【正文】 i 畢業(yè)設計論文 GPS 衛(wèi)星運動及定位 matlab 仿真 摘要 全球定位系統(tǒng)是具有全球性、全能性、全天候優(yōu)勢的導航定位、定時和測速系統(tǒng)，現在在全球很多領域獲得了應用。 GPS 衛(wèi)星的定位是一個比較復雜的系統(tǒng)，其包含參數眾多，如時間系統(tǒng)、空間坐標系統(tǒng)等。此次設計是針對衛(wèi)星運動定位的 matlab 仿真實現，因要求不高，所以對衛(wèi)星運動做了理想化處理，攝動力對衛(wèi)星的影響忽略不計（所以為無攝運動），采用開普勒定律及最小二乘法計算其軌道參數，對其運動規(guī)律進行簡略分析，并使用 matlab 編程仿真實現了衛(wèi)星的運功軌道平面、運動動態(tài) 、可見衛(wèi)星的分布及利用可見衛(wèi)星計算出用戶位置。 通過此次設計，對于 GPS 衛(wèi)星有了初步的認識，對于靜態(tài)單點定位、偽距等相關概念有一定了解。 關鍵字： GPS 衛(wèi)星 無攝運動 偽距 matlab 仿真 ii The movement and location of GPS satellite on MATLAB Abstract： Global positioning system is a global, versatility, allweather advantage of navigation and positioning, timing and speed system, now there has many application in many fields. GPS satellite positioning is a plex system, which includes many parameters, such as time and space coordinates system. This design is based on the matlab simulation of satellite motion and location, because demand is not high, so to do the idealized satellite movement, and ignore the disturbed motion ( so call it nondisturbed motion ).Using the Kepler and leastsquare method for calculating the parameters of orbital motion, for the characteristics of motion to make a simple analysis, and use the matlab simulation to program achieve the orbital plane of satellite, the dynamic motion, the distribution of visible satellites and using visible satellites to calculate the users? home. Through the design have primary understanding for the GPS satellite, and understanding the static singlepoint, pseudorange and so on. Key words： GPS satellite nondisturbed motion pseudorange matlab simulation iii 目錄 第一章 前言 .................................................................................................................. 1 課題背景 ............................................................................................................ 1 本課題研究的意義和方法 ................................................................................ 2 GPS 前景 ............................................................................................................ 2 第二章 GPS 測量原理 ................................................................................................... 4 偽距測量的原理 ................................................................................................ 4 計算衛(wèi)星位置 ............................................................................................... 5 用戶位置的計算 ........................................................................................... 5 最小二乘法介紹 ........................................................................................... 5 載波相位測量原理 ............................................................................................ 6 第三章 GPS 的坐標、時間系統(tǒng) ................................................................................. 10 坐標系統(tǒng) .......................................................................................................... 10 天球坐標系 ................................................................................................. 10 地球坐標系 ................................................................................................. 12 時間系統(tǒng) .......................................................................................................... 13 世界時系統(tǒng) ................................................................................................. 14 原子時系統(tǒng) ................................................................................................. 15 動力學時系統(tǒng) .............................................................................................. 16 協(xié)調世界時 .................................................................................................. 16 GPS 時間系統(tǒng) ............................................................................................. 17 第四章 衛(wèi)星運動基本定律及其求解 ........................................................................ 18 開普勒第 一定律 ............................................................................................... 18 開普勒第二定律 ............................................................................................... 19 開普勒第三定律 .............................................................................................. 20 衛(wèi)星的無攝運動參數 ...................................................................................... 20 真近點角的概念及其求解 .............................................................................. 21 衛(wèi)星瞬時位置的求解 ...................................................................................... 22 第五章 GPS 的 MATLAB 仿真 ....................................................................................... 25 衛(wèi)星可見性的估算 .......................................................................................... 25 GPS 衛(wèi)星運動的 MATLAB仿真 ............................................................................ 26 結 論 ............................................................................................................................ 38 致謝 .............................................................................................................................. 40 參考文獻 ...................................................................................................................... 41 附錄 .............................................................................................................................. 42 1 第一章 前言 課題背景 GPS 系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng) (Transit）， 1958 年研制， 64 年正式投入使用。該系統(tǒng)用 5 到 6 顆衛(wèi)星組成的星網工作，每天最多繞過地球 13 次，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為 GPS 系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導航系統(tǒng) [13]。 1973 年 12 月 ,美國國防部批準它的陸?？杖娐摵涎兄菩碌男l(wèi)星導航系統(tǒng) : NAVSTAR/GPS。它是英文 “Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System” 的縮寫詞。其意為 “衛(wèi)星測時測距導航 /全球定位系統(tǒng) ”,簡稱 GPS。這個系統(tǒng)向有適當接受設備的全球范圍用戶提供精確、 連續(xù)的三維位置和速度信息 ,并且還廣播一種形式的世界協(xié)調時 (U TC)