一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法

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一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法
申请号	CN201610333172.X	申请日	2016-05-19	公开(公告)号	CN105938199A	公开(公告)日	2016-09-14
申请人	苏州铭冠软件科技有限公司;			发明人	阳媛; 夏钢; 夏泽宇;
摘要	本发明公开了一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，步骤一：计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标；步骤二：计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。本发明提供的一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，该算法在利用GPS广播星历计算卫星位置的精度方面有了很大的提高，进而也为高精度的定位和导航等应用提供了很好的前提，提高GPS卫星轨道计算的精确性和实时性。
权利要求	1.一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标；步骤二：计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。所述步骤一包括： 1a：计算卫星运动的平均角速度n，根据开普勒第三定律，利用广播星历中给出的长半轴的平方根计算出参考时刻TOE的平均角速度n0，根据广播星历中给定的摄动参数Δn，得到n＝n0+Δn； 1b：根据GNSS时间系统得到归化时间tk； 1c：计算观测瞬间卫星的平近点角Mk，Mk＝M0+ntk，M0为广播星历给定的参考时刻的平近点角； 1d：计算偏近点角Ek，Ek＝Mk+esinEk，式中e为卫星轨道偏心率； 1e：计算真近点角Vk，式中e为卫星轨道偏心率； 1f：计算升交距角Φk，Φk＝Vk+ω，式中ω为卫星电文给出的近地点角距； 1g：计算卫星矢径rk、轨道倾角ik：式中i0为广播星历轨道平面倾角，idot为广播星历轨道倾角变化率； 1h：计算卫星在轨道平面坐标系的坐标：步骤二包括： 2a：计算观测瞬间升交点的经度：式中Ω0为广播星历升交点赤经，为广播星历升交点赤经变化率，ωe为地球自转速率； 2b：计算卫星在地固坐标系中的空间直角坐标：
说明书全文	一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，属于导航定位技术领域。背景技术 [0002] GPS是美国从20世纪70年代开始研制的，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。尤其是经过近几年的研究，GPS在测绘、航空遥感和气象等方面有了新的应用，并以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大用户的信赖。随着对定位精度要求的不断提高，人们对GPS卫星星历的精度和实时性提出了越来越高的要求。卫星的星历，是描述有关卫星运动轨道的信息。利用GPS进行定位，就是根据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料，通过数据处理来确定接收机的位置及其载体的航行速度。 [0003] 对于GPS的普通用户，GPS卫星的瞬时坐标是通过接收机收到的卫星导航电文中的广播星历参数推算出来的。GPS接收机收到的广播星历一般每2小时更新一次，为了计算与观测时刻对应的GPS卫星的瞬时坐标，一般是按照与观测时刻最接近的一组广播星历数据来推算的。在GPS定位中,需要多次计算卫星的坐标，每次计算卫星坐标都需要占用大量内存，影响计算速度。因此，如何利用卫星位置数据，来提高卫星坐标计算速度是我们要解决的重要问题。发明内容 [0004] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法。 [0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： [0006] 一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，包括如下步骤： [0007] 步骤一：计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标； [0008] 步骤二：计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。 [0009] 所述步骤一包括： [0010] 1a：计算卫星运动的平均角速度n，根据开普勒第三定律，利用广播星历中给出的长半轴的平方根计算出参考时刻TOE的平均角速度n0，根据广播星历中给定的摄动参数Δn，得到n＝n0+Δn； [0011] 1b：根据GNSS时间系统得到归化时间tk； [0012] 1c：计算观测瞬间卫星的平近点角Mk，Mk＝M0+ntk，M0为广播星历给定的参考时刻的平近点角； [0013] 1d：计算偏近点角Ek，Ek＝Mk+esinEk，式中e为卫星轨道偏心率； [0014] 1e：计算真近点角Vk，式中e为卫星轨道偏心率； [0015] 1f：计算升交距角Φk，Φk＝Vk+ω，式中ω为卫星电文给出的近地点角距； [0016] 1g：计算卫星矢径rk、轨道倾角ik： [0017] 式中i0为广播星历轨道平面倾角，idot为广播星历轨道倾角变化率； [0018] 1h：计算卫星在轨道平面坐标系的坐标： [0019] [0020] 步骤二包括： [0021] 2a：计算观测瞬间升交点的经度： [0022] 式中Ω0为广播星历升交点赤经，为广播星历升交点赤经变化率，ωe为地球自转速率； [0023] 2b：计算卫星在地固坐标系中的空间直角坐标： [0024] [0025] 有益效果：本发明提供的一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，通过广播星历主要参数，来计算卫星在轨道平面直角坐标系下的坐标，再计算地固坐标系中的空间直角坐标。该算法在利用GPS广播星历计算卫星位置的精度方面有了很大的提高，进而也为高精度的定位和导航等应用提供了很好的前提，提高GPS卫星轨道计算的精确性和实时性。具体实施方式 [0026] [0027] 一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，包括如下步骤： [0028] 步骤一：计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标； [0029] 1a：计算卫星运动的平均角速度n，根据开普勒第三定律，利用广播星历中给出的长半轴的平方根计算出参考时刻TOE的平均角速度n0，根据广播星历中给定的摄动参数Δn，得到n＝n0+Δn； [0030] 1b：根据GNSS时间系统得到归化时间tk； [0031] 1c：计算观测瞬间卫星的平近点角Mk，Mk＝M0+ntk，M0为广播星历给定的参考时刻的平近点角； [0032] 1d：计算偏近点角Ek，Ek＝Mk+esinEk，式中e为卫星轨道偏心率； [0033] 1e：计算真近点角Vk，式中e为卫星轨道偏心率； [0034] 1f：计算升交距角Φk，Φk＝Vk+ω，式中ω为卫星电文给出的近地点角距； [0035] 1g：计算卫星矢径rk、轨道倾角ik： [0036] 式中i0为广播星历轨道平面倾角，idot为广播星历轨道倾角变