐標，如果還知道極移參數(shù)就可以計算出衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標系中的坐標了。用戶也可以選擇清除計算的結(jié)果，點擊即可完成，如下圖所示： 用戶也可以選擇重新輸入數(shù)據(jù)，點擊就可以將輸入的參數(shù)清零，如下圖所示。每次的默認數(shù)據(jù)均相同，用戶可以選擇輸入默認

4、數(shù)據(jù)后再更改需要更改的地方，來完成計算過程。當用戶選擇了重新輸入后，即所有的起始數(shù)據(jù)均清零后，此時不能參與計算，若用戶點擊了按鈕，則系統(tǒng)會提示用戶輸入的數(shù)據(jù)有誤！當運行程序顯示主界面時，如果用戶同樣不小心點擊了按鈕，則會出現(xiàn)同樣的提示信息，以此來提示用戶沒有輸入起始數(shù)據(jù)，避免產(chǎn)生不必要的錯誤。當數(shù)據(jù)清零后點擊會提示用戶輸入的數(shù)據(jù)有誤！2、 實驗心得GPS衛(wèi)星位置的計算實驗不是很難，因為實驗過程在書上很詳細，只要按照步驟進行，計算過程就不會出現(xiàn)問題。我起始是先把程序調(diào)試正確，在調(diào)試的過程中，采取了簡單的直接給參數(shù)賦值的方法，因此，很快就把程序調(diào)試正確了。在后期的修改工作中，我修改掉了直接賦值的地

5、面觀測時刻對應的標準GPS時間t，而是通過計算過程得出的。這樣要不了多久就把整個程序調(diào)通了，調(diào)試過程沒有花很多的時間。在查了一些資料后，我給對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程序就變得挺不錯的，盡管界面看起來有點兒擁擠，但并不影響程序的計算過程的正確性。整體來說效果不錯，但顯然需要改進的地方很多，就像剛才說的，界面整體看起來比較擁擠，這個更改起來比較容易，如下圖所示：這樣看起來就比較的舒服，不會導致眼睛疲勞，但中間的計算過程均沒有，調(diào)試時我們可以選擇前者，后期修改時我們就可以去掉中間的計算過程。這是做的比較好的方面。程序可能還曾在很多我沒有發(fā)覺

6、的問題，還請老師多多指教。3、 實驗源代碼（部分）void CGPSDlg:OnJisuan() UpdateData();if(!(m_a0 | m_a1 | m_a2 | m_Cic | m_Cis | m_Crc | m_Crs | m_Cuc | m_Cus | m_dn | m_e && m_roota | m_I | m_i0 | m_M0 |m_Q | m_Q0 | m_toc | m_toe | m_tph | m_tpm | m_w)MessageBox("輸入數(shù)據(jù)有誤，請重新輸入！");SetFocus();else/n0,n,tk,Mk

7、,Ek,Vk,cosVk,sinVk,du,dr,di,uk,rk,ik,xk,yk,Xk,Yk,Zk均為課本上參數(shù)/Ek1為趨近計算迭代參數(shù),Fk為k,Qk為k,double n0,n,tk,Mk,Ek,Ek1,cosVk,sinVk,Vk,Fk,du,dr,di,uk,rk,ik;double xk,yk,Qk,Xk,Yk,Zk,t,t1,dn;char x40,y40,z40;/char ch140,ch240,ch340,ch440,ch540,ch640,ch740,ch840,ch940,ch1040,ch1140,ch1240,ch1340,ch1440,ch1540,ch164

8、0;/計算衛(wèi)星運行的平均角速度n0和nn0 = sqrt(u)/(m_roota * m_roota *m_roota);n = n0 + m_dn;/計算歸化時間t1 = m_tph * 3600 + m_tpm * 60;dn = m_a0 + m_a1 * (t1 - m_toc) + m_a2 * (t1 - m_toc)*(t1 - m_toc);t = t1 - dn;tk = t - m_toe;/觀測時刻衛(wèi)星平近點角Mk的計算Mk = m_M0 + n * tk;/計算偏近點角Ek，趨近計算Ek1= Mk;doEk = Ek1;Ek1 = Mk + m_e * sin(Ek);

9、while(fabs(Ek1 - Ek) > 1e-12);/真近點角Vk的計算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的正負號if(sinVk > 0 && cosVk >0)Vk = fabs(Vk);else if(sinVk > 0 && cosVk <0)Vk = PI + Vk;else if(sinVk <

10、 0 && cosVk >0)Vk = Vk;elseVk = PI + Vk;/升交距角k的計算,用Fk表示Fk = Vk + m_w;/攝動改正項計算du = 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)過攝動改正后的升交距角的Uk,衛(wèi)星矢徑的攝動量,軌道傾角uk = Fk + du;rk = m_roota * m_roota * (1 - m_e * cos(

11、Ek) + dr;ik = m_i0 + di + m_I * tk;/計算衛(wèi)星在軌道平面坐標系的坐標xk = rk * cos(uk);yk = rk * sin(uk);/觀測時刻升交點經(jīng)度的計算Qk = m_Q0 + (m_Q - we) * tk - we * m_toe;/計算衛(wèi)星在地心固定坐標系中的直角坐標Xk = xk * cos(Qk) - yk * cos(ik) * sin(Qk);Yk = xk * sin(Qk) + yk * cos(ik) * cos(Qk);Zk = yk * sin(ik);sprintf(x,"%.10lf",Xk);spr

12、intf(y,"%.10lf",Yk);sprintf(z,"%.10lf",Zk);GetDlgItem(IDC_EDIT20)->SetWindowText(x);GetDlgItem(IDC_EDIT21)->SetWindowText(y);GetDlgItem(IDC_EDIT22)->SetWindowText(z);UpdateData(FALSE);void CGPSDlg:OnDefault() /設(shè)置默認數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為課本p41頁的廣播星歷數(shù)據(jù)，其中觀測時刻為2時0秒m_tph = 2.0; m_tpm = 0.0; m_toc = 7200.0;m_a0 = -0.9e-06;m_a1 = 0.0; m_a2 = 0.0;m_toe = 0.0e+04;m_roota = 0.6e+04;m_e = 0.5e-02;m_i0 = 0.2e+00;m_w = -0.9e+01;m_Q