【正文】 ion, 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(cè)量原理 ................................................................................................... 4 偽距測(cè)量的原理 ................................................................................................ 4 計(jì)算衛(wèi)星位置 ............................................................................................... 5 用戶位置的計(jì)算 ........................................................................................... 5 最小二乘法介紹 ........................................................................................... 5 載波相位測(cè)量原理 ............................................................................................ 6 第三章 GPS 的坐標(biāo)、時(shí)間系統(tǒng) ................................................................................. 10 坐標(biāo)系統(tǒng) .......................................................................................................... 10 天球坐標(biāo)系 ................................................................................................. 10 地球坐標(biāo)系 ................................................................................................. 12 時(shí)間系統(tǒng) .......................................................................................................... 13 世界時(shí)系統(tǒng) ................................................................................................. 14 原子時(shí)系統(tǒng) ................................................................................................. 15 動(dòng)力學(xué)時(shí)系統(tǒng) .............................................................................................. 16 協(xié)調(diào)世界時(shí) .................................................................................................. 16 GPS 時(shí)間系統(tǒng) ............................................................................................. 17 第四章 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)基本定律及其求解 ........................................................................ 18 開(kāi)普勒第 一定律 ............................................................................................... 18 開(kāi)普勒第二定律 ............................................................................................... 19 開(kāi)普勒第三定律 .............................................................................................. 20 衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)參數(shù) ...................................................................................... 20 真近點(diǎn)角的概念及其求解 .............................................................................. 21 衛(wèi)星瞬時(shí)位置的求解 ...................................................................................... 22 第五章 GPS 的 MATLAB 仿真 ....................................................................................... 25 衛(wèi)星可見(jiàn)性的估算 .......................................................................................... 25 GPS 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的 MATLAB仿真 ............................................................................ 26 結(jié) 論 ............................................................................................................................ 38 致謝 .............................................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 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。 i 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 GPS 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(shì)的導(dǎo)航定位、定時(shí)和測(cè)速系統(tǒng)，現(xiàn)在在全球很多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，對(duì)于 GPS 衛(wèi)星有了初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)于靜態(tài)單點(diǎn)定位、偽距等相關(guān)概念有一定了解。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對(duì)潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨大缺陷。其意為 “衛(wèi)星測(cè)時(shí)測(cè)距導(dǎo)航 /全球定位系統(tǒng) ”,簡(jiǎn)稱 GPS。 目前全球共有 4 大 GPS 系統(tǒng)，分別是： 美國(guó) GPS ， 由美國(guó)國(guó)防部于 20 世紀(jì) 70 年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、 研制 ， 于 1993 年全部建成。始于上世紀(jì) 70 年代 ， 需要至少 18 顆衛(wèi)星才能確保覆蓋俄羅斯全 境 。北斗二號(hào)系列衛(wèi)星今年起將進(jìn)入組網(wǎng)高峰期 ， 預(yù)計(jì)在 2020 年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。 至今，基本上完成了課題的要求，通過(guò)不斷的注入既定參數(shù)，可以更加詳細(xì)，直觀的理解基本的定位原理和實(shí)現(xiàn)方法！ GPS 前景 GPS 導(dǎo)航定位以其定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、測(cè)站間無(wú)需通視、可提供三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)、功能多、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)著稱。 目前， GPS、 GLONASS、 INMARSAT 等系統(tǒng)都具備了導(dǎo)航定位功能，形成了多元化的空間資源環(huán)境。多元化的空間資源環(huán)境的確立，給 GPS 的發(fā)發(fā)展應(yīng)用創(chuàng)造了一個(gè)前所未有的良好的國(guó)際環(huán)境。 GPS 系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種 ,分別是民用的 C/ A 碼和軍用的 P( Y)碼。 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。它的信號(hào)發(fā)射書(shū)機(jī)由衛(wèi)星鐘確定，收到時(shí)刻是由接收機(jī)鐘確定，這就在測(cè)定的衛(wèi)星至接收機(jī)的距離中，不可避免地包含著兩臺(tái)鐘不同步的誤差和電離層、對(duì)流層延遲誤差影響，它并不是衛(wèi)星與接受機(jī)之間的實(shí)際距離，所以稱之為偽距。 (21) 用戶位置的計(jì)算 首先利用近似的用戶位置與偽距觀測(cè)值計(jì)算出一個(gè)近似偽距 利用該近似偽距可以計(jì)算出部分值 然后計(jì)算出系數(shù) 并生成一個(gè) Nx4 的矩陣 為參與運(yùn)算的衛(wèi)星數(shù) 最后算出用戶位移的坐標(biāo)上述過(guò)程根據(jù)需要可以將計(jì)算出的用戶坐標(biāo)作為近似值 反復(fù)迭代直至符合精度要求 [10]。 例如：對(duì)于下面的方程： ???????????c3b3ya3 x c2b2ya2 xc1b1ya1 x (22) 如果令 a1 b1 c1 x H= a2 b2 ,C= c2 ,X= (23) a3 b3 c3