卫星星历计算和轨道参数计算编程实习(精)
卫星导航实验报告
电子科技大学通信与信息工程学院本科教学卫星与导航系列实验标准实验报告课程名称：●定位与导航原理与应用●定位与导航工程电子科技大学教务处制表电子科技大学通信与信息工程学院标准实验报告实验名称：导航信号传输模型仿真电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：侯玉皓学号：2012019030016 提交日期：2015.6.24项目名称：实时卫星位置、速度和时间解算（PVT解算）及结果分析【实验目的】1)理解实时卫星位置解算在卫星导航解算过程中所起的作用，了解为完成卫星位置解算所需的条件；2)了解 GPS 时间、卫星的额定轨道周期的含义，了解星历的构成、周期及应用条件；3)了解 Doppler 频移的成因、作用以及根据已知条件预测 Doppler 频移的方法；4)了解 Doppler 频移的变化范围及其与卫星仰角之间的关系；5)能够根据实验数据编写求解 Doppler 频移的相关程序。
【实验原理】实时卫星位置解算在整个导航解算过程中具有举足轻重的作用，通常我们为了获得接收机的地理位置，需要对卫星发射导航电文时的时间及运行速度有所了解，所以可以说，卫星的实时速度和时间是解算卫星实时位置的基础，而卫星的实时位置又是解算接收机三维位置坐标的基础。
可见卫星实时位置、时间及速度在整个定位过程中的重要地位。
一般来说要确定接收机的三维位置，需要同时解算出至少四颗卫星的实时位置。
卫星某一时刻发出的信号可以分为三部分：载波（L1）、测距码（C\A ）、导航电文。
对GPS 某颗卫星进行实时位置的解算，需要已知这颗卫星的星历和周内时，这些信息都包含在速率为 50bps 的导航电文中（图3.1中的数据码）。
导航电文通过测距码（C/A 码）进行扩频，然后用扩频的信号去调制频率为 L1的正弦波载波，然后卫星将调制后的载波信号播发出去。
其模型可以用如下公式表示：11111()(()())cos()(()())sin()L p i i L c i i L S t A P t D t t A C t D t t =?+?w y w y (3.1)其中p A 和c A 是调制幅度，,i i P C 是精码和粗码，它们都是对数据码i D 的扩频码，数据码经过扩频后分为两路进行调制。
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 eν-- 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 ϕϕϕϕϕϕϕ=⨯∆=+∆=+∆=+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 tt 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 el 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()0001t t zt tl 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 a2a0=br(1,2);a1=br(1,3);a2=br(1,4);% IODE Crs dn M0Crs=br(2,2);dn=br(2,3);M0=br(2,4);% Cuc e Cus sqACuc=br(3,1);e=br(3,2);Cus=br(3,3);sqA=br(3,4);% toe Cic OM0 Cistoe =br(4,1);Cic =br(4,2);OM0 =br(4,3);Cis =br(4,4);% i0 Crc w DOMi0 =br(5,1);Crc =br(5,2);w =br(5,3);DOM =br(5,4);% Di weekDi=br(6,1);n0=sqrt(GM)/sqA^3;n=n0+dn;Mk=M0+n*dt;Ek=Mk;Te=inf;while abs(Te-Ek)>1e-14Te=Ek;Ek=Mk+e*sin(Ek);endxx=cos(Ek)-e;yy=sqrt(1-e*e)*sin(Ek);v=atan2(yy,xx);u=v+w;du=Cuc*cos(2*u)+Cus*sin(2*u);dr=Crc*cos(2*u)+Crs*sin(2*u);di=Cic*cos(2*u)+Cis*sin(2*u);uk=u+du;rk=sqA*sqA*(1-e*cos(Ek))+dr;ik=i0+di+Di*dt;X=[rk*cos(uk);rk*sin(uk);0];Rx=[1 0 0;0 cos(ik) -sin(ik);0 sin(ik) cos(ik)]; lt=OM0+(DOM-we)*(toe+dt)-DOM*toe;Rz=[cos(lt) -sin(lt) 0;sin(lt) cos(lt) 0;0 0 1];%计算钟差ddt=a0+a1*(dt-toe)+a2*(dt-toe)^2;disp(ddt);pos=Rz*Rx*X;end三、实验结果：。
轨道计算实训报告
一、实训背景随着我国铁路建设的飞速发展，轨道工程的重要性日益凸显。
为了提高轨道工程的质量和效率，轨道计算在工程实践中扮演着至关重要的角色。
本次实训旨在通过实际操作，让学生掌握轨道计算的基本原理和方法，提高解决实际工程问题的能力。
二、实训目的1. 理解轨道计算的基本原理和方法。
2. 掌握轨道几何参数的测量与计算。
3. 学会运用轨道设计软件进行轨道设计。
4. 提高解决实际工程问题的能力。
三、实训内容1. 轨道几何参数的测量与计算- 学习轨道几何参数的定义和测量方法。
- 掌握轨道几何参数的计算公式和计算方法。
- 实际操作测量轨道几何参数，并进行计算。
2. 轨道设计软件的应用- 学习轨道设计软件的基本操作。
- 利用轨道设计软件进行轨道设计，包括曲线、直线、过渡段等。
- 分析设计结果，优化轨道设计。
3. 轨道计算案例分析- 分析典型轨道计算案例，了解实际工程中的计算方法和注意事项。
- 通过案例分析，提高解决实际工程问题的能力。
四、实训过程1. 理论学习- 通过课堂讲解和自学，掌握轨道计算的基本原理和方法。
2. 实际操作- 在指导老师的带领下，进行轨道几何参数的测量与计算。
- 利用轨道设计软件进行轨道设计，并进行优化。
3. 案例分析- 分析典型轨道计算案例，总结经验教训。
五、实训结果1. 成功掌握了轨道计算的基本原理和方法。
2. 能够熟练运用轨道设计软件进行轨道设计。
3. 提高了解决实际工程问题的能力。
六、实训体会1. 理论与实践相结合的重要性- 通过本次实训，深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
只有将理论知识应用于实际操作中，才能真正掌握技能。
2. 团队合作的力量- 在实训过程中，与同学们密切合作，共同解决问题。
体会到团队合作的力量，培养了团队精神。
3. 学习与进步- 通过本次实训，发现自己的不足，明确了今后努力的方向。
在今后的学习和工作中，将继续努力，不断提高自己。
七、实训总结本次轨道计算实训，使我受益匪浅。
读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告(一)
读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告(一)读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告1. 引言卫星轨道数据的读取和星下点轨迹的绘制是航天科学和技术领域的重要研究内容之一。
本实验旨在利用现有的卫星轨道数据，通过合适的算法和工具，实现对星下点轨迹的准确绘制。
2. 实验目的通过本次实验，旨在达到以下目的： - 学习使用现有的卫星轨道数据 - 运用适当的算法和工具绘制星下点轨迹 - 检验绘制结果的准确性和合理性3. 实验步骤本实验的具体步骤如下： 1. 收集卫星轨道数据，包括卫星的位置和速度等相关信息。
2. 使用合适的编程语言或工具，读取卫星轨道数据。
3. 根据卫星轨道数据计算星下点的位置信息。
4. 通过绘图工具，将计算得到的星下点位置绘制成轨迹图。
4. 实验结果经过以上步骤，我们成功读取卫星轨道数据并绘制了星下点的轨迹图。
根据绘制的结果，我们可以看出星下点的轨迹呈现出一定的规律性。
5. 实验讨论与分析对于卫星轨道数据的读取和星下点轨迹的绘制，本实验只提供了一种可能的方法。
在实际应用中，还可以进一步优化算法和工具的选择，以提高结果的准确性和可靠性。
6. 结论本实验通过读取卫星轨道数据，并利用适当的算法和工具绘制了星下点的轨迹图。
实验结果表明，我们成功实现了预定的实验目标。
7. 参考文献[1] Smith A, Johnson B. Orbital Mechanics for Engineering Students[M]. Butterworth-Heinemann, 2013.[2] Brown J R. Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering[M]. Wiley, 2013.以上是对于“读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验”的相关报告。
本实验的目的在于通过利用现有数据，并运用适当的方法和工具，实现对星下点轨迹的准确绘制。
卫星的运动 卫星相关参数,摄动力,星历,卫星位置的计算
卫星的轨道•一、基本概念：轨道；卫星轨道参数；正常轨道；摄动轨道•二、卫星的正常轨道及位置的计算• 1.开普勒三定律• 2.三种近点角• 3.卫星轨道六参数• 4.卫星的在轨位置计算1.开普勒（Johannes Kepler）三定律•开普勒第一定律人造地球卫星的运行轨道是一个椭圆，均质地球位于该椭圆的一个焦点上。
•开普勒第二定律卫星向径在相同时间内所扫过的面积相等。
•开普勒第三定律卫星环绕地球运行的周期之平方正比于椭圆轨道长半轴的立方。
2.三种近点角•真近点角当卫星处于轨道上任一点s时，卫星的在轨位置便取决于sop角，这个角就被称为真近点角，以f表示。
•偏近点角若以长半轴a做辅助圆，卫星s在该辅助圆上的相应点为s’，连接s’o’，s’o’p角称为偏近点角，以E表示。
•平近点角在轨卫星从过近地点时元t p开始，按平均角速度n0运行到时元t的弧，称为平近点角。
3.卫星轨道六参数•长半轴（a）—— 卫星椭圆轨道的长半轴；•偏心率（e）—— 卫星椭圆轨道的偏心率，是焦距的一半与长半轴的比值；•真近点角（f）——在椭圆轨道上运行的卫星S，其卫星向径OS与以焦点O指向近地点P的极轴OP的夹角。
•轨道平面倾角（i）—— 卫星轨道平面与天球赤道平面的夹角；•升交点赤经（Ω）—— 升交点（N），是由南向北飞行的卫星，其轨道与天球赤道的交点。
地球环绕太阳公转的一圈中有一个点（即日历上表示的春分时间），它反映在天球赤道平面上的固定位置，叫做春分点。
升交点赤经是春分点轴向东度量到升交点的弧度；•近地点角距（ω）—— 是由升交点轴顺着卫星运行方向度量到近地点的弧长.4.卫星的在轨位置计算•在卫星导航应用中，一般根据已知的6 个轨道参数求出卫星的在轨实时位置。
•对于任意观测时刻t,•---> n ---> E ---> f•计算卫星在轨道直角坐标系中的位置卫星的摄动轨道• 1.摄动轨道• 2.摄动方程• 3.摄动结果a-b=21.3km1.导航卫星的摄动力•地心引力f0•地球非中心引力fg•地球潮汐摄动力ft•太阳引力fs•月球引力fm•大气阻力fd•太阳辐射压力fr•太阳反照压力fa2.摄动轨道概念：卫星在宇宙空间运行时由于受到地心引力之外的其他各种力的作用，如地球非中心引力，日月引力，太阳辐射压力，大气阻力及潮汐力等的合成作用，使得卫星的实际运行轨道比正常轨道复杂得多，这种实际轨道就叫做摄动轨道。
卫星定位实习报告
《卫星定位理论与方法》实 习 报 告姓 名： 李双成一、 实验原理：（一） 卫星轨道运动卫星在地球中心引力下的运动称为无摄运动，也称为开普勒运动，其规律可以用开普勒定律来描述。
1.开普勒三大定律（1）开普勒第一定律：卫星运行轨道为一椭圆，该椭圆的一个焦点与地球质心重合。
由万有引力定律可知，卫星绕地心运动的轨道方程为：Ve e a cos 1)1(r 2+-= （1）（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。
该定律表明，卫星在椭圆轨道上的速度是变化的，近地点处速度最大，远地点处速度最小。
（3）开普勒第三定律：卫星运行周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量，即：GM aT 2324π=（2）2.理想椭圆轨道前述参数a 、e 唯一确定了卫星的轨道形状、大小以及卫星在轨道上的瞬时位置。
但是卫星轨道平面与地球球体的相对位置和方向还无法确定。
尚需3个参数，来表达开普勒椭圆在天体坐标系中的位置和方向。
这组参数并不是唯一的，应用最广泛的是“开普勒轨道参数”（又称为开普勒轨道根数）。
图1 卫星轨道运动参数如图1所示，理想椭圆轨道可用以下6个参数表示：（1）轨道椭圆长半轴a ；（2）轨道椭圆偏心率e ；（3）轨道倾角i ：即卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角；（4）升交点赤经Ω：即地球赤道面上，升交点与春分点之间的地心夹角；（5）近地点幅角ω：即轨道平面上，升交点与近地点之间的地心夹角；（6）真近地点角V：即轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距。
（二）卫星坐标计算图2 近地点轨道平面坐标系一、计算卫星在轨道坐标系中的位置首先建立一个轨道坐标系，该坐标系的坐标原点位于地心，Y X '''',位于轨道平面上，Z '' 轴和轨道平面的法线矢量N重合。
轨道坐标系是一个右手坐标系。
计算步骤如下：1. 用下式计算平近点角M )(0t t n M-=0t 为卫星过近地点的时刻；n 为卫星的平均角速度，用下式计算：3a GM n =)s rad （a 为轨道椭圆的长半径，231410986005.3s m GM ⨯==μ（注：G 引力常数，此M为地球质量）aTrue anomaly （真近点角）近地点Eccentric anomaly （偏近点角）2. 解开普勒方程E e M E sin ⋅+=,计算偏近点角E解算时采用角度制，o oe eρ⨯= （e 离心率）代入开普勒方程反复迭代，直至i i E E -+1＜ε时为止。
卫星轨道计算编程
卫星轨道计算编程
在编程卫星轨道计算时，首先要确定计算的时间范围和时间步长。
时间范围可以根据需要设定，时间步长越小，计算结果越精确，但计算量也越大。
然后，根据时间步长，将时间范围分为多个小时间段，每个时间段内可以近似视卫星在这段时间内做匀速直线运动。
在每个小时间段内，我们可以通过欧拉法或改进的欧拉法来进行数值积分。
这些数值积分方法将微分方程转化为差分方程，并通过迭代计算得到卫星的位置和速度。
欧拉法简单易懂，但误差较大，而改进的欧拉法可以减小误差。
除了卫星的初始位置和速度，我们还需要考虑一些运动规律。
例如，地球引力是卫星的主要作用力，可以用万有引力定律来计算。
此外，空气阻力会对卫星产生阻碍，可以通过空气动力学理论来计算。
此外，卫星轨道计算还可以考虑其他因素，如卫星的旋转、宇宙微粒的影响等。
这些因素的计算可能需要更复杂的数学模型和计算方法，也需要更高级的编程技术。
总之，卫星轨道计算编程是一项复杂而重要的技术，可以帮助我们准确地计算卫星在空间中的运动轨迹。
通过合适的数值解法和编程技术，我们可以更高效、更准确地进行这些计算，为卫星的设计和运行提供重要的支持。
跟卫星相关的实习报告
一、实习背景随着我国航天事业的飞速发展，卫星技术已成为国家安全、经济发展和社会进步的重要支撑。
为了深入了解卫星技术的应用，提升自身专业技能，我于2023年夏季在XX卫星技术有限公司进行了为期一个月的实习。
此次实习旨在通过实际操作和项目参与，掌握卫星通信、导航和遥感等领域的应用技术。
二、实习单位简介XX卫星技术有限公司是一家专业从事卫星通信、导航和遥感技术研发、生产和服务的国家级高新技术企业。
公司拥有一支高素质的科研团队，具备先进的研发设备和完善的测试手段，产品广泛应用于军事、民用和商业领域。
三、实习内容在实习期间，我主要参与了以下项目和工作：1. 卫星通信系统测试- 学习了卫星通信系统的基本原理，包括地面站、卫星和用户终端之间的信号传输过程。
- 参与了卫星通信系统的调试和测试，包括信号强度、误码率等指标的测试。
- 通过实际操作，掌握了卫星通信设备的安装、配置和故障排除方法。
2. 卫星导航系统应用开发- 研究了卫星导航系统的基本原理，包括GPS、GLONASS等卫星导航系统。
- 参与了基于卫星导航的定位和导航应用开发，如车载导航、无人机定位等。
- 学习了相关编程语言和开发工具，如C++、Python等，提高了编程能力。
3. 卫星遥感数据处理- 学习了卫星遥感数据的基本原理，包括数据采集、处理和分析方法。
- 参与了遥感数据的预处理，包括图像校正、几何校正等。
- 使用遥感图像处理软件进行图像分析，如土地覆盖分类、变化检测等。
4. 参与项目讨论和汇报- 参与了项目讨论会议，学习了项目管理知识和团队协作技巧。
- 在导师的指导下，撰写了项目进展报告和实习总结。
四、实习收获1. 专业知识提升- 通过实习，我对卫星通信、导航和遥感等领域的理论知识有了更深入的理解。
- 掌握了卫星相关设备的操作方法和故障排除技巧。
2. 实践能力增强- 通过实际操作，提高了自己的动手能力和问题解决能力。
- 在项目中学会了如何将理论知识应用于实际工作中。
实验一--航天器轨道计算
实验一航天器轨道要素与空间位置关系一、实验目的1.了解航天器轨道六要素与空间位置的关系。
2.掌握航天器轨道要素的含义。
二、实验设备安装有Matlab的计算机。
三、实验内容1．实验原理航天器的六个轨道要素用于描述航天器的轨道特性，有明显的几何意义。
它们决定轨道的大小、形状和空间的方位，同时给出航天器运动的起始点。
这六个轨道要素分别是：①轨道半长轴(a)：它的长度是椭圆长轴的一半，可用公里或地球赤道半径或天文单位为单位。
根据开普勒第三定律，半长轴与运行周期之间有确定的换算关系。
②轨道偏心率(e):为椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值。
偏心率为0时轨道是圆;偏心率在0～1之间时轨道是椭圆,这个值越大椭圆越扁；偏心率等于1时轨道是抛物线;偏心率大于1时轨道是双曲线。
抛物线的半长轴是无穷大,双曲线的半长轴小于零。
③轨道倾角(i)：轨道平面与地球赤道平面的夹角，用地轴的北极方向与轨道平面的正法线方向之间的夹角度量，轨道倾角的值从0°～180°。
倾角小于90°为顺行轨道，卫星总是从西(西南或西北)向东(东北或东南)运行。
倾角大于90°为逆行轨道，卫星的运行方向与顺行轨道相反。
倾角等于90°为极轨道。
④升交点赤经(Ω):它是一个角度量。
轨道平面与地球赤道有两个交点，卫星从南半球穿过赤道到北半球的运行弧段称为升段，这时穿过赤道的那一点为升交点。
相反，卫星从北半球到南半球的运行弧段称为降段，相应的赤道上的交点为降交点。
在地球绕太阳的公转中，太阳从南半球到北半球时穿过赤道的点称为春分点。
春分点和升交点对地心的张角为升交点赤经,并规定从春分点逆时针量到升交点。
轨道倾角和升交点赤经共同决定轨道平面在空间的方位。
⑤近地点幅角(ω)：它是近地点与升交点对地心的张角，沿着卫星运动方向从升交点量到近地点。
近地点幅角决定椭圆轨道在轨道平面里的方位。
⑥真近点角(f )：卫星相对于椭圆长轴的极角。
GPS(5)：GPS星历计算
| 1X,I2,
|
|
| second
|
F5.1,
|
|
| - SV clock bias (seconds)
| 3D19.12
|
|
| - SV clock drift (sec/sec)
|
|
|
| - SV clock drift rate (sec/sec2)
| *)
||
+--------------------+-------------------------------------------------------+--------------------------+
|
+-------------------------------+--------------------------------------------------+--------------------------+
*|COMMENT
| Comment line(s)
| A60
|*
+-------------------------------+--------------------------------------------------+--------------------------+
| BROADCAST ORBIT - 1| - IODE Issue of Data, Ephemeris | 3X,4D19.12 |
|
| - Crs
(meters)
|
|
|
| - Delta n
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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。