基于IGS精密星历的卫星坐标和钟差插值

GPS广播星历计算卫星位置和速度

“GPS广播星历计算卫星位置和速度” 及“GPS伪距定位”计算试验 1．试验内容及上交成果 1.1 试验内容应用C语言按预定格式（函数、输入输出变量之名称、类型）编写“GPS广播星历计算卫星位置和速度”函数SatPos_Vel( )、“GPS伪距定位”函数Positioning( )。将此两个函数组成文件F2.cpp，并包含于文件GPS_Positioning.cpp中。编译、连接并运行文件GPS_Positioning.cpp，逐一时刻读取广播星历（Ephemeris.dat）、观测时间及伪距、卫星号（Observation.dat）信息，计算WGS84坐标系中观测时刻相应的卫星位置、速度以及载体位置，结果保存于文件Position.dat中。 1.2 上交成果磁盘文件F2.cpp、Position.dat，并存于“学号作者中文姓名”目录中。 2．函数说明 2.1 星历文件读取函数 void EFileReading(Efile) 功能：读取星历文件，给星历数据结构体Ephemeris赋值。输入变量：EFile 字符串，文件名。 2.2 观测数据读取函数 int ObsReading(fp_Obs,Time,Rho,Mark) 功能：从文件Observation.dat中读取某一时刻的伪距、卫星号。读取成功函数值返回“1”，失败返回“－1”（读错，或至文件尾）。输入变量：fp_Obs 文件指针；输出变量：Time double，时间（秒）； Rho double[12]，伪距（米）； Mark int[12]，卫星号，“－1”表示此通道无卫星、无伪距。 2.3 最小二乘估计函数 int LeastSquareEstimation(Y,A,P,m,n, X) 功能：最小二乘方法求解观测方程Y=AX+ε，其中观测值方差阵的逆阵为P（也称为权阵），得未知参数X。成功返回“1”，失败返回“－1”（亏秩）。输入变量：Y double[m]，观测方程自由项（米）； A double[m×n]，系数阵（无量纲），按第1行第1、2……n元素，

卫星时钟服务器简述

卫星时钟服务器简述一、卫星时钟服务器原理及构成卫星时钟服务器主要是由接收单元、时钟单元和输出单元3部分组成。接收单元以接收的无线和有线时间基准信号作为外部时间基准（例如GPS、北斗卫星信号和IRIG-B 码等），接收单元含内部时钟源（晶体钟或原子钟）。时钟单元从接收单元获取时间源，并按照优先级选择一路时间源为当前使用的时间源。时钟单元使用选中的时间源对内部时钟对时。使内部时钟源与外部源同步，然后以内部时钟控制输出单元输出信号。输出单元输出各类时间同步信号和时间信息。卫星时钟同步系统利用RS232接口接收gps卫星传来的信号，然后经过CPU中央处理单位的规约转换，将当地的时间转换成满足各种要求的接口标准。譬如（RS232/RS422/RS485）和时间编码输出（IRIG-B码，ASCII码等）。现行的gps卫星和时钟同步系统支持硬件对时（脉冲节点PPS、PPM、PPH）、软件对时（串口报文）、编码对时（IRIG-B码）和网络NTP对时，满足国内外不同设备的对时接口要求。卫星时钟服务器，从字面意思来了解就是从卫星上获取时间，通过内部的科技手段处理后，从设备上输出多路网口，多路路串口时间信息和经纬度位置信息。其中1路网口通过NTP/SNTP协议可以在同一时间给不同的物理隔离的局域网进行授时。同时也可以进行跨网段授时，互不影响，也可以互为冗余备份。每路串口有标准的GPS时间信息，输出的方式为标准GPS语句和经纬度位置信息。目前，世界上主要的卫星导航授时系统且技术相对成熟的有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和我国的北斗卫星导航授时系统。这些卫星授时系统可以提供10纳秒级的授时精度。二、卫星时钟服务器厂家现状国内从事卫星时钟服务器的厂家不是很多，其中专注时间频率研究生产销售的厂家更是少之又少。这些单位有三大类：专门代理销售国际高端授时产品的公司、中途转行捎带做授时产品的公司以及自成立之日起就一直专注于时间频率产品的厂家。代理销售国际高端授时产品的这些公司，别的不说，在价格上就要高出市场很多。毕竟，这些产品不属于他们。他们也只能得到一小部分利润。再者，如果设备出现问题，他们也提供不了大力的技术支持。产品的核心科技依然掌握在人家那些原本公司手中。有些公司因为自身就是做电力相关的产品，为了配套使用会代理或研发出自己的授

卫星坐标计算

GPS 卫星坐标计算班级：08测绘一班姓名：浦绍佼学号：20080754

目录实验目的： (3) 卫星坐标计算步骤： (3) 具体过程： (5) 四：运行与结果 (12) 五，心得体会： (13)

实验目的：根据导航文件求出卫星坐标。卫星坐标计算步骤：一:计算平均角速度： n =;n0=；：由导航文件给出二：规划时刻：,为参考历元三：平近点角：四：偏近点角：+e;(此处进行迭代运算) 五：真近点角：; 六：升交点角距：; 七：摄动改正：顾及?，I,n的摄动变化以及正弦改正模型的振幅项，;则升交点角距：轨道向径：

轨道倾角：式中：为参考时刻的升交角距；八：改正后的升交角距：改正后的轨道向径：; 改正后的轨道倾角：; 九：卫星在升交点轨道直角坐标系的坐标： ;: 十：升交点经度： 7.2921151467*rad/s;:升交点赤经变化率；：GPS周开始时刻的升交点经度；十一：卫星在地固坐标系的空间直角坐标为： =R(-)(R(-) R(-), (R(-)为旋转矩阵，将其代入展开后得： ; ;

具体过程：一：原始资料（卫星导航文件）二：进行必要的界面设计：

三：编写代码： using System; using System.Collections.Generic; using https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,ponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Text; using System.Windows.Forms; using System.IO; using System.Diagnostics; namespace 20080754 { public partial class Form1 : Form { private string stFilePath = string.Empty; public Form1() { InitializeComponent(); listView1.Columns.Add("序号", 40, HorizontalAlignment.Center); listView1.Columns.Add("星历参数", 80, HorizontalAlignment.Center); listView1.Columns.Add("参数值", 130, HorizontalAlignment.Center); listView1.GridLines = true; listView1.View = View.Details; listView1.HeaderStyle = ColumnHeaderStyle.Clickable; listView1.FullRowSelect = true;

什么是钟差

1、什么是钟差？钟差有什么特性？卫星钟差与接收机有什么处理方式？钟差,在GPS定位系统中是一个非常重要的概念，它直接影响到GPS定位系统的精度。我们知道在地球上每一个实体都有三维坐标，从理论上讲三维坐标（x，y，z）三个未知数求解需要三个方程,这三个方程是立体几何里面学的，三个方向上的坐标差的平方和再开方就是直线距离了。当然想到的就是三个卫星确定三个方程了。但是事实并非如此，这个距离（d）是通过计算光在空间传输的时间来计算的，这就需要非常准确的时间了，在我们的接收设备中不可能投资很大（估计至少几万吧！）太浪费了，由此想到钟差的概念，就是我们的设备与标准的卫星的时钟差了。这个时钟差是未知的，所以为了确定时钟差，我们定位是实际上是需要4颗卫星。方程的改进就是将根据时间差求的的距离（d）减去因钟差带来的误差C*（Vti—Vt0）。这样就可以实现GPS精确定位了。如图所示：

假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：上述四个方程式中x、y、z为待测点坐标，Vto为接收机的钟差为未知参数，其中di=c△ti，(i=1、2、3、4)，di分别为卫星ｉ到接收机之间的距离，△ti 分别为卫星ｉ的信号到达接收机所经历的时间，xi 、yi 、zi为卫星ｉ在t时刻的空间直角坐标，Vti为卫星钟的钟差，c为光速。由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto。这时候就有人说了，干嘛要四颗卫星呢，三颗不就够了吗？想想还蛮有道理的，三个球面，交汇于一点，不就可以定出接收机所在的位置了吗？但是实际上，GPS接收器在仅接收到三颗卫星的有效信号的情况下只能确定二维坐标即经度和纬度，只有收到四颗或四颗以上的有效GPS卫星信号时，才能完成包含高度的3D定位。这是为什么呢？原来，大家忽略了一件事情，那就是时间。先来看一颗卫星，它在一个规定的时间发送一组信号到地面，比如说每天8：00整开始发送一组信号，如果地面接收机就在8点零2秒收到了这一组信号，那么就是说信号从卫星到接收

事后精密星历和钟差下载指南

武汉苍穹数码仪器有限公司文件名称：事后精密星历和钟差下载指南文件编号：KQ/GL-XS-06 制定部门：市场部版本版次：A1 发行日期：2010年11月01日核准审核制订

文件修订记录表版本修订理由与内容摘要编写/修改日期负责人A1 初版

事后精密星历和钟差下载指南首先，在Caravel PP中新建工程，导入数据后在“精密星历”栏中点选“自动下载精密星历和钟差”，然后点击“自动获取流动站时间”，即得到数据采集的日期（如下图所示，日期为2006年12月14日）。使用“工具→时间转换”，输入“GPS系统时间”点击右侧“系统时间设置”，即获得日期对应的GPS周以及该日期是星期几（如下图所示，GPS周为1405，且为星期四）

事后精密星历文件的命名规则为：igs wwww d.sp3，精密卫星钟差则为：igs wwww d.clk，其中：igs表示事后精密星历的类型（精密星历包括IGS（事后精密星历）、IGR（快速精密星历）、IGU（预报精密星历）三种），wwww 表示GPS周；d表示星期几（0表示星期日，1～6表示星期一至星期六）。如上述日期对应的文件名为：igs14054.sp3。由于IGS服务目前以对中国大陆地区用户关闭，所以Caravel PP软件中“自动下载精密星历和钟差”功能就暂时无法实现，然而我们仍然可以使用其他方法下载事后精密星历：方法一：ftp://https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,/pub/products/ 按照GPS周（1405）查找对应目录，点击进入：

在页面查找igs14054.sp3.Z，igs14054.clk.Z（均为.Z格式的压缩文件）：点击下载，解压即得到2006年12月14日对应的事后精密星历、钟差文件igs14054.sp3和igs14054.clk。

关于钟差的认识

关于钟差的认识摘要：本文主要从钟差的产生及定义，造成钟差的因素，卫星钟差的估计，钟差改正（其中钟差改正包括精密卫星钟差估计中消除钟差的方法以及在GPS伪距测量中,解决接收机钟差的改正）等几个方面来讲述有关钟差的认识，通过此，来加深对钟差的理解，对GPS的学习。关键字：卫星钟接收机精密估计一．有关钟差产生及定义卫星钟是用卫星上的信号作为统一的时间标准来定义的一种时间计时装置。对于一个卫星来说，由于不同的接收地点，卫星信号的传输的距离不同，对于同一个速度，距离和时间成正比的，距离远时自然用时长，时间一点一点的过去，到达接收点时，自然跟时间的时间有一个差值的，这个差值即为卫星钟的钟差。由于卫星的位置是时间的函数，因此，GPS的观测量均发精密测时为依据，而与卫星位置相对应的信息，是通过卫星信号的编码信息传送给接收机的。在GPS定位中，无论是码相位观测或是载波相位观测，均要求卫星钟与接收机时钟保持严格的同步。实际上，以尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），但是它们与理想的GPS时之间，仍存在着难以避免的偏差和漂移。对于卫星钟的这种偏差，一般可由卫星的主控站，通过对卫星钟运行状态的连续监测确定，并通过卫星的导航电文提供给接收机。经钟差改正后，各卫星之间的同步差，即可保持在20ns以内。在相对定位中，卫星钟差可通过观测量求差（或差分）的方法消除。 GPS接收机的钟差也就是我们的设备与标准的卫星的时钟差。二．造成钟差的因素卫星钟差：卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间的误差。卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。在GPS测量中，无论是码相位观测，还是载波相位观测，均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。尽管GPS卫星采用的是原子钟（铯钟和铷钟），但由于上述因素的影响，卫星钟的钟面时与理想的GPS时之间存在着偏差或漂移。这些偏差的总量可达1MS，产生的等效距离误差可达30KM。接收集钟差：接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时与GPS标准时之间的差异。三．卫星钟差的估计

GPS卫星的坐标计算

第三章GPS 卫星的坐标计算在用GPS 信号进行导航定位以及制订观测计划时，都必须已知GPS 卫星在空间的瞬间位置。卫星位置的计算是根据卫星导航电文所提供的轨道参数按一定的公式计算的。 3.1卫星运动的轨道参数 3.1.1基本概念 1.作用在卫星上力卫星受的作用力主要有：地球对卫星的引力，太阳、月亮对卫星的引力，大气阻力，大气光压，地球潮汐力等。中心力：假设地球为匀质球体的引力（质量集中于球体的中心），即地球的中心引力，它决定卫星运动的基本规律和特征，决定卫星轨道，是分析卫星实际轨道的基础。此种理想状态时卫星的运动称为无摄运动，卫星的轨道称为无摄轨道。摄动力：也称非中心力，包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、大气光压、地球潮汐力等。摄动力使卫星运动产生一些小的附加变化而偏离理想轨道，同时这种偏离量的大小随时间而改变。此种状态时卫星的运动称为受摄运动，卫星的轨道称为受摄轨道。虽然作用在卫星上的力很多，但这些力的大小却相差很悬殊。如果将地球引力当作1的话，其它作用力均小于10-5。 2.二体问题研究两个质点在万有引力作用下的运动规律问题称为二体问题。 3．卫星轨道和卫星轨道参数卫星在空间运行的轨迹称为卫星轨道。描述卫星轨道状态和位置的参数称为轨道参数。 3.1.2卫星运动的开普勒定律（1）开普勒第一定律卫星运行的轨道为一椭圆，该椭圆的一个焦点与地球质心重合。此定律阐明了卫星运行轨道的基本形态及其与地心的关系。由万有引力定律可得卫星绕地球质心运动的轨道方程。r 为卫星的地心距离，as 为开普勒椭圆的长半径，es 为开普勒椭圆的偏心率；fs 为真近点角，它描述了任意时刻卫星在轨道上相对近地点的位置，是时间的函数。（2）开普勒第二定律卫星的地心向径在单位时间内所扫过的面积相等。表明卫星在椭圆轨道上的运行速度是不断变化的，在近地点处速度最大，在远地点处速度最小。近地点远地点 s s s s f e e a r cos 1)1(2+-=

精密星历介绍

GPS精密星历目前，全球260多个lGS跟踪站中，我国占20多个，分布在武汉、拉萨、乌鲁木齐、昆明、上海等地,全球IGS网的GPS数据，由单台接收机交换(RINEX)格式生成的日观测和导航数据文件组成，其存储方式为ASCII码文本格式，内容包括观测值、导航星历信息、气象数据等。这些数据经UNIX压缩后传送到相应的数据中心。观测值文件包括从O0：O0：O0至23：59：59 GPS时段内所观测的数据。采样率都采用标准的30s。 RINEX格式命名规则为：ssssdddf．yyt。其中：SSSS表示测站名； ddd表示年积日(从1月1日起算)；f表示一天内的文件序号(时段号0，1等)；YY表示年号，如98表示1998，00表示2000等；t表示文件类型，0表示观测值，N表示星历，M 表示气象数据，G表示GLONASS星历，H 表示同步卫星GPS载荷的导航电文。bjfs1230．040是一观测数据文件名，bjfs为站点代码(4字节)，123为年积日，0为时段号，04代表2004年，O为文件性质码，代表观测文件。bjfs1230．04n为站点广播星历文件，性质码用n表示，其中auto1230．04n 为广播星历文件，是必须下载的文件。bjfs1230．04m 为气象数据文件，性质码用ITI表示。 IGS提供的重要信息不仅包括IGS跟踪站的观测值数据，还包括站点坐标、相应的框架、历元和站移动速度等。IGS站坐标采用ITRF坐标。 IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以提高其可使用的历元数。 1．命名规则常用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3 其中：ttt表示精密星历的类型，包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种}wwww表示GPS周；d表示星期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。文

gps导航卫星星历及历书参数意义

为了缩短卫星锁定时间，GPS接收机需利用历书、当地位置的时间来预报卫星运行状态。历书与星历都是表示卫星运行的参数。历书包括全部卫星的大概位置，用于卫星预报；星历只是当前接收机观测到的卫星的精确位置，用于定位。历书是从导航电文中提取的，每12.5分钟的导航电文才能得到一组完整的历书。下表是ICD-GPS-200规定的历书格式：说明类型字节单位卫星号short 2 健康状况short 2 偏心率float 4 轨道参考时间long 4 s 轨道倾角float 4 半周升交点赤经变化率float 4 半周 /s 长半轴的平方根 doubl e 8 升交点赤经 doubl e 8 半周近地点角距 doubl e 8 半周参考时间的平近点角 doubl e 8 半周卫星钟差改正float 4 s 卫星钟漂改正float 4 s/s 历书星期数short 2

GPS星期数short 2 GPS星期秒数long 4 s 校验和 2 利用历书和当地的位置，我们可以计算出卫星的方位和高度角，由此可以计算出当地能观测到的卫星和持续时间，即卫星高度角大于5°的出现时间。GPS卫星星历参数包含在导航电文的第二和第三子帧中。从有效的星历中，我们可解得卫星的较准确位置和速度，从而用于接收机定位和测速。GPS卫星历书每30秒重复一次，有效期为以星历参考时间为中心的4小时内。 GPS卫星星历数据中各参数具体描述： 1、ID: 卫星序列号 2、Health: 卫星健康状况 3、Week: GPS星期周数 4、Toe Time of Applic(s): 星历参考时间 5、IODE: 星历数据期号 6、Eccentricity: 卫星轨道偏心率 7、Orbital Inclination(rad): Toe时的轨道倾角 8、Inclination rate (r/s) 卫星轨道倾角变化率 9、Rate of Right Ascen(R/s): 升交点赤经变化率 10、SQRT(A) (m^1/2): 轨道长半轴的平方根 11、Dn 平均角速度校正值 12、Right Ascen at Toe(rad): Toe时的升交点赤经 13、Argument of Perigee(rad): 轨道近地点角距 14、Mean Anom(rad): Toe时的平近点角 15、Cuc(rad): 升交点角距余弦调和校正振幅 16、Cus(rad): 升交点角距正弦调和校正振幅 17、Crc(m): 轨道半经余弦调和校正振幅 18、Crs(m): 轨道半经正弦调和校正振幅 19、Cic(rad): 轨道倾角余弦调和校正振幅 20、Cis(rad): 轨道倾角正弦调和校正振幅

卫星坐标计算实验

西南交通大学《卫星坐标计算实验》实验报告专业：班级：姓名：学号：成绩： 2017年3月20日

一、实验步骤： 1、将星历文件中需要的数据作为矩阵导入MA TLAB 中的变量。 2、编写计算程序代码 1）计算平均角速度0n ： 03GM n a = 2）改正平角速度n ： 0n n n =+? 3）计算平近点角t M ： 0()t e M M n t t =+?- 4）通过迭代计算，计算偏近点角t E ： sin t t t E M e E =+ 5）计算真近点角ν： 21sin =atan cos t t e E E e ν-- 6）计算升交距角0u ： 0u νω=+ 7）计算卫星轨道摄动项改正数： 2cos sin cos sin cos sin u u Cuc Cus r Crc Crs i Cic Cis ??? ?? ?? =??=+?=+?=+ 8）计算改正后的真近点角ν： 0t u u u =+? 9）计算改正后的向径t r ： 0t r r r =+? 10）计算改正后的倾角t i ： 0()t e i i i i t t =+?+?-

11）计算轨道平面内的坐标： cos sin 0t t t t t t t x r u y r u z ????????=???????????? 12）计算观测瞬间升交点的经度t l ： 0()t e e e l l t t t ω=+Ω++ 13）计算旋转矩阵： 1000cos()sin()0sin()cos()x t t t t R i i i i ?? ??=-?????? cos()sin()0sin()cos() 000 1t t z t t l l R l l -????=?????? 14）卫星坐标： t z x t t X x Y R R y Z z ???? ??? ? =???????????? 15）计算钟差： 2012()()e e t a a t t a t t ?=+?-+?- 二、实现代码： function pos=SPOS(br,dt) GM=3.986005e+14; we=7.2921151467e-5; %a0 a1 a2 a0=br(1,2); a1=br(1,3); a2=br(1,4); % IODE Crs dn M0 Crs=br(2,2); dn=br(2,3); M0=br(2,4); % Cuc e Cus sqA Cuc=br(3,1); e=br(3,2); Cus=br(3,3); sqA=br(3,4); % toe Cic OM0 Cis toe =br(4,1); Cic =br(4,2); OM0 =br(4,3);

GPS卫星星历下载网址

稻草人 ..:稻草人也可以有自己的爱情吗?:.. 主页博客相册|个人档案 |好友查看文章 GPS卫星星历下载网址 2009-03-31 03:05 GPS卫星星历下载网址收藏里的GPS星历https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,/ftp/gps/almanacs/yuma/ 2007-05-31（下载地址变更） https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,/?pageName=gpsAlma nacs（2010-7-22 添加新变更的下载地址）今天才发现这个连接不管用了，哎，yuma下载不到，宝音图很生气，后果很严重！生气归生气，完了还得想办法去弄重要的星历文件来整星历预报。百度搜索不到，Google E文索我又看不懂，用中文又搜索不到。拨丝去茧，https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,网站还在，只能打开E文硬着头皮看，哎，她认识我我不认识她呀。哎，功夫一般都不会负有心人的，终于看到“GPS Almanacs”（现在已经变为Almanacs，greation 2010-7-22注）字样，就是它了，GPS星历。再点开一看，有Current Almanac - YUMA Format (.alm)，我虽然看不懂长不垃圾的单词，但是.alm却为我所熟悉。感动感动，我怎么这么聪明！！！哈哈哈。。。。。。。。。。。。。。

好了，大家记住了，星历下载的网址：

https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,/gps/almanacs.htm（地址改变如下：）好了，大家记住了，星历下载的网址： https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,/?pageName=gpsAlmanacs（星历下载的网址，2010-7-26）一切皆可变，总之网站地址https://www.360docs.net/doc/ae4579335.html,一般不会变，登入网站人工查找也是一个很好的方法。类别：正在开讲 | 浏览(1903) | 评论 (6) 上一篇：泰戈尔:世界上最遥远的距离下一篇：卫星星历最近读者：登录后，您就出现在这里。 rzlijia n southjs b sanly 飞儿 Jox21SnoWhjZ m

估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法_李浩军

第４５卷　第２期测　绘　学　报Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．２　２０１６年２月Ａｃｔａ　Ｇｅｏｄａｅｔｉｃａ　ｅｔ　Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１６引文格式：李浩军，李博峰，王解先，等．估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法［Ｊ］．测绘学报，２０１６，４５（２）：１４０－１４６．ＤＯＩ：１０．１１９４７／ｊ．ＡＧＣＳ．２０１６．２０１５０２２６．ＬＩ　Ｈａｏｊｕｎ，ＬＩ　Ｂｏｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｊｉｅｘｉａｎ，ｅｔ　ａｌ．Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ　ＢｅｉＤｏｕ　Ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｃｌｏｃｋ　Ｂｉａｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａ　ｅｔ　Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，４５（２）：１４０－１４６．ＤＯＩ：１０．１１９４７／ｊ．ＡＧＣＳ．２０１６．２０１５０２２６．估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法李浩军１，２，３，李博峰１，王解先１，徐天河２，３１．同济大学测绘与地理信息学院，上海２０００９２；２．地理信息工程国家重点实验室，陕西西安７１００５４；３．西安测绘研究所，陕西西安７１００５４Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ　ＢｅｉＤｏｕ　Ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｃｌｏｃｋ　ＢｉａｓＬＩ　Ｈａｏｊｕｎ１，２，３，ＬＩ　Ｂｏｆｅｎｇ１，ＷＡＮＧ　Ｊｉｅｘｉａｎ１，ＸＵ　Ｔｉａｎｈｅ２，３１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｇｅｏ－Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＧｅｏ－ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｘｉ’ａｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ＢｅｉＤｏｕ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅ　ｓｈｏｒｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｆｒｏｍ　１０ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　ｔｏ　ｖａｌｉｄａｔｅ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＢｅｉＤｏｕ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＢｅｉＤｏｕ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ　ｔｅｒｍ．Ｔｈｅ　ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ＢｅｉＤｏｕ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ｍｏｌｄｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　１０ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃａｎ　ｅｘｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ＢｅｉＤｏｕ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ｗｅｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｃｍ　ｌｅｖｅｌ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｄａｙ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｍｐｕｔｅ　ｔｈｅ　ＢｅｉＤｏｕ　ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｄａｙ，ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｌｓｏ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｃｍ　ｌｅｖｅｌ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇ，ａ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＢｅｉＤｏｕ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｌｏｃｋ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｏｕｒ　ＢｅｉＤｏｕ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒｉｐｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｉｇｎａｌｓ；ｐｒｅｃｉｓｅ　ｐｏｉｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｉｎｔｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｌｏｃｋ　ｂｉａｓ；ＢｅｉＤｏｕ　ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅ　ＳｙｓｔｅｍＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔ：Ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（Ｎｏｓ．４１２０４０３４；４１１７４０２３；４１３７４０３１）；Ｔｈｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔ（Ｎｏ．１４５１１１０５０００）摘　要：针对北斗频间卫星钟差偏差现有估计方法的不足，提出一种估计方法。该方法不仅顾及频间卫星钟差偏差的变化部分也顾及了其常数部分。采用１０个观测站数据，验证了本文提出的算法，分析了北斗频间卫星钟差偏差的特性。在短期内，北斗频间卫星钟差偏差常数部分具有稳定性。对采用新算法计算得到的北斗频间卫星钟差偏差进行了模型化，结果表明，每颗卫星对应的频间钟差偏差可以利用１０个参数予以高精度表示，对应精度可以达到厘米级。当采用第１天的模型参数进行第２天频间卫星钟差偏差值计算时，可实现厘米级结果。基于北斗频间卫星钟差偏差的稳定性与可模型化性，提出了高精度北斗卫星钟差服务策略，为我国高精度北斗卫星钟差服务提供参考。关键词：三频信号；精密单点定位；频间钟差偏差；北斗卫星导航系统中图分类号：Ｐ２２８文献标识码：Ａ文章编号：１００１－１５９５（２０１６）０２－０１４０－０７基金项目：国家自然科学基金（４１２０４０３４；４１１７４０２３；４１３７４０３１）；上海市科委项目（１４５１１１０５０００）随着ＧＮＳＳ的发展，现代化之后的ＧＰＳ系统、北斗卫星导航系统［１］等已经开始三频信号的发射，其中北斗是目前唯一全星座提供三频信号的卫星导航系统。研究表明，受卫星、接收机硬件延迟、太空环境等影响，采用不同频率观测、观测组合解算得到的卫星钟差间存在一定的差异［２－５］。

GPS卫星坐标计算

卫星定位技术与方法--根据广播星历参数计算卫星坐标作业报告指导教师：熊永良班级：测绘二班学生姓名：段海东学生学号： 2 0 0 8 0 7 8 3 作业日期：2010 年12月08 日

目录一. 已知数据 (2) 二. 计算步骤 (2) 1.平均角速度 (mean angular speed) (2) 2.规化时刻(normal time) (3) 3.平近点角(mean anomaly) (3) 4.偏近点角(eccentric anomaly) (3) 5.真近点角(true anomaly) (3) 6.升交距角(argument of ascending node) (3) 7. 轨道向径（Orbital radius） (3) 8. 扰动改正（Perturbed correction） (4) 10.卫星在升交点轨道直角坐标系中的坐标 (4) 11. 升交点经度（Longitude of ascending node） (5) 三. 源程序 (5) 四．程序运行结果 (14) 七.作业体会 (15)

根据广播星历参数计算卫星坐标一. 已知数据：根据以下的广播星历参数计算UTC2004年1月30日8点0分00秒—20分00秒，每隔一分钟的PRN7的卫星坐标。Compute the coordinate of PRN7 with interval of 1 minute. Navigation data: 卫星导航文件格式：二. 计算步骤：The steps for satellite coordinates 1.平均角速度 (mean angular speed)： ?n 由广播星历获得, GM=3.986005e+14 n n n ?+=03 0a GM n =

GPS卫星预报星历的解码及卫星预报

GPS 卫星预报星历的解码及卫星预报郑 ,王解光 (同济大学测量系,上海　200092) 摘要:本文对GPS 卫星播发的预报星历进行了分析,主要讲述GPS 接收机接收到的二进制预报星历文件的详细格式,将其解码并生成R EN I X 210标准格式文件,利用解码获得的卫星轨道参数来计算GPS 卫星坐标,并进行卫星预报。关键词:解码;预报星历;标准格式文件;轨道参数中图分类号:P 22814 文献标识码:B Abstract :T h is paper analyzes the fo recasting ephem eris trans m itted by GPS 2satellites and describes and detailed fo r m at of the binary ephem eris docum ent received by GPS 2receivers .T he docum ent is then decoded into the standard fo r m at in R EN I X 210and the o rbit pa 2ram eters of satellites are obtained .T he calculati on of GPS 2satellites coo rdinates and satellites fo recasting are perfo r m ed w ith these pa 2ram eters . Key words :decoding ;fo recasting ephem eris ;o rbit param eters 1 　前言 GPS 卫星播发的导航电文中包含广播星历(卫星星历)和预报星历(卫星历书)。广播星历可用于GPS 实时定位计算,预报星历则用于在较长的时间周期内对GPS 卫星的位置进行预报。为了能在GPS 卫星观测之前拟订观测计划,我们需要进行GPS 卫星的预报工作,从而可以比较确切地知道在所观测的地点及所观测的时间段中,GPS 接收机能够接收到的GPS 卫星的情况。要进行卫星预报,就需要将二进制的预报星历文件解码得到卫星轨道参数,利用轨道参数计算出GPS 卫星的空间坐标(W GS 84坐标系)。 2　导航电文及其格式 GPS 卫星的导航电文是二进制文件,按一定格式组成数据帧,按帧向外播送。每一数据帧的长度为1500bit ,播送速度为50bit s ,所以播送一帧电文的时间需要30秒。每帧导航电文含有5个子帧,每个子帧分别含有10个字,每个字为30bit ,故每一子帧共含300bit ,其持续播发的时间为6秒(见图1)。图1　导航电文格式收稿日期:1999211212;修订日期:1999212227 作者简介:郑　(1977—),男(汉族),浙江嵊州人,同济大学硕士研究生 3　预报星历的详细格式所有GPS 卫星预报星历的参数都在导航电文每一数据帧的第4、5子帧中占据第三到第十个字,每个字30bit (其中包括奇偶检验位6bit )。预报星历中的参数如表1所示。 311　子帧5之第1～24页,子帧4之第2～5页及第7～ 10页,提供1～32号卫星的概略星历卫星的概略星历包括参考时刻Toa 、开普勒轨道参数e 、

卫星上的时钟

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卫星上的时钟对于需要卫星支持的全球定位系统来说，准确的时间测量具有决定性的意义。然而正如从爱因斯坦那时开始我们就知道的那样，时间是具有相对性的。这意味着，要想准确地确定时间，并不像我们想像的那么容易。对于我们日常生活来讲，时钟的准确性是勿庸置疑的。无论我们身在亚洲还是欧洲，高山还是深海，时钟都以相同的频率在运转着。不过，对于那些在太空中漂浮着的卫星和航天飞机来说，其内部的时钟走得就和我们地球上的时钟有点不一样了。当这些航天器中的接收器要借助这个时钟确定地球上的一个特定地点时，问题就出现了。这也就意味着，如果要想让全球定位系统（GPS，Global Positioning System）能够准确地确定地球上某一点的位置，就必须对时钟进行一些“特殊的处理”。和平主义者阿尔伯特·爱因斯坦早在几十年以前，就在他的相对论中阐明了这一切。不过，还是稍嫌晚了一点，让GPS项目的主管军官们遇到了不小的麻烦：当美国人在1978年2月22日把他们的第一颗GPS卫星送入卫星运行轨道时，卫星上的那些原子钟并不具有任何符合相对论的结构。这样造成的结果是，这些极其精确的时钟走得这样的不准，以至于在一天之内就出现了超过11公里的错误。好在这些美国人采取了相应的预防措施，并在问题出现之后激活了修正系统。这样，在所有后来的卫星中，就都考虑到了下面的事实：在

大约20000公里的高度上和14000 km/h的速度下，时钟会与地球上的时钟走得不一致。 GPS系统为什么会受到时钟的影响呢？要弄清楚这个问题，我们就必须先了解GPS系统的工作原理。GPS系统是通过测定无线电波的传输时间来确定位置的。首先，待测点与卫星之间传输一束电磁波，这束电磁波中含有信号发出时的时间信息。由于电磁波的传输速度是恒定的——光速，因此，通过测量传输的时间间隔，就可以得到该点和卫星之间的距离。当然，仅仅知道传输点到一颗卫星之间的距离还不足以测定待测点的准确位置，但如果我们有四颗同样的卫星，分别处于地球上空的不同轨道位置，以待测点为圆心，该点和卫星之间的距离为半径，画四个圆。这样，通过测定四个圆的交点，就可以准确地测定待测点在地球上的位置了。在时间测量中，从卫星信号传出的初始时间会与在接收器上的到达时间进行比较。在卫星上有原子钟，而与此相比，一个普通的GPS接收器里只有一个简单的石英钟。因此，为了能确定准确的时间，卫星上的一个附加时间信号器会与接收器上的时钟同步运行。 GPS全球卫星定位系统共拥有24颗卫星，在全世界范围内正常运转，给人们的生活带来了极大的便利。自从1995年4月以来，该系统开始采用一项新技术，在其中，爱因斯坦的相对论起着举足轻重的作用。这一技术的运用，将GPS系统推广到更广泛的民用领域，汽车导航、手机定位等应用逐渐普及，GPS系统开始进入一个巨大的市场繁荣

卫星星历计算和轨道参数计算编程实习(精)

专业:地图学与地理信息工程(印刷班级:制本49—2 学号:3272009010 姓名:张连杰时间:2012/9/21 一、概述在C++6.0中建立基于单文档的MFC工程,利用简洁的界面方便地由卫星轨道根数计算卫星的实时位置和速度,并可以根据卫星的星历反求出卫星轨道根数。二、目的通过卫星编程实习,进一步加深理解和掌握卫星轨道参数的计算和卫星星历的计算方法,提高编程能力和实践能力。三、功能 1、由卫星位置与速度求取卫星轨道参数; 2、由卫星轨道参数计算卫星星历。四、编程环境及工具 Windows7环境,VC++6.0语言工具五、计划与步骤 1.深入理解课本上的星历计算方法和轨道根数的求取方法,为编程实习打下算法基础; 2.学习vc++对话框的设计和编程,解决实习过程中的技术难题;

3.综合分析程序的实现过程,一步步编写代码实现。六、程序异常处理 1.在进行角度转换时候出现的问题导致结果错误。计算三角函数时候先要把角度转换成弧度进行计算,最后输出结果的时候需要再把弧度转换回角度输出。 2.在计算omiga值得时候的错误。对计算出的omiga值要进行象限的判断,如果不符合条件要加或减一个周期pi(因为是反正弦函数。七、原创声明本课程设计报告及相应的软件程序的全部内容均为本人独立完成。其间,只有程序中的中间参量计算值曾与同学共同讨论。特此声明。八、程序中的关键步骤和代码 1、建立基于单文档的名字为TrackParameter的MFC工程。 2、在资源视图里面增加一个对话框改属性ID为IDD_DIALOG1,在新的对话框IDD_DIALOG1上面添加控件按钮,并建立新的类CsatelliteDlg. 3、在菜单栏里面添加菜单实习一,并添加命令响应函数OnMenuitem32771(,在该函数中编写代码 CsatelliteDlg dlg; dlg.DoModal(; 这样执行时候调出对话框satelliteDlg. 4.在对话框satelliteDlg中的OK按钮的消息响应函数中添加相关赋值和公式计算代码。 5.按照以上步骤设计实习二。

卫星钟差仿真分析

卫星钟差仿真与分析 1 实验目的通过卫星轨道仿真与分析实验，可以让使用者： ● 掌握软件的基础功能； ● 掌握卫星钟差仿真的基本原理； ● 学会如何利用BDSim 软件仿真卫星钟差； ● 学会如果提取卫星钟差仿真数据； 2 实验原理卫星原子钟钟面时间与标准系统时间的偏差称为卫星钟差，一般可用如下二项式表示： ()()2 012oc oc t a a t t a t t ?=+-+- (1) 式中：a 0为星钟在星钟参考时刻t oc 对于系统时的偏差（零偏）；a 1为星钟在星钟参考时刻t oc 相对于实际频率的频偏（钟速）；a 2为星钟频率的漂移系数（钟漂）。星钟误差除上述确定性变化量?t 外，还包括随机变化量ε(t )，为五种独立的能量谱噪声的线性组合，即： ()()2 2 εt Z t αα =-= ∑ (2) Z α(t ) (α=?2,?1,0,1,2)代表五种独立噪声过程，依次称为调频随机游走噪声(Random Walk FM 常简写为RWFM)、调频闪变噪声(Flicker FM 常简写为FFM)、调频白噪声(White FM 常简写为WFM)、调相闪变噪声(Flicker PM 常简写为FPM)和调相白噪声(White PM 常简写为WPM)。加入随时变化量的钟差表示公式则为： ()()()2 012εoc oc t a a t t a t t t ?=+-+-+ (3) 钟差衡量指标 1）准确度卫星钟的频率准确度可用频率偏差?f 或者频率偏差率F 来衡量，即

000 F f f f f f -?= = (4) 式中：f 0是标准时钟频率，f 是卫星原子钟实际频率。 2）稳定度时间或频率的稳定度，指的是时间偏差或频率偏差在一定时段内是否能够保持不变，频率稳定度经常用艾兰（Allan ）均方差σA (τ)来衡量，定义如下：如果F 1， F 2，…，F N 是时间上依次相距为τ的N 个频率偏差率测量值，那么艾兰方差σA 2(τ)等于： ()()()1 2 211121N A n n n F F N στ--==--∑ (5) 钟差参数拟合求解对于卫星钟差的确定性分量，可通过对观测数据进行多项式拟合来确定，拟合公式如下： 2111022221221()()1()()1()()s oc oc s oc oc sn n oc n oc t t t t t a t t t t t a a t t t t t ??? --?????????--??? ???=??? ????????????--?????? (6) 式中：?t si (i =1,2,…,n,n 为历元个数)为每个历元的钟差值。采用最小二乘法拟合求解，可得： 1()T T X A A A L -= (7) 其中： 12s s sn t t L t ??? ?????=?? ?????，21122221()()1()()1()()oc oc oc oc n oc n oc t t t t t t t t A t t t t ??--??--??=????--????， 012a X a a ????=?????? 拟合过程中，可根据实际情况，取适当历元数进行拟合求解，并采用滑动窗口的方式，向下递推，以保证求得的a 0，a 1，a 2具有的良好的连续性。 3 实验内容与步骤（1）建立与设置场景